gps技術(shù)在高速鐵路竣工測量中的應(yīng)用

1、<p><b>　　龍巖學(xué)院</b></p><p>　　資源工程學(xué)院畢業(yè)論文</p><p>　　題 目： GPS技術(shù)在高速鐵路竣工測量中的應(yīng)用 </p><p><b>　　資源工程學(xué)院</b></p><p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告</p><p>

2、　　2012年　4月　6日</p><p>　　GPS技術(shù)在高速鐵路竣工測量中的應(yīng)用</p><p>　　【摘要】竣工圖是高速鐵路建設(shè)的重要資料，隨著當(dāng)今時代的發(fā)展，越來越多的高速鐵路正在建設(shè)中，而竣工圖作為高速鐵路營運(yùn)管理的重要依據(jù)，其重要性不言而喻。本文通過對向莆高速鐵路竣工圖的施工測量，重點(diǎn)探討GPS技術(shù)在高速鐵路竣工測量中GPS控制網(wǎng)布網(wǎng)、GPS控制網(wǎng)觀測以及GPS控制網(wǎng)的后期數(shù)據(jù)

3、處理和平差的過程。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】GPS；高速鐵路；竣工測量；控制網(wǎng)</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 引言......................................................................2</p><p>　

4、　1.1 高速鐵路施工中的精度要求..............................................2</p><p>　　1.2 高速鐵路竣工測量的必要性..............................................2</p><p>　　1.3 課題背景及意義....................................

5、....................2</p><p>　　2 工程概況....................................................................2</p><p>　　2.1 向莆鐵路沿線工程概況..................................................2</p>&

6、lt;p>　　2.2 GPS系統(tǒng)的組成及其定位原理.............................................2</p><p>　　2.3 已有資料及其利用......................................................3</p><p>　　2.4 已有資料數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換..................

7、..............................3</p><p>　　3 E級GPS控制測量............................................................4</p><p>　　3.1 E級GPS控制布網(wǎng).......................................................4&l

8、t;/p><p>　　3.2 GPS點(diǎn)位選點(diǎn)、埋石、編號...............................................4</p><p>　　3.2.1 選點(diǎn)............................................................4</p><p>　　3.2.2 埋石...........

9、.................................................5</p><p>　　3.2.3 GPS編號.........................................................5</p><p>　　3.3 GPS網(wǎng)觀測.............................................

10、................6</p><p>　　3.4 數(shù)據(jù)處理及平差........................................................7 </p><p>　　3.4.1 基線解算及檢核..................................................7</p><p>　　3

11、.4.2 平差處理........................................................8</p><p>　　4 GPS-RTK技術(shù)與全站儀相結(jié)合下的地形測量......................................10</p><p>　　4.1 圖根GPS-RTK測量.............................

12、........................10</p><p>　　4.2 RTK碎部點(diǎn)測量........................................................11</p><p>　　4.3 全站儀碎部點(diǎn)測量.....................................................12</p>

13、<p>　　4.4 RTK與全站儀數(shù)據(jù)結(jié)合處理..............................................13</p><p>　　5 結(jié)束語.....................................................................15</p><p>　　6 致謝語................

14、.....................................................16</p><p>　　參考文獻(xiàn).....................................................................17 </p><p><b>　　1 引言</b></p><p&g

15、t;　　1.1 高速鐵路施工中的精度要求</p><p>　　高速鐵路的實(shí)現(xiàn)為城市之間的快速交通來往和為旅客出行提供了極大方便，同時也對鐵路選線與設(shè)計(jì)提出了更高的要求。在時速高達(dá)h200km/h～350km/h的客運(yùn)專線鐵路中，為滿足高速條件行駛下，旅客列車的安全性和舒適性，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的線型施工，即保持精確的幾何線性參數(shù)，同時也必須具有非常高的平順性，精度要保持在毫米級的范圍以內(nèi)[1]。而利用GPS衛(wèi)星信號

16、能夠進(jìn)行毫米級精度的靜態(tài)相對定位，厘米級精度的動態(tài)相對定位，厘米級精度的速度測量及毫微妙級精度的時間測量，所以利用GPS技術(shù)完全能達(dá)到高速鐵路測量的精度要求。</p><p>　　1.2 高速鐵路竣工測量的必要性</p><p>　　按照《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》要求“新建、改建工程竣工后，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)收?！睘榱?lt;/p><p>　　滿足高速鐵路竣工驗(yàn)收的要求，高速鐵路

17、竣工驗(yàn)收前應(yīng)進(jìn)行竣工測量?？⒐y量的目的：一是對高速鐵路的線下工程空間位置、幾何形態(tài)、軌道平順性進(jìn)行客觀的評定，為工程驗(yàn)收提供必要的基礎(chǔ)資料；二是為高速鐵路交付運(yùn)營后，竣工測量的成果將作為運(yùn)營維護(hù)管理基礎(chǔ)資料。工程竣工測量是真實(shí)反映施工后建（構(gòu)）筑物實(shí)際位置的最終表現(xiàn)，也是后續(xù)階段設(shè)計(jì)和管理的重要依據(jù)。高速鐵路竣工測量關(guān)系著鐵路建成投產(chǎn)后進(jìn)行生產(chǎn)管理和變形觀測的需要，同時也可以進(jìn)一步檢測鐵路施工是否達(dá)到高速鐵路所需的精度及平順性的要求[

18、2]。</p><p>　　1.3 課題背景及意義</p><p>　　本文以向莆（向塘至莆田）（福建段）1:1000竣工圖測量為例，講述GPS技術(shù)在高速鐵路竣工測量中的應(yīng)用，以及該技術(shù)在工程測量中發(fā)揮得重要作用。文章主要分為三個部分，第一部分主要陳述向莆鐵路工程概況；第二部分主要陳述GPS控制網(wǎng)的布設(shè)、選點(diǎn)、埋石、編號、觀測以及數(shù)據(jù)處理及平差；第三部分主要陳述GPS-RTK技術(shù)與全站儀相

