[发明专利]一种基于GPS的车载公路线形测量方法

摘要

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。

主权项

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；步骤22，重复步骤21，直至所有采样点都作为当前采样点i，得到平曲线中的K个直线段，K为大于等于2的正整数；步骤23，设平曲线中K个直线段的任一直线段p两端点的采样点分别为采样点m和采样点n，且m＞n，则采样点n为平曲线中直线段p的起点，采样点m为平曲线中直线段p的终点；其中，m＝1,2，…，N，n＝1,2，…，N，p＝1,2，…K；步骤24，重复步骤23，直至得到平曲线中所有直线段的起点坐标和终点坐标；步骤25，设N个采样点中的任一采样点j的坐标为(x_j，y_j)；j＝1，2，…，N；设平曲线直线段的方程为：Y＝a₁X+b₁则误差方程为：dt_j＝a₁x_j+b₁‑y_j；其中，a₁，b₁为平曲线中直线段方程的参数；步骤26，通过式(1)、式(2)，得到平曲线中直线段方程的参数a₁，b₁：其中，[]表示步骤3，设平曲线中圆曲线的方程为：(x‑a)²+(y‑b)²＝R² (3)其中，a，b为平曲线中圆曲线的圆心坐标，R为平曲线中圆曲线的半径；步骤31，将采样点q的坐标带入式(3)得到误差方程dt_q：步骤32，对误差方程dt_q根据等精度观测和最小二乘法则，通过式(5)、式(6)、式(7)得到平曲线中圆曲线的圆心坐标(a，b)和平曲线中圆曲线的半径R；其中，R_q'表示采样点q处对应的圆曲线半径；[]表示步骤33，从步骤24得到的平曲线中所有直线段中任取两相邻的直线段，获取该两相邻直线段间的采样点的中点，设该两相邻直线段间的采样点数为C；步骤331，以该中点为中心取C/2个中点前的采样点和C/2个中点后的采样点，组成C个采样点；步骤332，设步骤33中的C个采样点中的任一采样点d的坐标为(x_d，y_d)；d＝1，2，…，C；设通过C个采样点拟合成的拟合圆曲线方程为：(x‑a′)²+(y‑b′)²＝Rc² (8)其中，a′，b′为拟合圆曲线的圆心坐标；Rc为拟合圆曲线的半径；将采样点d的坐标带入式(8)得到误差方程dt_d：步骤333，对误差方程dt_d根据等精度观测和最小二乘法则，通过式(10)、式(11)、式(12)得到Rc；步骤334，若(Rc‑R)>ε2，执行步骤335；否则，C个采样点属于平曲线中的圆曲线；步骤335，C＝C‑1,重复步骤331至步骤334，直至C个采样点属于平曲线中的圆曲线，取C个采样点中两端的两个采样点作为圆曲线的起点和终点；步骤34，重复步骤33，直至找到平曲线中所有相邻直线段间的圆曲线的起点和终点；步骤35，平曲线中直线段和圆曲线之间的采样点属于缓和曲线，直线段和圆曲线之间的采样点的两端的采样点即为缓和曲线的起点和终点。