測(cè)繪工程畢業(yè)論文--gps在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用-wenkub

　

【正文】 的精度可滿足四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度3全天候觀測(cè) GPS 測(cè)量不受氣候條件的限制目前GPS觀測(cè)可在一天24小時(shí)內(nèi)的任何時(shí)間觀測(cè)4 定位精度高 實(shí)踐證明GPS相對(duì)定位精度在50km以內(nèi)可達(dá)到106100500km可以達(dá)1071000km以上可達(dá)109一小時(shí)以上觀測(cè)的解其平面位置誤差小于1mm 正因?yàn)?GPS 定位技術(shù)具有上述優(yōu)點(diǎn)因而在地質(zhì)勘探中得到了廣泛的應(yīng)用 同時(shí)也發(fā)現(xiàn)一些不足GPS能為你提供定位服務(wù)但不能永遠(yuǎn)工作 GPS能告訴你應(yīng)該向那里走但不能替你走GPS能告訴你當(dāng)前的位置但不能告訴你周圍的地形狀況GPS能幫助你記走過(guò)的路但不能完美地再現(xiàn)購(gòu)買設(shè)備所投入的費(fèi)用很高第二篇 三度帶六度帶的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換第一節(jié) 簡(jiǎn)述 高斯克呂格平面直角坐標(biāo)用 x y 表示其中 x 表示縱軸 y 表示橫軸顯然與數(shù)學(xué)上常見(jiàn)的平面直角坐標(biāo)系表示方法是不同的點(diǎn)的高斯克呂格平面直角坐標(biāo)是通過(guò)高斯克呂格投影計(jì)算得到的眾所周知大地測(cè)量的作用之一是測(cè)定地面點(diǎn)的坐標(biāo)以控?fù)?IJ 地形測(cè)圖地圖是平面的作為控制測(cè)圖的大地點(diǎn)的坐標(biāo)也必須是平面坐標(biāo)我國(guó)各個(gè)等級(jí)大地點(diǎn)成果表中所載的坐標(biāo)一般為高斯克呂格平面直角坐標(biāo)將橢球面上各點(diǎn)的大地坐標(biāo)按照一定的數(shù)學(xué)法則變換為平面上相應(yīng)點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)通常稱之為地圖投影這里所說(shuō)的一定的數(shù)學(xué)法則可以用下面兩個(gè)方程式表示 x F1 L B 1y F2 LB 式中 L B 是橢球面上某一點(diǎn)的大地坐標(biāo)而 x y 是該點(diǎn)投影平面上的直坐標(biāo)上式表示了橢球面上一點(diǎn)同投影平面上對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的解析關(guān)系也叫坐標(biāo)投影公式各種不同的投影就是按照一定的條件來(lái)確定式中的函數(shù)形式F1 F2 的 地球橢球面是不可展的曲面無(wú)論用什么函數(shù)式F1 F2x 軸 和橫坐標(biāo)軸 即 y 軸 兩者的交點(diǎn) O 為坐標(biāo)原點(diǎn)這就構(gòu)成高斯 一克 呂格平面直角坐標(biāo)系如下圖10所示投影后點(diǎn)的平面坐標(biāo) x y 可按一定的解析式計(jì)算得到無(wú)論是從橢球面還是從球面到平面這種投影都不能用幾何的方法嚴(yán)格表示因此不能認(rèn)為是一種透視投影 圖1高斯克呂投影沒(méi)有角度變形在中央子午線上也沒(méi)有長(zhǎng)度變形但除中央子午線外均存在長(zhǎng)度變形且相距中央于午線越遠(yuǎn)長(zhǎng)度變形越甚為了控制長(zhǎng)度變形按一定的經(jīng)差將地球表面分為若干帶我國(guó)采用的是將中央子午線左右各 3 度或 1 5 度劃分為帶稱為六度帶或三度帶各帶均按高斯 一克 呂格投影三個(gè)條件進(jìn)行投影為此各帶將有自己的坐標(biāo)軸和原點(diǎn)高斯 一克 呂格投影六度帶自0 o子午線起每隔經(jīng)差6 o 自西向東分帶依此編號(hào) 1 2 3 設(shè)帶號(hào)為 n 中央子午線的經(jīng)度為 L0則 L0o 6n3反之六度帶的帶號(hào)也可寫為 n L0o 十 3 6三度帶是在六度帶的基礎(chǔ)上分帶的它的中央子午線一部分同六度帶的中央子午線重合一部分同六度帶的分帶子午線重合有關(guān)規(guī)范中沒(méi)有規(guī)定統(tǒng)一的編號(hào)現(xiàn)仍用 1 2 3 編號(hào)并在帶號(hào)前注以三度帶以示區(qū)別自15o 子午線起每隔經(jīng)差3o自西向東分帶依此編號(hào) 1 2 3 設(shè)帶號(hào)為 n ˊ中央子午線的經(jīng)度為L(zhǎng)0o 則n ˊ L0o3 2n 1 六度帶和三度帶的編號(hào)如下圖所示為了避免橫坐標(biāo) y 出現(xiàn)負(fù)值規(guī)定將 y 值加上 500 000m 