车载gps道路修测系统在公路网测绘工程中应用

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1、车载GPS道路修测系统在公路网测绘工程中应用　　摘要：本文介绍了车载式GPS道路修测系统的基本原理和体系结构，详细讲述了修测系统在“公路网GPS测绘工程”的应用。”公路网GPS测绘工程“是由多家部门共同参与的大型道路测绘项目，目的是解决现有的公路网数据库现势性差的问题。文中结合“公路网GPS测绘工程”重点阐述了修测系统中几个关键技术的实现方法，最后给出了修测系统在该工程中的使用效果。关键词：GPS、公路网、道路修测中图分类号：O4-34文献标识码：A文章编号：1引言GPS简介1973年美国国防部批准其陆海空三

2、军联合研制卫星导航定位系统-授时与测距导航系统/全球定位系统（NavigationSystemTimingandRanging/GlobalPosition6System-NAVSTAR/GPS），简称全球定位系统（GPS）。起初的GPS方案由24颗卫星组成，这些卫星分布在互成120°的三个轨道平面上，每个轨道平面分布8颗卫星，这样的卫星布局可保证在地球上的任何位置都能同时观测到6～9颗卫星。为识别不同的卫星信号并提高系统的抗干扰能力和保密能力，采用了直接序列扩频技术（DS-SS），整个系统相当于一个码分多址

3、系统（CDMA）。为了补偿电离层效应的影响，采用了双频调制。GPS系统主要有三大组成部分，即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分。GPS系统的建立给导航和定位技术带来了巨大的变化，它从根本上解决了人类在地球上的导航和定位问题，可以满足不同用户的需要。1.2公路网公路网是指由国、省、县、乡、村各级公路组成的交通系统。1.3道路修测6道路修测是指对地形图数据库中道路数据的更新过程，主要手段用GPS对公路网各个要数进行采集。其主要工作对一定范围内的国、省道数据和具乡道数据进行采集更新，目的是为了解决现有公路网数

4、据库现势性差的问题。公路网GPS测绘工程采用车载式GPS道路修测系统作为测量公路数据的作业软件。车载GPS测绘道路信息不仅精度高、更新速度快，二期车辆在实际道路行驶过程中可以实时记录道路及道路两边的属性信息，或者与交通部提供的道路数据库相匹配。大大提高了电子地图中道路信息的现势性。自适应吕博士近年新出现的动态GPS定位算法，我国学者在这方面作了大量卓有成效的研究工作。本系统采用杨元喜等（2001）提出的抗差自适应滤波方法，大大提高了结果数据的精度。2系统的原理及结构2.1系统实现的基本原理本系统采用差分技术来

5、测量道路数据，差分GPS技术发展十分迅速，通过差分处理能达到5m的定位精度，二利用载波相位差分技术科在数百千米范围内达到分米乃至厚米级的定位精度。差分GPS需要两台测量型GPS接收机，一台作为固定站，放置在已知测量控制点或由测量控制点推算到的定位点。另一台作为流动站，放置在车辆上对道路进行动态测量。实测结束后，对两台GPS接受机中的数据进行差分计算及坐标转换，从而得到道路坐标数据。2.2系统组成车载式GPS道路修测系统课题主要解决的问题是道路及道路附属设施数据的采集，用新采集的数据更新地图数据库中的交通要素。

6、具体研制内容划分为五大部分：作业前准备、GPS野外实测、数据后处理、成果输出、技术文档、3关键技术的实现3.1图像的裁剪拼接6本系统采用栅格化图作为底图。在作业过程中，所采集的县乡道有可能出现跨图幅的现象，由于使用的地形图是高斯投影，一般的商业软件无法按照严格的数学基础进行裁剪，因此也就无法进行图幅之间的拼接，这样就给生产作业造成很大的不便。为此，必须编写图像裁剪软件。该软件是将具有高斯投影的图像转换成矩形图像，以便将相邻的图幅进行无缝拼接，它的转换是建立在严格的数学基础之上的。为了防止转换后再高纬地区产生变

7、形，设计了人机交互式的界面，可以输入变换以后的图宽和图高。同时按照地图内图廓线进行裁剪，将扫描的多余部分去掉。这样，经过转换以后的地形就可以在商业软件中任意进行拼接。3.2GPS差分计算动态导航与定位的质量取决于对动态6载体扰动和观测一场扰动的认知和控制。在传统滤波过程中，常出现发散和载体在突然加减速或拐弯等处于运行状态不平稳时的精确定位问题。针对上述问题，杨元喜等（2001）提出了抗差自适应滤波方法。该方法不仅能够抵制观测异常的影响，而且对状态扰动具有较强的灵活性。因为它只基于状态预报值与当前历元的观测信息

8、的不符值确定状态扰动水平。在GIS道路修测系统中应用抗差自适应Kalman滤波，该算法采用a因子平衡预测状态和观测信息的权比j，是利用抗差估计和状态协方差矩阵膨胀模型相结合的自适应滤波。A因子的构造可基于状态不符值也可采用方差分量估计方法。通过采用抗差自适应滤波有效地解决了处理街道转盘数据时出现的发散和交叉现象。其结果数据轨迹光滑，而且精度也更高，完全满足1:25万地图的道路信息更新和新道路信息采集