数字化技术在道路选定线勘测中的应用
刘银峰
平顶山市公路交通勘察设计院 467000
摘要：数字化技术在道路选定线中起着重要作用，本文主要介绍了道路选线定线与平面控制网点的选定与埋石工作的关键工作，阐述了利用华测GPS 接收机进行平面控制网测量的方法，并采用华测 CGO 软件对 GPS 控制网进行了基线解算与平差处理，为道路测绘人员提供一定的参考。
关键词: 道路选定线；野外勘测；测绘技术；数字化技术
随着电子技术、信息化技术以及空间定位技术的迅猛发展，当前道路勘测设计院完成的野外道路勘测项目，已经摆脱了传统的测绘手段和方法，而采用了全站仪、GPS 等现代测绘技术。设计所用的地形图均采用数字地图，贮存介质由纸质发展为电子形式。测绘技术与计算机技术的不断革新，标志着道路勘测数字化时代已经到来。构建现代数字化道路勘测新模式，能更好、更快的提升道路勘测外业工作效率。因此，迫切需要明确道路勘测技术的发展趋势和方向，充分利用大数据时代先进的信息化技术、人工智能技术及空间定位技术等新兴技术手段，实现道路勘测模式进一步改进、完善或创新，为交通行业的发展提供强有力的建设基础和技术支撑。本文提出了采用数字化技术的操作程序及工作重点。
1选定线与建立GPS控制点
道路从宏观上看是一条空间曲线，无论在形状、尺寸，还是在经济、技术等方面均有要求。选线是一个综合判断选择的过程，既要考虑地形、地质条件的变化，又要权衡路线本身的平、纵、横三方面的相互影响和制约。在选定线工作完成的条件下，进行整个线路的平面控制网的布设与测量，是开展路线数字地形图测绘、实地放样、纵横断面测量的基础。
1.1道路选定线
首先，收集设计线路途经区域的管理部门查阅相关资料，与路线有关的规划、统计资料及各种比例尺的地形图、水文地质、气象资料以备参考；然后，依据道路选线原则，先在地图上布线，初拟方案，重点研究地形，地形复杂的路段，分析哪些沟壑，建筑群，树木对道路的影响，提出解决方案，例如穿过、避让还是靠近等。根据本研究的设计速度，技术指标进一步选择方案，对于初步拟定的几个方案我们进行初步筛选，确定最终路线的走向。根据地形，地质，水文等情况，至上而下，用粗略试坡的方法确定中间控制点，确定路线轮廓方案。研究小组带着全站仪沿着选取的路线方向进行第一次全面的定线，穿越交点，穿越时应满足平面线形要求的前提下，尽可能多靠近或者穿过各特征点。在路线导线确定后，根据交点偏移以及附近地形，地质等情况，初步确定了合适的圆曲线半径，并敷设了平曲线。
1.2 GPS 控制网布设与测量
（1）GPS 控制网测量的技术设计
GPS 测量的技术设计是进行 GPS 定位的最基本工作，在控制网布置之前必须对测量工作的网形、精度、基准及作业纲要（如观测的时段数、每个时段的长度、采样间隔、截止高度角、接收机的类型及数量、数据处理的方案）等做出的具体规定和要求，是项目实施过程中以及检查验收时的技术依据，并最终确定的观测点与 GPS 控制网的网形设计，边连式的网形设计由于其网的几何强度较高，有较多的复测边和非同步图形闭合条件，被经常采用。
（2）GPS 控制网选点埋石
由于 GPS 测量各站之间不要求相互通视，选点相对要简便一些，选点主要遵循的原则有：应紧扣测量目的布设；应设于易于安装设备，视野开阔的较高点上；目标要显著，视场周围 15°以上不应有障碍物，以减少 GPS 信号被遮挡或被障碍物吸收；地面基础应稳定，易于点的保存；点位应远离大功率无线电发射源，远离高压输电线，以避免电磁场对 GPS 信号的干扰；对点位实地按要求选点定位，当利用旧点时，应对旧点的稳定性、完好性、可用性进行检查，符合要求方可使用。选点埋石结束后，记录好点位的名称及概略位置。
