利用VB編程快速處理RTK測量道路橫斷面數(shù)據(jù)

吳 軍

(四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院, 四川成都 610000)

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利用VB編程快速處理RTK測量道路橫斷面數(shù)據(jù)

吳 軍

(四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院, 四川成都 610000)

文章主要研究了RTK在道路測量中的應用現(xiàn)狀及使用VB編程快速準確的處理RTK測量的道路橫斷面數(shù)據(jù)的方法，提出了利用硬件和軟件結合進行內外業(yè)一體化的道路斷面測量方法。通過實踐證明，該方法是可行的，達到了提高效率和自動化程度的目的，斷面數(shù)據(jù)精度也得到了提高，為快速進行斷面測量和地面土方計算提供了解決方案。

VB； RTK； 道路斷面測量； 南方CASS； 緯地軟件

1 RTK技術在道路測量中的應用現(xiàn)狀及優(yōu)缺點

1.1 RTK技術在道路測量中的應用現(xiàn)狀

實現(xiàn)測量方式的自動化、一體化一直是測繪工作者追求的目標。測量工作在道路勘測設計的各個階段都不可缺少，而且同一測站要重復工作五六次，甚至十來次。野外工作周期較長，勞動強度較大，生產(chǎn)成本居高不下。進入新世紀以來，GPS-RTK技術逐漸趨于成熟，它所具有的高精度、快速度和強可靠性為道路勘測一體化的實現(xiàn)提供了強有力的保障。

RTK技術在道路勘測方面主要用于低等級控制點的加密、數(shù)字地面模型的數(shù)據(jù)采集、中線放樣、縱橫斷面測量等方面。RTK測量包含有三維信息，在中線平面位置放樣的同時，可獲得道路縱斷面。因此越來越多的道路勘測單位開始使用RTK采集道路的縱橫斷面。

1.2 RTK技術在道路測量中的優(yōu)缺點

(1)工作效率高。在一般的地形地勢下，高質量的RTK設站一次即可測量完4 km半徑的測區(qū)，大大減少了傳統(tǒng)測量所需的控制點數(shù)量和測量儀器的設站次數(shù)。移動站一人操作即可，勞動強度低，作業(yè)速度快，提高了工作效率。

(2)定位精度高。只要滿足RTK的基本工作條件，在一定的作業(yè)半徑范圍內(一般為4 km)，RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級。

(3)全天候作業(yè)。RTK測量不要求基準站、移動站間光學通視，只要求滿足“電磁波”通視，因此和傳統(tǒng)測量相比，RTK測量受通視條件、能見度、氣候、季節(jié)等因素的影響和限制小，能進行快速高精度定位，使測量工作變得更容易更輕松。

(4)RTK測量自動化、集成化程度高，數(shù)據(jù)處理能力強，可進行多種測量內、外業(yè)工作。移動站利用軟件控制系統(tǒng)，無需人工干預便可自動實現(xiàn)多種測繪功能，減少了輔助測量工作和人為誤差，保證了作業(yè)精度。

1.2.2 缺點

(1)受衛(wèi)星狀況限制。當衛(wèi)星系統(tǒng)位置對美國是最佳時段，其他國家在某一時間段就不能很好地被衛(wèi)星所覆蓋，容易產(chǎn)生假值。另外在高山峽谷及密集森林區(qū)域、城市高樓密布區(qū)域，衛(wèi)星信號被遮擋時間較長，使一天中可作業(yè)時間受限制。

(2)RTK耗電量較大，需要多個大容量電池、電瓶才能保證連續(xù)作業(yè)，在電力供應缺乏的偏遠地區(qū)作業(yè)受到限制。

2.1.3 疾病的進展：帕金森病的不可預測性和不能阻止或減緩疾病進展的特性，可能給患者帶來內心的不確定性和心理壓力[13]。患者出現(xiàn)對疾病信念的改變，經(jīng)常抱怨不被理解甚至被誤解，總感覺他人在關注自身的異常之處[14]。隨著病程延長，病情進行性加重，逐漸喪失勞動力，使得患者被迫放棄自己的日常工作和社交生活，加重社會隔離。

(3)軟件配套問題。由于RTK只提供硬件支持，對于RTK所采集的三維數(shù)據(jù)沒有相應的軟件處理，因此利用VB編程來使RTK所采集的三維數(shù)據(jù)變成緯地軟件可以直接使用的數(shù)據(jù)就是我們要研究的主要方向。

2 利用VB編程處理RTK測量的道路橫斷面數(shù)據(jù)

2.1 外業(yè)使用RTK采集道路縱橫斷面的情況

外業(yè)測量開始前，要進行對點的校核，找準控制點(至少3個)，即開始進行測量工作。

(1)中線測量：測量時選路線前進方向地形變化位置放置流動站，每一個里程為一段分隔距離，由已知控制點，流動站手簿軟件即可顯示此點距離中樁偏移距離及實際高程，根據(jù)顯示數(shù)據(jù)，移動流動站至地形變化點的中樁位置，偏值精度到正負5 cm，即可打樁并在手薄中記錄樁號、高程。重復作業(yè)可實時測得所有里程全部中樁點的三維坐標。

