田 萍, 唐桂彬, 閆愛軍

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 楊凌 712100)

外業(yè)數(shù)據(jù)采集是數(shù)字化測(cè)圖的必要條件,也是非常重要但卻比較繁瑣的一項(xiàng)測(cè)量工作。傳統(tǒng)的測(cè)繪外業(yè)數(shù)據(jù)采集，以極坐標(biāo)的方法，利用全站儀機(jī)載測(cè)量程序，直接記錄野外測(cè)量碎部點(diǎn)，測(cè)量完成后，將PC與全站儀連接，導(dǎo)出數(shù)據(jù)文件，再將數(shù)據(jù)文件與繪制的測(cè)區(qū)草圖結(jié)合，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖形繪制。此方法對(duì)全站儀和記載程序要求不高，在全站儀有足夠的存儲(chǔ)空間的條件下就可以完成，但數(shù)據(jù)輸入比較繁瑣，工作效率較低。隨著各種電子手簿在測(cè)量中的引入，外業(yè)數(shù)據(jù)采集通過串口通訊，實(shí)現(xiàn)全站儀數(shù)據(jù)的記錄。雖然使輸入各種信息方便快捷，工作效率明顯提高。但有電子手簿連接線及連接接口容易出現(xiàn)故障、個(gè)人數(shù)碼助理 (PDA——Personal Dig-ital Assistant) 與實(shí)際外業(yè)施工應(yīng)用環(huán)境不適合、儀器移動(dòng)麻煩等缺陷，致使需要研究一種新的外業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)彌補(bǔ)其不足之處。

1 智能全站儀采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

隨著市場(chǎng)對(duì)新產(chǎn)品的開發(fā)，智能型全站儀受到生產(chǎn)廠家的關(guān)注。南方測(cè)繪、賓得、拓普康等廠家相繼推出其智能產(chǎn)品——智能全站儀。智能全站儀有大面積觸摸 LCD 屏幕，有字母、數(shù)字及功能鍵等輸入按鍵，信息輸入方便快捷，通訊模式有多種選擇形式。數(shù)據(jù)可以通過串口、USB 以及藍(lán)牙模式進(jìn)行傳送。繪圖操作系統(tǒng)采用微軟的 Win CE，不但具有極強(qiáng)的操作功能擴(kuò)展性，而且操作者可根據(jù)自己的工作習(xí)慣開發(fā)適合自己的測(cè)量應(yīng)用程序。由此可見，智能全站儀為提升外業(yè)數(shù)據(jù)的采集性能提供了必要的硬件和軟件條件。

本文研究的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)是在發(fā)揮智能全站儀自身功能的前提下，結(jié)合工作實(shí)際，通過語言編程、功能設(shè)置和開發(fā)，利用機(jī)載程序記錄測(cè)量過程中的設(shè)站點(diǎn)、前視點(diǎn)、后視點(diǎn)、儀器高、棱鏡高等屬性數(shù)據(jù)和導(dǎo)線測(cè)量及碎部測(cè)量的角度、邊長、地物編碼等各種原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，使智能全站儀能夠按照測(cè)繪外業(yè)工作特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集過程的簡單化、方便化、準(zhǔn)確化、高效化及改善外業(yè)數(shù)據(jù)采集操作的靈活性，減少觀測(cè)員的工作壓力。外業(yè)數(shù)據(jù)智能采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，其功能主要包括地物類別、地物名稱、房屋層數(shù)等地物屬性信息的輸入，以及碎部點(diǎn)、三角高程、圖根導(dǎo)線等觀測(cè)數(shù)據(jù)的記錄和往返測(cè)高差閉合差、水平角左右閉合差、2C等指標(biāo)的檢核。

2 智能全站儀采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)組織

在測(cè)量工作中，由于采集的數(shù)據(jù)量龐大，往往使得測(cè)量員的任務(wù)重，工作緊張，難于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)管理。因此，有序的組織數(shù)據(jù)成為一種必要的形式過程。有效的數(shù)據(jù)組織有利于測(cè)量員方便靈活的進(jìn)行數(shù)據(jù)觀測(cè)，減少重復(fù)性工作的工作量，提高工作質(zhì)量和效率，尤其是可以提高野外大型測(cè)量工程的工作質(zhì)量和效率。

