车载GPS在测量中的应用浅谈与发展展望

【摘 要】随着电子技术在各个行业中的地位不断提升，在国民建设中占据基础地位的测量行业也发生了革命性的变化，GPS测量技术替代了原有的传统测量技术，使测量更省时省力，作为一个资深的测量工作者来说，对这变革无比的高兴和欣慰，本文就测量GPS技术中的车载GPS做下阐述和发展设想。

【关键词】车载GPS；测量技术；发展设想

一、GPS定义及发展现状

总说周知，GPS的简称是全球卫星定位系统，随着现代电子技术的不断进步，人们应用需求的多样化，GPS经历了从当初的“呱呱坠地，蹒跚学步”到今天的“众所周知，一路领先”的不断发展。GPS系统以全天候、高精度、自动化、高效率等特点及其独具的定位导航、授时校频、精密测量等多方面的强大功能，占据众多的应用领域的主导地位。这些特点使GPS成为继互联网，蜂窝移动通信（GSM）之后的全球第突出的IT经济新增长点。

二、GPS在测量中的应用及原理

GPS技术给测绘行业及测绘相关产业带来了一场革命。根据及利用载波相位差分技术（RTK），在实时处理两个观测站的载波相位的基础上，可以达到厘米级的高精度。与传统的手工测量及光学测量手段相比，GPS技术有着绝对的优势：测量精度高；成本低，操作简便；仪器体积小便于携带；全天候操作；省时省力，观测点之间无须通视；测量结果可以快速便捷的传输在电脑上，数据形式灵活多变，信息自动接收、存储，减少繁琐的中间处理环节。当前，GPS技术广泛应用于地壳运动监测、大地测量、工程测量，海洋测量，地形测量、地籍测量、资源勘测等领域。

三、车载GPS道路测量的实现原理和优点

1 车载GPS技术在道路测量中的工作原理

差分技术的迅速发展，目前已经达到相对比较高的精度，通过差分处理可以达到亚米级的高定位精度，车载GPS就相当于一个流动站，采用基于基准站的差分后处理技术来实现道路三维数据的测量。此作业方式一般需要两台GPS接收机，一台作为基准站建基站，放置在已知测量控制点或由已知测量控制点引导得到的定位点。另一台作为流动站测量数据，放置在车辆上对需要测量的道路实施动态测量。最后将手薄中得到的观测数据进行差分处理，即可得到流动站流动的轨迹坐标。通过流动站上便携式计算机中软件可以得到属性数据，通过传输软件把手薄中的数据传输到计算机中，使计算机和GPS接收机构成一个整体，通过GPS接收机获取的时间、空间数据，联合计算机的时间与空间计算软件得到的属性信息组合在一起，形成相关的属性数据。