19、結(jié)合下得地形測量。</p><p>　　高速鐵路以其載客量高、輸送能力大、速度快、安全性好、正點(diǎn)率高、舒適方便、能源消耗低、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，縮短了旅客旅行時間，產(chǎn)生了巨大的社會效益；對沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了推進(jìn)和均衡作用；促進(jìn)了沿線城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國土開發(fā)；沿線企業(yè)數(shù)量增加使國稅和地稅相應(yīng)增加；節(jié)約能源和減少環(huán)境污染。</p><p><b>　　2 工程概況</b>

20、</p><p>　　2.1 向莆鐵路沿線工程概況 </p><p>　　向塘至莆田（福州）鐵路由南昌樞紐樂化東站引出，并行西環(huán)線至新建縣生米鎮(zhèn)設(shè)南昌西客站；跨贛江、溫厚高速公路、滬昆鐵路，至京九鐵路的三江鎮(zhèn)站。從三江鎮(zhèn)站引出樞紐后折向東南，經(jīng)江西豐城、撫州、南城、南豐，穿武夷山脈進(jìn)入福建境內(nèi)，經(jīng)福建建寧、泰寧、將樂、沙縣、尤溪，穿戴云山脈至永泰，在永泰縣城附近分岔，同時引入福廈鐵路莆田站

21、和峰福鐵路福州站，正線長度共計(jì)635.861km（福建段）。為滿足向莆鐵路（福建段）的竣工驗(yàn)收及運(yùn)營管理的需要，本次測量項(xiàng)目為向莆鐵路（福建段）用地范圍及線路用地紅線外側(cè)2厘米范圍內(nèi)的數(shù)字地形測繪，用地界樁及里程樁測繪。</p><p>　　2.2 GPS系統(tǒng)的組成及其定位原理</p><p>　　GPS系統(tǒng)主要由三大部分組成，即空間星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備部分（如下圖）</

22、p><p>　　圖2-1 GPS系統(tǒng)的組成</p><p>　　定位原理：分布在地球上空的多顆導(dǎo)航衛(wèi)星，不停的發(fā)射無線電信號，空間定位系統(tǒng)接收這些信號，導(dǎo)航儀根據(jù)星歷表信息求得每顆衛(wèi)星發(fā)射信號時在太空中的位置，計(jì)算衛(wèi)星發(fā)射信號的精確時間，然后根據(jù)已知的空間定位衛(wèi)星的瞬時坐標(biāo)和信號到達(dá)該點(diǎn)的時間，通過計(jì)算，求得衛(wèi)星至空間定位系統(tǒng)接收機(jī)之間的幾何距離。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算出用戶接收機(jī)天線所對應(yīng)的點(diǎn)位，

23、即觀測站的位置。</p><p>　　從理論上講，知道三顆衛(wèi)星至觀測站的幾何距離，并利用GPS接收機(jī)收到的這三顆衛(wèi)星的導(dǎo)航信號推算出的衛(wèi)星瞬時坐標(biāo)，就可以計(jì)算出觀測站的位置，方法是分別以三顆衛(wèi)星的瞬時坐標(biāo)為球心，衛(wèi)星至觀測站之間的距離為半徑，作出三個球面，三個球面的交點(diǎn)就是觀測站在空間中的位置。由于一般GPS接收機(jī)安裝的是非精密鐘，接收到的時間存在誤差，故計(jì)算出衛(wèi)星與用戶之間的距離有誤差，因此需要利用第四顆衛(wèi)星進(jìn)

24、行時間上的糾正，以保證時間上的同步[3]。</p><p>　　2.3 已有資料及其利用</p><p>　　由施測竣工圖時需考慮的原則，因此可以充分利用向莆鐵路已有的測量和設(shè)計(jì)的資料。</p><p>　?。?）向莆鐵路原施工控制網(wǎng)提供的CPⅠ、CPⅡGPS控制點(diǎn)，可用于本測區(qū)平面控制測量起算依據(jù)。該成果屬1954北京坐標(biāo)系，高斯平面直角坐標(biāo)系，中央子午線為117

25、°。</p><p>　?。?）測區(qū)內(nèi)外原有的控制點(diǎn)成果，其點(diǎn)位標(biāo)石完整的，要盡量利用原標(biāo)石進(jìn)行觀測，方便建立1980西安坐標(biāo)系統(tǒng)與1954年北京坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。</p><p>　?。?）測區(qū)附近有國家一等、二等及三等水準(zhǔn)點(diǎn)，可作為本測區(qū)控制點(diǎn)高程聯(lián)測的起算依據(jù)，該成果屬1985國家高程基準(zhǔn)。</p><p>　　（4）省測繪局2004年出版的1：1

26、萬單色地形圖，可供設(shè)計(jì)及工作布置使用。</p><p>　?。?）甲方提供的施工圖及地范圍及線路用地及站場紅線、界樁坐標(biāo)及施工里程等數(shù)據(jù)資料等，可作為本測區(qū)竣工測量的參考依據(jù)。</p><p>　　2.4．已有資料數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換</p><p>　　由竣工圖施測時需保持控制測量系統(tǒng)與原有系統(tǒng)保持一致的原則[4]，因此需在原有的CPⅠ、CPⅡGPS控制點(diǎn)和施工圖及各種

27、紅線圖、界樁坐標(biāo)數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。</p><p>　?。?）CPⅠGPS控制點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以國家A級GPS控制點(diǎn)A031、A035、A038、A041、A050、A080為重合點(diǎn)，進(jìn)行1980西安坐標(biāo)系統(tǒng)與1954年北京坐標(biāo)系統(tǒng)間轉(zhuǎn)換參數(shù)求解，求取CPⅠGPS控制點(diǎn)的1980西安坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)。</p><p>　?。?）CPⅡGPS控制點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以國家A級GPS控制