數(shù)據(jù)有效組織的關(guān)鍵是編制一個(gè)程序，根據(jù)特定的環(huán)境設(shè)定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式。這種格式形成后使數(shù)據(jù)的記錄有了統(tǒng)一的組織順序，這樣容易采集、記錄和數(shù)據(jù)與圖形的符合，減少人為造成的數(shù)據(jù)記錄失誤。如在外業(yè)觀測(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)統(tǒng)一格式為：順序號(hào)，測(cè)站點(diǎn)，儀高//設(shè)站。具體操作時(shí)，可以根據(jù)需要進(jìn)行字母標(biāo)記，如：順序號(hào)，測(cè)量點(diǎn)名，鏡高，H0、V0、S0、H1、V1、S1。字母的變化可以用來表示不同的含義，例如：H1、V1、S1記錄為0、0、0時(shí)，表示碎部測(cè)量；H1、V1、S1記錄不為0、0、0時(shí)，表示導(dǎo)線測(cè)量。測(cè)量點(diǎn)名也可以用不同的簡碼表示不同地物，例如：18代表一般房屋；19代表簡易房；20代表建筑房屋。數(shù)據(jù)的格式與編碼的應(yīng)用，可以滿足不同測(cè)量項(xiàng)目(導(dǎo)線測(cè)量和碎部測(cè)量)的一起記錄，使數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)化和程序化，方便數(shù)據(jù)的管理。

2.2 數(shù)據(jù)的錄入與轉(zhuǎn)換

觀測(cè)數(shù)據(jù)的錄入在外業(yè)采集系統(tǒng)中尤為重要，其影響數(shù)據(jù)的有效儲(chǔ)存和工作效率。設(shè)計(jì)的外業(yè)數(shù)據(jù)智能采集系統(tǒng)可以提供有數(shù)字鍵盤界面和編碼鍵盤界面，根據(jù)輸入內(nèi)容的判斷可以自動(dòng)完成界面之間的切換，大大方便野外數(shù)據(jù)的采集。

各種觀測(cè)數(shù)據(jù)和信息輸入完成后，系統(tǒng)需要建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)共享區(qū)并進(jìn)行儲(chǔ)存。然后，利用Register Window Message進(jìn)行函數(shù)注冊(cè)，建立數(shù)據(jù)交換區(qū)和互斥時(shí)間，再根據(jù)需要進(jìn)行程序編程，完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化。

2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)，利用機(jī)載轉(zhuǎn)化程序?qū)⒂^測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為文本方式后進(jìn)行最終保存，保存數(shù)據(jù)按照次序統(tǒng)一進(jìn)行編碼，存儲(chǔ)的格式統(tǒng)一使用。

如測(cè)站設(shè)置數(shù)據(jù)：

1,2,1.45,112.258,372.392,482.896

定向數(shù)據(jù)：

2,3,0,182.4311,84.7594,17.0798,112.1423,218.2012,11.1798

碎部觀測(cè)數(shù)據(jù)：

3,A1,1.16,226.6301,89.1443,22.2461,0,0,0

存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，可以通過儀器的 USB 接口接 U 盤導(dǎo)出。內(nèi)業(yè)處理時(shí)，還可以直接在軟件中進(jìn)行編輯、整合、運(yùn)算等處理，比傳統(tǒng)的方式又快速又安全。

3 智能全站儀采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)的編碼與格式的確定

測(cè)量施工前，制定地物的屬性編碼(如表1)。屬性編碼時(shí)將使用頻率較高的地物盡量用易于輸入的編碼，采集數(shù)據(jù)的順序盡量與地物編碼號(hào)相協(xié)同。

