基于智能全站儀的野外數(shù)字化測(cè)圖
鄺斌
摘要：針對(duì)當(dāng)前大面積數(shù)字測(cè)圖外業(yè)數(shù)據(jù)采集模式存在的一些不足，結(jié)合目前智能型全站儀的發(fā)展，提出基于智能全站儀新的數(shù)據(jù)采集模式，實(shí)現(xiàn)了智能全站儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。
前言
隨著測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，地形圖測(cè)繪成圖方式發(fā)生了很大的改變，正逐步地由傳統(tǒng)的白紙法成圖向數(shù)字測(cè)圖方向發(fā)展。特別是在我國(guó)的東部沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，數(shù)字化測(cè)圖幾乎已占據(jù)了大部分的地形圖測(cè)繪市場(chǎng)。數(shù)據(jù)采集作為在數(shù)字化測(cè)圖中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其作業(yè)效率的高低影響到了測(cè)繪成圖任務(wù)的工期順利完成，而且其采集的數(shù)據(jù)質(zhì)量直接影響到地形圖的成圖質(zhì)量。通過(guò)在其上開(kāi)發(fā)軟件,可以拓展了全站儀的使用領(lǐng)域,提高了儀器的附加價(jià)值。
本文從外業(yè)數(shù)據(jù)采集的角度出發(fā)介紹一種基于智能全站儀的野外數(shù)字化測(cè)圖數(shù)據(jù)采集方法以及其數(shù)據(jù)采集軟件的開(kāi)發(fā)。
一、數(shù)字化測(cè)圖概述
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電子計(jì)算技術(shù)的迅猛地其向各專業(yè)的滲透，以及電子測(cè)量?jī)x器的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了地形測(cè)量向自動(dòng)化和數(shù)字化的方向發(fā)展。數(shù)字化測(cè)圖是一種全解析的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)圖方法，與圖解法測(cè)圖相比，其具有明顯的優(yōu)越性和廣闊的發(fā)展前景。它將成為地理信息系統(tǒng)的重要組成部分。
數(shù)字化測(cè)圖系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出三部分組成，流程如圖2.1所示:

 

二野外數(shù)據(jù)采集方法及設(shè)備
3.1野外數(shù)據(jù)采集方法
傳統(tǒng)的外業(yè)測(cè)圖方式是在測(cè)站點(diǎn)上架設(shè)測(cè)圖小平板，通過(guò)平板儀定向后，采用卷尺丈量測(cè)站到地物距離并按比例在平板圖紙上刺點(diǎn)，然后按順序連線繪制地形圖。因此野外數(shù)據(jù)采集是數(shù)字化測(cè)圖的基礎(chǔ)。目前，野外數(shù)字化測(cè)圖數(shù)據(jù)采集主要有兩種方法：
1.電子平板模式。這種方式是采用便攜機(jī)作為測(cè)圖平臺(tái)，直接連接全站儀進(jìn)行數(shù)字化測(cè)圖。這種作業(yè)方式一般先布設(shè)圖根控制網(wǎng)，然后再進(jìn)行測(cè)站測(cè)圖。但也正是因?yàn)檫@樣，對(duì)外業(yè)便攜機(jī)的性能配置要求比較高、電子平板作業(yè)者的作業(yè)壓力重，而且便攜機(jī)的續(xù)航能力以及野外可靠性對(duì)野外數(shù)字化測(cè)圖作業(yè)帶來(lái)不少的影響。
2.野外采點(diǎn)模式。這種方式是采用電子記錄手簿作為數(shù)據(jù)記錄載體，例如SHARP PC-E500 等。此外，外業(yè)還需要繪制測(cè)圖草圖，作為內(nèi)業(yè)成圖的依據(jù)。由于這種作業(yè)方式外業(yè)設(shè)備投入相對(duì)較少，人員分工比較合理，因此在數(shù)字化測(cè)圖領(lǐng)域得到廣泛的采用。
3.2 數(shù)據(jù)采集設(shè)備
作為在野外數(shù)字化測(cè)圖作業(yè)的數(shù)據(jù)載體，數(shù)據(jù)采集設(shè)備的可靠性、性價(jià)比、操作方便性是目前數(shù)字化測(cè)圖數(shù)據(jù)采集設(shè)備選型的主要考慮點(diǎn)。目前，在野外數(shù)字化測(cè)量作業(yè)中主要有兩種數(shù)據(jù)記錄方式：全站儀內(nèi)存和外業(yè)電子手簿。這兩種方法各自都有其優(yōu)缺點(diǎn)，下面就簡(jiǎn)單介紹一下。
第一種方法是采用傳統(tǒng)全站儀機(jī)載測(cè)量程序，以極坐標(biāo)的方法，在野外直接測(cè)量碎部點(diǎn)，并記錄在全站儀內(nèi)存卡上，然后用全站儀連接PC導(dǎo)出數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行計(jì)算和展繪。缺點(diǎn)是，傳統(tǒng)全站儀輸入法比較繁瑣，無(wú)法快速輸入地物編碼以及其他的一些地物信息，而且外業(yè)畫(huà)草圖的效率較低。
第二種方法是利用PC-E500 電子手簿通過(guò)串口通訊，驅(qū)動(dòng)全站儀進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集。但這種模式也有很大的弊端，首先，SharpPC-E500電子手簿已經(jīng)是幾十年前的淘汰產(chǎn)品，早已停產(chǎn)多年，目前市場(chǎng)上已幾乎絕跡，而且PC-E500電子手簿并非為測(cè)量工作定制，不適合測(cè)量外業(yè)惡虐的生產(chǎn)環(huán)境，受到灰塵、日照、電池等諸多不利因素影響，這就使這種測(cè)量模式的可持續(xù)性遇到巨大挑戰(zhàn)。因此，為克服以上問(wèn)題，開(kāi)發(fā)一種新的外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)十分有必要。
5數(shù)據(jù)采集軟件開(kāi)發(fā)
5.1系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能有：數(shù)字化測(cè)量外業(yè)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)的記錄，包括圖根導(dǎo)線、三角高程、碎步點(diǎn)；地物屬性信息的輸入，像地物類別、房屋層數(shù)等；測(cè)量數(shù)據(jù)指標(biāo)的檢核，如圖根導(dǎo)線度盤(pán)左右閉合檢核，2C較差檢核，三角高程往返測(cè)高差檢核等。
5.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)
本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能是外業(yè)數(shù)據(jù)采集，通過(guò)本機(jī)載程序記錄測(cè)量過(guò)程中的屬性數(shù)據(jù)（如設(shè)站點(diǎn)、前視點(diǎn)、后視點(diǎn)、儀器高、棱鏡高），和各種原始觀測(cè)數(shù)據(jù)（導(dǎo)線測(cè)量及碎部測(cè)量的角度、邊長(zhǎng)、地物編碼）等。
5.3系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)
本程序采用微軟MFC 框架編寫(xiě)，用對(duì)話框作為程序的主窗口。由于儀器的面板大小限制，另外在主窗口的下方狀態(tài)欄處設(shè)置了實(shí)時(shí)顯示儀器當(dāng)前水平角和垂直角數(shù)值。
系統(tǒng)主界面如下圖5.2、圖5.3所示：

