奥维互动地图CAD中线坐标精度分析

文 / 马宇晓 马冠杰 高向峰 王越美 马凡璞

随着计算机应用软件的发展，《奥维互动地图》为GPS卫星定位系统和CAD公路工程设计提供了一个数字化演示平台，尤其是公路工程CAD图在《奥维互动地图》的输入，使公路工程的CAD设计成果与电子地图和地形地貌更加完美的结合在一起，为数字化智慧交通提供了科学的依据。在汝州市干线公路的项目管理中，我们通过《奥维互动地图》道路中线CAD关联点文件的设定，使《奥维互动地图》CAD道路中线的轨迹点坐标与设计坐标一致，为公路勘测设计和工程管理提供了连续可靠的平面坐标数据链。不仅降低了公路大半径曲线、复合曲线和立交环线等复杂线型的施工放样难度，而且节约了公路测设的成本，有效提高了公路工程管理的工作效率。

《奥维互动地图》道路中线输入的方法与程序

《奥维互动地图》提供了GPS卫星定位系统的标准接口，WGS84经纬度坐标可以投影在北京54、西安80、CGCS2000和自定义四种类型的地图平面上，输出显示 GCJ-02经纬度和平面投影坐标两种格式。因此，利用WGS84经纬度坐标和CAD图平面坐标建立关联文件，可以方便的将CAD图输入，实现CAD设计图与《奥维互动地图》的无缝链接。在坐标系设置方面，《奥维互动地图》提供了奥维平面坐标、UTM坐标、经纬度坐标、关联点转换坐标和横轴墨卡托投影坐标五种类型的坐标解析方式，可以根据CAD图的平面坐标类型选定相同的坐标系。

关联点转换坐标至少需要两个点位的控制测量数据。本项目测试路线全长7.536公里，选择路线起点和终点两个关联点，系统设置选择关联点转换坐标，建立关联点方案(图1）。

横轴墨卡托投影坐标至少需要三个点位的控制测量数据。本项目采用设计文件的《测量控制点成果表》的四个控制点数据，利用七参数法计算转换参数，确定横轴墨卡托投影坐标方案(图1）。

系统设置方案首先选用关联点转换坐标，将道路中线的CAD图（DXF格式）导入电脑版《奥维互动地图》。点击CAD中线属性，显示路线长度7356米，轨迹点727个，与路线设计长度一致（图2）。道路中线CAD输入《奥维互动地图》后，系统设置转换为横轴墨卡托投影坐标。系统转换后，道路中线CAD的平面坐标会出现细微的偏移，再次点击系统设置，在横轴墨卡托投影坐标设置条件下，使用校正参数（0.1，0.006），使起点和终点的平面坐标与设计坐标误差小于10MM。

CAD中线轨迹点坐标数据的获取

道路中线的CAD图完成输入《奥维互动地图》后，通过在CAD中线上设置标签的方法，可以获得该点位的平面坐标和GCJ-02经纬度坐标。由于CAD中线的最小宽度设置为1CM，公路中线图的通常设置比例为1:2000或1:1000，因此，普通标签在《奥维互动地图》的CAD中线上获得的平面坐标，误差范围在1-2米。

为进一步获得高精度的平面坐标和经纬度坐标，可以采用轨迹设置的高级功能，利用在轨迹线插入标签或轨迹点的方法，建立中线轨迹点的平面坐标数据链，读取高精度的轨迹点平面坐标和GCJ-02经纬度坐标，平面坐标误差小于10MM（图2）。

CAD中线轨迹点坐标精度分析

道路中线CAD共有727个轨迹点,可以通过轨迹点加密或插入，获得任意位置的轨迹点（图2）。首先选取起点、终点和整公里桩轨迹点的平面坐标（X1，Y1）与设计文件的平面坐标（X，Y）进行比较，计算平面坐标的误差值（△X1=X1-X,△Y1=Y1-Y）。根据10组主要控制点数据计算结果，误差值（△X1，△Y1）均小于10MM。

任意点和加密点的平面坐标的精度，采用GPS卫星定位系统计算手薄（工程宝2.9.1版）进行比较。选择自定义插入标签，在轨迹上插入标签或轨迹点，读取任意中线轨迹点的平面坐标数据（X1,Y1），将获得的轨迹点平面坐标（X1,Y1）输入GPS卫星定位系统计算手薄，计算相对应的WGS84经纬度坐标(B1,L1)。然后将WGS84经纬度坐标(B1,L1)重新输入《奥维互动地图》，获得第二组平面坐标数据(X2，Y2)，计算平面坐标的误差值（△X2=X1-X2,△Y2=Y1-Y2）。根据随机抽样测试结果,在保留小数点后两位数的情况下，误差值为（0.00，0.00），轨迹点坐标与GPS卫星定位系统计算结果相同。

CAD中线轨迹点坐标精度分析结果

根据主要控制点和随机取样两组数据的比较结果，在关联点文件WGS84经纬度坐标和平面投影坐标精准的条件下，道路中线CAD输入《奥维互动地图》后，不会发生CAD中线变形和平面坐标偏移。在《奥维互动地图》CAD中线上获取的任意点平面坐标，经GPS卫星定位系统计算手薄核对，在保留小数点后两位数的情况下，误差值为（0.00，0.00），平面坐标数据是精确可靠的。

CAD中线轨迹数据链输入智能手机

将道路中线数据链的CAD图生成OVOBJ格式文件,然后将电脑生成的中线图OVOBJ文件复制或导入手机的文件夹，点击中线图OVOBJ文件，选择用其它应用打开，然后依次点击导入、确定后，《奥维互动地图》显示导入成功。再次打开手机《奥维互动地图》，可以看到红色道路中线图及黄色的结构物图已经导入卫星图。任意点击轨迹点的图标，从而获取该点位的平面坐标和经纬度坐标。

应用前景与展望

在测量控制方面，《奥维互动地图》道路CAD中线提供了连续可靠的轨迹点平面坐标数据链，使智能手机、GPS卫星定位系统和全站仪都能够获取路线整体的轨迹点平面坐标数据，降低了公路大半径曲线、复合曲线和立交环线等复杂线型施工放样难度。在《奥维互动地图》的技术平台上，CAD设计图得到完美的模拟演示，平面坐标数据可以从加密点标签里直接读出，加密点间距也可以根据地形的复杂程度进行调整，不仅避免了采用第三方软件和计算器产生的误差，而且有效提高了公路中线施工放样的工作效率。

《奥维互动地图》可以广泛应用于建筑、市政、水利、测量等各行各业，高精度的数字化CAD设计成果模拟演示，不仅为公路工程设计成果评估、项目可行性评审、项目管理提供了便利的技术平台，而且为数字化智慧交通提供了科学的依据，从而推动科学技术和社会生活的发展与进步。