1、毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目： 基本内容：毕业设计（论文）专题部分：题目： 基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期第 周指导教师签字：年 月 日东北大学毕业设计(论文) 摘要- 1 -利用全站仪或 GPSRTK 技术放样圆缓曲线方法的研究作 者 姓 名：指 导 教 师： 单 位 名 称： 资源与土木工程学院专 业 名 称： 测绘工程东 北 大 学年 月东北大学毕业设计(论文) 摘要- 2 -摘要随着城市道路建设的迅速发展，道路建设越来越重要，大量的立交高架等道路应运而生，缓和曲线越来越多地运用到道路建设中。传统的路线放样,多采用偏角法、切线支距法等，当地形复杂、通视条件不利时
2、,放样将非常困难。对于大规模道路工程施工，常规的放样方法满足不了精度的要求，科学的放样方法开始应用到道路工程施工当中。其中电子全站仪、GPS 以其效率快、精度高、操作简单而成为高等级道路测量放样中不可缺少的有力工具。本文对利用全站仪或 GPS-RTK 技术放样圆缓曲线的方法进行了研究。在放样过程中，只要预先输入具有一定密度的曲线上点的测量坐标，就可以利用全站仪计算放样距离和角度，采用自由设站的方式放样，或利用 GPS-RTK 技术进行曲线测设。本软件正是为实现这两种曲线放样方法而设计的从独立坐标系到测量坐标系的转换程序。利用此计算软件，只需要输入各种类型曲线的基本数据和放样点里程间隔，就可以得
3、到所有需要的放样数据，包括里程，坐标，距离，属性等。此软件计算迅速，精确度高，使用方便快捷，并且可以产生具有动画效果的图形界面以便于放样参考。论文共分为六大部分，第一部分介绍了常规圆缓曲线的几种放样方法；第二、三部分对全站仪的功能、放样原理与方法做了说明；第四部分为 GPS-RTK 圆缓曲线放样方法说明；第五部分，坐标转换程序主要内容介绍及程序代码；最后一部分总结全文。关键词：圆缓曲线，放样，全站仪，GPS-RTK，坐标转换东北大学毕业设计(论文) Abstract- 2 -AbstractWith the fast development of city road building, a l
4、ot of spatial traffic building is developed commensurately, palliative curve is used widely. The traditional route setting-out mostly uses deflection angle method and tangent off-set method etc. In these methods, setting-out is very difficult when the relief is complex and disadvantageous for the tw
5、o points to be watched each other. For large-sized road construction, the ordinary setting-out method is unable to meet the demand of accuracy, the scientific setting-out method starts to be used in the road construction. The electronic total station and GPS become indispensable tools in high-grade
6、road setting-out for their high efficiency, high precision and convenient operation.This paper makes scientific researches on the methods of curve setting-out with the total station and GPS-RTK. In the setting-out process, as long as the survey coordinates of the certain density points on the curve
7、are inputted previously, we can compute the range and azimuth in use of the total station and set out in the free station or set curve out with GPS-RTK. VB programme of coordinate transformation is added. In the programme, basic data and milestone interval of various curves are inputted, while milea
8、ges, coordinates, attribute etc. are outputted. This software not only has quick compute, high accuracy, convenient operation, but also could display dynamic curve.This paper is divided six chapters. In the first chapter, some traditional curve setting-out methods will be introduced. The function an
9、d principle of the total station will be elucidated in the second and the third chapters. The forth chapter includes setting-out methods with GPS-RTK. While the fifth chapter: the mostly contents of coordinate transformation programme and the programme code. In the last chapter, the full text will b
10、e summarized.Keywords: palliative curve, setting-out, total station, GPS-RTK, coordinate transformation东北大学毕业设计(论文) 目录- 1 -目录摘要 1Abstract2第一章 常规圆缓曲线放样 11.1 缓和曲线的作用 11.2 圆缓曲线的测设方法 21.2.1 有缓和曲线的圆曲线主要点测设21.2.2 用偏角法测设有缓和曲线的圆曲线的细部31.2.3 用切线支距法（直角坐标法）测设有缓和曲线的圆曲线的细部51.2.4 极坐标法51.2.5 困难地段的曲线测设6第二章 全站仪的介绍 10
