奧維互動地圖CAD中線坐標精度分析

文 / 馬宇曉 馬冠杰 高向峰 王越美 馬凡璞

隨著計算機應(yīng)用軟件的發(fā)展，《奧維互動地圖》為GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)和CAD公路工程設(shè)計提供了一個數(shù)字化演示平臺，尤其是公路工程CAD圖在《奧維互動地圖》的輸入，使公路工程的CAD設(shè)計成果與電子地圖和地形地貌更加完美的結(jié)合在一起，為數(shù)字化智慧交通提供了科學(xué)的依據(jù)。在汝州市干線公路的項目管理中，我們通過《奧維互動地圖》道路中線CAD關(guān)聯(lián)點文件的設(shè)定，使《奧維互動地圖》CAD道路中線的軌跡點坐標與設(shè)計坐標一致，為公路勘測設(shè)計和工程管理提供了連續(xù)可靠的平面坐標數(shù)據(jù)鏈。不僅降低了公路大半徑曲線、復(fù)合曲線和立交環(huán)線等復(fù)雜線型的施工放樣難度，而且節(jié)約了公路測設(shè)的成本，有效提高了公路工程管理的工作效率。

《奧維互動地圖》道路中線輸入的方法與程序

《奧維互動地圖》提供了GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的標準接口，WGS84經(jīng)緯度坐標可以投影在北京54、西安80、CGCS2000和自定義四種類型的地圖平面上，輸出顯示 GCJ-02經(jīng)緯度和平面投影坐標兩種格式。因此，利用WGS84經(jīng)緯度坐標和CAD圖平面坐標建立關(guān)聯(lián)文件，可以方便的將CAD圖輸入，實現(xiàn)CAD設(shè)計圖與《奧維互動地圖》的無縫鏈接。在坐標系設(shè)置方面，《奧維互動地圖》提供了奧維平面坐標、UTM坐標、經(jīng)緯度坐標、關(guān)聯(lián)點轉(zhuǎn)換坐標和橫軸墨卡托投影坐標五種類型的坐標解析方式，可以根據(jù)CAD圖的平面坐標類型選定相同的坐標系。

關(guān)聯(lián)點轉(zhuǎn)換坐標至少需要兩個點位的控制測量數(shù)據(jù)。本項目測試路線全長7.536公里，選擇路線起點和終點兩個關(guān)聯(lián)點，系統(tǒng)設(shè)置選擇關(guān)聯(lián)點轉(zhuǎn)換坐標，建立關(guān)聯(lián)點方案(圖1）。

橫軸墨卡托投影坐標至少需要三個點位的控制測量數(shù)據(jù)。本項目采用設(shè)計文件的《測量控制點成果表》的四個控制點數(shù)據(jù)，利用七參數(shù)法計算轉(zhuǎn)換參數(shù)，確定橫軸墨卡托投影坐標方案(圖1）。

系統(tǒng)設(shè)置方案首先選用關(guān)聯(lián)點轉(zhuǎn)換坐標，將道路中線的CAD圖（DXF格式）導(dǎo)入電腦版《奧維互動地圖》。點擊CAD中線屬性，顯示路線長度7356米，軌跡點727個，與路線設(shè)計長度一致（圖2）。道路中線CAD輸入《奧維互動地圖》后，系統(tǒng)設(shè)置轉(zhuǎn)換為橫軸墨卡托投影坐標。系統(tǒng)轉(zhuǎn)換后，道路中線CAD的平面坐標會出現(xiàn)細微的偏移，再次點擊系統(tǒng)設(shè)置，在橫軸墨卡托投影坐標設(shè)置條件下，使用校正參數(shù)（0.1，0.006），使起點和終點的平面坐標與設(shè)計坐標誤差小于10MM。

CAD中線軌跡點坐標數(shù)據(jù)的獲取

道路中線的CAD圖完成輸入《奧維互動地圖》后，通過在CAD中線上設(shè)置標簽的方法，可以獲得該點位的平面坐標和GCJ-02經(jīng)緯度坐標。由于CAD中線的最小寬度設(shè)置為1CM，公路中線圖的通常設(shè)置比例為1:2000或1:1000，因此，普通標簽在《奧維互動地圖》的CAD中線上獲得的平面坐標，誤差范圍在1-2米。