2 车载GPS测绘技术的优点

（1）自动化程度相对传统测量技术高。

（2）全天候。基准站GPS接收机和车载GPS接收机，两者都可以实现全天候作业。不受白天黑夜及天气影响。

（3）定位精度可靠，定位精度高。

（4）外业测绘中不受通视条件的影响。

（5）快速便捷，省时省力。

四、车载GPS道路测量中的应用

车载GPS在道路测量过程中，按生产作业的先后次序分为如下几个阶段：制定计划，作业准备、外业数据采集、属性数据采集，内业数据处理、数据生成。

采用车载GPS进行道路测量需要注意的问题如下：

（1）作业人员在作业前应进行业务培训，达到熟练掌握使用的车载GPS测量软件，避免外业过程中现学现用的误时现象，力求最快最准的完成工程；

（2）对带车人员进行培训，避免作业人员对作业区的实际情况不是了解，作业规划地图做不到完全准确，重复作业，保证所测道路准确无误；

（3）出测前应根据当地的习俗，天气，道路施工的实际情况，选取最为合理和最短的作业路线，避免多走冤枉路和浪费时间，增加成本的事情发生；

（4）流动站数据采集过程中，车辆在保证安全的前提下，尽可能额靠近道路中心线行驶，并保持相对恒定的速度，保证和提高数据的测量精度；

（5）基准站和流动站应及时沟通、交流，减少因信号等问题导致的重复施测，提高工作效率。

（6）及时检查，做到有错立刻改正。

五、车载GPS测量数据内业处理与精度评定

1 车载GPS测量数据的内业处理

车载GPS测量获取的是道路的点位的三维坐标，我们不能简单将这些点连接后直接作为道路数据更新到地形图中。因为这些点位坐标是行车路线上的若干个点与道路中心线有差异，而且点和点之间是以直线形式连接的，整个道路看起来生硬，不平滑；同时对于要求精度比较高的大比例尺地形图来说，车辆在行驶采集数据的过程中因为超车、遇到行人，路障、拐弯、突然加减速等处于运行状态不平稳时的某些不确定因素，使得车辆行驶的路线不可能与道路中线保持一致或道路边线始终保持一定的距离，不可能保证匀速，直接以行车路线作为道路是不可取的，因此这些数据只能用作原始采集数据，同时在成图之前还需要根据车载GPS道路测量的原理和特点进行坐标变换、偏心改正、道路平滑等数据后处理。

（1）GPS测量数据处理

GPS测量数据处理是指对所采集的原始GPS点位数据进行差分计算和坐标转换。原始未处理的观测数据只能满足比例尺在1：25万以下地图的精度，不能直接应用于大比例尺地形测量，不能满足大比例尺地图的精度要求。因此在1：1万道路测量中必须采用事后差分的方法对所测数据进行差分改正以提高精度。坐标转换是指把道路点位的WGS84坐标转换为成果数据要求的地理坐标系（这里要求为1980年北京坐标系）的坐标，有些仪器可以直接根据已知点的80坐标得出所需的80坐标。

（2）图形数据处理

图形数据处理主要指对经过差分处理改正和坐标转换后的空间点位数据进行矢量图形处理生成与编辑等工作，该过程是提高道路数据测量精度的一个必不可少的手段。主要工作和流程包括图形生成、毛刺点处理、路线偏心改正、道路拟合、多车道数据融合、道路节点编辑等过程。

GPS数据图形生成就是将处理后的GPS点位空间坐标数据以直线连接并可视化在数据处理软件上，初步描述所测道路的形状。

毛刺点处理就是把线路上采集的一些冗余数据（比如中途停车时采集的数据，基准站和流动站之间接收信号强弱）而形成的“道路毛刺”剔除掉。

偏心改正是指车载GPS进行道路施测时，车辆一般靠右行驶，这样所测的轨迹线与实际的道路中心线不在同一直线上，就有一个系统的偏移量，所测GPS点位与待测的点位有一定的偏差，这种误差的改正即为偏心改正。路线偏心改正就是将原本行车路线上的点改正到道路中线上。

在GPS数据采集中，道路拟合是指采集到的GPS数据实际上是行车轨迹，而车辆在行驶的过程中由于超车、遇到路障等某些不确定因素不可能与道路中线始终保持一定的距离，而且行驶路线是有一定距离的点构成，两点的连线在道路的弯曲处就会出现不圆滑现象，所以需要进行道路拟合处理。

为了更有效地利用车载GPS测量道路，使得到的测量数据更准确，往往对某条道路进行多车道测量或往返测量，最后还必须对这些数据进行融合，因此数据融合就是把多车道测量或往返测量采集的数据进行联合处理，减少车辆行驶不稳定所产生的误差。

结语：车载GPS因为其方便快捷，全天候，精度可靠等特点必将成为各行业发展的有力臂助。

参考文献：

[1]李天文.GPS原理及应用[M].北京：科学出版社，2004

[2]李勇.我国车载GPS系统的应用现状与发展前景[J].合肥学院学报，2008