11、2.1 概述 102.2 几种全站仪简介 102.2.1 INTELLIGENT TOTAL STATION SET2C 型全站仪 102.2.2 PTS-III 型全站仪 11第三章 全站仪放样带有缓和曲线 的圆曲线的放样方法说明153.1 利用全站仪放样圆缓曲线的放样要素的确定 153.1.1 所需放样点个数及里程解算153.1.2 解算在自定义坐标系下的坐标163.1.3 解算在工程坐标系下的坐标223.1.4 求出所需放样角度和距离233.2 放样方法的说明 253.3 误差影响 27东北大学毕业设计(论文) 目录- 2 -第四章 GPSRTK 放样带有缓和曲线的 圆曲线的放样方法说明
12、 304.1 GPSRTK 原理 304.2 GPSRTK 作业准备 304.2.1 资料准备304.2.2 设备检查及连接304.3 转换参数计算 304.3.1 经典转换方法314.3.2 一步转换方法324.3.3 确定转换参数324.4 GPSRTK 基准站作业要求 324.4.1 基准站位置的选择324.4.2 基准站作业方法334.5 GPSRTK 流动站作业模式及要求 334.5.1 流动站的组织形式334.5.2 流动站的作业方法334.6 GPSRTK 精度统计 344.7 GPSRTK 误差分析 344.7.1 误差来源344.7.2 减小误差方法344.8 小结 35第五
13、章 曲线放样程序设计 365.1 总流程图 365.2 程序各组成部分说明 365.2.1 窗体365.2.2 模块38东北大学毕业设计(论文) 目录- 3 -5.3 程序核心部分的分步流程图 395.3.1 里程解算395.3.2 自定义坐标系下的坐标解算395.3.3 工程坐标系下的坐标解算405.4 显示 405.4.1 数据的显示405.4.2 图形的显示405.5 小结 40结论 42参考文献 43结束语44附录 A 程序代码 45附录 B 英文资料翻译 66东北大学毕业设计(论文) 第一章 常规圆缓曲线放样- 1 -第一章 常规圆缓曲线放样1.1 缓和曲线的作用列车在曲线上行驶会产
14、生离心力，所以在曲线上要用外轨超高的方法来克服离心力。如图所示：列车在曲线上行驶时，作用在火车上的力有两个，一个是火车的自重 P，另一个是轨道对火车的托力 Q。它们的合力 F 便是火车得到的平衡离心力的向心力。为了使列车预期倾斜，可以通过升高外轨来达到目的，称为超高(h 0)。从图中不难看出，由相似三角形的关系，有 h0 / F = b / P，式中 b 为轨距，取值 1.5m。从力学知识可以知道，F = mv2 / R，P = mg。故 h0 = Fb / P = 11.8 v2 / R。式中 R 为圆曲线半径(m)；v 为通过曲线的列车平均速度(km/h)；g 为重力加速度(9.8m/s
15、2)。一般认为平均速度为最高速度的 80%，所以上式也可表示为 h0 = 7.6 v2max / R。当列车平均速度 v =120km/h，曲线半径 R=1200m，则算得外轨超高值为 142mm。这对铁路的运营是一个不可忽视的数字。直线的曲率半径为，故列车在直线上行驶，两轨面等高。当列车进入半径为 R的曲线轨道时，外轨必须突然抬高 h0。这种台阶状的轨面将给火车的安全运行及铁道的使用寿命带来不良的影响。这时，如果在直线与圆曲线之间插入一条半径由渐变至圆曲线半径 R 的过渡曲线（称为缓和曲线） ，则超高即由 0 递增到 h0，以便减缓车轮对外轨的冲击，达到安全、平顺行驶的目的。当半径很大，车速
16、较低，超高 h0 不会很大bPFQho图 1.1 铁轨弯道离心力示意图东北大学毕业设计(论文) 第一章 常规圆缓曲线放样- 2 -时，对非国家等级的铁路线，就不一定要增设过渡曲线。如工矿企业中的生产专用线，当 h0100mm 时，便可不考虑。当在直线与圆曲线之间嵌入缓和曲线后，其曲率半径由无穷大（与直线连接处）逐渐变化到圆曲线的半径 R（与圆曲线连接处） 。1.2 圆缓曲线的测设方法1.2.1 有缓和曲线的圆曲线主要点测设在测设有缓和曲线的圆曲线主要点之前，应根据已知的圆曲线半径 R、线路偏角 及缓和曲线的长度 l0 确定曲线的要素 T、E、L 、q。曲线要素的计算可按公式(1.1)LTqRp
17、REltgpmT22sec180)(2）（ 。）（进行计算。也可以由曲线表第一表查取。现举例说明：设圆曲线半径 R=600m，偏角 =4823,缓和曲线长度 l0=110m,交点 JD100 的里程为DK162+028.77,求曲线元素。根据 R、 及 l0，根据公式可以求得：T =324.91m，L =616.67m，E =58.68m，q =33.14m。检核 q = 2T - L =33.15m在进行主要点 HY(或 YH)放样时，通常采用直角坐标法。这就需要求得 HY(或 YH)的坐标值 x0、y 0，通过公式可以求得：x 0 = 109.908m，y 0 = 3.359m。由下图可知
18、，上述曲线要素确定后，就可根据交点 JD100 的里程推算出主要点的里程。HZYHQZHYZHE TTJD图 1.2 主要点的测设东北大学毕业设计(论文) 第一章 常规圆缓曲线放样- 3 -计算可得：JD 100 =DK 162+028.77ZH =DK 162+703.86HY =DK 162+813.86QZ =DK 162+012.20HZ =DK 162+320.53YH =DK 162+210.53各主要点的里程计算出以后,就可以进行测设。其步骤如下：1.将经纬仪置于交点 JD100 上定向，由 JD100 沿两切线方向分别量出切线长T = 324.91m，即得 ZH 及 HZ；2.
19、在交点 JD100 上，根据 r =(180-)/2，用经纬仪设置(180-)的平分线。在此平分线上由 JD100 量取外矢距 E = 58.68m，即得曲线的中点 QZ；3.根据 x0 及 y0 设置 HY 及 YH。在两切线上，自 JD 100 起分别向曲线起、终点量取T - x0 = 215.00m， （或自 ZH、HZ 点起分别向 JD100 点量取 x0=109.91m） ，然后沿其垂直方向量 y0=3.36m，即得 HY、YH 点。1.2.2 用偏角法测设有缓和曲线的圆曲线的细部当曲线的主要点测设完毕后，即可进行曲线的细部测设。如前所述，在铁路曲线放样中，偏角法一般是利用方向和距离交会的方法获得曲线上的点位。其方向是由各曲线点对切线所偏转的角度求得，所以首先得计算偏转角，然后可进行实地测设。现分述如下：偏转的角值可分为缓和曲线上的偏角与圆曲线上的偏角两部分进行计算。(1) 缓和曲线上各点偏角值的计算 0ij xHYZH xjji0ljln图 1.3 缓和曲线上各点的放样