(2)橫斷面點測量：在已知中樁的垂直方向上，移動流動站依次至此樁的橫斷面方向地形變化點處，在距中線左右各20 m(根據(jù)實際需要)范圍內測出中線垂直方向上點的三維坐標。為繪制橫斷面需求，保持左右方向上的點大致在一個方向上，并根據(jù)實際地形的變化走勢，在地形復雜的溝、渠、坎、土堆、坑、塘等加密測量特征點。隨著RTK技術的發(fā)展，RTK儀器上都逐步自帶道路放線程序，在程序中選定橫斷面測量，即可看到該中樁的橫斷面方向，使測量人員在測量橫斷面的時候不會偏離斷面方向。

2.2 利用VB編程處理RTK測量的橫斷面數(shù)據(jù)

2.2.1 數(shù)據(jù)的導出和預處理

將外業(yè)采集的數(shù)據(jù)傳入計算機，對不同里程的多組作業(yè)的數(shù)據(jù)進行合并，檢查數(shù)據(jù)，對每次采集回的數(shù)據(jù)都要進行檢核，以免漏點，給后期的斷面繪制造成影響。同時對超限數(shù)據(jù)及在外業(yè)采集時誤操作記錄的數(shù)據(jù)進行刪除，對點位不能滿足計算要求的區(qū)域進行補測。

導出RTK測量的中樁及橫斷面數(shù)據(jù)見表1、表2。

表1 中樁數(shù)據(jù)

表2 橫斷面數(shù)據(jù)

2.2.2 利用VB編程處理導出的數(shù)據(jù)

為了得到緯地軟件可以直接使用的道路斷面數(shù)據(jù)，則需要從導出的中樁數(shù)據(jù)和橫斷面數(shù)據(jù)中提取有用的數(shù)據(jù)并進行相關計算。緯地軟件能夠讀取的橫斷面數(shù)據(jù)格式為：樁號；左斷面數(shù)字組數(shù)為平距、高差、平距、高差(平距的相對高差，向上為正，反之為負)；右斷面數(shù)字組數(shù)為平距、高差、平距、高差。打開VB程序，新建工程，建立窗體，布局如圖1所示。

圖1 VB窗體布局

(1)讀取中樁數(shù)據(jù)。選取中樁數(shù)據(jù)中有用的部分，即中樁的樁號和其對應的高程。

(2)讀取橫斷面數(shù)據(jù)。選取橫斷面數(shù)據(jù)中有用的部分，樁號、各斷面點高程及其到相應中樁的距離。由于在野外測量中，各斷面點測量的順序不固定，并且同一個斷面也有可能由一個或多個人員測量，因此要首先利用VB程序對橫斷面數(shù)據(jù)進行排序，將同一樁號的斷面數(shù)據(jù)排列在一起；其次再按照左右方向，和到中樁的距離遠近分別排序，方便程序的后續(xù)計算，通過多個循環(huán)語句即可達到所需要的效果。

(3)生成成果數(shù)據(jù)。首先計算同一樁號斷面點到中樁的平距和高差，各相鄰斷面點之間的平距和高差，得到該斷面所需的成果數(shù)據(jù)。再通過不斷循環(huán)，得到所有樁號的成果數(shù)據(jù)。將得到的成果數(shù)據(jù)，按照緯地軟件所需的橫斷面數(shù)據(jù)格式輸出，即可得到最終的橫斷面文件，最后導出并保存(圖2)。

圖2 程序使用情況

2.3 對成果數(shù)據(jù)的檢查

在南方CASS中，輸入APPload，加載橫斷面繪圖工具。該程序同樣是VB程序編寫，讀取最終的橫斷面成果數(shù)據(jù)，通過平距和高差，將各樁號的橫斷面在CASS中以圖形的方式表示出來(圖3)。

通過對圖形的觀察，可以檢查出各橫斷面測量中的問題，加以改正。若問題較大，則外業(yè)重新測量該橫斷面。其中如果是因為測量距離不滿足道路設計需要的，則只需要補充測量該橫斷面不夠的斷面點，無需重新測量整個橫斷面，減少了外業(yè)工作的時間，提高了作業(yè)效率。

圖3 CASS中繪制橫斷面

3 總結

RTK方法測量結果精度高(橫斷面方向控制準確，平距、高程精確到2 cm以內)，且布點靈活，測量速度較快，配備測量人員數(shù)量較常規(guī)的橫斷面測量少，可以既快又準的完成道路的橫斷面測量工作。在應用RTK技術進行外業(yè)測量過程中，每次作業(yè)前至少對一個已知點進行坐標檢查，確保RTK作業(yè)系統(tǒng)工作正常后方可進行數(shù)據(jù)采集。否則，造成的控制點信息輸入錯誤等，給后續(xù)作業(yè)帶來的影響不可輕視，關系到整個工程的順利進行。

使用這套一體化的方法大大減少了人工干預，在極大程度上避免了人為因素所造成的差錯。內業(yè)由程序完成，提高了內業(yè)斷面處理速度，使作業(yè)員從傳統(tǒng)的大量的內業(yè)中解脫出來，從而提高了內業(yè)工作效率。同時，由于程序本身的斷面自檢功能，減少了斷面出錯的可能性，也減少了檢查和校核工作量。采用了本系統(tǒng)進行工程斷面測量，充分應用了RTK的功能，必將降低內、外業(yè)勞動強度，顯著提高工作效率，并使測量資料從野外采集、內業(yè)處理、數(shù)據(jù)管理更具可靠性，實現(xiàn)了測繪產(chǎn)品的數(shù)字化，確保了成果質量，使工程斷面測量技術向自動化方向邁進了一大步。

吳軍(1986～)，男 ，本科 ，助理工程師 ，從事工程測繪工作。

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[定稿日期]2017-03-23