交通運輸?shù)乩硇畔⑾到y(tǒng)gis-中的多路信息定位參照系統(tǒng)

交通運輸?shù)乩硇畔⑾到y(tǒng)gis-中的多路信息定位參照系統(tǒng)

gis-t中的里程樁定位參照系統(tǒng)信息系統(tǒng)（gis）是一項用于收集、模擬、處理、搜索、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)。近年來地理信息系統(tǒng)得到了飛速發(fā)展,在資源調查、環(huán)境評估、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、公共設施管理、交通運輸?shù)阮I域得到了廣泛的應用。地理信息系統(tǒng)在交通運輸領域的應用(公路和城市道路、鐵路和城市軌道、機動車輛管理、公共交通管理、物流管理、ITS、民用航空、海港和水運等)稱為交通運輸?shù)乩硇畔⑾到y(tǒng)(GeographicInformationSystemforTransportation,簡稱GIS-T)。GIS-T以交通運輸領域具有空間位置的對象為核心,以兩種形式來組織數(shù)據(jù):用來描述事物空間地理位置信息的空間數(shù)據(jù)(包括測量的、拓撲的和圖形數(shù)據(jù))和用來描述事物空間信息以外特征的屬性數(shù)據(jù)(如名稱、長度、等級等)。在GIS-T中信息的組織、處理、操作和分析都以空間位置為核心展開,而對空間位置的描述離不開特定的定位參照系統(tǒng)。在GIS-T中由于運輸設施和運輸信息的線性特征,在很多場合都采用了線性定位參照系統(tǒng)。我國的公路部門普遍采用里程樁定位參照系統(tǒng),里程樁定位參照系統(tǒng)的實現(xiàn)是GIS-T在公路工程中應用的關鍵。因而有必要對GIS-T中的里程樁定位參照系統(tǒng)做系統(tǒng)的研究。GIS-T在國內的研究和應用剛剛起步,對其中的里程樁參照系統(tǒng)的研究也還處于初級階段。1定位基準的確定公路施工完成以后,在路的兩側都設置公里樁和百米樁。公路管理中信息的描述以路旁里程樁作為定位基準。所以必須建立起有效的平面坐標系統(tǒng)和里程樁線性參照系統(tǒng)的聯(lián)系機制,提供對里程樁定位的支持,才能滿足公路管理的業(yè)務要求。1.1道路模型和基礎地圖不同的GIS-T應用軟件,具有不同的里程樁定位參照解決方案。其中比較典型的就是ESRI公司的路線模型。在該模型中除了提供了基本的點、線、多邊形空間對象外,還專門提供了路段和路線對象,用來作線性參照的支持。在基礎地圖中,地圖都是通過弧段來描述,包括唯一標識弧段的內部標識碼,以坐標進行定位的端點和中間形狀點。由于弧段不能直接給里程樁定位參照提供支持,因此模型中引入了路段和路線對象。路線直接用來描述公路管理中的公路對象,包括與公路管理一致的路線編碼、內部標識碼和其他屬性信息。路段則提供對路線和弧段的連接。1.2基于此系統(tǒng)，公里數(shù)集被認為是系統(tǒng)的結果要在具體的GIS-T系統(tǒng)中實現(xiàn)上述的解決方案,關鍵就是在地圖中形成可操作的具體路線,并給路段賦予與現(xiàn)場相符合的里程樁號。1.2.1現(xiàn)場路線編碼由于路線是GIS-T中可獨立操作的對象,必須唯一地被定義。所以,在地圖上建立路線之前,應該明確現(xiàn)場的路線起點和終點位置及樁號,唯一地定義路線的編碼。