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1、1基于北斗的轨道交通快速测绘技术研究有色金属华东地质勘查局地质信息中心二一四年十月2目 录一、课题概况 .11.1 研究背景 .11.1.1 轨道交通测绘技术 .11.1.2 北斗卫星定位系统应用现状 .21.2 研究内容 .31.3 研究意义 .41.4 可行性分析 .5二、总体技术路线 .62.1 设计原则 .62.2 技术路线 .62.2.1 轨道交通车站测绘的主要内容 .62.2.2 北斗系统应用于轨道交通快速测绘的工作原理 .72.2.3 北斗轨道交通快速测绘技术设计方案 .92.3 关键技术研究 .122.3.1 快速测绘技术 .122.3.2 坐标转换技术 .132.3.3 地形
2、三维建模技术 .132.3.4 精密授时技术 .142.3.5 短报文通信技术 .142.3.6 无线数据传输技术 .14三、北斗快速测绘技术与其他技术的对比方案 .1533.1 北斗快速测绘技术应用效果实验与评价 .153.2 北斗快速测绘技术与传统测绘方法的对比方案 .163.3 北斗快速测绘技术与 GPS 测绘技术的对 比方案 .17四、预期成果 .18五、工作安排 .18六、人员分工 .196.1 项目 组组织机构与职责 .196.2 项目人员组成与分工 .21七、经费预算 .22八、单位简介及以往成果 .228.1 单位简介 .228.2 以往成果 .238.2.1 基于北斗定位的野
3、外地质数据采集系统 .238.2.2 矿区运输车辆定位管理系统 .248.2.3 虚拟仿真场景构建技术 .241一、课题概况1.1 研究背景1.1.1 轨道交通测绘技术随着城市经济的高速发展，人们生活水平的提高，交通拥堵问题也随之日益严重，现有的交通方式越来越不能满足人们的出行需求，城市交通供应与需求矛盾日益突出，而轨道交通系统以运量大、快速安全、准时 到发的运营特点，受到亟需优化交通系统的各大城市的青睐，成为解决交通拥堵问题的首选。在这样的环境下，我国的城市轨道交通建设迎来了黄金发展期，伴随投资额度的加大，城市轨道交通建设已然成为继铁路大规模投资之后新的投资热点。苏州作为江苏经济的领头羊城市
4、，其轨道交通也紧跟经济社会发展的步伐，适时启动轨道交通工程的规划建设。早在 2012 年 4 月 28 日，轨道交通 1 号线就已开通运营，苏州也因此成为国内首个建设并投运轨道交通的地级市。2013 年 12 月 28 日，轨道交通 2 号线也正式开通投运，目前，2 号线延伸线、 4 号线及支线正在有序的施工中，已获批的 3 号线也按计划有序推进各项工作，苏州轨道交通正式迈入网络化运营时代。但轨道交通建设成本高、风险大，是城市百年市政工程，规划建设的效果将长期影响轨道交通的运营效率和社会经济效益，为减少投资浪费，规 避建设风险，协调城市建设规划，有效带动社会经济发展，城市轨道交通车站建设前的合
5、理规划及站点选址显得尤为重要。而站点的规划选址，则需要精密快速的测绘技术作为基础，测绘数据质量2影响着轨道交通规划、设计、审批、施工以及后期维护的各个方面。目前，市场上测绘的方法很多，原理也不尽相同，其主要手段有经纬仪加皮尺测量，全站仪加高精度水准仪测量，摄影或遥感测量，GPS 测 量等， 虽然都能取得一定的 测绘资料，但传统的经纬仪配合皮尺作业效率低，作业强度大，精度也得不到保障；全站仪、水准仪是目前运用较多的测绘工具，虽然精度有保证，但其工作量大、效率低、测点之间需要通视、长距离测量误差大等弊端，仍不能满足人们实际工作中的需求；摄影和遥感技术，虽然速度快，但成本太高，精度太低；GPS 只能
6、用作定位却无法实现通信功能，因而不能 满足特殊情况下传输数据的需求，且仅依赖 GPS，很容易受国外的控制。因此，更科学更实用的测绘方法亟需我们去发掘研究。1.1.2 北斗卫星定位系统应用现状目前，我国正在实施北斗卫星导航系统建设，该系统是世界上继美国的 GPS 和俄罗斯的 GLONASS 之后，第三个建成并投入使用的卫星导航定位系统，从 2004 年 4 月正式运营，至 2012 年底北斗亚太区域导航正式开通时，已经在西昌卫星发射中心发射了 16 颗卫星，其中 14 颗组网并提供服务，分别为 5 颗静止轨道卫星、5 颗倾斜地球同步轨道卫星（均在 倾角 55的轨道面上），4 颗中地球轨道卫星。北
7、斗系统作为我国自行研制、拥有自主知识产权、具有鲜明应用特点的卫星导航系统，从设计指标上看，北斗二代定位、授时精度都不逊于美国的 GPS 系统，增 强 区域即亚太地区，甚至会超 过 GPS。自从北斗卫星系统建成以来，便开始应用于中国及周边地区的交3通运输、应急救援、森林防火、水利水 电、海洋 渔业、油气运输、部 队指挥等领域，并取得了一定的成果，在桥梁变形监测、铁路安全运行定位方面也取得了一定的进展。但总体来说，北斗卫星资源闲置比较严重，尤其在城市轨道交通规划这一领域，未能充分研究发掘并加以运用。据统计，全年有数亿元的资源未能充分发挥作用。2013 年初，发改委下发文件国家发展改革委办公厅、财政
8、部办公厅关于组织实施卫星及应用产业发展专项的通知，其中指出重点支持北斗兼容型导航芯片及其终端产品规模化应用，基于智能位置服务、室内外无缝定位融合服务、高精度位移监测服务的技术和系统集成，推动北斗导航系统在智能交通、城建规划、医疗救助、煤矿安全生产、重要设施安全监测等重点领域的深度应用及公共领域的规模化应用。1.2 研究内容以信息技术为依托，将北斗卫星定位系统与轨道交通车站周边建筑边界测绘技术紧密结合，在深入研究两者工作原理的基础上，运用快速定位、无线信息传输、实时动态分析等技术，创新性的提出以北斗系统进行苏州轨道交通车站测绘的实现思路，开展对北斗快速测绘技术的实现原理、设计方案、关键技术以及显
9、著优势的研究，从精度、效率等方面进行可行性分析并与传统测量方法、GPS 测量方法进行对比实验，为实现轨道交通车站周边建筑测绘数字化、智能化、一体化提供全流程的技术方法体系。1、结合苏州轨道交通的基本情况，对车站周边建筑边界测绘方4法进行研究，以此为基础，分析车站周边测绘在苏州轨道交通站点建设中的必要性和重要性，确定测绘的主要内容。2、基于北斗卫星定位系统的工作原理，分析北斗系统应用于轨道交通车站周边快速测绘的可行性，并对其实现原理展开研究。3、研究基于北斗技术的车站周边快速测绘方法，归纳出一套灵活性强、效率高、自动 化程度高、精度高、适用于苏州轨道交通的北斗快速测绘设计方案。4、 研究测绘所得大地坐 标与苏州城
