基于智能全站儀的野外數(shù)字化測圖
鄺斌
摘要：針對當前大面積數(shù)字測圖外業(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，實現(xiàn)了智能全站儀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)。
前言
隨著測繪技術(shù)的發(fā)展，地形圖測繪成圖方式發(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)字測圖方向發(fā)展。特別是在我國的東部沿海發(fā)達地區(qū)，數(shù)字化測圖幾乎已占據(jù)了大部分的地形圖測繪市場。數(shù)據(jù)采集作為在數(shù)字化測圖中一個重要環(huán)節(jié)，其作業(yè)效率的高低影響到了測繪成圖任務(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。通過在其上開發(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)字化測圖數(shù)據(jù)采集方法以及其數(shù)據(jù)采集軟件的開發(fā)。
一、數(shù)字化測圖概述
隨著科學(xué)技術(shù)的進步，電子計算技術(shù)的迅猛地其向各專業(yè)的滲透，以及電子測量儀器的廣泛應(yīng)用，促進了地形測量向自動化和數(shù)字化的方向發(fā)展。數(shù)字化測圖是一種全解析的計算機輔助測圖方法，與圖解法測圖相比，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)測圖方式是在測站點上架設(shè)測圖小平板，通過平板儀定向后，采用卷尺丈量測站到地物距離并按比例在平板圖紙上刺點，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)字化測圖的基礎(chǔ)。目前，野外數(shù)字化測圖數(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作為測圖平臺，直接連接全站儀進行數(shù)字化測圖。這種作業(yè)方式一般先布設(shè)圖根控制網(wǎng)，然后再進行測站測圖。但也正是因為這樣，對外業(yè)便攜機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，而且便攜機的續(xù)航能力以及野外可靠性對野外數(shù)字化測圖作業(yè)帶來不少的影響。
2.野外采點模式。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)備投入相對較少，人員分工比較合理，因此在數(shù)字化測圖領(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、性價比、操作方便性是目前數(shù)字化測圖數(shù)據(jù)采集設(shè)備選型的主要考慮點。目前，在野外數(shù)字化測量作業(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，下面就簡單介紹一下。
第一種方法是采用傳統(tǒng)全站儀機載測量程序，以極坐標的方法，在野外直接測量碎部點，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，進行計算和展繪。缺點是，傳統(tǒng)全站儀輸入法比較繁瑣，無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)畫草圖的效率較低。
第二種方法是利用PC-E500 電子手簿通過串口通訊，驅(qū)動全站儀進行外業(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，目前市場上已幾乎絕跡，而且PC-E500電子手簿并非為測量工作定制，不適合測量外業(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，這就使這種測量模式的可持續(xù)性遇到巨大挑戰(zhàn)。因此，為克服以上問題，開發(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)采集軟件開發(fā)
5.1系統(tǒng)功能設(shè)計
外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能有：數(shù)字化測量外業(yè)原始觀測數(shù)據(jù)的記錄，包括圖根導(dǎo)線、三角高程、碎步點；地物屬性信息的輸入，像地物類別、房屋層數(shù)等；測量數(shù)據(jù)指標的檢核，如圖根導(dǎo)線度盤左右閉合檢核，2C較差檢核，三角高程往返測高差檢核等。
5.2系統(tǒng)實現(xiàn)目標
本系統(tǒng)的設(shè)計功能是外業(yè)數(shù)據(jù)采集，通過本機載程序記錄測量過程中的屬性數(shù)據(jù)（如設(shè)站點、前視點、后視點、儀器高、棱鏡高），和各種原始觀測數(shù)據(jù)（導(dǎo)線測量及碎部測量的角度、邊長、地物編碼）等。
5.3系統(tǒng)界面設(shè)計
本程序采用微軟MFC 框架編寫，用對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)置了實時顯示儀器當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)實現(xiàn)
5.4.1數(shù)據(jù)組織
數(shù)據(jù)的組織形式對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)開發(fā)過程中，對數(shù)據(jù)的組織進行了充分的研究和精心設(shè)計。
5.4.2 人機交互功能
人機交互功能在外業(yè)采集系統(tǒng)中尤為重要，優(yōu)秀的人機交互界面能大大提高工作效率。本系統(tǒng)采用智能人機交互系統(tǒng)，程序主要輸入界面有數(shù)字鍵盤界面和編碼鍵盤界面，程序會根據(jù)當前狀態(tài)，同時，設(shè)定有棱鏡和無棱鏡測量模式轉(zhuǎn)換快捷鍵，從而大幅提高工作效率。
5.4.3 數(shù)據(jù)存儲與傳輸
測量數(shù)據(jù)最終以文本方式保存，用戶內(nèi)業(yè)處理時可以通過Microsoft ActiveSync同步軟件導(dǎo)出，也可以通過儀器的USB接口接U盤導(dǎo)出，另外為了防止人工修改數(shù)據(jù)，可以進行數(shù)據(jù)二進制存儲，進而保證數(shù)據(jù)采集與計算數(shù)據(jù)一致性，為測繪質(zhì)量控制提供一個有力的手段。

6結(jié)論
作為一名在外業(yè)測量生產(chǎn)人員，深深地感受到科技發(fā)展給測繪行業(yè)帶來的巨大效益。圖形化、多樣化、個性化的操作界面已經(jīng)成為一種測量界儀器發(fā)展的國際趨勢。雖然我們還沒有看到大批的市場需求能力，但是這種趨勢已經(jīng)在悄悄地影響我們的測量思想。而且由于這種技術(shù)的出現(xiàn)，開始讓我們的測量人員產(chǎn)生了一些新的想法。這種趨勢，會像當初剛剛開始出現(xiàn)全站儀時候的情形一樣，成為將來的主流。無論過去我們聽到的是批評的聲音，還是贊揚的聲音，顯而易見，在近幾年里，談?wù)揥in全站儀已經(jīng)是一種時尚，生產(chǎn)商、經(jīng)銷商、用戶們都在談?wù)撨@個話題。同時在用戶中也產(chǎn)生一大批應(yīng)用開發(fā)人員，就像E500和PDA應(yīng)用軟件開發(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)成為市場的主流機型。讓我們迎接Win全站儀時代的到來。

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