表1 部分地物的屬性編碼

后視點(diǎn)需要盤左盤右讀數(shù)記錄的格式：

順序號(hào)，后視點(diǎn)名，鏡高，H0、V0、S0、H1、V1、S1

碎部點(diǎn)讀數(shù)記錄的格式：

順序號(hào)，測(cè)量點(diǎn)名，鏡高，H0、V0、S0、0、0、0

導(dǎo)線點(diǎn)測(cè)量數(shù)記錄的格式：

順序號(hào)，后視點(diǎn)名，鏡高，H0、V0、S0、H1、V1、S1

3.2 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化

測(cè)量實(shí)時(shí)錄入的觀測(cè)數(shù)據(jù)，需要按照轉(zhuǎn)化程序轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)庫的格式數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的程序如下：

(1)用API函數(shù)查找智能全站儀的低層伺服進(jìn)程，如果查找不到，用CreateProcess進(jìn)行創(chuàng)建。

(2)注冊(cè)伺服進(jìn)程對(duì)話信息語句。

(3)建立數(shù)據(jù)交換區(qū)和互斥時(shí)間。

MapFile = INVALID HANDLE VALUE,NULL,PAGE READWRITE,0,sizeof(TSData),TSMAP);

{if(MapFile=INVALID HANDLE VALUE)(“創(chuàng)建數(shù)據(jù)交換區(qū)成功”)；Return;

// if (MapFile=0) (“創(chuàng)建數(shù)據(jù)交換區(qū)失敗”);FALSE;}

MapPointer=(TSDate*) MapView OfFile(MapFile,FILE-MAP-ALL-ACCESS,0,0,0)

{if(MapPointer=NULL);CloseHandle(MapFile); Return;

// if(MapFile=NULL);(“數(shù)據(jù)映射失敗”)；}

SynMutex=CreateMutex(NULL,FALSE,TSMUTEX);

{if SynMutex= MapPointer；return；

// if MapPointer= NULL; CloseHandle(MapFile)；

// if MapFile= NULL (“建立互斥時(shí)間失敗”);FALSE;}

(4)設(shè)置模式和參數(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換

3.3 數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和輸出

測(cè)量數(shù)據(jù)的有效儲(chǔ)存和輸出，也是智能采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的記錄測(cè)量數(shù)據(jù)最終以文本方式進(jìn)行保存，輸出的形式如下(部分內(nèi)容)：

1,2,0,0.0018,91.2588,34.1898,167.1200,281.1013,34.189

2,A1,1.16,226.6301,89.1443,22.241,0,0,0

3,A2,1.16,235.6601,89.1642,34.132,0,0,0

4,3,0,60.3030,84.3664,51.9122,107.3415,207.1321,39.8192

5,Z1,0,235.1128,75.1534,19.403,0,0,0

6,Z2,0,142.1291,88.3456,13.146,0,0,0

4 小 結(jié)

由于傳統(tǒng)的數(shù)字采集方法智能化程度不高，環(huán)境適應(yīng)性較差，造成測(cè)繪人員工作繁重和效率偏低。在傳統(tǒng)數(shù)字采集方法的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代智能全站儀的工作平臺(tái)，結(jié)合行業(yè)的工作要求，開發(fā)了智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要解決傳統(tǒng)數(shù)字采集方法的不足之處。

開發(fā)的智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是智能全站儀發(fā)揮數(shù)據(jù)智能采集強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)的支撐條件，使智能全站儀在數(shù)據(jù)組織、錄入、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)與傳輸方面變得方便、簡單、易于操作，不僅能高效完成外業(yè)數(shù)據(jù)的采集，還能檢核相關(guān)的限差指標(biāo)以及自動(dòng)平差計(jì)算，是進(jìn)行控制測(cè)量和碎部測(cè)量的理想系統(tǒng)。與傳統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)采集方法相比較，智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使控制測(cè)量和碎部測(cè)量同時(shí)進(jìn)行，大大提高了測(cè)量效率，具有明顯的操作優(yōu)勢(shì)。實(shí)踐應(yīng)用證明，利用智能全站儀的智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集，不但克服了傳統(tǒng)外業(yè)數(shù)據(jù)采集模式的各種弊端，還使數(shù)據(jù)安全性和設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性明顯提高。隨著智能全站儀使用平臺(tái)的不斷開發(fā)與開放，智能全站儀能的數(shù)據(jù)采集性能會(huì)更加完善。

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