基于RTK的公路横断面测量及数据快速处理

　　摘 要：横断面测量作为公路勘测的一项重要工作内容，其精度控制和生产效率一直以来都是相关单位研究的重点。本文从分析RTK作业特点、精度及横断测量数据成果的特点出发，深入探讨了采用RTK结合程序开发的方法进行公路横断面测量和数据处理的流程及方法。

　　关键词：RTK;横断面测量;数据处理

　　Abstract: The cross-section measurement is an important work as a road survey content, precision control and production efficiency has been the focus of the study are relevant unit. From the analysis of the characteristics of the RTK operating characteristics, accuracy, and cross-sectional survey data results, delved into the road cross-section measurement and data processing using RTK combination of program development processes and methods.

　　Key Words: RTK; cross-section measurement; data processing

　　中图分类号： U452.1+4 文献标识码：A 文章编号：

　　Horizontal Cross-section Surveying of the Road & Data Prosession

　　Based on RTK

　　Yonggang Lang

　　(The Basis Surveying and Mapping Institution Of Liaoning Province, Jinzhou, 121003)

　　Abstract : As an important part of horizontal cross-section surveying of the road project,it’s precision and productivity always be treated as keystone of research by some departments.The paper starts by analysing the peculiarity and precision of RTK and the data of horizontal cross-section surveying, discussed the process and method of horizontal cross-section surveying and data processing utilizing RTK technique and programming.

　　Key words : RTK; Horizontal Cross-section Surveying; Data Prosession

　　0 引言

　　横断面测量在公路一次定测中，占用了很大一部分工作量，然而，目前很多单位在从事公路横断面测量时，仍采用传统的全站仪对边测量法或更古老的水准仪(+皮尺)+记簿的作业方法。这样，不仅严重地影响了作业效率，更造成了人力资源的大量浪费，而对于GPS等先进设备而言，也没有发挥其应有的优势和作用。本文根据测绘院多年来的相关生产经验，改变传统思维，从研究数据处理方法的角度出发，进而探索一种更先进的测量方式，以改变当前落后的测量技术手段。

　　1 采用RTK进行横断面测量的特点

　　1.1采用RTK测量横断面的优势

　　GPS-RTK测量是近年兴起的一项新技术，它具有全天候、无通视要求、误差分布均匀、操作灵活、定位精度较高等特点，相对与常规测量设备来说，尤其适用于地形地貌复杂的山区等环境作业。采用GPS-RTK方式作业与传统方法测量横断面相比
　　后期数据处理简单简单复杂

　　根据上表对比分析可知，采用RTK技术测量横断面，无论是在效率还是灵活性方面，都要比常规的测量手段高出不少，因此，采用RTK技术实施公路横断面测量，具有很强的可行性。

　　1.2 RTK测量的精度状况

　　RTK测量的精度受多种因素影响，诸如：RTK设备本身、测量环境、控制点分布及转换参数等。相对于平面精度而言，RTK测量在高程精度方面相对较若，也更易受不利因素的影响，实际测量的高程中误差往往要超出仪器本身标称精度。

　　为验证RTK设备的高程精度，在某测区内，从E级GPS点出发，采用水准仪对均匀分布在测区内的15个点作检核各样本数据无异常值存在，精度区间分布比较均匀，在超过5cm高程误差的两个点处，GPS信号具有一定程度的遮挡，属可预见的正常现象。总体统计的点位中误差未超过5cm，完全满足工程测量规范中规定的

　　1.3 RTK测量横断面的方法

　　传统的横断面测量一般采用现场记录采样点到中桩的距离-高差方式实施，该方法需要在现场直接进行数据计算，由于人工的干预，一方面准确率方面有待商榷，另一方面无疑会影响到作业效率。

　　本文所探讨采用的方法(以南方灵锐S86为例)是：将线路设计中桩坐标文件在作业前上传至GPS手簿，现场经“创建工程”、“定向”等初始化工作后，再调用手簿中的“线放样”工具，分别设置线放样的起、终点桩号、起点里程等，此后该段线路将会以图形的形式在手簿界面上显示，同时，GPS天线位置的里程、距中线距离也会实时显示，此时只要控制好里程及到中线的距离并进行坐标数据采集即可，采样点的位置选择与常规方式一致。外业工作完成后，将所有采集的数据展绘到AutoCAD环境中，利用专门开发的程序进行后处理，以快速生成符合要求的横断面数据文件。

　　需要注意的是：进行数据采集时，一个横断面的所有采样点的里程数理论上应相同，但通常情况下为平衡作业效率与成果质量间的关系，里程数允许在小范围内变动;另外，在线路的曲线段，应根据曲率半径的大小，适当调整放样线段的长度，否则会出现采集的横断面与设计线路不垂直的现象，直接影响设计成果。

　　2 横断面测量的数据文件特点

　　公路横断面测量的目的是为路基(包括排水、用地)、挡墙、防护工程设计和土石方工程量的计算提供详细、直观的空间数据，一般来说，根据公路设计软件的不同，设计方往往要求测量单位提供不同的横断面数据格式，总体来说，数据需包含以下几个主要内容：

　　中桩里程、线路前进方向左右两侧的横断面采样点数量、左右两侧各采样点与中桩的平距和高差等。

　　横断数据以文本形式保存，中桩里程按从小到大的顺序排列。

　　3 横断面数据处理程序算法设计

　　考虑到在横断数据文件中，中桩是以“里程数”的方式出现的，而外业数据采集时使用的是坐标方式，因此，在设计程序时，需要基于中桩坐标文件将两者进行统一，即：里程、XYZ坐标。

　　程序开发基于AutoCAD软件平台，采用Visual Lisp开发工具，针对图形数据进行处理。

　　程序设计时，先将中桩坐标文件读入内存，以步长为1进行遍历，每次读出2个相邻的中桩坐标，以计算线路前进和垂直方向的方位角，再根据方位角数据和断面宽度(图1中的a)，分别在线路前进方向的左侧和右侧设定搜索区域(图1中的矩形框)，搜索外业所采集的采样点，按与中桩平距从小到大顺序排列后，进行与中桩距离与高差计算，最后按一定规格将结果写入到文本文件中保存。

　　4 程序运行结果

　　根据外业采集的横断数据和中桩坐标，经程序计算，获得的数据处理结果如图2右所示，通过人工检查及验算，由程序自动处理、生成的横断数据文件准确、可靠，同时也具有很高的生产效率

　　5 总结

　　采用RTK结合软件开发的方法进行公路横断面测量，同时兼顾了生产效率和数据成果质量。由于采用了基于坐标的数据采集方式，与传统的水准仪+皮尺+记簿的作业方法相比，效率约能提高100%以上，而人力投入却减少50%以上，同时还省略了记簿、数据录入等环节，从根本上消除了人为错误对成果质量的影响。

　　本方法也具有一定的局限性：在郁闭度较大的林区或GPS信号遮挡严重的地区，测量精度会受到一定的影响，此时宜结合其它测量手段(如全站仪)进行数据采集;另外，为保证数据搜索的有效性，通常在程序中将搜索宽度(图1b所示)设置为1-3m，如果在此范围内有加桩，那么还需要人工对相应桩号的程序处理结果进行检查、修改。

　　参考文献：

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　　[2] 陈久锐，王佑喜 等.GPS-RTK与全站仪结合在丘陵地区公路断面测量中的应用[J].测绘与空间地理信息，2010，33(4)：114-116.

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