28、點(diǎn)及CPⅠGPS控制點(diǎn)為重合點(diǎn)，進(jìn)行1980西安坐標(biāo)系統(tǒng)與1954年北京坐標(biāo)系統(tǒng)間轉(zhuǎn)換參數(shù)求解，求取CPⅡGPS控制點(diǎn)的1980西安坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)。</p><p>　?。?）施工圖及各種紅線圖、界樁坐標(biāo)數(shù)據(jù)資料的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，先利用CPⅠGPS、CPⅡGPS控制點(diǎn)的1954年北京坐標(biāo)系統(tǒng)與施工坐標(biāo)系統(tǒng)兩套成果進(jìn)行轉(zhuǎn)換參數(shù)求取，把施工圖及各種紅線圖、界樁坐標(biāo)、施工里程等數(shù)據(jù)資料轉(zhuǎn)換到1954年北京坐標(biāo)系統(tǒng)，再利用CP

29、ⅠGPS、CPⅡGPS控制點(diǎn)的1954年北京坐標(biāo)系統(tǒng)與1980西安坐標(biāo)系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，求取1980西安坐標(biāo)系統(tǒng)下的各種紅線圖、界樁坐標(biāo)數(shù)據(jù)資料。</p><p>　　3 E級GPS控制測量</p><p>　　3．1 E級GPS控制布網(wǎng)</p><p>　　本測區(qū)E級GPS控制網(wǎng)采用中海達(dá)GPS進(jìn)行測量，以上述CPⅠGPS、CPⅡGPS控制點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行布設(shè)，平

30、均邊長約為0.5km，采取以邊點(diǎn)混連方式布網(wǎng)。其主要技術(shù)要求如下：</p><p>　　表3-1 E級GPS網(wǎng)的主要技術(shù)要求[5]</p><p>　　注：1、當(dāng)邊長小于200m時，邊長中誤差應(yīng)小于20mm。</p><p>　　2、(mm)為固定誤差；(ppm)為比例誤差系數(shù)。</p><p>　　為保證GPS測量精度，本次作業(yè)采用載波相位

31、靜態(tài)相對定位作業(yè)模式，其基本技術(shù)要求如下：</p><p>　　表3-2 E級GPS網(wǎng)測量作業(yè)的基本技術(shù)要求</p><p>　　注：1、觀測時段長度應(yīng)視點(diǎn)位周圍障礙物情況、基線長短而作調(diào)整，</p><p>　　2、可不觀測氣象要素，但應(yīng)記錄雨、晴、陰、云等天氣狀況。</p><p>　　3．2 GPS點(diǎn)位選點(diǎn)、埋石、編號</p&

32、gt;<p><b>　　3.2.1 選點(diǎn)</b></p><p>　?。?）GPS待定點(diǎn)至少應(yīng)保證有一點(diǎn)與其他點(diǎn)兩兩互相通視，以滿足圖根導(dǎo)線布設(shè)的要求。點(diǎn)位應(yīng)選在基礎(chǔ)穩(wěn)定，土質(zhì)堅(jiān)實(shí)的地面上或高大穩(wěn)固的建筑物上，以便長期保存利用，點(diǎn)位目標(biāo)要顯著突出。由于向莆鐵路已經(jīng)完工，由鐵路的平順性，因此視野比較開闊，兩點(diǎn)之間通視比較容易，但鐵路中間大部分都是碎石，因此選點(diǎn)時應(yīng)選位于鐵路兩旁

33、且土質(zhì)比較堅(jiān)硬的地方，這樣便于埋石與點(diǎn)號的保存。</p><p>　　（2）應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源(如電視臺、微波站等)，其距離不得小于200m；遠(yuǎn)離高壓輸電線其距離不得小于50m，以避免電磁場對GPS信號的干擾。</p><p>　?。?）附近不應(yīng)有強(qiáng)干擾衛(wèi)星信號接收的物體，并盡量避開大面積水域，以減弱多路徑效應(yīng)的影響。</p><p>　?。?）點(diǎn)位應(yīng)選在交通

34、方便，有利于其它觀測手段擴(kuò)展與聯(lián)測的地方。</p><p>　?。?）網(wǎng)形應(yīng)有利于同步觀測邊、點(diǎn)聯(lián)結(jié)。</p><p>　　（6）當(dāng)所選點(diǎn)位需要進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測時，選點(diǎn)人員應(yīng)實(shí)地踏勘水準(zhǔn)路線，提出有關(guān)建議。</p><p>　?。?）GPS點(diǎn)位選定后，應(yīng)繪制點(diǎn)之記。</p><p>　　3.2.2 埋石</p><p>

35、;<b>　　E級GPS點(diǎn)的埋設(shè)</b></p><p>　　（1）E級GPS點(diǎn)的標(biāo)石按下圖要求制作埋設(shè)，中心標(biāo)志采用不銹鋼標(biāo)志如下圖：（單位:cm）</p><p>　　圖3-1 E級GPS點(diǎn)的標(biāo)石埋設(shè)</p><p>　?。?）控制點(diǎn)中心標(biāo)志要求：</p><p>　　GPS點(diǎn)中心標(biāo)志均為：Φ5cm×0.5

36、 cm的不銹鋼頂蓋，中間焊接10cm長Φ0.8cm的實(shí)心不銹鋼螺絲，底部有螺絲帽。不銹鋼頂蓋中間有球面隆起，并刻有“＋”字，不銹鋼標(biāo)志面上部刻有“福建省地質(zhì)測繪院”，下部刻有“GPS”字樣。</p><p>　?。?）GPS點(diǎn)的埋設(shè)要求:</p><p>　　a、在水泥路面上埋設(shè)時，用切割機(jī)切割成20cm×20cm的正方形邊框，邊槽深0.5 cm，寬0.5 cm，中心用沖擊鉆鉆孔