 

5.4關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)
5.4.1數(shù)據(jù)組織
數(shù)據(jù)的組織形式對(duì)于提高程序的通用性、靈活性及數(shù)據(jù)資料的管理有重要的作用，尤其是在觀測(cè)數(shù)據(jù)量較大、作業(yè)緊張、操作需要方便靈活的情況下，數(shù)據(jù)的組織形式就顯得更加重要。在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)的組織進(jìn)行了充分的研究和精心設(shè)計(jì)。
5.4.2 人機(jī)交互功能
人機(jī)交互功能在外業(yè)采集系統(tǒng)中尤為重要，優(yōu)秀的人機(jī)交互界面能大大提高工作效率。本系統(tǒng)采用智能人機(jī)交互系統(tǒng)，程序主要輸入界面有數(shù)字鍵盤(pán)界面和編碼鍵盤(pán)界面，程序會(huì)根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)，同時(shí)，設(shè)定有棱鏡和無(wú)棱鏡測(cè)量模式轉(zhuǎn)換快捷鍵，從而大幅提高工作效率。
5.4.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸
測(cè)量數(shù)據(jù)最終以文本方式保存，用戶內(nèi)業(yè)處理時(shí)可以通過(guò)Microsoft ActiveSync同步軟件導(dǎo)出，也可以通過(guò)儀器的USB接口接U盤(pán)導(dǎo)出，另外為了防止人工修改數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)二進(jìn)制存儲(chǔ)，進(jìn)而保證數(shù)據(jù)采集與計(jì)算數(shù)據(jù)一致性，為測(cè)繪質(zhì)量控制提供一個(gè)有力的手段。

6結(jié)論
作為一名在外業(yè)測(cè)量生產(chǎn)人員，深深地感受到科技發(fā)展給測(cè)繪行業(yè)帶來(lái)的巨大效益。圖形化、多樣化、個(gè)性化的操作界面已經(jīng)成為一種測(cè)量界儀器發(fā)展的國(guó)際趨勢(shì)。雖然我們還沒(méi)有看到大批的市場(chǎng)需求能力，但是這種趨勢(shì)已經(jīng)在悄悄地影響我們的測(cè)量思想。而且由于這種技術(shù)的出現(xiàn)，開(kāi)始讓我們的測(cè)量人員產(chǎn)生了一些新的想法。這種趨勢(shì)，會(huì)像當(dāng)初剛剛開(kāi)始出現(xiàn)全站儀時(shí)候的情形一樣，成為將來(lái)的主流。無(wú)論過(guò)去我們聽(tīng)到的是批評(píng)的聲音，還是贊揚(yáng)的聲音，顯而易見(jiàn)，在近幾年里，談?wù)揥in全站儀已經(jīng)是一種時(shí)尚，生產(chǎn)商、經(jīng)銷(xiāo)商、用戶們都在談?wù)撨@個(gè)話題。同時(shí)在用戶中也產(chǎn)生一大批應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員，就像E500和PDA應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)高手一樣，成為新一輪技術(shù)浪潮的引導(dǎo)者。Win全站儀已經(jīng)成為市場(chǎng)的主流機(jī)型。讓我們迎接Win全站儀時(shí)代的到來(lái)。

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