又為了區(qū)別各帶坐標(biāo)的不同規(guī)定在 y 值 已加 500 000m 的前面冠以帶號(hào) n 相當(dāng)于對(duì) y 值加 n l000 000m 并以符號(hào)Y假定Y假定Y假定Y假定圖2高斯克呂格投影簡(jiǎn)稱高斯投影又有名謂橫墨卡托投影蘭勃特圓柱投影等高斯投影除了研究點(diǎn)的大地坐標(biāo) L B 和 高斯克呂格平面角坐標(biāo) x y 相互換算外還將研究橢球面上的方向長(zhǎng)度等變換至高斯克呂格投影平面以及相鄰帶不同高斯呂格平面直角坐標(biāo)換算等第二節(jié) 研究目的高斯投影雖然保證了角度沒(méi)有變形這一優(yōu)點(diǎn)但其長(zhǎng)度變形較嚴(yán)重為了限制高斯投影的長(zhǎng)度變形必須依中央子午線進(jìn)行分帶把投影范圍限制在中央子午線東西兩側(cè)一定的狹長(zhǎng)帶內(nèi)分別進(jìn)行但這又使得統(tǒng)一的坐標(biāo)系分割成各帶的獨(dú)立坐標(biāo)系于是因分帶的結(jié)果產(chǎn)生了新的矛盾即在生產(chǎn)建設(shè)中提出了各相鄰帶的互相聯(lián)系問(wèn)題這個(gè)問(wèn)題是通過(guò)由一個(gè)帶的平面坐標(biāo)換算到相鄰帶的平面坐標(biāo)簡(jiǎn)稱為鄰帶換算的方法來(lái)解決的具體來(lái)說(shuō)在以下情況下需要進(jìn)行坐標(biāo)鄰帶換算如圖10所示AB1234CD為位于兩個(gè)相鄰帶邊緣地區(qū)并跨越兩個(gè)投影帶東西帶的控制網(wǎng)假如起算點(diǎn)AB及CD的起始坐標(biāo)是按兩帶分別給出的話那么為了能在同一帶內(nèi)進(jìn)行平差計(jì)算必須把西帶的AB點(diǎn)的起始坐標(biāo)換算到東帶或者把東帶的CD點(diǎn)的坐標(biāo)換算到西帶圖3在分界子午線附近地區(qū)測(cè)圖時(shí)往往需要用到另一帶的三角點(diǎn)作為控制因此必須將這些點(diǎn)的坐標(biāo)換算到同一帶中為實(shí)現(xiàn)兩鄰帶地形圖的拼接和使用位于45′或375′重疊地區(qū)的三角點(diǎn)需具有相鄰兩帶的坐標(biāo)值如下圖11所示圖43當(dāng)大比例尺110000或者更大測(cè)圖時(shí)特別是在工程測(cè)量中要求采用3176。5mm1ppm 高 程177。21～111176。測(cè)繪工程畢業(yè)論文GPS在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用 摘 要數(shù)字化測(cè)圖是近幾年隨著計(jì)算機(jī)地面測(cè)量?jī)x器數(shù)字化測(cè)圖軟件的應(yīng)用而迅速發(fā)展起來(lái)的全新內(nèi)容已廣泛應(yīng)用于測(cè)繪生產(chǎn)水利水電工程土地管理城市規(guī)劃環(huán)境保護(hù)和軍事工程等部門并被廣大用戶所接受而GPS做為數(shù)字化測(cè)繪的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于公路測(cè)量則是公路外業(yè)勘測(cè)的一項(xiàng)重大技術(shù)革命其應(yīng)用及開(kāi)發(fā)的前景十分廣闊尤其是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) RTK 定位技術(shù)在公路測(cè)量中蘊(yùn)含著巨大的技術(shù)潛力本文從GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的概述入手先介紹了GPS衛(wèi)星定位技術(shù)的原理和接著列舉實(shí)例對(duì)GPS在公路測(cè)量中的應(yīng)用及其對(duì)公路勘測(cè)的巨大推進(jìn)作用做了詳述主要是對(duì)孝義市市區(qū)北外環(huán)公路控制網(wǎng)的測(cè)繪過(guò)程做了詳細(xì)介紹最后對(duì)GPS技術(shù)在公路測(cè)量中的應(yīng)用前景做了展望關(guān)鍵詞 GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) GPS控制網(wǎng) RTKAbstractThe digitized mapping is in recent years along with the puter the ground survey instrument the brandnew content which but the digitized mapping software application develops rapidlyHas widely applied in departments and so on mapping production water conservation water and electricity project land management urban planning environmental