在具體操作時,根據(jù)路線的走向和起終點位置,在基礎地圖上找到與該條路線對應的弧段,然后把這些弧段采用GIS-T軟件的命令或程序組成該條路線,并同時形成連接路線和弧段的路段,確定出路線的方向,在必要的情況下賦給路線相應的屬性值。1.2.2路線長度不一,導致定位錯誤樁號設置最簡單的方法就是直接輸入路線的起點和終點樁號,再根據(jù)路線的長度和里程范圍,內插得到各路線中間點的樁號。如圖1,賦予該路線的起點(K0+000)和終點樁號(K2+500),根據(jù)長度平均內插得到各點的樁號。但是在公路上,里程樁號并不與實際的路線長度一致,比如按里程樁標識的100m,但是實際的距離可能只有90m,再加上公路上斷鏈現(xiàn)象的存在,會使得實際的定位發(fā)生錯誤。如圖1,上部是通過起終點樁號平均內插的樁號,下部是實際的樁號,兩者并不一致。在這種情況下,如果K1+550處發(fā)生了一起交通事故,現(xiàn)場在橋梁的左側,而在地圖中內插后它卻位于橋梁的右側,產(chǎn)生了定位的邏輯錯誤。因此,在具體系統(tǒng)建立中,單單給路線賦予起終點樁號,其他樁號通過路線長度內插得到是不夠的,需要在當中設立一些與實際樁號相符合的控制點,比如在圖1中的橋梁上設置一個點,把該點上的實際樁號K1+600,手工或通過程序賦到GIS-T中的路段上,這樣在橋梁兩側的信息就不會發(fā)生邏輯錯位。在GIS-T中把這樣的一些用來校正路線樁號的點稱為錨固點。錨固點的密度、布設位置和布設方法,取決于具體的應用和基礎地圖的精度。1.3空間定位精度在GIS-T中誤差的產(chǎn)生來源于三個方面:基礎地圖本身的誤差、里程樁參照和坐標參照轉換的誤差和現(xiàn)場信息測量的誤差。不同的GIS-T應用,對信息的定位有不同的精度要求。美國國家公路合作研究計劃建議,公路設施管理的基本地圖比例尺為1∶12000～24000,空間定位精度的中誤差可在5m～15m范圍內,現(xiàn)場信息的定位誤差不超過中誤差的兩倍。為了達到這樣的精度要求,要求有相對精確的基礎地圖,其比例尺應該滿足上述要求。其次錨固點的精度和密度也應該符合一定的要求。錨固點可以分為精度較高的控制錨固點和一般錨固點。控制錨固點的精度要求最大點位中誤差不超過50mm,設置間距(密度)應為10km～15km一個。一般錨固點的精度和密度與具體的應用要求和測設方法有關。在一般情況下,一般錨固點的中誤差不超過3m,設置間距1km～2km一個。1.4最近公里樁的距離和皮尺量的確定錨固點的測量同時包含樁號和坐標信息的量測。樁號的獲取一般在現(xiàn)場采用皮尺量測到最近里程樁的距離來確定。錨固點坐標的獲取方法通常有GPS測量、從數(shù)字化地圖上量測、從施工圖上量取、導線引測四種。1錨固點坐標的測量隨著GPS技術的發(fā)展,它的應用已經(jīng)越來越廣泛,幾乎能滿足交通運輸領域各個層次的測量要求,所以GPS測量是錨固點坐標測量的首選方法。高檔GPS的精度可以達到0.5cm以內。但采用較高精度的GPS測量方法成本較高,主要用于控制錨固點的測量和對其他測量方法的精度評定。2從數(shù)字地圖上獲取從數(shù)字化地圖,特別是從大比例尺數(shù)字化地圖(如1∶2000)上讀取錨固點坐標是一種較為簡便的方法,但需用測量的理論進行精度評定。3圖紙從施工圖上獲取錨固點坐標一般具有較高的精度,但獲取完整施工圖資料比較困難。4導測就近有精度相當或更高的基準點的情況下,可通過導線引測獲取錨固點的坐標,但這一方法往往比較麻煩,工作量較大。2關于廣義定位參照方法為信息提供有效的空間定位參照是GIS-T應用的技術關鍵。系統(tǒng)地介紹了GIS-T