王廷友 申楊凡 胡耀宗 何鈺龍

摘 要：通過對某高速公路中的數(shù)據(jù)采集方案的模型建立及設(shè)計(jì)，對于數(shù)據(jù)采集的立得車的特性以及技術(shù)指標(biāo)，對外業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行的精度分析，對所采集成果進(jìn)行檢查來說明了高速公路的附屬設(shè)施數(shù)據(jù)的采集。

關(guān)鍵詞：移動測量技術(shù)；公路附屬設(shè)施管理；立得車

移動測量技術(shù)是指在某一指定的機(jī)動車上分別安裝有GPS，CCD（視頻系統(tǒng)），INS/DR（慣性導(dǎo)航系統(tǒng)或航位推算系統(tǒng)）等多種先進(jìn)傳感器和設(shè)備，機(jī)動車在沿公路高速行駛的過程中，對公路及其附屬設(shè)施的空間位置數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和實(shí)景照片、影像數(shù)據(jù)的快速采集，并同步存入車載計(jì)算機(jī)中，經(jīng)過指定的軟件編輯處理，獲得能應(yīng)用到不同領(lǐng)域的專題數(shù)據(jù)成果。

1 立得車的特性及技術(shù)指標(biāo)

1.1 立得車的特性。（1）立體測量目標(biāo)地物。通過完整的地物影像可得出目標(biāo)地物的精確空間坐標(biāo)、目標(biāo)地物的幾何尺寸等信息。（2）地物屬性采集自動化。在CCD的作用下，系統(tǒng)對道路及道路兩側(cè)的地物進(jìn)行全面的記錄，從而形成閉環(huán)的校驗(yàn)系統(tǒng)，提高測量精度。（3）數(shù)據(jù)的加工與管理。所采集到的屬性數(shù)據(jù)、空間地理位置數(shù)據(jù)及影像數(shù)據(jù)，在經(jīng)過合理的系統(tǒng)軟件進(jìn)行后處理，從而形成各種具有實(shí)際工作需求的有用數(shù)據(jù)。（4）與傳統(tǒng)的4D產(chǎn)品進(jìn)行無縫連接。

1.2 立得車的技術(shù)指標(biāo)。車載作用下移動測量技術(shù)在公路地理信息測量中最為先進(jìn)的技術(shù)?，F(xiàn)今，《公路地理信息數(shù)據(jù)采集與質(zhì)量控制》GB20075378-T-469是國家確立的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)采用移動測量技術(shù)來完成對公路地理信息數(shù)據(jù)的采集及質(zhì)量控制。立得車的主要技術(shù)指標(biāo)如表1所示。而圖1表明立得車測量距離及測量精度之間的關(guān)系。

圖1 立得車測量精度隨測量距離的變化而變化

2 數(shù)據(jù)采集方案

2.1 工程概況。某高速公路全長132.8km。路基的全幅寬設(shè)計(jì)為24.5m，而行車道則被設(shè)計(jì)為2×7.5m的樣式。設(shè)計(jì)的行車速度為100km/h，適合車輛的高速行駛。

2.2 平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)化。輸出成果所對應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)為WGS-84系統(tǒng)，而與之相對應(yīng)的實(shí)際應(yīng)用中的坐標(biāo)系卻是2000國家大地坐標(biāo)系，于是便是需要將平面坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成與之相對應(yīng)的坐標(biāo)系。運(yùn)用分段坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法來對其坐標(biāo)進(jìn)行與之相對應(yīng)的轉(zhuǎn)換，同時(shí)對重合路段數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)檢核。

較為常用的平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法為：

s=kxcosH-kysinH+a

t=kxsinH+kyscosH+b

式中： x、y分別表示舊坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)，s、t分別表示新坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)；舊坐標(biāo)系原點(diǎn)于新坐標(biāo)系內(nèi)的縱、橫坐標(biāo)分別用a、b來表示；長度比用k來表示；在轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)系中，未經(jīng)轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)系縱軸的方位角通過H來表示 。依照最小二乘的原理，將a、b、H和k等換算常數(shù)確定出來。

2.3 高程轉(zhuǎn)換。本方案主要采用的是線性擬合技術(shù)，此項(xiàng)工作是運(yùn)用分段高程擬合方法來開展進(jìn)行的，與此同時(shí)，也可將重合路段的數(shù)據(jù)及與之相對應(yīng)的GPS水準(zhǔn)點(diǎn)對其進(jìn)行相關(guān)方面的檢驗(yàn)。

利用水準(zhǔn)高程轉(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行采樣，較為常用的線性擬合方法為

H=h+F

在以上公式中，H、h分別是其所對應(yīng)的大地高和正常高；而N則為高程異常。當(dāng)在距離較近的區(qū)域高程異常（N）為線性變換的情況下，即可通過線性變換公式和最小二乘原理相關(guān)求解。

3 成果分析

對所采集的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行精度分析，移動測量技術(shù)所產(chǎn)生的誤差有多種，而根據(jù)其來源大致可分為以下幾種類型：（1）GPS定位誤差；（2）DR定位時(shí)所產(chǎn)生的誤差，其中包括了DR定姿時(shí)所產(chǎn)生的誤差，也包括了當(dāng)GPS受到障礙物遮擋而導(dǎo)致其失鎖時(shí)DR定位所產(chǎn)生的誤差；（3）對于內(nèi)業(yè)量測而言，其也會或多或少地產(chǎn)生部分與之相對應(yīng)的誤差；（4）傳感器位置轉(zhuǎn)移也會產(chǎn)生一定的誤差。

綜合各方面對測量數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的相關(guān)誤差，對其進(jìn)行精度分析，對相關(guān)誤差進(jìn)行一定程度的修復(fù)，最終得到了一套較為精確的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，經(jīng)過精度分析后對部分附屬設(shè)施的數(shù)據(jù)采集如表2所示。

4 結(jié)語

應(yīng)用移動測量技術(shù)來完成公路附屬設(shè)施的數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目，擁有了其它傳統(tǒng)測量技術(shù)難以比擬的優(yōu)勢，其主要通過下列幾點(diǎn)來進(jìn)行相關(guān)方面的體現(xiàn)：（1）由于組成的方案具有完整性和一體化，因此為公路附屬設(shè)施的管理提供了更為快捷的方法，針對附屬設(shè)施利用的現(xiàn)狀采取不同的管理措施。（2）移動測量技術(shù)在公路附屬設(shè)施中的應(yīng)用，對于高速公路各種不相同的比例尺數(shù)字化地形圖測繪的精度要求，其均可完全滿足，并且對于高速公路兩側(cè)可以清晰的觀察。

作者簡介：王廷友（1991- ），男，貴州安龍人，本科，研究方向：交通土建。