protection and military engineering and is accepted by the user munity But GPS does for the digitized mapping vanguard technology applies in the highway surveying is a significant technological revolution which the road field operation surveys its application and the development prospect is extremely broad The realtime dynamic RTK localization technology is in particular containing the huge technical potential in the highway surveying This article from GPS satellite positioning system outline obtaining introduced first the GPS satellite positioning technology principle and the work regulations then enumerated the example which surveyed to the road have made the specification to GPS in the highway surveying application and the huge advancement functionMainly was the outer ring road control net mapping process has made the detailed introduction to the fidelity city urban district north finally has made the forecast to the GPS technology in the highway surveying application prospectKey word The Global Positioning System GPS control net RTK目 錄第一篇 GPS在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用 1第一章 緒論 1第一節(jié) GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的產(chǎn)生發(fā)展及應(yīng)用前景 1第二節(jié) GPS定位技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 3第三節(jié) 我國(guó)GPS定位技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用 4一我國(guó)GPS定位技術(shù)的發(fā)展 4二我國(guó)GPS定位技術(shù)的應(yīng)用 5第二章 GPS衛(wèi)星全球定位系統(tǒng) 7第一節(jié) GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)概論 7一GPS系統(tǒng)簡(jiǎn)介 7二GPS衛(wèi)星定位原理 9三GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號(hào) 13四GPS信號(hào)接收機(jī) 14第二節(jié) GPS系統(tǒng)的應(yīng)用 17一GPS系統(tǒng)能夠?qū)嵤┤蛐匀鞎r(shí)全天候的連續(xù)不斷的三維導(dǎo)航定位測(cè)量 17二GPS信號(hào)能夠用于運(yùn)動(dòng)載體的七維狀態(tài)參數(shù)和三維姿態(tài)參數(shù) 17三GPS衛(wèi)星能夠?yàn)殛懙睾Ｑ蠛涂臻g廣大用戶提供高精度多用途的導(dǎo)航定位服務(wù) 17第三章 GPS在公路測(cè)量中的應(yīng)用及實(shí)例分析 19第一節(jié) GPS在公路測(cè)量中應(yīng)用趨勢(shì)及相關(guān)技術(shù) 19第二節(jié) 實(shí)例分析孝義市市區(qū)北外環(huán)公路控制網(wǎng)的測(cè)繪 20一測(cè)區(qū)概述 20二工程概況 20三測(cè)量工作的總體方案 21四GPS網(wǎng)的外業(yè)觀測(cè) 26五用RTK技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量 32總 結(jié) 42第二篇 三度帶六度帶的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 44第一節(jié) 簡(jiǎn)述 44第二節(jié) 研究目的 46第三節(jié) 程序設(shè)計(jì) 