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        基于南方GPSRTK在道路設(shè)計(jì)施工放樣過程中的應(yīng)用分析

        2018-03-21 07:27:13徐鳳玲何有剛靳合波山東省國土測(cè)繪院山東濟(jì)南5003青島理工大學(xué)臨沂工程管理系山東臨沂73400
        江西建材 2018年3期
        關(guān)鍵詞:中樁測(cè)設(shè)道路設(shè)計(jì)

        ■徐鳳玲,何有剛,靳合波■.山東省國土測(cè)繪院,山東 濟(jì)南 5003;.青島理工大學(xué)(臨沂)工程管理系,山東 臨沂 73400

        隨著我國十三五規(guī)劃的實(shí)施,國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,國家建設(shè)加快,其中山東省藍(lán)色經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的建設(shè),規(guī)劃主體區(qū)范圍由山東全部海域和青島、煙臺(tái)、威海,濰坊,淄博城市所屬陸域,海域面積15.95萬平方公里,陸域面積6.4萬平方公里。自2015年開始青島至濟(jì)南的高速鐵路、濟(jì)青高速擴(kuò)建相繼進(jìn)入了施工階段,山東省各城市都行了大量的道路規(guī)劃設(shè)計(jì)以及施工,以此突破GDP的上升。

        傳統(tǒng)的道路施工定位技術(shù)是全站儀和鋼尺的聯(lián)合使用,操作復(fù)雜、工程效率較慢、尤其是面臨長(zhǎng)距離的道路施工定位誤差累積較大。GPSRTK的使用可以提高施工的速度,并且可以進(jìn)行多個(gè)工作面同時(shí)施工,相互之間不受干擾,施工進(jìn)度和施工質(zhì)量得到了保障[1,2,3]。

        由于道路施工費(fèi)用比較高,按照工程的分包原則可以通過招標(biāo)進(jìn)行工程分包。在道路整體控制測(cè)量之后,所有施工單位共同應(yīng)用同一套坐標(biāo)系下的中樁和控制數(shù)據(jù)。本文主要針對(duì)道路放樣“直線、曲線及轉(zhuǎn)角一覽表”從中間進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行研究,通過與已知中樁數(shù)據(jù)對(duì)比分析,得出中間計(jì)算中樁數(shù)據(jù)的方法可用,能夠?yàn)槠渌愃乒こ探ㄔO(shè)提供技術(shù)支持。

        1 南方銀河GPSRTK定位技術(shù)

        南方銀河GPSRTK定位系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和移動(dòng)站組成,可以形成1對(duì)1或者1對(duì)多的工作模式.基準(zhǔn)站安置在未知點(diǎn)或者已知點(diǎn)上面,要求周圍盡量沒有遮擋的物體和信號(hào)干擾的發(fā)射塔等,通過觀測(cè)衛(wèi)星及時(shí)向移動(dòng)站發(fā)射坐標(biāo)數(shù)據(jù),以此實(shí)施相對(duì)定位。此方法在工程定位工作得到了廣泛的應(yīng)用[4]。具體工作原理圖如圖1。

        圖1 GPSRTK測(cè)量原理圖

        2 曲線道路設(shè)計(jì)

        2.1 道路設(shè)計(jì)緩和曲線原理

        緩和曲線是直線與圓曲線,圓曲線與圓曲線之間設(shè)置的曲率連續(xù)變化的曲線。緩和曲線是道路平面線形要素之一,它是設(shè)置在直線與圓曲線之間或半徑相差較大的兩個(gè)轉(zhuǎn)向相同的圓曲線之間的一種曲率連續(xù)變化的曲線[5,6,7]。在除了現(xiàn)代高速公路,各大城市的各級(jí)別道路的建設(shè)上,緩和曲線的應(yīng)用也十分廣泛。

        圖2 緩和曲線要素圖

        從圖2可以得出,緩和曲線的測(cè)設(shè)主要可以分成三個(gè)部分:直線段的測(cè)設(shè);緩和曲線段的測(cè)設(shè);圓曲線段的測(cè)設(shè)。在緩和曲線的測(cè)設(shè)過程中,需要計(jì)算緩和曲線常數(shù)、切線角、切垂距、內(nèi)移距;緩和曲線要素,切線長(zhǎng)、曲線長(zhǎng)、外矢距、切曲差;以及緩和曲線的主點(diǎn),直緩點(diǎn)、緩圓點(diǎn)、曲中點(diǎn)、緩直點(diǎn)、圓緩點(diǎn)。

        2.2 道路設(shè)計(jì)計(jì)算流程

        南方銀河GPS中的“道路設(shè)計(jì)”功能是道路圖形設(shè)計(jì)工程中常用的工具,道路設(shè)計(jì)元素一般包括圓曲線、緩和曲線和直線等要素,公路在建設(shè)之前由勘察設(shè)計(jì)部門經(jīng)過道路所經(jīng)線路大比例尺地形圖測(cè)繪之后進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì),得到道路的參數(shù)數(shù)據(jù)以及中樁坐標(biāo)。勘察放樣前就需要使用道路設(shè)計(jì),將設(shè)計(jì)方提供的坐標(biāo)參數(shù)元素在軟件中輸入生成道路設(shè)計(jì)文件,使用該道路設(shè)計(jì)文件進(jìn)行勘測(cè)放樣作業(yè)[8,9,10]。