37、，埋入標(biāo)志，并用混凝土固緊，標(biāo)石面與地面高度保持一致。</p><p>　　b、在瀝青路面上埋設(shè)時，先將瀝青面鑿成20cm×20cm的正方形，深度以鑿到路基碎石為準(zhǔn)，清去雜土，灌入混凝土并埋入標(biāo)志，標(biāo)石面與地面高度保持一致。 c、在巖石面上可采用澆灌巖標(biāo)辦法，標(biāo)石規(guī)格為20cm×30cm×15cm的混凝土標(biāo)石，標(biāo)石面與巖石表面高度保持一致。 d、在房頂表面澆灌房標(biāo)時

38、，標(biāo)石規(guī)格為20cm×30cm×15cm的混凝土標(biāo)石，澆筑前應(yīng)將與屋頂?shù)慕佑|面打毛，再打入3-4顆水泥釘并清洗干凈，使標(biāo)石底面與房頂接觸牢固，房標(biāo)禁止?jié)补嘣诟魺釋由希?lt;/p><p>　　e、在土質(zhì)地面埋設(shè)標(biāo)石時，標(biāo)石規(guī)格為20cm×40cm×40cm的混凝土標(biāo)石（可以是預(yù)制的混凝土標(biāo)石，也可以現(xiàn)場澆注），標(biāo)石面高出地面1～2cm，便于找點(diǎn)和利用。 f、控制點(diǎn)埋設(shè)時

39、，不銹鋼標(biāo)志面與標(biāo)石面高度保持一致，以利于水準(zhǔn)聯(lián)測時標(biāo)尺的自由轉(zhuǎn)動。標(biāo)石面上應(yīng)同時刻注點(diǎn)號和年月。</p><p>　　3.2.3 GPS編號</p><p>　　向莆鐵路測區(qū)E級GPS點(diǎn)的點(diǎn)名以XPE加流水編號應(yīng)以XPE1、XPE2、……XPEnn命名，當(dāng)與舊點(diǎn)重合時，盡量利用舊點(diǎn)標(biāo)石，并在點(diǎn)之記中加以備注說明。由于施工時的破壞，因此能保存下來的舊點(diǎn)不多，保存完好的控制點(diǎn)，加以并入導(dǎo)線網(wǎng)

40、中。</p><p>　　3.3 GPS網(wǎng)觀測</p><p>　　本次觀測采用中海達(dá)接收機(jī)同步觀測一組衛(wèi)星，觀測采用靜態(tài)定位模式。在已做好的控制點(diǎn)擺好流動站，對中、整平、量取天線高，把定向標(biāo)志指向正北方向，打開GPS接收機(jī)，切換成靜態(tài)模式，并記錄下開機(jī)時間，一次接收差不多45分鐘就可以，測完后再量取一次天線高，然后關(guān)機(jī)，去下一個控制點(diǎn)觀測。觀測時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：</p>

41、<p>　?。?）作業(yè)時有效觀測衛(wèi)星數(shù)應(yīng)大于4顆，衛(wèi)星高度角應(yīng)大于15°，時段長度應(yīng)大于45-120分鐘，圖形強(qiáng)度因子PDOP小于6。</p><p>　　（2）觀測前應(yīng)編制GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報(bào)表，研究所要觀測點(diǎn)的最佳時間段，并制定工作計(jì)劃。</p><p>　　（3）出發(fā)前應(yīng)檢查電池電量、接收機(jī)內(nèi)存或磁盤容量是否充足；</p><p>　?。?/p>

42、4）接收機(jī)在觀測期間應(yīng)防止震動、移動，防止人和物體靠近天線；</p><p>　　（5）測量手簿按作業(yè)程序認(rèn)真逐項(xiàng)填寫，要清晰、整潔，不允許事后補(bǔ)記或追記；</p><p>　?。?）接收機(jī)在觀測期間，不應(yīng)在旁邊使用對講機(jī)；雷雨過境時應(yīng)關(guān)機(jī)停測，并卸下天線以防雷擊；</p><p>　?。?）觀測中應(yīng)保證接收機(jī)工作正常，數(shù)據(jù)記錄正確，每日觀測結(jié)束后，應(yīng)及時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存

43、至計(jì)算機(jī)硬、軟盤上，確保觀測數(shù)據(jù)不丟失。接收機(jī)內(nèi)存數(shù)據(jù)文件在卸到外存介質(zhì)時，不得進(jìn)行任何剔除或刪改，不得調(diào)用任何對數(shù)據(jù)實(shí)施重新加工組合的操作指令。</p><p>　　向莆鐵路古鏞鎮(zhèn)玉華村HY+661.59至洋坊大橋DK283+873.68段GPS控制網(wǎng)如下圖所示：</p><p>　　圖3-2 GPS控制網(wǎng)示意圖</p><p>　　3.4 數(shù)據(jù)處理及平差<

44、;/p><p>　　內(nèi)業(yè)基線數(shù)據(jù)預(yù)處理采用Trimble公司的Trimble Geomatics Office 1.62版本隨機(jī)軟件，平差計(jì)算采用武漢大學(xué)測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)院的CosaGPS平差軟件包進(jìn)行。平差計(jì)算以三維基線向量及相應(yīng)方差陣作為觀測信息，先進(jìn)行WGS-84無約束平差；以無約束平差確定的有效測量為基礎(chǔ), 采用上述CPⅠGPS、CPⅡGPS控制點(diǎn)作為起算坐標(biāo)，進(jìn)行二維約束平差。各項(xiàng)精度指標(biāo)以及成果取位應(yīng)滿足

