路面改造数字化测量研究

SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITY信息物理工程学院路面改造数字化测量研究导师：刘庆元教授，杨厚波研究员级高级工程师答辩人：胡开承SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITY路面改造数字化测量研究项目实施效果路面改造数据处理RTK高程高精度测量研究路面改造测量模式绪论SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITY绪论研究背景01234567198819931999200220042005200720081988至2008通高速公路里程表SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITY绪论改造方式需求高精度的测量高效率的数据处理SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITY绪论需要解决的问题确定测量模式。快速高精度路面点的测量数据的处理及转换路线线形的拟合路线纵横断面的拟合SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITY路面改造测量模式公路改善设计曲线要素表竖曲线拟合拟合分析转换为图形文件横断面拟合纵断面拟合平曲线要素表拟合分析线路平面线型拟合板块数据三维坐标控制成果板块平高RTK测量板块高程水准测量板块编号GPS测量导线测量水准测量控制测量SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITY路面改造测量模式数据转换平面拟合纵、横断面拟合竖曲线拟合设计数据处理及程序开发SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITYRTK高程高精度测量研究RTK技术简介RTK技术RTK技术优点RTK技术局限性RTK在公路测设中的应用RTK误差来源SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITYRTK高程高精度测量研究RTK测高试验与精度分析RTK椭球高测量精度常规高程拟合效果及分析高程异常突变探讨RTK高程拟合研究-30-20-100102030405060050100150200250趋势线高程拟合法SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITYRTK高程高精度测量研究约2公里50m基准站流动站•RTK椭球高测量精度-0.030-0.020-0.0100.0000.0100.0200.030高程噪声-0.020-0.015-0.010-0.0050.0000.0050.0100.0151591317212529333741454953576165697377818589高差比较固定误差接收机本身的噪声随机波动误差星况与传播途径有关的误差误差的变化体现平滑随机变化，而不是突变。SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITYRTK高程高精度测量研究1s-0.030-0.020-0.0100.0000.0100.020129959789511931491178920872385268329813279357738751秒钟对比2s-0.030-0.020-0.0100.0000.0100.0200.03012615217811041130115611821208123412601286131213381364139012秒钟对比s4-0.040-0.030-0.020-0.0100.0000.0100.0200.03012625237841045130615671828208923502611287231333394365539164秒钟对比s8-0.030-0.020-0.0100.0000.0100.0200.030129859589211891486178320802377267429713268356538628秒钟对比s15-0.040-0.030-0.020-0.0100.0000.0100.0200.0300.0401297593889118514811777207323692665296132573553384915秒钟对比s30-0.040-0.030-0.020-0.0100.0000.0100.0200.0300.040126152178110411301156118212081234126012861312133813641390130秒钟对比s60-0.040-0.030-0.020-0.0100.0000.0100.0200.0300.0401299597895119314911789208723852683298132793577387560秒钟对比GPS椭球高测量是能达到其标称精度的。在短时间内（小于8秒）随机波动误差基本稳定，其相对精度可进一步提高。•RTK椭球高测量精度SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITYRTK高程高精度测量研究常规拟合效果及分析RTK实测误差（纵向）-30-20-10010203040506017131925313743495561677379859197103109115121127133139145151157163169175181187193199205211217223229235RTK实测误差RTK实测误差（横向）-30-20-1001020301112131415161718191101111121131141151161171181191201211221231RTK实测误差在实际测量中，无法达到标称精度是由于大地水准面拟合不准造成的。大地水准面拟合误差特性为随空间变化而缓和变化。在短距离内，这一误差影响不显著，可以忽略。SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITYRTK高程高精度测量研究高程异常突变探讨-0.150-0.100-0.0500.0000.0500.1000.1500.2000.2500.3000.350020406080100120140160180GPS高程异常-0.050-0.040-0.030-0.020-0.0100.0000.0100.0200.0300.0400.050020406080100120140160180相邻边正高与椭球高高差比较100米相对改正数-0.100-0.0500.0000.0500.1000.1500.2000.2500.3000.3500.40005101520253035404550高程异常-0.020-0.0100.0000.0100.0200.0300.0400.0500.06001020304050相邻边高程异常100米高程异常SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITYRTK高程高精度测量研究趋势线高程拟合法-30-20-100102030405060050100150200250假定横向没有相对误差，这样整个线路的高程拟合由面拟合转变成为线拟合。以线路里程为X轴，以线路里程对应点对应高程异常值为Y轴，建立模型。就可以对项目的测点进行拟合。通过趋势线的拟合，我们可以得到一个曲线方程，通过方程可对测量成果进行拟合解算。SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITYRTK高程高精度测量研究趋势线高程拟合法测点水准测点测量线路RTK流动站-40-30-20-100102030401326394125156187218249280311342373404435466497528559590621652683714检验数据表明其99%的数据点均可保证在30mm的精度范围内，成果拟合是可靠的。趋势线拟合法满足路面改造的精度的要求。准同步法进行断面点的采集测量过程中，四台RTK流动站同时作业，测量时，四台流动站并排而行，同步测量，同步时间控制在8秒以内，以保证测点的横向精度。在此同时采用四等水准对中间若干点进行均匀的测定，以便后续后处理拟合的进行。SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITY路面改造数据处理数据的转换现有的成图软件录入数据的格式及分层均不能满足线型拟合的需要，为此专门编制的数据格式转换程序，将数据转换成CAD图形标准数据交换格式-DXF格式。SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITY路面改造数据处理平面线型的拟合运用DIGIROAD调用平面图，采用逐次逼近方式进行平面线形拟合，通过容许误差的验证得到各要素的固定解，对复曲线及互通匝道段进行组合处理，生成平曲线要素表。利用一元线性回归，便可精确拟合出直线段基本确定圆曲线半径及大致圆心坐标，利用外距控制，我们便可近似拟合出平曲线。线型的初拟线型的拟合优化SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITY路面改造数据处理纵断面的拟合在待拟中桩的前进方向及后退方向左右车道各选取一个最近的路缘线上的点,在前、后方各根据左右路缘线上的点线性拟合出中线上的高程再根据中线上的中线高程拟合出中桩高程。并形成纵断面地面线文件。SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITY路面改造数据处理横断面方向拟合中线横断面方向中桩板块测量点横断面的拟合程序中先搜索到横断面对应中桩的高程.根据曲线要素计算横断面的方向,采用线性拟合拟合出断面上的高程点,并根据拟合横断面上高程点计算高差及距离输出为DigiRoad横断面格式文件SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITY路面改造数据处理竖曲线的拟合采用一元线型回归拟合出直线段,然后套用相关设计数据便可得到初步拟合的竖曲线.在DIGIROAD中在纵断面视窗中绘出当前线路平面位置对应的地面线和纵断面设计线，在该纵断面图上进行纵断面优化设计,拟合出最适合的竖曲线。路线设计利用拟合出的纵断面、横断面、平曲线及竖曲线，利用DIGIROAD进行公路的改善设计SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGINEERINGCENTRALSOUTHUNIVERSITY项目实施效果通过各级验收，成果优良。长潭路路面改造施工竣工通车来，社会反映良好。项目于2007获中国测绘协会优秀测绘工程银奖。采用了自主编制的程序进行数据处理，较之手工计算有了质的飞跃。产生了良好的直接经济效益。勘测过程中，保障了道路的正常营运，产生约可观的效益。研究的的测量及数据处理模式是可靠的。随后在湖南省长永公路改善、106国道改造等中得到了大力推广，产生了良好的社会效应。SCHOOLOFINFO-PHYSICSANDGEOMATICSENGI