文 / 馬宇曉 馬冠杰 高向峰 王越美 馬凡璞

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的發(fā)展，《奧維互動(dòng)地圖》為GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)和CAD公路工程設(shè)計(jì)提供了一個(gè)數(shù)字化演示平臺(tái)，尤其是公路工程CAD圖在《奧維互動(dòng)地圖》的輸入，使公路工程的CAD設(shè)計(jì)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(xiàng)目管理中，我們通過《奧維互動(dòng)地圖》道路中線CAD關(guān)聯(lián)點(diǎn)文件的設(shè)定，使《奧維互動(dòng)地圖》CAD道路中線的軌跡點(diǎn)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)一致，為公路勘測設(shè)計(jì)和工程管理提供了連續(xù)可靠的平面坐標(biāo)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(dòng)地圖》道路中線輸入的方法與程序

《奧維互動(dòng)地圖》提供了GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口，WGS84經(jīng)緯度坐標(biāo)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(biāo)兩種格式。因此，利用WGS84經(jīng)緯度坐標(biāo)和CAD圖平面坐標(biāo)建立關(guān)聯(lián)文件，可以方便的將CAD圖輸入，實(shí)現(xiàn)CAD設(shè)計(jì)圖與《奧維互動(dòng)地圖》的無縫鏈接。在坐標(biāo)系設(shè)置方面，《奧維互動(dòng)地圖》提供了奧維平面坐標(biāo)、UTM坐標(biāo)、經(jīng)緯度坐標(biāo)、關(guān)聯(lián)點(diǎn)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)和橫軸墨卡托投影坐標(biāo)五種類型的坐標(biāo)解析方式，可以根據(jù)CAD圖的平面坐標(biāo)類型選定相同的坐標(biāo)系。

關(guān)聯(lián)點(diǎn)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)至少需要兩個(gè)點(diǎn)位的控制測量數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目測試路線全長7.536公里，選擇路線起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個(gè)關(guān)聯(lián)點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)置選擇關(guān)聯(lián)點(diǎn)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)，建立關(guān)聯(lián)點(diǎn)方案(圖1）。

橫軸墨卡托投影坐標(biāo)至少需要三個(gè)點(diǎn)位的控制測量數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目采用設(shè)計(jì)文件的《測量控制點(diǎn)成果表》的四個(gè)控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，利用七參數(shù)法計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)，確定橫軸墨卡托投影坐標(biāo)方案(圖1）。

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

CAD中線軌跡點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)的獲取

道路中線的CAD圖完成輸入《奧維互動(dòng)地圖》后，通過在CAD中線上設(shè)置標(biāo)簽的方法，可以獲得該點(diǎn)位的平面坐標(biāo)和GCJ-02經(jīng)緯度坐標(biāo)。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(biāo)簽在《奧維互動(dòng)地圖》的CAD中線上獲得的平面坐標(biāo)，誤差范圍在1-2米。

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

CAD中線軌跡點(diǎn)坐標(biāo)精度分析

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

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

CAD中線軌跡點(diǎn)坐標(biāo)精度分析結(jié)果

根據(jù)主要控制點(diǎn)和隨機(jī)取樣兩組數(shù)據(jù)的比較結(jié)果，在關(guān)聯(lián)點(diǎn)文件WGS84經(jīng)緯度坐標(biāo)和平面投影坐標(biāo)精準(zhǔn)的條件下，道路中線CAD輸入《奧維互動(dòng)地圖》后，不會(huì)發(fā)生CAD中線變形和平面坐標(biāo)偏移。在《奧維互動(dòng)地圖》CAD中線上獲取的任意點(diǎn)平面坐標(biāo)，經(jīng)GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)計(jì)算手薄核對(duì)，在保留小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)的情況下，誤差值為（0.00，0.00），平面坐標(biāo)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(jī)

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(jī)的文件夾，點(diǎn)擊中線圖OVOBJ文件，選擇用其它應(yīng)用打開，然后依次點(diǎn)擊導(dǎo)入、確定后，《奧維互動(dòng)地圖》顯示導(dǎo)入成功。再次打開手機(jī)《奧維互動(dòng)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(diǎn)擊軌跡點(diǎn)的圖標(biāo)，從而獲取該點(diǎn)位的平面坐標(biāo)和經(jīng)緯度坐標(biāo)。

應(yīng)用前景與展望

在測量控制方面，《奧維互動(dòng)地圖》道路CAD中線提供了連續(xù)可靠的軌跡點(diǎn)平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)鏈，使智能手機(jī)、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(diǎn)平面坐標(biāo)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(dòng)地圖》的技術(shù)平臺(tái)上，CAD設(shè)計(jì)圖得到完美的模擬演示，平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)可以從加密點(diǎn)標(biāo)簽里直接讀出，加密點(diǎn)間距也可以根據(jù)地形的復(fù)雜程度進(jìn)行調(diào)整，不僅避免了采用第三方軟件和計(jì)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(dòng)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(jì)成果模擬演示，不僅為公路工程設(shè)計(jì)成果評(píng)估、項(xiàng)目可行性評(píng)審、項(xiàng)目管理提供了便利的技術(shù)平臺(tái)，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(dòng)科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生活的發(fā)展與進(jìn)步。