道路線型三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)處理及測設(shè)

丁亞君

【摘要】在公路建設(shè)施工中，需要對道路線型進(jìn)行實(shí)地勘測，并將實(shí)際勘測到的數(shù)據(jù)采用新型開發(fā)的軟件進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)全方位的道路線型三維坐標(biāo)一體化放樣。本文介紹利用計(jì)算機(jī)軟件對于道路線型的勘測、數(shù)據(jù)處理和測設(shè)。

【關(guān)鍵詞】道路勘測;測設(shè);數(shù)據(jù)處理;軟件

在道路建設(shè)中，要保證公路上的車輛行駛安全且舒適，就要設(shè)計(jì)出合適的道路線型。當(dāng)今時(shí)代，設(shè)計(jì)道路線型采用的是計(jì)算機(jī)軟件處理技術(shù)，早先通過RTK對道路進(jìn)行實(shí)地勘測，后來采用了新型的CASS7.0軟件，并將CASS7.0創(chuàng)設(shè)的點(diǎn)位坐標(biāo)測設(shè)文件上傳給全站儀，再次進(jìn)行各個(gè)點(diǎn)位的坐標(biāo)測設(shè)，解決實(shí)際的道路工程建設(shè)問題。

一、RTK中線測量

（一）基本原理

RTK技術(shù)又名實(shí)施動(dòng)態(tài)測量技術(shù)，是從GPS測量技術(shù)中發(fā)展出的新型技術(shù)，采用基準(zhǔn)站的GPS接收機(jī)對所有能夠勘測到的衛(wèi)星進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測，并采用無線設(shè)備將數(shù)據(jù)傳遞給接收站，接收數(shù)據(jù)的工作人員便可以通過定位原理實(shí)時(shí)確定用戶的三維坐標(biāo)，為公路鐵路勘測都帶來了很大的便利。

（二）測量內(nèi)容和方法

道路線型測量的主要內(nèi)容就是測出道路中心線的具體坐標(biāo)，具體包括放線、中線測設(shè)和中樁高程測量等等，線路測量工作在整個(gè)道路建設(shè)的過程中從始至終都是存在的，是非常重要的工作，而中線測設(shè)就是重中之重了，施工前就應(yīng)該先做好設(shè)計(jì)勘測。

道路的軸線測設(shè)一般采用的是坐標(biāo)法，然后再參考道路的具體等級對中樁進(jìn)行加密。道路直線的位置可以采用經(jīng)緯儀穿線或是鋼尺量距的方法進(jìn)行測設(shè);道路的曲線部分則要采用偏角法進(jìn)行測設(shè)。伴隨著全球定位技術(shù)的發(fā)展完善，實(shí)際的道路建設(shè)工程中已經(jīng)采用的RTK技術(shù)。

（三）測設(shè)方法

1、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

隨著高科技的發(fā)展，勘測數(shù)據(jù)的方法有最開始的紙上定位逐漸發(fā)展成了利用電子地圖定線的方法，根據(jù)定線的線性獲得數(shù)據(jù)，有效提高了精準(zhǔn)度。將初步定位的數(shù)據(jù)輸入到GPS手簿中，啟動(dòng)文件，選擇輸入模式，然后將線路中直線河曲線的控制點(diǎn)資料分類輸入。例如，輸入曲線信息就包括了：起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)、半徑和左偏。

2、現(xiàn)場工作

（1）選取基準(zhǔn)站?；军c(diǎn)的選取要選擇開闊、方便安裝設(shè)備的較高位置上，保證觀測工作能夠順利進(jìn)行，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，周圍盡量避免有障礙物，同時(shí)為了防止電磁場的干擾，還要減少大面積積水或是干擾信號。

（2）基準(zhǔn)站的操作。放置好GPS接收機(jī)，將之與手簿和電臺等設(shè)備連接起來，打開手簿，按照要求設(shè)置有關(guān)參數(shù)，返回測量界面，啟動(dòng)基準(zhǔn)站的接收機(jī)，再輸入基準(zhǔn)站的坐標(biāo)，就可以完成操作了。

（3）流動(dòng)站的操作。流動(dòng)站的接收機(jī)和天線以及手簿連接好后，正常啟動(dòng)RTK測量，設(shè)定好參數(shù)后，就能正常進(jìn)行測量了。

（4）點(diǎn)校正。將測得的已知點(diǎn)的坐標(biāo)利用原有的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，數(shù)目要大于等于三個(gè)。測量中我們可以采用自動(dòng)校正模式，即將流動(dòng)站放在已知點(diǎn)，測出測量值后直接就可以校正了。

（5）中線測設(shè)。采用RTK技術(shù)進(jìn)行中線測設(shè)，利用的是該技術(shù)能夠測設(shè)兩點(diǎn)直線和直線與曲線的里程放樣以及坐標(biāo)放樣功能，里程間距要設(shè)定為25米進(jìn)行放樣。根據(jù)RTK流動(dòng)站的儀器提示移動(dòng)接收機(jī)到達(dá)理論點(diǎn)位，測出放樣電的坐標(biāo)，記錄到手簿中。