1.3 GPS 控制网测量的外业准备与实施
在进行 GPS 外业测量工作之前，必须做好实施前的测区踏勘、资料收集、设备、器材等筹备、设计网与地面网联测、接收机选用及仪器检查检验等工作。外业观测工作主要包括天线安置和开机观测。在观测中，主要是捕获 GPS 卫星信号，并对其进行跟踪、处理和量测，以获得所需要的定位信息和观测数据。天线安置完成后，在离开天线适当位置的地面上安放 GPS 接收机，接通接收机与电源、天线、控制器的连接电缆，并经过预热和静置，即可启动接收机进行观测。接收机锁定卫星并开始记录数据后，观测员可按照仪器随机提供的操作手册进行输入和查询操作，在未掌握有关操作系统之前，不要随意按键和输入，一般在正常接收过程中禁止更改任何设置参数。
1.4 GPS 控制网数据处理
GPS 控制网数据处理可采用上海华测公司开发的CGO 软件对 GPS 观测的静态数据进行处理，每一步骤的要点如下：
①新建工程项目。安装完成后运行 CGO.exe 来启动本软件，新建项目，输入项目名称，并对对项目属性对话框的各项进行设置。
②设置用户目标坐标系。将纵轴正方向设置为“北”，横轴正方向设置为“东”，投影方法设置为“横轴墨卡托投影”，剩下平面转换、高程拟合等设置为“无”。
③导入观测数据及预处理。通过 Wi-Fi 将观测数
据保存到电脑中。然后再通过“导入”菜单导入 GPS 观测数据。选择观测数据文件夹中全部的*.HCN 的文件，导入观测文件后，进行原始数据的检查，根据外业的纸质记录输入测站名、测量天线高、天线高的测量方法。测量时测量的为天线斜高。
④基线向量解算。首先进行基线处理设置，“高度截止角”设置为 15°，用来限制高度角比较低的卫星观测数据，使其不参与基线解算。“数据采样间隔”设置为 30 秒，为软件从原始数据中抽取数据的间隔。配置完之后，点击“基线处理”，系统自动进行基线处理，当有某条基线处理结果不合格时，在“基线”界面选中这条基线，挑选残差较大的一颗卫星，通过鼠标左键将这颗卫星数据中质量不好的一段框选删除，然后再次点击图中“基线处理”按钮。如果整颗卫星数据质量欠佳，则将整颗卫星的观测数据剔除。检查基线、同步环、异步环的闭合差符合限差要求后，转入下一步解算，否则，按照这一步的方法进行相应处理，直至符合限差要求。
⑤在 WGS84 坐标系下进行三维无约束平差。基线向量解算合格，在 WGS84 坐标系下进行三维无约束平差，通过 Chi2 检验后，可以转入第 6 步，若三维无约束平差没有通过各项要求，则需要按照上述操作的第 4 步的方法进行相应处理，直至符合限差要求。
⑥在用户目标坐标系下进行约束平差。当三维无约束平差通过检核条件后，需要在设置的目标坐标系下进行约束平差。先进行控制点的录入，再进行已知坐标控制点的联测。平差之后，得到了较高精度的满意结果，通过软件输出网平差总结报告。
3 小结
道路选定线中选点对于GPS 控制网起着至关重要的作用，在满足控制网图形结构的基础上应尽量选择地势开阔的地方，以减少多路径效应对 GPS 信号接收的影响，确保 GPS 观测数据的质量，从而保证 GPS 控制网的精度。
参考文献
[1] 孙永利. GPS-RTK 技术在道路放线中的应用[J]. 城市勘测，2005,(3):43-44.
[2] 贾俊力. GPS 在高速公路线路控制测量中的应用[J]. 黑龙江交通科技, 2017,40(2):16-17.
[3] 张岳, 黄杨. 移动测量系统在道路测量中的应用研究[J]. 测绘与空间地理信息,
2017, 40(7):215-217.