45、《GPS規(guī)程》相關(guān)規(guī)定要求。當(dāng)發(fā)現(xiàn)需補(bǔ)測或重測的邊，應(yīng)盡量安排一起同步觀測。</p><p>　　下表是向莆鐵路古鏞鎮(zhèn)玉華村HY+661.59至洋坊大橋DK283+873.68段GPS控制網(wǎng)坐標(biāo)數(shù)據(jù)：</p><p>　　表3-3 GPS控制網(wǎng)坐標(biāo)數(shù)據(jù)</p><p>　　3.4.1 基線解算及檢核</p><p>　　基線解算處理時，打開T

46、rimble Geomatics Office 1.62版本隨機(jī)軟件，首先新建一個坐標(biāo)圖，單擊投影（如圖3-3所示），然后新建一個投影，由于我國采用的是高斯投影坐標(biāo)系統(tǒng)，因此在新建的投影中，名字框里面應(yīng)輸入：GAOSI-9，投影類型為TM，輸入東向坐標(biāo)為500km，輸入中央子午線和帶寬，然后點(diǎn)擊確定，這樣就新建成了一個投影。投影建好后新建一個項(xiàng)目，用來儲存數(shù)據(jù)坐標(biāo)，點(diǎn)擊坐標(biāo)，將剛才新建好的投影坐標(biāo)賦予這個項(xiàng)目。項(xiàng)目建好后輸入坐標(biāo)數(shù)據(jù)（

47、如圖3-4所示），然后進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換，接著進(jìn)行匹配，匹配結(jié)束后可以查看結(jié)果，如果殘差符合要求，就可以進(jìn)行儲存。</p><p>　　3-3 數(shù)據(jù)處理 3-4 數(shù)據(jù)處理</p><p>　　基線解算數(shù)據(jù)處理時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　(1) 采用雙差相位觀測值進(jìn)行基線解算，采用雙差固定解作為最終

48、結(jié)果。雙差固定解的可靠性由以下兩項(xiàng)指標(biāo)來判別，即固定解的單位權(quán)中誤差（Rms）和整周模糊度檢驗(yàn)倍率（Ratio），其檢驗(yàn)值見下表。根據(jù)下表判別時，Rms必須首先符合要求，而Ratio值越大表示固定值越可靠。</p><p>　　表3-4 靜態(tài)GPS基線固定解可靠性判別表</p><p>　?。?）同步時段中任一三邊同步環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差Wx≤σ/5,Wy≤σ/5 ,Wz≤σ/5。對于采用同

49、一種數(shù)學(xué)模型的基線解，其同步時段中任一三邊同步環(huán)的坐標(biāo)分量相對閉合差和全長相對閉合差不宜超過下表的規(guī)定。對于采用不同數(shù)學(xué)模型的基線解，其同步時段中任一三邊同步環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差和全長相對閉合差按獨(dú)立環(huán)閉合差要求檢核。同步時段中的多邊形同步環(huán)，可不重復(fù)檢核。</p><p>　　表3-5 同步環(huán)坐標(biāo)分量及環(huán)線全長相對閉合差的規(guī)定（1×10-6）</p><p>　　(3) 復(fù)測基

50、線的長度d的較差ds應(yīng)滿足下式：</p><p>　　ds≤2σ   (σ= （3-1）</p><p>　　其中，a為固定誤差,以mm為單位；b為比例誤差系數(shù)；d為相鄰點(diǎn)距離，以mm為單位 </p><p>　　(4) 若干個獨(dú)立基線構(gòu)成獨(dú)立閉合環(huán)，各獨(dú)立環(huán)的坐標(biāo)分量閉合差和全長閉合差應(yīng)符合下式的規(guī)定：<

51、;/p><p>　　wx≤3σ           wy≤3σ           wz≤3σ （3-2）</p><p>　　ws= ≤3σ 

52、 （3-3）</p><p>　　其中，n為閉合環(huán)中的邊數(shù)。          </p><p>　　可以舍棄在復(fù)測基線邊長較差、同步環(huán)閉合差、獨(dú)立環(huán)閉合差檢驗(yàn)中超限的基線，但應(yīng)保證舍棄基線后的獨(dú)立環(huán)所含基線數(shù)≤10，否則應(yīng)重測該基線或有關(guān)同步圖形

53、。</p><p>　　3.4.2 平差處理</p><p>　　打開LEICA Geo Office 軟件，首先新建項(xiàng)目，單擊項(xiàng)目，在工作區(qū)單擊右鍵，選擇線，輸入項(xiàng)目名稱為TXT，點(diǎn)擊確定。此時這個項(xiàng)目為空項(xiàng)目，輸入原始數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)時應(yīng)注意選擇文件類型為系統(tǒng)1200的原始數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊TXT,講原始數(shù)據(jù)分配到項(xiàng)目中，分配完畢后關(guān)閉，然后輸入下一塊卡中的數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)輸入完畢后，回到編輯欄，

54、對點(diǎn)進(jìn)行審視，當(dāng)確認(rèn)點(diǎn)數(shù)不會缺失后，就可以進(jìn)行GPS數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理時一般選擇自動處理（如圖3-5所示）。處理結(jié)束后，需要對基線進(jìn)行存儲，當(dāng)模糊度狀態(tài)為4時，可以進(jìn)行存儲，</p><p>　　基線解算完畢后可以進(jìn)行平差處理。平差全部為自動處理，并采用無約束平差，用來檢核GPS網(wǎng)的內(nèi)符合精度和可靠度。平差結(jié)束后所有的點(diǎn)變成平差點(diǎn)，可以查看平差報(bào)告，在平差報(bào)告中，需要注意F-檢驗(yàn)，當(dāng)F-檢驗(yàn)拒絕時，表示網(wǎng)中有一個

