手持式GPS和AutoCAD在采砂水域放線中的聯(lián)合應用

董 超 李興德

手持式GPS和AutoCAD在采砂水域放線中的聯(lián)合應用

董 超 李興德

河道采砂區(qū)域規(guī)范化管理是保障河勢穩(wěn)定，確保防洪安全的重要因素。目前，水利工程管理基層單位特別是河道管理局使用手持式GPS儀較為普遍，給河道放線工作帶來便利。本文介紹了一種在沒有RTK情況下僅利用手持式GPS儀、聯(lián)合AutoCAD制圖軟件，進行采砂水域內(nèi)放線的實用方法，可為類似案例提供借鑒和參考。

一、應用背景

某河道以中泓線為界，左岸為A政府行政管轄區(qū)，右岸為B政府行政管轄區(qū)。擬在河道內(nèi)放線，規(guī)范A、B區(qū)域采砂范圍，并用浮筒標識。如圖1所示。

圖1 采砂區(qū)域范圍示意圖

二、應用原理

1.應用技術(shù)簡介

（1）GPS技術(shù)簡介

全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioning System，GPS）是擁有在海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。GPS具有全天候、高精度、自動化、高效率等顯著特點。在大地測量、城市和礦山測量、建筑物變形測量、水下地形測量等方面得到廣泛的應用。

手持式GPS儀是一種體積小巧、攜帶方便、可獨立使用的全天候?qū)崟r定位導航設備。它具有靈敏度高、存貯量大、價廉、外部接口齊全等特點，在很多領域得到了廣泛的運用。

（2）AutoCAD簡介

AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是美國Autodesk公司在1982年開發(fā)的用于二維繪圖、詳細繪制、設計文檔和基本三維設計自動計算機輔助設計軟件，現(xiàn)已經(jīng)成為國際上廣為流行的繪圖工具。AutoCAD可以方便地查詢點的圖上坐標，本文提出的方法正是基于此功能進行的。

2.應用方法

（1）獲取電子版設計圖紙

由于勘測設計部門設計圖紙的軟件大多建立在AutoCAD平臺上，這為施工方利用AutoCAD技術(shù)放樣提供了條件。AutoCAD電子版圖紙也是管理單位比較容易獲得的第一手基礎資料，這是該技術(shù)得以順利應用的前提。

（2）放樣點坐標獲取

1）打開AutoCAD電子圖紙，選取圖上固定點A、B（且在實地容易找到），利用ctrl+1查詢A、B兩點的CAD圖上坐標，如圖2所示。

圖2 AutoCAD電子圖紙獲取坐標示意圖

2）手持GPS到實地測得A、B兩點的經(jīng)緯度值，再將度分秒轉(zhuǎn)換為度。如表1所示。

表1 經(jīng)緯度與AutoCAD圖上坐標的平面對應關(guān)系表

3）設定任一點P的CAD圖上坐標（a，b），對應經(jīng)緯度（x，y）。

小區(qū)域內(nèi)地球面可看作平面（地球表面曲率在小區(qū)域內(nèi)可不考慮），因此可以建立經(jīng)緯度與AutoCAD圖上坐標的平面對應關(guān)系，見表1。

建立坐標對應關(guān)系：

實際計算過程中需要將度分秒轉(zhuǎn)換為度。

4）在CAD圖上選取P0～P5等6個放樣點。

利用Excel表格進行計算，如圖3所示。

圖3 Excel表格計算坐標示意圖

其中：

A列為點號；

B列為CAD中查詢得到的x坐標值；

C列為經(jīng)度計算值，導入對應關(guān)系：Cn=（Bn-5.6661）*（118.43-

118.4175）/（5.6661-3.4576）+118.43；

D列導入度與度分秒的轉(zhuǎn)換關(guān)系：

E列為CAD中查詢得到的y坐標值；

F列為緯度計算值，導入對應關(guān)系：

G列導入度與度分秒的轉(zhuǎn)換關(guān)系：

其中n為Excel表格行號。

（3）手持GPS現(xiàn)場放樣

手持GPS劃船沿P0～P5進行逐點放樣，因水中方向感差，需配備指南針等導航；待行近時減速，到達指定點放置浮筒等標識。

（4）校核

利用逆運算將放好的點測繪到CAD圖上進行比對。

三、應用要點及誤差分析

1.應用要點

（1）圖上選點應盡可能地選擇特征較為明顯的固定點，便于在實地中找到對應點。

（2）應盡可能地利用水中固定建筑物作為放線參考，如橋梁等。

（3）放線過程中船只行駛方向不易判斷（在水中人的方向感差），可借助指南針等進行導航。

（4）待船只行駛至放樣點附近時注意減速慢行。

（5）放樣完成后要注意校核。

2.誤差分析

（1）儀器精度誤差。手持GPS測量精度一般為秒，而在中國地區(qū)內(nèi)經(jīng)緯度的1秒大約代表實地距離20～30m，即東西或南北方向每走20～30m，手持GPS讀數(shù)才有變化，由此產(chǎn)生精度誤差。

（2）理論誤差。地球表面實為曲面，小區(qū)域內(nèi)地球曲率可忽略不計，視為平面，由此建立對應關(guān)系時產(chǎn)生誤差。

（3）工作誤差。水中作業(yè)不同于陸地上作業(yè)，水流和風力都會影響測量精度。

（4）其他誤差。GPS本身受天氣影響引起的誤差。

四、結(jié)論

本文分析探討的利用手持式GPS和AutoCAD進行水域內(nèi)放線的方法，可以作為在不使用RTK情況下的簡易方法，雖精度不高但基本能滿足工作要求。有條件的管理單位可利用RTK或委托專業(yè)測繪單位進行測定放線

（作者單位：劉家道口水利樞紐管理局 276004）