朱 偉

（1. 山東省國土測繪院，山東 濟南 250102）

我國精密水準測量作業(yè)依據《國家一、二等水準測量規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）執(zhí)行[1]，精密水準測量數據處理過程繁瑣、復雜，數據改正要求較高，嚴重制約了數據處理效率，而水準測量數據的自動化處理能使繁瑣的工作簡單、條理化，能有效提高工作效率，保證作業(yè)質量。本文結合數據生產實際，建立水準內業(yè)自動化處理流程，極大提高了整體生產的效率[2-3]。

1 內業(yè)數據處理

1.1 系統(tǒng)總體結構

根據水準數據解算的技術特點及思路，設計整體的解算流程，系統(tǒng)總體結構如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結構圖

1.2 系統(tǒng)功能模塊設計

1）圖形顯示模塊：水準線路、區(qū)段等，圖層管理、圖形縮放、漫游等操作。

2）數據提取檢查模塊：外業(yè)數據提取包括觀測數據信息、結點信息、路線起止信息、路線統(tǒng)計信息等的提取。通過自動化檢測往返測高差情況、導出矢量圖形等方式完成數據的檢查。

3）水準概算模塊：標尺長度誤差改正、正常水準面不平行改正、重力異常改正、固體潮改正和海潮改正，可對水準測段信息進行修改、查詢等操作。

4）平差計算模塊：采用科傻地面控制測量數據處理系統(tǒng)進行平差，系統(tǒng)自動生成科傻地面控制測量數據處理系統(tǒng)的平差輸入文件，實現(xiàn)數據處理的無縫對接，完成平差結果的統(tǒng)計匯總和輸出。

5）數據統(tǒng)計輸出模塊：統(tǒng)計線路、結點等，輸出成果表。

1.3 自動化處理流程

本文根據水準數據處理的特點，設計整體的自動化處理流程，建立批量自動化讀取水準外業(yè)手簿機制，建立后續(xù)數據解算的數據基礎，極大提高了數據處理效率。數據檢查和數據概算可一鍵化自動完成，最后完成數據的平差輸出[4-5]。

圖2 自動化處理流程圖

2 數據庫設計及實現(xiàn)

系統(tǒng)需要對水準測量數據中的水準測站、水準路線及水準測段進行管理，本文將上述信息存儲到SQLite數據庫中。

水準測站、水準路線及水準測段對應數據表的邏輯結構設計見表1～3，采用面向對象方法對上述3 個表進行管理，通過構建水準測站、水準路線、水準測段類進行數據存儲，通過SQLite操作類實現(xiàn)對數據的增刪改查。

表1 水準測站表

表2 水準路線表

3 系統(tǒng)開發(fā)與實現(xiàn)

3.1 軟件界面

系統(tǒng)基于Visual Studio 2017開發(fā)，使用C#語言和ArcGIS Engine庫，對數據處理過程中的文本、矢量各種數據提供支持，系統(tǒng)采用NPOI開源庫操作Excel數據，實現(xiàn)各種手簿信息的自定義讀寫。

表3 水準測段表

3.2 外業(yè)數據自動化導入

外業(yè)原始數據主要以路線手簿信息為主，系統(tǒng)批量化分線路從手簿中獲取各測段的信息。數據提取完成后將信息保存在工程文件中，后續(xù)操作數據可以直接加載工程文件，無需重復導入，工程文件保存當前測站、測段相關信息，便于后續(xù)重復計算。

數據完成導入后，可自動化對往返測高差進行對比檢查，同時檢查將測站、測段和線路等連接情況，線路結點的點名是否一致等問題，確保水準線路閉合成環(huán)，方便下一步平差處理。

3.3 水準數據改正及平差

水準數據經過水準面不平行改正、重力異常改正、固體潮改正和海潮改正等過程，改正模型嚴格按照《國家一二等水準測量規(guī)范》執(zhí)行，完成數據概算過程[6-10]。將數據概算結果導出平差文件，完成數據平差輸出水準解算成果。

本文采用的平差模型如下：

1）誤差方程式：

式中，V為改正數矩陣；B為系數矩陣；X為未知數矩陣；L為常數項矩陣。

2）法方程式矩陣：

式中，P為觀測值權矩陣。

3）線性方程組的解算及校驗：

a：結點高程計算X=(BTPB)-1BTPL

b：測線改正數計算V=BX-L

校驗：

4）權的確定。

式中，C 為一選定常數；N為一條水準路線測站總數。

5）精度估計。

單位權中誤差：

式中，r為多余觀測量個數。

式中，Qii為第i個結點的協(xié)因數。

3.4 系統(tǒng)應用

本系統(tǒng)在部分地區(qū)的二等水準測量工作中進行試用，共處理二等水準路線18條，長度為1 500 km，經過本文系統(tǒng)處理，每km高差全中誤差為±1.4 mm/km，滿足二等水準測量±2.0 mm/km的限差要求。本次數據處理效率是常規(guī)水準數據處理的5倍以上。

4 結 語

針對傳統(tǒng)水準內業(yè)處理工序繁瑣以及數據改正計算復雜的情況，本文結合生產實際，建立了基于SQLite數據庫的自動化處理系統(tǒng)。通過數據導入、數據檢查、數據概算和平差輸出等過程，實現(xiàn)精密水準測量數據的流程化高效處理，在實際的二等水準數據試算中，處理結果精度滿足規(guī)范要求、精度較高，減少較大的人工工作量，極大提高了數據處理效率。