55、或一個以上的錯誤。平差結(jié)束后，可以直接輸出WGS-84系三維坐標(biāo)（如圖3-6所示）。 </p><p>　　圖3-5 基線解算 圖3-6 平差</p><p>　　當(dāng)進(jìn)行無約束平差時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　(1) 當(dāng)各項(xiàng)質(zhì)量檢驗(yàn)符合要求時，以所有獨(dú)立基線組成閉合圖形，以三維基線向量及

56、其相應(yīng)方差協(xié)方差陣作為觀測信息，以一個點(diǎn)的WGS-84系三維坐標(biāo)作為起算依據(jù)，進(jìn)行GPS網(wǎng)的無約束平差。</p><p>　　(2) 無約束平差中，基線向量的改正數(shù)絕對值(V△x ，V△y ，V△z)應(yīng)滿足下式要求，否則應(yīng)找出粗差并予以剔除，重新進(jìn)行無約束平差。</p><p>　　V△x≤3σ         

57、; V△y≤3σ           V△z≤3σ                     （3-4）</p>

58、<p>　　平差完成后，進(jìn)行總結(jié)與精度評定，如表3-6所示：</p><p>　　表3-6 平差總結(jié)及精度評定</p><p>　　4 GPS-RTK技術(shù)與全站儀相結(jié)合下的地形測量</p><p>　　由于GPS衛(wèi)星信號的局限性，在一些地方必須使用全站儀進(jìn)行測量，如隧道竣工測量橋梁竣工測量、以及GPS衛(wèi)星信號不好的地方等。由GPS技術(shù)施測時的高精度，可

59、以利用GPS-RTK先進(jìn)行圖根點(diǎn)的控制測量，再利用這些圖根點(diǎn)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行全站儀碎部點(diǎn)的測量，同時RTK也可以進(jìn)行碎部點(diǎn)的測量。RTK與全站儀相配合使用，能大大加快測量的速度，提高工作效率。</p><p>　　4.1圖根GPS-RTK測量</p><p>　　（1）基準(zhǔn)站的安置應(yīng)滿足的條件</p><p>　　a 基準(zhǔn)站應(yīng)有正確的坐標(biāo)（含1980西安坐標(biāo)和WGS-8

60、4坐標(biāo)）。</p><p>　　b 基準(zhǔn)站應(yīng)選在地勢較高、交通方便，天空較為開闊，周圍無高度角超過10°的障礙物，有利于衛(wèi)星信號的接收和數(shù)據(jù)鏈發(fā)射的位置。</p><p>　　c 為防止數(shù)據(jù)鏈丟失以及多路經(jīng)效應(yīng)的影響，周圍無GPS 信號反射物（大面積水域，大型建筑物等），無高壓線、電視臺、無線電發(fā)射站、微波站等干擾源。</p><p>　?。?）流動站距基

61、準(zhǔn)站的距離不得超過5km。流動站應(yīng)使用三腳架，在對中、整平、開機(jī)后30秒開始觀測，每次觀測歷元數(shù)應(yīng)大于20個，采樣間隔2s～5s，各次測量的平面坐標(biāo)較差應(yīng)不大于4cm。</p><p>　?。?） WGS-84坐標(biāo)系與1980西安坐標(biāo)系求轉(zhuǎn)換參數(shù)的參考點(diǎn)應(yīng)采用3點(diǎn)以上的兩套坐標(biāo)系成果，所選參考點(diǎn)應(yīng)分布均勻，七參數(shù)求解范圍應(yīng)大于GPS RTK待定點(diǎn)測量范圍，RTK圖根點(diǎn)測量平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換殘差不應(yīng)大于±2cm

62、。RTK圖根點(diǎn)測量高程擬合殘差不應(yīng)大于1/12等高距。</p><p>　?。?）觀測待定點(diǎn)之前，按隨機(jī)控制點(diǎn)存儲設(shè)置機(jī)內(nèi)的精度指標(biāo)，點(diǎn)位中誤差±2.0cm，高程中誤差±2.5cm，觀測時注意點(diǎn)位幾何圖形強(qiáng)度因子PDOP應(yīng)不大于6。</p><p>　?。?）采用CPⅠ、CPⅡ及E級GPS控制點(diǎn)作為基站，開始前聯(lián)測測區(qū)內(nèi)任意GPS控制點(diǎn)進(jìn)行檢核，當(dāng)與原成果比較，點(diǎn)位誤差

63、≤±5.0cm，高程誤差≤±5.0cm，方可對圖根控制點(diǎn)進(jìn)行采集，測段結(jié)束前聯(lián)測測區(qū)內(nèi)任意GPS控制點(diǎn)進(jìn)行檢核，讀數(shù)與原成果比較，點(diǎn)位誤差≤±5.0cm，高程誤差≤±5.0cm，本站數(shù)據(jù)方可作為有效數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）RTK圖根點(diǎn)測量平面測量兩次測量點(diǎn)位較差不應(yīng)大于圖上±0.1mm，高程測量各次測量高程較差不應(yīng)大于1/10基本等高距，各次結(jié)果取中數(shù)作

64、為最后成果。</p><p>　　（7）用RTK技術(shù)施測的圖根點(diǎn)平面成果應(yīng)進(jìn)行100％的內(nèi)業(yè)檢查和不少于總點(diǎn)數(shù)10％的外業(yè)檢測，外業(yè)檢測采用相應(yīng)等級的全站儀測量邊長和角度等方法進(jìn)行，其檢測點(diǎn)應(yīng)均勻分布測區(qū)。檢測結(jié)果應(yīng)滿足下表的要求。</p><p>　　4-1 RTK圖根點(diǎn)平面檢測精度要求 </p><p>　?。?）用RTK技術(shù)施測

