RTK结合可编程计算器实现路堑开挖线放样

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  摘 要:GPS实时动态测量简称RTK,它是集计算机技术、数字通讯技术、无线电技术和GPS测量定位技术为一体的组合系统,它能够实时地提供测站点厘米级的三维定位结果,速度快、精度高。首先利用RTK获取实时测站点三维坐标,然后将坐标数据输入CASIO可编程计算器编写好的程序中,通过程序计算实现路堑开挖线的放样。
  关键词:RTK;路堑开挖线;放样;程序
  一、RTK技术简介
  从专业化角度出发,RTK属于实时性以及动态性的测量技术,该系统主要包括基站、多个流动站与无线电通讯。具体来说,RTK技术存在诸多优势,分别为无误差累计、工作效率相对较高、能够实现全天候的工作、自动化程度较高、集成化程度较高、定位精确、具有强大的测绘功能、具体操作流程简单以及数据处理能力相对较强。
  二、利用CASIO可编程计算器实现路堑开挖线放样
  之前路堑开挖线的实际放样工作中,往往会采用相对落后的仪器设备以及操作方法,而且在操作期间必须要借助数学用表、计算尺、曲线用表以及计算盘等工具确保测量工作的顺利完成。
  而计算器的研发,在一定程度上改变了该局面,传统形式的路堑开挖线具体测设方法已经被规范化的极坐标法取代,然而进行大量计算时,只能借助已经计算好的高程与坐标资料实施外业测量,在机动性方面较差,且现场查找往往不方便。一般情况,以上问题都可以借助CASIO系列的可编程计算器进行彻底解决。
  三、内业程序编写
  本文以最简单的道路线型为例,即“直线—圆曲线—直线“,利用卡西欧fx-5800p可编程计算器实现路堑开挖线程序的编写。主程序主要用来计算未知点的道路桩号、开挖点位置到路面的垂直高度、开挖点到未知点的水平距离,子程序用来计算未知点开挖位置的设计标高。
  (一)资料准备
  通过研究路堑开挖设计图纸,获取道路纵断面线数据信息,包括各段道路的坡度Ii及变坡点桩号Zi(见图一)道路平面曲线要素,包括直圆点坐标(X,Y)、圆直点坐标(M,N)、直圆点桩号K[ 1 ]、圆直点桩号K[ 2 ]、本段直线终点桩号K[ 3 ]、圆曲线的圆心坐标(O,P)及半径R、圆心至直圆点方位角E、圆心至圆直点方位角F、直线段方位角Q(见图二)。将道路要素汇总到excel表格中,方便查找及使用(见表一)。
  (二)子程序编写
  以图一中纵断面线为例,将线段依不同坡度分为三段,坡度分别为i1、i2、i3,边坡点桩号分别为L1、L2,道路起点设计标高为H0,某一任意点D的桩号为K,设计标高为H。
  若该任意点在第一段范围:H=H0+Ktani1;
  若该任意点在第二段范围:H=H0+L1tani1+(K-L1)tani2;
  若该任意点在第三段范围:H=H0+L1tani1+(L2-L1)tani2+(K-L2)tani3。
  将公式编辑到卡西欧fx-5800p计算器中,实现程序,并对程序进行检测验证,确保其计算准确。
  (三)主程序编写
  以图二中设计平面图为例,将圆曲线以及之后的直线作为一个单元,对其进行编程。假设该设计线附近的任意一点D,通过GPS获取的该点三维坐标(X,Y,Z),通过设计图获得相关数据信息包括:圆直点坐标(M,N)、直圆点桩号K[ 1 ]、圆直点桩号K[ 2 ]、直线终点桩号K[ 3 ]、圆曲线的圆心坐标(O,P)及半径R、圆心至直圆点方位角E、圆心至圆直点方位角F、直线段方位角Q、边坡开挖坡比W。通过CASIO可编程计算机内置程序Pol(X-O,X-P),获得任意点D到圆曲线圆心的距离I以及方位角J,根据方位角J可判断D点位于哪段线型,圆曲线及直线分别利用不同的计算规则,当EF且D点桩号K  当E  偏移距离U=I-(R+(Z-H)*W)
  当J>F且K  偏移距离U=Isin(Q-J)-(Z-H)*W
  利用CASIO计算器编程实现以上公式,并在CAD设计图纸中取不同的点对程序进行反复验算,出现不符的情况及时修改程序,保证程序在实际运用时正常使用,确保其准确性。
  四、外业测量放线
  外业测量放线过程中,利用GPS-RTK快速准确获得点的三维坐标,将坐标数据输入CASIO编好的程序中进行计算,获得偏移距离U,偏移GPS移动站的位置,再次测量点的三维坐标,当偏移距离U在误差范围内近似等于零时,可认为该点在路堑开挖线上,做好标记,沿路堑中心线方向前进10到20米,重复以上操作,直到整条开挖线做上标记,路堑开挖线放样工作完成。
  五、结语
  通过上述方法,使开挖线的位置用距离偏移的形式明确给定,编辑公式简单便于程序实现。现场结合GPS和CASIO可编程计算器,就能够实现快速、灵活的放样路堑开挖线,避免了现场的大量计算浪费时间和人力。
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