[发明专利]一种基于GPS的车载公路线形测量方法

说明书

本发明公开了一种基于GPS的车载公路线形测量方法，该方法包括以下步骤：步骤1，利用安装在测量车上的GPS接收机采集GPS信号；步骤2，通过GPS信号获取采样点的经度、纬度和高程，计算平曲线中直线段、缓和曲线、圆曲线的起点、终点和参数；步骤3，通过GPS信号获取采样点的经度、纬度和高程，计算纵断面中单一纵坡段和竖曲线的起始点桩号和参数；本发明将GPS信号运用到测量公路线形中，测量速度快、效率高，并且在准确获得公路桩号的同时，获得公路的平曲线中直线段、缓和曲线、圆曲线的起始点桩号和参数及纵断面中单一纵坡和竖曲线的起始点桩号和参数。

技术领域

本发明属于交通安全研究领域，具体涉及一种基于GPS的车载公路线形测量方法。

背景技术

在交通安全研究领域，获得公路三维线形是进行后续研究的基础。在公路管理系统中,也常需建立道路路线图形数据库，如基于地理信息系统(GIS)的道路安全管理信息系统、公路普查等，但是经常会遇到这样的问题:由于早期的公路建设和管理不规范,许多道路的线形资料已经遗失或部分遗失，甚至有些低等级的道路根本没有线形资料,再加上道路的改建扩建等情况,导致许多道路线形资料不全,或者与实际情况不符,这给科学研究带来不少麻烦。传统的测量方法一般采用经纬仪测设平面线形,用水准仪测设高程，这种方法最大的缺点是工作速度慢，强度大，尤其对于路网的测量更显力不从心。GPS在这方面具有明显的优势。GPS的定位方法有静态定位和动态定位，前者包括伪距法、载波相位测量法和射电干涉测量法,后者包括单动态定位法、伪距差分动态定位和差分动态载波相位测量。在公路路线测量中,根据研究需求，可以采用单机低精度测量方式，也可采用GPS动态定位中的差分动态载波相位测量。该测量方法的基本原理是:在接收机的振荡器中产生一个和初相与卫星载波信号完全相同的基准信号,根据某瞬间接收机产生的基准信号的相位和接收到的来自卫星的载波信号的相位差可以求出该瞬间从卫星到接收机的距离。但是在低精度测量中，采样点距离的计算由于难以准确获得地球椭球半径，且由于采样频率较低(1～2HZ)，难以准确获得测量桩号，并且由于测得的采样点原始为经纬度、高程数据，无法直接获得测量公路的平纵参数，一般仅靠人工估算，给后续研究带来困难。

关于本发明中所用概念的说明如下：

公路路段包括平曲线与纵面段，平曲线由直线段、缓和曲线和圆曲线组成，缓和曲线位于直线段和圆曲线之间；纵面段包括单一纵坡段和竖曲线。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种能够连续测量公路线形的方法，它可以克服传统测量方法测量速度慢、效率低的缺点，可以在准确获得公路桩号的同时，获得公路的平曲线中直线、缓和曲线、圆曲线的起始点桩号和参数以及纵断面中单一纵坡段和竖曲线的起始点桩号和参数。

1.一种基于GPS的车载公路线形测量方法，该方法利用行驶在公路上的测量车来测量公路线形，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，设测量车的行驶起点桩号为A，测量车的行驶终点桩号为B；利用安装在测量车上的GPS接收机采集桩号A至桩号B之间的所有GPS信号；

所述GPS信号包括N个采样点中每个采样点的经度、纬度、高程；N为大于等于1的自然数；

步骤2，以桩号A处为原点，经度为X轴，纬度为Y轴建立平面坐标系；

步骤21，任选一采样点作为当前采样点i，则该当前采样点的下一采样点为i+1，所述当前采样点i的坐标为(x_i，y_i)，采样点i+1的坐标为(x_i+1,y_i+1),计算采样点i到采样点i+1间的斜率S_i；其中，i＝1，2，…，N；N为大于等于1的自然数；

若S_i大于阈值ε1，则采样点i到采样点i+1之间的公路段为平曲线中的直线段，执行步骤22；否则，执行步骤3；