為進一步獲得高精度的平面坐標和經(jīng)緯度坐標，可以采用軌跡設(shè)置的高級功能，利用在軌跡線插入標簽或軌跡點的方法，建立中線軌跡點的平面坐標數(shù)據(jù)鏈，讀取高精度的軌跡點平面坐標和GCJ-02經(jīng)緯度坐標，平面坐標誤差小于10MM（圖2）。

CAD中線軌跡點坐標精度分析

道路中線CAD共有727個軌跡點,可以通過軌跡點加密或插入，獲得任意位置的軌跡點（圖2）。首先選取起點、終點和整公里樁軌跡點的平面坐標（X1，Y1）與設(shè)計文件的平面坐標（X，Y）進行比較，計算平面坐標的誤差值（△X1=X1-X,△Y1=Y1-Y）。根據(jù)10組主要控制點數(shù)據(jù)計算結(jié)果，誤差值（△X1，△Y1）均小于10MM。

任意點和加密點的平面坐標的精度，采用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)計算手薄（工程寶2.9.1版）進行比較。選擇自定義插入標簽，在軌跡上插入標簽或軌跡點，讀取任意中線軌跡點的平面坐標數(shù)據(jù)（X1,Y1），將獲得的軌跡點平面坐標（X1,Y1）輸入GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)計算手薄，計算相對應(yīng)的WGS84經(jīng)緯度坐標(B1,L1)。然后將WGS84經(jīng)緯度坐標(B1,L1)重新輸入《奧維互動地圖》，獲得第二組平面坐標數(shù)據(jù)(X2，Y2)，計算平面坐標的誤差值（△X2=X1-X2,△Y2=Y1-Y2）。根據(jù)隨機抽樣測試結(jié)果,在保留小數(shù)點后兩位數(shù)的情況下，誤差值為（0.00，0.00），軌跡點坐標與GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)計算結(jié)果相同。

CAD中線軌跡點坐標精度分析結(jié)果

根據(jù)主要控制點和隨機取樣兩組數(shù)據(jù)的比較結(jié)果，在關(guān)聯(lián)點文件WGS84經(jīng)緯度坐標和平面投影坐標精準的條件下，道路中線CAD輸入《奧維互動地圖》后，不會發(fā)生CAD中線變形和平面坐標偏移。在《奧維互動地圖》CAD中線上獲取的任意點平面坐標，經(jīng)GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)計算手薄核對，在保留小數(shù)點后兩位數(shù)的情況下，誤差值為（0.00，0.00），平面坐標數(shù)據(jù)是精確可靠的。

CAD中線軌跡數(shù)據(jù)鏈輸入智能手機

將道路中線數(shù)據(jù)鏈的CAD圖生成OVOBJ格式文件,然后將電腦生成的中線圖OVOBJ文件復(fù)制或?qū)胧謾C的文件夾，點擊中線圖OVOBJ文件，選擇用其它應(yīng)用打開，然后依次點擊導(dǎo)入、確定后，《奧維互動地圖》顯示導(dǎo)入成功。再次打開手機《奧維互動地圖》，可以看到紅色道路中線圖及黃色的結(jié)構(gòu)物圖已經(jīng)導(dǎo)入衛(wèi)星圖。任意點擊軌跡點的圖標，從而獲取該點位的平面坐標和經(jīng)緯度坐標。

應(yīng)用前景與展望

在測量控制方面，《奧維互動地圖》道路CAD中線提供了連續(xù)可靠的軌跡點平面坐標數(shù)據(jù)鏈，使智能手機、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)和全站儀都能夠獲取路線整體的軌跡點平面坐標數(shù)據(jù)，降低了公路大半徑曲線、復(fù)合曲線和立交環(huán)線等復(fù)雜線型施工放樣難度。在《奧維互動地圖》的技術(shù)平臺上，CAD設(shè)計圖得到完美的模擬演示，平面坐標數(shù)據(jù)可以從加密點標簽里直接讀出，加密點間距也可以根據(jù)地形的復(fù)雜程度進行調(diào)整，不僅避免了采用第三方軟件和計算器產(chǎn)生的誤差，而且有效提高了公路中線施工放樣的工作效率。

《奧維互動地圖》可以廣泛應(yīng)用于建筑、市政、水利、測量等各行各業(yè)，高精度的數(shù)字化CAD設(shè)計成果模擬演示，不僅為公路工程設(shè)計成果評估、項目可行性評審、項目管理提供了便利的技術(shù)平臺，而且為數(shù)字化智慧交通提供了科學(xué)的依據(jù)，從而推動科學(xué)技術(shù)和社會生活的發(fā)展與進步。