利用VB编程快速处理RTK测量道路横断面数据

吴 军

(四川省交通运输厅交通勘察设计研究院, 四川成都 610000)



利用VB编程快速处理RTK测量道路横断面数据

吴 军

(四川省交通运输厅交通勘察设计研究院, 四川成都 610000)

文章主要研究了RTK在道路测量中的应用现状及使用VB编程快速准确的处理RTK测量的道路横断面数据的方法，提出了利用硬件和软件结合进行内外业一体化的道路断面测量方法。通过实践证明，该方法是可行的，达到了提高效率和自动化程度的目的，断面数据精度也得到了提高，为快速进行断面测量和地面土方计算提供了解决方案。

VB； RTK； 道路断面测量； 南方CASS； 纬地软件

1 RTK技术在道路测量中的应用现状及优缺点

1.1 RTK技术在道路测量中的应用现状

实现测量方式的自动化、一体化一直是测绘工作者追求的目标。测量工作在道路勘测设计的各个阶段都不可缺少，而且同一测站要重复工作五六次，甚至十来次。野外工作周期较长，劳动强度较大，生产成本居高不下。进入新世纪以来，GPS-RTK技术逐渐趋于成熟，它所具有的高精度、快速度和强可靠性为道路勘测一体化的实现提供了强有力的保障。

RTK技术在道路勘测方面主要用于低等级控制点的加密、数字地面模型的数据采集、中线放样、纵横断面测量等方面。RTK测量包含有三维信息，在中线平面位置放样的同时，可获得道路纵断面。因此越来越多的道路勘测单位开始使用RTK采集道路的纵横断面。

1.2 RTK技术在道路测量中的优缺点

(1)工作效率高。在一般的地形地势下，高质量的RTK设站一次即可测量完4 km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的设站次数。移动站一人操作即可，劳动强度低，作业速度快，提高了工作效率。

(2)定位精度高。只要满足RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内(一般为4 km)，RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。

(3)全天候作业。RTK测量不要求基准站、移动站间光学通视，只要求满足“电磁波”通视，因此和传统测量相比，RTK测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制小，能进行快速高精度定位，使测量工作变得更容易更轻松。

(4)RTK测量自动化、集成化程度高，数据处理能力强，可进行多种测量内、外业工作。移动站利用软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，减少了辅助测量工作和人为误差，保证了作业精度。

1.2.2 缺点

(1)受卫星状况限制。当卫星系统位置对美国是最佳时段，其他国家在某一时间段就不能很好地被卫星所覆盖，容易产生假值。另外在高山峡谷及密集森林区域、城市高楼密布区域，卫星信号被遮挡时间较长，使一天中可作业时间受限制。

(2)RTK耗电量较大，需要多个大容量电池、电瓶才能保证连续作业，在电力供应缺乏的偏远地区作业受到限制。

2.1.3 疾病的进展：帕金森病的不可预测性和不能阻止或减缓疾病进展的特性，可能给患者带来内心的不确定性和心理压力[13]。患者出现对疾病信念的改变，经常抱怨不被理解甚至被误解，总感觉他人在关注自身的异常之处[14]。随着病程延长，病情进行性加重，逐渐丧失劳动力，使得患者被迫放弃自己的日常工作和社交生活，加重社会隔离。

(3)软件配套问题。由于RTK只提供硬件支持，对于RTK所采集的三维数据没有相应的软件处理，因此利用VB编程来使RTK所采集的三维数据变成纬地软件可以直接使用的数据就是我们要研究的主要方向。

2 利用VB编程处理RTK测量的道路横断面数据

2.1 外业使用RTK采集道路纵横断面的情况

外业测量开始前，要进行对点的校核，找准控制点(至少3个)，即开始进行测量工作。

(1)中线测量：测量时选路线前进方向地形变化位置放置流动站，每一个里程为一段分隔距离，由已知控制点，流动站手簿软件即可显示此点距离中桩偏移距离及实际高程，根据显示数据，移动流动站至地形变化点的中桩位置，偏值精度到正负5 cm，即可打桩并在手薄中记录桩号、高程。重复作业可实时测得所有里程全部中桩点的三维坐标。