        2.3 GPS手簿設(shè)計(jì)方法

        南方測(cè)繪銀河系列GPS接收機(jī)手簿內(nèi)有針對(duì)各種曲線的道路設(shè)計(jì)程序,具體的設(shè)置程序有交點(diǎn)法和元素法,針對(duì)工程設(shè)計(jì)部門提供的道路設(shè)計(jì)元素曲線表進(jìn)行手簿設(shè)置,計(jì)算出各中樁點(diǎn)的三維坐標(biāo),與原有坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析,誤差在允許范圍之內(nèi),利用GPS接收機(jī)進(jìn)行位置定位,也就是中樁放樣。

        3 案例分析

        3.1 設(shè)計(jì)坐標(biāo)與計(jì)算坐標(biāo)不符

        南方道路放樣設(shè)計(jì)rod文件時(shí),從起點(diǎn)處輸入一直到終點(diǎn),完全輸入設(shè)計(jì)要素,生成的道路文件是直接可以使用,生成逐樁坐標(biāo)的,可以直接進(jìn)行道路放樣。但是有時(shí)同一份道路設(shè)計(jì)書供幾個(gè)標(biāo)段同時(shí)使用,每個(gè)標(biāo)段只用設(shè)計(jì)書中的一部分要素信息,這時(shí)無論是用元素法還是交點(diǎn)法,需要進(jìn)行稍微處理一下輸入信息,從設(shè)計(jì)書中間點(diǎn)位進(jìn)行輸入,否則直接輸入會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)坐標(biāo)跟圖紙不符。

        3.2 計(jì)算方法

        以某地道路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為例,從中間截取JD23——JD26的數(shù)據(jù)用交點(diǎn)法進(jìn)行進(jìn)行道路設(shè)計(jì)(見表1)。

        表1 道路設(shè)計(jì)元素表(部分)

        本試驗(yàn)需要用JD23點(diǎn)處第一緩和曲線終點(diǎn)的里程數(shù)減去第一緩和曲線的長(zhǎng)度,算出第一緩和曲線的起點(diǎn)ZH的里程。此處第一緩和曲線終點(diǎn)的里程為K256733.483,減去第一緩和曲線的長(zhǎng)度303.397,得出ZH點(diǎn)的起點(diǎn)里程為256430.086,根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的逐樁坐標(biāo)表,找到就近前一點(diǎn)里程號(hào)為256400,那么我們?nèi)藶榻厝?56400到256430.086的長(zhǎng)度為30.086的直線加在JD23之前,并以256400處的逐樁坐標(biāo)為此次截取標(biāo)段道路的起點(diǎn),后面正常輸入,設(shè)計(jì)道路文件時(shí)以256400為起點(diǎn)里程,間隔按照逐樁坐標(biāo)表設(shè)計(jì)為20。

        3.3 數(shù)據(jù)分析

        根據(jù)上述方法計(jì)算得出的中樁坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果如表2。

        表2 計(jì)算坐標(biāo)對(duì)比分析

        針對(duì)道路放樣“直線、曲線及轉(zhuǎn)角一覽表”從中間進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行研究,通過與原有設(shè)計(jì)坐標(biāo)對(duì)比分析可以得出,南方銀河系列GPS接收機(jī)手簿根據(jù)前面提到的計(jì)算方法,試驗(yàn)得出的中樁坐標(biāo)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在毫米取整的情況下坐標(biāo)一致。

        4 結(jié)論

        (1)針對(duì)道路放樣“直線、曲線及轉(zhuǎn)角一覽表”從中間進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行研究,通過與原有設(shè)計(jì)坐標(biāo)對(duì)比分析可以得出,南方銀河系列GPS接收機(jī)手簿根據(jù)前面提到的計(jì)算方法,計(jì)算得出的中樁坐標(biāo)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在毫米取整的情況下數(shù)值一致。

        (2)GPS手簿中樁放樣測(cè)量功能大大提高了施工放樣的進(jìn)度,本文的計(jì)算方法可以為工程分包測(cè)量提供中樁坐標(biāo)計(jì)算的理論支持,為其他工程建設(shè)提供技術(shù)支持。

        [1]劉經(jīng)南,劉暉.連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)—城市空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版),2003(6):259-264.

        [2]朱建榮,黨仁民,王雪平.GPSRTK在供水管線測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].礦山測(cè)量,2013(4):16-18.

        [3]秦海濤,何宇翔,萬勇.GPSRTK在高速公路工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].公路與汽運(yùn),2009(5):110-112.

        [4]徐紹銓,張華海,楊志強(qiáng),等.GPS測(cè)量原理及應(yīng)用[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2003.

        [5]張慶,李龍,路文利,等.基于VB的全站儀任意設(shè)站曲線測(cè)設(shè)程序的實(shí)現(xiàn)[J].地理空間信息,2013,11(1):135-139.

        [6]劉金鳳.全站儀自由設(shè)站法及精度分析[J].江西測(cè)繪,2007(12):12-15.

        [7]吳花鋒.關(guān)于公路非完整緩和曲線簡(jiǎn)易計(jì)算的應(yīng)用[J].建筑設(shè)計(jì),2014,43(7):93-96.

        [8]付開隆,韓丹,趙志堅(jiān).GPS.RTK技術(shù)在公路測(cè)量中的應(yīng)用[J].礦山測(cè)量2007(02):80-83.

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        [10]劉茂海.GPS技術(shù)在公路測(cè)量中的應(yīng)用[J].呼倫貝爾學(xué)院學(xué)報(bào),2004(01):113-114.

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