65、的圖根點(diǎn)高程成果應(yīng)進(jìn)行100％的內(nèi)業(yè)檢查和不少于總點(diǎn)數(shù)10％的外業(yè)檢測，外業(yè)檢測采用相應(yīng)等級的三角高程、幾何水準(zhǔn)測量等方法進(jìn)行，其檢測點(diǎn)應(yīng)均勻分布測區(qū)。檢測結(jié)果應(yīng)滿足下表的要求。</p><p>　　4-2 RTK圖根點(diǎn)高差檢測精度要求</p><p>　　4.2 RTK碎部點(diǎn)測量</p><p>　?。?）RTK碎部點(diǎn)測量時，地心坐標(biāo)系與地方坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系可以在

66、測區(qū)現(xiàn)場通過點(diǎn)校正的方法獲取。當(dāng)測區(qū)面積較大，采用分區(qū)求解轉(zhuǎn)換參數(shù)時，相鄰分區(qū)應(yīng)不少于2個重合點(diǎn)。 （2）RTK碎部點(diǎn)測量平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換殘差不應(yīng)大于圖上±0.1mm ，RTK碎部點(diǎn)測量高程擬合殘差不應(yīng)大于1/10基本等高距。 （3）RTK碎部點(diǎn)測量流動站觀測時可采用固定高度對中桿對中、整平，觀測歷元數(shù)應(yīng)大于5個。 （4） 連續(xù)采集一組地形碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)超過50點(diǎn)，應(yīng)重新進(jìn)行初始化，并檢核一個重合點(diǎn)。當(dāng)檢核點(diǎn)位

67、坐標(biāo)較差不大于圖上0.5mm時，方可繼續(xù)測量。 （5）RTK地形測量外業(yè)采集的數(shù)據(jù)應(yīng)及時從數(shù)據(jù)采集器中導(dǎo)出，并進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，同時對數(shù)據(jù)記錄器內(nèi)存進(jìn)行整理；導(dǎo)出的成果數(shù)據(jù)與全站儀數(shù)據(jù)共同用南方cass成圖軟件編輯成圖。向莆鐵路音頭隧道至后洋隧道的部分RTK碎部測量的部分成果數(shù)據(jù)如下圖所示：</p><p>　　圖4-1 RTK測量成果數(shù)據(jù)</p><p>　　4.3 全站儀碎部點(diǎn)測量

68、</p><p>　　本次測量采用中緯ZTS602(5㎜+3ppm) 全站儀進(jìn)行碎部點(diǎn)測量，按極坐標(biāo)法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)記錄方式為全站儀內(nèi)存自動記錄。設(shè)站時，儀器對中誤差不大于5mm，照準(zhǔn)一控制點(diǎn)作為起始方向，觀測另一控制點(diǎn)作為檢核。每站測圖過程中，應(yīng)隨時檢查定向點(diǎn)方向。儀器高、覘標(biāo)高量至厘米。采集數(shù)據(jù)直接測定坐標(biāo)，測距最大長度一般不大于160m，無棱鏡儀器最大視距不得大于60m，個別特別困難的可以適當(dāng)放寬，但不

69、超過1.5倍。作業(yè)時，先在已知點(diǎn)上設(shè)站，進(jìn)行對中、整平、量儀器高，再根據(jù)已知坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行定向，根據(jù)表4-3校對誤差是否超限，若超限則需重新檢驗(yàn)坐標(biāo)是否有誤以及視鏡中心是否對準(zhǔn)棱鏡中心。校對無誤后，就可進(jìn)行碎部點(diǎn)采點(diǎn)。采點(diǎn)時可根據(jù)cass野外操作代碼進(jìn)行快速注記，方便內(nèi)業(yè)繪圖。外業(yè)采集的數(shù)據(jù)應(yīng)及時從全站儀中導(dǎo)出，并進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，導(dǎo)出的數(shù)據(jù)與RTK數(shù)據(jù)共同用南方cass成圖軟件編輯成圖。向莆鐵路音頭隧道至后洋隧道的部分全站儀數(shù)據(jù)如下圖4-2

70、所示：</p><p>　　表4-3 各級電磁波測距導(dǎo)線主要技術(shù)規(guī)定[11]</p><p>　　圖4-2 全站儀測量成果數(shù)據(jù)</p><p>　　4.4 RTK與全站儀數(shù)據(jù)結(jié)合處理</p><p>　　許多地方由于GPS衛(wèi)星信號的局限性，需要采用全站儀進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的采集，因此這一地方的原始數(shù)據(jù)存儲于RTK和全站儀之中。導(dǎo)出RTK數(shù)據(jù)與全站儀

71、數(shù)據(jù)后，共同展進(jìn)南方cass8.0成圖軟件（如下圖所示）：</p><p>　　圖4-3 cass展點(diǎn)</p><p>　　根據(jù)外業(yè)作業(yè)時使用的注記以及對實(shí)地地形的印象進(jìn)行繪圖處理，繪圖完成后應(yīng)對圖形進(jìn)行必要的整飾，使圖形更加美觀。向莆鐵路音頭隧道至后洋隧道經(jīng)處理后的竣工圖如下圖所示：</p><p>　　圖4-4 RTK與全站儀的測量成果圖</p>

72、<p><b>　　5 結(jié)束語 </b></p><p>　　本文通過闡述向莆高速鐵路竣工圖的施測，重點(diǎn)介紹了GPS技術(shù)在高速鐵路竣工測量中E級GPS控制網(wǎng)布網(wǎng)、選點(diǎn)、埋石、編號、觀測、數(shù)據(jù)處理及其平差的過程，同時還簡略介紹了GPS-RTK碎部點(diǎn)測量及全站儀碎部點(diǎn)測量的過程以及測量數(shù)據(jù)編輯成圖。通過以上介紹，我們可以得到GPS技術(shù)應(yīng)用在高速鐵路竣工測量中的幾個優(yōu)點(diǎn)：</p&g

