基于智能全站仪外业数据采集系统的设计与实现

2011-03-22杨靖英程相兵

城市勘测 2011年4期

杨靖英，程相兵

(1.广东省食品药品职业技术学校，广东广州 510663;2.广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州 510060)

1 前言

目前，数字化测图外业数据采集主要分为以下两种模式:第一种是采用传统全站仪机载测量程序，以极坐标的方法，在野外直接测量碎部点，并记录在全站仪内存卡上，然后用全站仪连接PC导出数据文件，进行计算和展绘。这种方法对全站仪的要求不高，不需要特别的程序，只要有足够的存储空间。前提是已经布设好控制点，并要求在现场画好草图。缺点是传统全站仪输入法比较繁琐，无法快速输入地物编码以及其他的一些地物信息，而且外业画草图的效率较低。第二种是利用各种电子手簿，如PC－E500或PDA等，通过串口通讯，驱动全站仪进行外业数据采集。这种模式外业工作效率比前一种有了很大提高，不但输入各种信息方便快捷，而且外置设备存储空间可以灵活扩充，适合大面积测图。但这种模式也有较大弊端，首先，传统电子手簿(如Sharp PC－E500)已经是几十年前的淘汰产品，早已停产多年，目前市场上已几乎绝迹，而PDA(即Personal Digital Assistant，个人数码助理)并非为测量工作定制，不适合外业生产环境，受到灰尘、日照、电池等诸多不利因素影响，这就使这种测量模式的可持续性遇到巨大挑战。另外，这种模式无论是电子手簿还是PDA，都需要传输线与全站仪相连，由于外业测量环境复杂，移动性强，这种“一拖一”的模式不但携带麻烦，而且连接线及连接接口容易出现故障。因此，开发一种新的外业数据采集系统十分必要。

2 智能全站仪简介

近年来，市场上出现了越来越多的基于Win CE操作系统的全站仪，也称之为智能全站仪。如:拓普康、宾得、南方测绘等厂家相继推出其智能产品。这类全站仪采用微软的Win CE作为操作系统，具有极强的扩展性，用户可以根据自己的需求，基于eVC++、eVB开发适合自己作业习惯的测量应用程序，为实现外业数据采集功能提供可能。在硬件方面，智能全站仪既有全面的输入按键(包括字母、数字及功能键)，又有大面积触摸LCD屏幕，使得信息输入方便快捷，很好地解决了传统全站仪信息输入繁琐的问题。另外，该种全站仪有多种通讯模式可供选择，包括串口、USB以及蓝牙模式，数据传送方便快捷。

3 系统功能设计与开发目标

3.1 系统功能设计

外业数据采集系统主要实现的功能有:数字化测量外业原始观测数据的记录，包括图根导线、三角高程、碎部点;地物属性信息的输入，像地物类别、房屋层数等;测量数据指标的检核，如图根导线度盘左右闭合检核，2C较差检核，三角高程往返测高差检核等。

3.2 系统实现目标

本系统的设计功能是外业数据采集时，通过机载程序记录测量过程中的属性数据(如设站点、前视点、后视点、仪器高、棱镜高)，和各种原始观测数据(导线测量及碎部测量的角度、边长、地物编码)等。

系统主界面如图1所示。

图1 设置测站界面

图2 碎部或者导线测量界面

4 关键技术实现

4.1 数据组织

数据的组织形式对于提高程序的通用性、灵活性及数据资料的管理有重要的作用，尤其是在观测数据量较大、作业紧张、操作需要方便灵活的情况下，数据的组织形式就显得更加重要。在系统开发过程中，对数据的组织进行了充分的研究和精心设计。例如，外业观测数据都按特定的格式存储，其数据格式如下:

如果H1，V1，S1不为0，0，0表示导线测量，需要盘左盘右读数。如果H1，V1，S1为0，0，0表示碎部测量。测量点名可以通过简码表示不同地物，进而将多种外业测绘信息记录进去，这种数据记录结构具有很大灵活性，可以满足导线点和碎部点一起记录。系统在存储方式上支持数据控制、碎部测量一体化模式，数据记录与各类限差检核不需要测绘前录入已知点。

4.2 系统开发方法

本系统采用微软Microsoft eMbedded Visual C++ 4.0 SP2，结合仪器厂商提供的SDK开发。使用进程间消息通讯技术，通过与仪器底层测量伺服进程间发送和接收消息以及建立数据共享区，来对仪器进行各种模式和参数的设定与获取。通过人机交互，程序从用户输入获得各种仪器及地物属性信息，并按需求从消息循环中实时测量数据，实时保存在仪器Flash存储器中。

底层部分，程序首先通过 API函数 CreateToolhelp32Snapshot查找伺服进程是否存在，如存在则获得该进程句柄，如不存在，则利用CreateProcess建立。然后利用RegisterWindowMessage函数注册与该进程的对话消息，再建立数据交换区和互斥时间，以用来数据交换。部分代码如下:

4.3 人机交互功能

人机交互功能在外业采集系统中尤为重要，优秀的人机交互界面能大大提高工作效率。本系统采用智能人机交互系统，程序主要输入界面有数字键盘界面和编码键盘界面，程序会根据当前状态，自动判断当前需要输入的内容，根据需要自动切换输入界面，例如当前状态为输入编码，输入界面自动切换为编码键盘，当用户输入完按OK键确定后，系统状态转变为输入目标高，输入界面自动切换到数字键盘界面，而且系统可以记住上次输入，如输入编码或目标高状态下，遇到和上次一样的情况，可以直接按确定键，系统将直接按上次内容输入。另外，系统还设置了一个自定义组合键，用于一键输入最常用的碎部点棱镜高，用户还可以自定义该数值，通过这样的智能界面，可以很大程度减少用户切换界面和重复输入的时间;同时，设定有棱镜和无棱镜测量模式转换快捷键，从而大幅提高工作效率。