手持式GPS和AutoCAD在采砂水域放线中的联合应用

董 超 李兴德

手持式GPS和AutoCAD在采砂水域放线中的联合应用

董 超 李兴德

河道采砂区域规范化管理是保障河势稳定，确保防洪安全的重要因素。目前，水利工程管理基层单位特别是河道管理局使用手持式GPS仪较为普遍，给河道放线工作带来便利。本文介绍了一种在没有RTK情况下仅利用手持式GPS仪、联合AutoCAD制图软件，进行采砂水域内放线的实用方法，可为类似案例提供借鉴和参考。

一、应用背景

某河道以中泓线为界，左岸为A政府行政管辖区，右岸为B政府行政管辖区。拟在河道内放线，规范A、B区域采砂范围，并用浮筒标识。如图1所示。

图1 采砂区域范围示意图

二、应用原理

1.应用技术简介

（1）GPS技术简介

全球定位系统（GlobalPositioning System，GPS）是拥有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的卫星导航与定位系统。GPS具有全天候、高精度、自动化、高效率等显著特点。在大地测量、城市和矿山测量、建筑物变形测量、水下地形测量等方面得到广泛的应用。

手持式GPS仪是一种体积小巧、携带方便、可独立使用的全天候实时定位导航设备。它具有灵敏度高、存贮量大、价廉、外部接口齐全等特点，在很多领域得到了广泛的运用。

（2）AutoCAD简介

AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是美国Autodesk公司在1982年开发的用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计自动计算机辅助设计软件，现已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD可以方便地查询点的图上坐标，本文提出的方法正是基于此功能进行的。

2.应用方法

（1）获取电子版设计图纸

由于勘测设计部门设计图纸的软件大多建立在AutoCAD平台上，这为施工方利用AutoCAD技术放样提供了条件。AutoCAD电子版图纸也是管理单位比较容易获得的第一手基础资料，这是该技术得以顺利应用的前提。

（2）放样点坐标获取

1）打开AutoCAD电子图纸，选取图上固定点A、B（且在实地容易找到），利用ctrl+1查询A、B两点的CAD图上坐标，如图2所示。

图2 AutoCAD电子图纸获取坐标示意图

2）手持GPS到实地测得A、B两点的经纬度值，再将度分秒转换为度。如表1所示。

表1 经纬度与AutoCAD图上坐标的平面对应关系表

3）设定任一点P的CAD图上坐标（a，b），对应经纬度（x，y）。

小区域内地球面可看作平面（地球表面曲率在小区域内可不考虑），因此可以建立经纬度与AutoCAD图上坐标的平面对应关系，见表1。

建立坐标对应关系：

实际计算过程中需要将度分秒转换为度。

4）在CAD图上选取P0～P5等6个放样点。

利用Excel表格进行计算，如图3所示。

图3 Excel表格计算坐标示意图

其中：

A列为点号；

B列为CAD中查询得到的x坐标值；

C列为经度计算值，导入对应关系：Cn=（Bn-5.6661）*（118.43-

118.4175）/（5.6661-3.4576）+118.43；

D列导入度与度分秒的转换关系：

E列为CAD中查询得到的y坐标值；

F列为纬度计算值，导入对应关系：

G列导入度与度分秒的转换关系：

其中n为Excel表格行号。

（3）手持GPS现场放样

手持GPS划船沿P0～P5进行逐点放样，因水中方向感差，需配备指南针等导航；待行近时减速，到达指定点放置浮筒等标识。

（4）校核

利用逆运算将放好的点测绘到CAD图上进行比对。

三、应用要点及误差分析

1.应用要点

（1）图上选点应尽可能地选择特征较为明显的固定点，便于在实地中找到对应点。

（2）应尽可能地利用水中固定建筑物作为放线参考，如桥梁等。

（3）放线过程中船只行驶方向不易判断（在水中人的方向感差），可借助指南针等进行导航。

（4）待船只行驶至放样点附近时注意减速慢行。

（5）放样完成后要注意校核。

2.误差分析

（1）仪器精度误差。手持GPS测量精度一般为秒，而在中国地区内经纬度的1秒大约代表实地距离20～30m，即东西或南北方向每走20～30m，手持GPS读数才有变化，由此产生精度误差。

（2）理论误差。地球表面实为曲面，小区域内地球曲率可忽略不计，视为平面，由此建立对应关系时产生误差。

（3）工作误差。水中作业不同于陆地上作业，水流和风力都会影响测量精度。

（4）其他误差。GPS本身受天气影响引起的误差。

四、结论

本文分析探讨的利用手持式GPS和AutoCAD进行水域内放线的方法，可以作为在不使用RTK情况下的简易方法，虽精度不高但基本能满足工作要求。有条件的管理单位可利用RTK或委托专业测绘单位进行测定放线

（作者单位：刘家道口水利枢纽管理局 276004）