48參考文獻(xiàn) 64英文資料 65致 謝 72第一篇 GPS在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用第一章 緒論 第一節(jié) GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的產(chǎn)生發(fā)展及應(yīng)用前景 20世紀(jì)60年代第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)子午衛(wèi)星系統(tǒng)Transit正式建成并投入軍用該系統(tǒng)采用多普勒測(cè)量的方法進(jìn)行導(dǎo)航和定位由于其存在的種種局限性由美國(guó)國(guó)防部等多家機(jī)構(gòu)組成的聯(lián)合工作辦公室JPO提出了一個(gè)綜合性方案GPS系統(tǒng)并于20世紀(jì)90年代建成并投入運(yùn)行該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)它具有全能性全球性全天候連續(xù)性和實(shí)時(shí)性的精密三維導(dǎo)航與定位功能而且具有良好的抗干擾性和保密性GPS系統(tǒng)現(xiàn)代化更新階段20002010根據(jù)1996年美國(guó)的總統(tǒng)決定建立了國(guó)防部和交通部組成的聯(lián)合管GPS事務(wù)局IGEB在IGEB的主持下于19971998年期間討論了增加GPS民用信號(hào)從而改進(jìn)民用和商用目的的GPS狀況并與空軍已經(jīng)開(kāi)始的計(jì)劃相結(jié)合形成了更新GPS運(yùn)行要求的文獻(xiàn)ORDOperational Requirements Document其內(nèi)容即為目前的GPS現(xiàn)代化計(jì)劃并于1999年1月由美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栆訥PS現(xiàn)代化的名稱發(fā)布通告其具體實(shí)施是以2000年5月2日取消SA政策為標(biāo)志GPS現(xiàn)代化的主要目的有三點(diǎn)保護(hù)美國(guó)及其盟軍的軍用服務(wù)防止敵方使用保持并增強(qiáng)民用服務(wù)GPS發(fā)展進(jìn)程時(shí)間一覽表1957年10月4日 第一顆人造衛(wèi)星 Sputnik I 發(fā)射成功 1958年12月 開(kāi)始設(shè)計(jì) NNSS Navy Navigation SatellitSystem –TRANSIT即子午衛(wèi)星系統(tǒng)1964年1月該系統(tǒng)正式運(yùn)行 1967年7月 TRANSIT系統(tǒng)解密以供民用 1973年12月 美國(guó)國(guó)防部批準(zhǔn)研制GPS 1978年2月22日 第1顆GPS試驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射成功 1989年2月14日 第1顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)射成功 1991年 海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中GPS首次大規(guī)模用于實(shí)戰(zhàn) 1992年 IGS成立International GPS Service國(guó)際GPS服務(wù)機(jī)構(gòu) 1995年7月17日 GPS達(dá)到FOC – 完全運(yùn)行能力Full Operational Capability 1999年1月25日 美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栃紝⒊赓Y40億美圓進(jìn)行GPS現(xiàn)代化 1999年8月2122日 GPS發(fā)生GPS周結(jié)束翻轉(zhuǎn)問(wèn)題 2000年1月1日 Y2K問(wèn)題 2000年5月1日 美國(guó)總統(tǒng)克林頓宣布GPS停止實(shí)施SA 第二節(jié) GPS定位技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀如人們所說(shuō)GPS的應(yīng)用僅受人們的想象力制約GPS問(wèn)世以來(lái)已充分顯示了其在導(dǎo)航定位領(lǐng)域的霸主地位許多領(lǐng)域也由于GPS的出現(xiàn)而生革命性變化目前幾乎全世界所有需要導(dǎo)航定位的用戶都被GPS的高精度全天候全球覆蓋方便靈活和優(yōu)質(zhì)價(jià)廉所吸引GPS應(yīng)用于測(cè)量GPS技術(shù)給測(cè)繪界帶來(lái)了一場(chǎng)革命利用載波相位差分技術(shù)RTK在實(shí)時(shí)處理兩個(gè)觀測(cè)站的載波相位的基礎(chǔ)上可以達(dá)到厘米級(jí)的精度與傳統(tǒng)的手工測(cè)量手段相比G