（6）數(shù)據(jù)輸出。將手簿與計(jì)算機(jī)連接起來，輸出測得的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行整理，打印出成果，并比較理論值和實(shí)際值的差別，若是差別過大應(yīng)及時(shí)調(diào)整施工方案。RTK技術(shù)的應(yīng)用令道路實(shí)地勘測工作方便了很多，通過電子地圖的運(yùn)用也能有效解決特殊工點(diǎn)的需要了。除了線路測量以外還能在其他方面應(yīng)用，例如地形圖中的控制測量、房地產(chǎn)測量中的控制測量等，能夠有效節(jié)約人力物力。

二、CASS7.0線型坐標(biāo)數(shù)據(jù)處理測設(shè)

雖然RTK技術(shù)的應(yīng)用有效的方便了中線測設(shè)，但是RTK技術(shù)需要大量的實(shí)測數(shù)據(jù)而且不間斷的工作，累積起來會積累較大的誤差，時(shí)間也會比較長，但是道路施工需要盡量縮短工期，最好在施工開始時(shí)就能將全部路段的中線都測設(shè)出來，速度快，精度高。所以，專家學(xué)者們開發(fā)出了CASS7.0軟件進(jìn)行中線測設(shè)，有效提高效率。

（一）曲線中線點(diǎn)位坐標(biāo)數(shù)據(jù)生成

1、生成坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件。首先，在CASS7.0軟件中輸入測設(shè)路段的起點(diǎn)終點(diǎn)以及交點(diǎn)的坐標(biāo)，繪制出路線中線;然后，標(biāo)出路線轉(zhuǎn)角，并將單位修改為角度模式;隨后，繪制出平曲線并生成中線中的主店和細(xì)部點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)據(jù)文件。這里需要注意，我國的公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求汽車在圓曲線上行駛時(shí)，所受到的橫向力不能讓汽車脫離行駛軌道乃至翻車，要設(shè)計(jì)出能令汽車安全、舒適、穩(wěn)定行駛的道路線型，因此再設(shè)計(jì)時(shí)要將汽車行駛的限速考慮進(jìn)來。另外，在執(zhí)行軟件操作時(shí)，有時(shí)可能需要修改數(shù)據(jù)，手工修改更方便快捷一些，這時(shí)就要選擇手工修改。

2、邊線點(diǎn)坐標(biāo)的數(shù)據(jù)添加和點(diǎn)號碼編輯。CASS7.0軟件并不能單獨(dú)生成細(xì)部點(diǎn)的坐標(biāo)文件，但是可以和計(jì)算機(jī)中的CAD軟件結(jié)合起來生成坐標(biāo)文件。

3、坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件中的坐標(biāo)互換。編輯好的坐標(biāo)數(shù)據(jù)中的格式與全站儀要求的坐標(biāo)格式是相反的，需要將所有的細(xì)部點(diǎn)的X/Y坐標(biāo)互換，可以利用計(jì)算機(jī)中的Word和Excel或是文本編輯器進(jìn)行修改。

4、將CASS中的邊點(diǎn)三維坐標(biāo)傳到全站儀中。利用數(shù)據(jù)電纜類的連接線將計(jì)算機(jī)的端口和全站儀連接起來，按照系統(tǒng)提示設(shè)置全站儀的參數(shù)，選定一個(gè)空的文件保存數(shù)據(jù)，再由全站儀將數(shù)據(jù)傳送出去。

（二）全站儀三維坐標(biāo)放樣

全站儀在進(jìn)行線放樣時(shí)利用的是極坐標(biāo)，采用兩個(gè)已知點(diǎn)控制點(diǎn)進(jìn)行放樣。放樣時(shí)先將測站點(diǎn)和后視點(diǎn)的坐標(biāo)輸入，然后調(diào)出事先存好的放樣點(diǎn)坐標(biāo)，利用極坐標(biāo)程序計(jì)算，便可求出設(shè)計(jì)點(diǎn)的坐標(biāo)值了。此外，考慮到施工現(xiàn)場瞬息萬變，測設(shè)的時(shí)候可能出現(xiàn)相鄰導(dǎo)線并不能互相通視，需要臨時(shí)增加導(dǎo)線點(diǎn)，將曲線上的各個(gè)樁點(diǎn)逐個(gè)定出來，然后在進(jìn)行測設(shè)工作。

結(jié)語

道路線型的測設(shè)方法近年來已經(jīng)有了很多種方法，單是數(shù)據(jù)處理的軟件就包括了很多，一代一代開發(fā)出的道路線型測設(shè)方法的工作效率越來越高，精度也越來越高了，為道路建設(shè)施工解決了線型勘測的問題，有效節(jié)約了人力物力。

參考文獻(xiàn)

[1]唐爭氣，吳爭鳴.道路曲線中樁和邊樁的3維坐標(biāo)的一體化計(jì)算[J].測繪通報(bào)，2006（12）.

[2]周保興，岳建平，鄭應(yīng)新.道路復(fù)合曲線放樣元素的快速計(jì)算及精度評定[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012（05）.

[3]仝海飚.道路緩和曲線坐標(biāo)法測設(shè)數(shù)據(jù)計(jì)算軟件設(shè)計(jì)[J].山西建筑，2012（08）.

[4]潘傳姣，魏峰遠(yuǎn).道路平曲線三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)處理及測設(shè)方案[J].城市勘測，2008（03）.

[5]徐亞軍.RTK在道路中線測量中的應(yīng)用[A].中國測繪學(xué)會.天津市測繪學(xué)會四屆十次理事會論文集[C].中國測繪學(xué)會，2004（07）.