(2)横断面点测量：在已知中桩的垂直方向上，移动流动站依次至此桩的横断面方向地形变化点处，在距中线左右各20 m(根据实际需要)范围内测出中线垂直方向上点的三维坐标。为绘制横断面需求，保持左右方向上的点大致在一个方向上，并根据实际地形的变化走势，在地形复杂的沟、渠、坎、土堆、坑、塘等加密测量特征点。随着RTK技术的发展，RTK仪器上都逐步自带道路放线程序，在程序中选定横断面测量，即可看到该中桩的横断面方向，使测量人员在测量横断面的时候不会偏离断面方向。

2.2 利用VB编程处理RTK测量的横断面数据

2.2.1 数据的导出和预处理

将外业采集的数据传入计算机，对不同里程的多组作业的数据进行合并，检查数据，对每次采集回的数据都要进行检核，以免漏点，给后期的断面绘制造成影响。同时对超限数据及在外业采集时误操作记录的数据进行删除，对点位不能满足计算要求的区域进行补测。

导出RTK测量的中桩及横断面数据见表1、表2。

表1 中桩数据

表2 横断面数据

2.2.2 利用VB编程处理导出的数据

为了得到纬地软件可以直接使用的道路断面数据，则需要从导出的中桩数据和横断面数据中提取有用的数据并进行相关计算。纬地软件能够读取的横断面数据格式为：桩号；左断面数字组数为平距、高差、平距、高差(平距的相对高差，向上为正，反之为负)；右断面数字组数为平距、高差、平距、高差。打开VB程序，新建工程，建立窗体，布局如图1所示。

图1 VB窗体布局

(1)读取中桩数据。选取中桩数据中有用的部分，即中桩的桩号和其对应的高程。

(2)读取横断面数据。选取横断面数据中有用的部分，桩号、各断面点高程及其到相应中桩的距离。由于在野外测量中，各断面点测量的顺序不固定，并且同一个断面也有可能由一个或多个人员测量，因此要首先利用VB程序对横断面数据进行排序，将同一桩号的断面数据排列在一起；其次再按照左右方向，和到中桩的距离远近分别排序，方便程序的后续计算，通过多个循环语句即可达到所需要的效果。

(3)生成成果数据。首先计算同一桩号断面点到中桩的平距和高差，各相邻断面点之间的平距和高差，得到该断面所需的成果数据。再通过不断循环，得到所有桩号的成果数据。将得到的成果数据，按照纬地软件所需的横断面数据格式输出，即可得到最终的横断面文件，最后导出并保存(图2)。

图2 程序使用情况

2.3 对成果数据的检查

在南方CASS中，输入APPload，加载横断面绘图工具。该程序同样是VB程序编写，读取最终的横断面成果数据，通过平距和高差，将各桩号的横断面在CASS中以图形的方式表示出来(图3)。

通过对图形的观察，可以检查出各横断面测量中的问题，加以改正。若问题较大，则外业重新测量该横断面。其中如果是因为测量距离不满足道路设计需要的，则只需要补充测量该横断面不够的断面点，无需重新测量整个横断面，减少了外业工作的时间，提高了作业效率。

图3 CASS中绘制横断面

3 总结

RTK方法测量结果精度高(横断面方向控制准确，平距、高程精确到2 cm以内)，且布点灵活，测量速度较快，配备测量人员数量较常规的横断面测量少，可以既快又准的完成道路的横断面测量工作。在应用RTK技术进行外业测量过程中，每次作业前至少对一个已知点进行坐标检查，确保RTK作业系统工作正常后方可进行数据采集。否则，造成的控制点信息输入错误等，给后续作业带来的影响不可轻视，关系到整个工程的顺利进行。

使用这套一体化的方法大大减少了人工干预，在极大程度上避免了人为因素所造成的差错。内业由程序完成，提高了内业断面处理速度，使作业员从传统的大量的内业中解脱出来，从而提高了内业工作效率。同时，由于程序本身的断面自检功能，减少了断面出错的可能性，也减少了检查和校核工作量。采用了本系统进行工程断面测量，充分应用了RTK的功能，必将降低内、外业劳动强度，显著提高工作效率，并使测量资料从野外采集、内业处理、数据管理更具可靠性，实现了测绘产品的数字化，确保了成果质量，使工程断面测量技术向自动化方向迈进了一大步。

吴军(1986～)，男 ，本科 ，助理工程师 ，从事工程测绘工作。

U412.24+3

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[定稿日期]2017-03-23