73、t;<p>　　精度高。由于GPS技術(shù)的先進(jìn)性，使得測量的精度大大提高。</p><p>　　效率高。GPS-RTK技術(shù)以其靈活的作業(yè)方式，在與全站儀相配合的模式下，使得作業(yè)效率大大提高。</p><p>　　成圖質(zhì)量高。在高精度和內(nèi)業(yè)繪圖認(rèn)真的前提下，能保證成圖質(zhì)量高。</p><p>　　當(dāng)然，由于GPS衛(wèi)星信號的局限性，在施測時也需注意幾點(diǎn)：&l

74、t;/p><p>　　GPS控制布網(wǎng)選點(diǎn)時，應(yīng)選在衛(wèi)星信號好的地方，以保證控制點(diǎn)的精度，同時也要保證能與另一點(diǎn)通視。</p><p>　　GPS-RTK圖根控制測量時，應(yīng)盡量多測幾組數(shù)據(jù)，再取其平均值作為圖根控制點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。</p><p>　　GPS-RTK碎部點(diǎn)測量時，應(yīng)待其固定后方可采點(diǎn)。</p><p>　　為保證坐標(biāo)系統(tǒng)的一致性，應(yīng)進(jìn)

75、行坐標(biāo)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　總之，綜合應(yīng)用高新技術(shù)，全面提高工作效率，這將是今后勘測設(shè)計(jì)的必然趨勢。GPS技術(shù)以其高精度標(biāo)準(zhǔn)，高工作效率的特點(diǎn)，必將在測繪領(lǐng)域的各個方面得到廣泛應(yīng)用。</p><p><b>　　6 致謝語</b></p><p>　　本論文是在導(dǎo)師林新紅老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文選題、研究方案制定到論文初稿的完

76、成以及后期論文修改、定稿，林老師都給出了許多寶貴意見以及解決方案，在此向?qū)熤乱宰钫嬲\的謝意，同時也要表達(dá)學(xué)生深深的敬意。</p><p>　　在論文選題與撰寫過程中，資源工程學(xué)院的老師們給予我諸多幫助，為我的論文提出了很多寶貴的意見，在此我也要對諸位老師的說聲謝謝。感謝218舍友在此過程中給以我的幫助以及四年來帶給我的關(guān)心與歡樂，和你們同窗，是我的幸運(yùn)；同時也要感謝08測繪的全體同學(xué)在這四年來對我的鼓勵與支持，

77、謝謝你們伴我度過大學(xué)四年的美好時光。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 葉志明.土木工程概論（第三版）[M].高等教育出版社，2009(3)：95-97.</p><p>　　[2] 朱穎，盧建康，程昂.高速鐵路工程測量規(guī)范（報(bào)批稿20090823）終稿[C].中國鐵道出版社，2009，89-90.<

78、;/p><p>　　[3] 李天文.GPS原理及應(yīng)用（第二版）[M].科學(xué)出版社，2010（2）：6-10，208-209.</p><p>　　[4] 張正祿.工程測量學(xué)[M].武漢大學(xué)出版社，2005（1）：120-124.</p><p>　　[5] 張鳳舉，張華海，趙長勝，孟魯閩，盧秀山.控制測量學(xué)[M].煤炭工業(yè)出版社，2008（6）：177-183.<

79、/p><p>　　[6] 陳新煥，陳秀蘭，陳光金，李春明.全球定位系統(tǒng)（GPS）鐵路測量規(guī)程[C].中國鐵道出版社，1997，19-25.</p><p>　　[7] 馬曉萍，馬聰麗，王占宏，楊青.數(shù)字測繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)定和質(zhì)量評定[C].國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2001，3-6.</p><p>　　[8] 李建成.全球定位系統(tǒng)實(shí)時動態(tài)測量（RTK）技術(shù)規(guī)范[C].浙江省

80、測繪質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站，2010，26-32.</p><p>　　[9] 周蜀黔，吳培玲，馮明，陳鴻濤.鐵路工程制圖圖形符號標(biāo)準(zhǔn)[C].中國鐵道出版社，1998，129-133.</p><p>　　[10] 魏瑞琴，譚建國.1：500、1：1000、1：2000地形圖圖式[C].國家測繪局，1995，6-7.</p><p>　　[10] 周蜀黔，吳培玲，樊躍生，張

81、增淮.鐵路工程制圖標(biāo)準(zhǔn)[C].中國鐵道出版社，1998，78-88.</p><p>　　[11] 曹俊茹, 宋振柏, 孔維華.幾種測量規(guī)范對地籍測量精度要求的分析[J].淄博學(xué)院學(xué)報(bào)，2002,4（4）：60.</p><p>　　[12] 盧祖文，高速鐵路軌道技術(shù)綜述[J].鐵道工程學(xué)報(bào)2007年01期.</p><p>　　[13] 王兆祥等編;鐵路工程測量[

82、M].測繪出版社,1986.[14]王海彥;侯晗;彭彥彬;高速鐵路無砟軌道施工測量方法綜述[J].石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2009年03期.</p><p>　　[15] GB0026-93,工程測量規(guī)范[S].北京：標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993.</p><p>　　GPS technology in the completion of the application of the hig

83、h-speed railway measurement</p><p>　　Resources Engineering college Surveying and mapping engineering</p><p>　　2008092520 Lai Meirong Instructs：Lin Xinhong</p><p>　　Abstract

84、: With the development of society, more and more high-speed railways are constructing, in the same time as-built drawing is obviously significant. As-built drawing is the important information on high-speed railway const

85、ruction and the important basis for high-speed railway operations. In this paper, we discuss the construction survey which is about Pu high-speed railway as-built drawing. Especially on GPS technology of the high-speed r