IPHONE手机在物探测量中的应用

2014-07-25祁晓雨

铁道勘察 2014年6期

关键词：物探控制点坐标系

祁晓雨

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

IPHONE手机在物探测量中的应用

祁晓雨

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

物探野外测量放样中通常使用RTK技术。纸质地形图携带不方便，给外业测量带来很多不便，将铁路线位精确存储在IPHONE手机中，应用于施工测量，是一种全新的方式，对物探或测量专业寻找施工路线或确定施工区域具有实用价值。

IPHONE；坐标系；四参数转换；Google Earth

随着科技的发展，智能手机的应用越来越广泛，如何将智能手机应用在铁路勘察领域，是一个较新的课题。对于物探专业来说，传统的踏勘方法为根据上序专业提供的测量控制点及线位，事先查看施工位置，记录控制点信息、线位坐标。踏勘过程中不能确定自己所在位置，对施工区域所处位置也比较模糊，带来很多不便。将控制点信息及线位位置精确存储在IPHONE的Google Earth中，踏勘者可提前缓冲好地图或现场，根据手机网络实时查看自己所处位置及控制点与线位所在区域，并确定路线。

1 坐标转换

实际工作中，铁路线位为CAD形式，坐标系为BJ54或XIAN80系，控制点信息包括BJ54或XIAN80坐标系的平面坐标及WGS-84坐标系的大地坐标。要通过控制点信息计算出转换参数，将铁路线位换算成准确的WGS-84坐标系的坐标，将其应用在IPHONE中。常规的参数转换有七参数转换与平面四参数转换，在此，我们只需要确定线位的平面坐标，用平面四参数即可。

1.1 四参数数学理论模型

平面四参数坐标转换是将三维空间坐标转换为二维平面坐标，是一种降维方法，避免了由于已知点高程系统不一致而引起的误差。在高斯平面内四参数的数学含义如下：

ΔX——x的平移分量；

ΔY——y的平移分量；

T——旋转角度；

K——尺度因子。

四参数数学模型为

(1)

式中，X、Y是投影后的直角坐标，X′、Y′是变换后坐标系中的坐标。一般需要两个及两个以上控制点的平面坐标及大地坐标，才能计算出这四个未知转换参数。通过上述四个参数，便可由上述四参数方程组，对不同平面直角标系下坐标进行转换。

1.2 坐标转换流程

用已知控制点信息求解平面转换四参数，将BJ54或XIAN80坐标系下的线位坐标通过COORD程序转换成WGS-84坐标系下的坐标，在通过SUNCHAR系列子程序CreatGpx将线位的WGS-84坐标文件转换成电脑版Google Earth可读取的GPX文件(如图1所示)。

图1 坐标转换流程

2 工程实例

以某铁路工程线位(DK332+700～DK358+800)为例，线路长26.1 km，深入山区，给物探踏勘带来了一定难度。将其在IPHONE中显示出来，同时与CAD地形图及现场RTK点放样位置对比，获得了准确的地理位置。

坐标格式如表1、表2、表3所示。

表1 平面转换四参数

表2 BJ54坐标格式 m

表3 转换后的WGS-84坐标格式

通过数学理论模型求解四参数比较繁琐，利用南方测绘公司的S82 RTK手簿输入至少两个已知控制点的平面坐标及大地坐标，可直接获得平面转换四参数(表1)；利用COORD程序，输入求得的四参数，将线位的BJ54坐标(表2)转换成WGS-84坐标(表3)；在利用SUNCHAR系列子程序CreateGpx程序将线位的WGS-84坐标转换成GPX文件(表4)。

表4 GPX文件格式

2.1 电脑版Google Earth显示线位

通常大家都是在电脑上利用平面图或Google Earth来查看铁路踏勘路线或施工区域，地形图比例尺不一，通常很少能得到1∶50 000地形图，提供的都是1∶2 000等大比例尺地形图。大比例尺地形图通常只能查看沿线位左右各大约500 m的位置，没有全局性。将GPX文件用电脑版Google Earth打开，即可在电脑上查看线位及施工区域，但在野外踏勘中并不能实时观看路线，同样带来很多不便。针对上述地形图及电脑版Google Earth对实际工作带来的局限性，将线位如何用IPHONE实时显示尤为重要(如图2所示)。

图2 DK332+700～DK358+800在电脑版Google Earth位置

2.2 IPHONE中Google Earth显示线位

首先，要在IPHONE上下载美国APP版的Google Earth，大家通常用的Apple ID都是中国的ID，需要重新注册美国Apple ID，登录美国App Store，下载Google Earth。其次，将GPX文件用电脑版Google Earth打开后，将位置另存为*.KMZ文件，发送到IPHONE，最后用IPHONE中Google Earth打开该文件。在实际工作中，可以实时查看自己所处位置及施工区域，并确定路线。

2.3 位置对比

为了确定IPHONE上Google Earth显示的线位是否是精确的地理位置，与地质专业提供的CAD地形图及RTK实际点放样位置进行对比(如图3、图4、图5所示)。

图3 DK332+700～DK358+800在IPHONE中Google Earth位置

图4 DK334+400～DK334+600在IPHONE中Google Earth位置图(放大后)

图5 DK334+400～DK334+600在CAD地形图位置

对比图4与图5，查看DK334+400、DK334+500、DK334+600的位置，两种形式虽为不同比例尺，但经过现场踏勘，实时查看IPHONE中Google Earth显示位置，同时与RTK实际点放样位置对比，线位在IPHONE中Google Earth中显示的地理位置是准确的，两种形式给出的地理位置一致，说明本次应用是成功的，对以后的测量工作或踏勘工作具有指导意义。