碎部测量常见错误内业处理方法初探

2013-04-07徐昌荣邬雪江

测绘通报 2013年8期

徐昌荣，邬雪江

（江西理工大学建筑与测绘工程学院，江西赣州 341000）

一、引言

目前，由于徕卡公司生产制造全站仪的技术比较精湛，进行野外数据采集时，不仅在仪器的操作上简单、方便、人性化，而且具有测量距离远、精度高等特点，因而在市场上被更多的生产单位、尤其是专业化测量单位所青睐。徕卡全站仪［1］存储的测量数据格式有IDX、GSI、ASC 3种。其中GSI格式数据文件及ASC格式数据文件数据量小，而且其信息不可轻易被识别与获取。徕卡全站仪的最大优点源于其后缀名为IDX格式的数据文件。该文件不仅包含了大量的测量信息，而且信息之间存在一定的数学逻辑关系。因此，对全站仪后缀名为IDX格式数据文件的可视化编辑软件的研制，有利于对诸如设站、定向、仪器高、棱镜高数据输入等错误的快速、准确查询和修改，以得到正确的IDX格式数据文件，同时可以转化为后缀名为DAT格式的数据文件，为南方CASS软件用户提供数据接口。利用该软件处理上述错误可以提高测量效率、节约成本。

二、IDX格式数据文件处理原理

IDX格式数据文件其本质是文本文件，可以通过记事本方式打开。该格式数据文件不仅包含丰富的测量数据，而且十分复杂，数据与数据之间具有一定的数学逻辑关系。如文件中的DATABASE与END DATABASE之间包含测量碎部点和控制点的三维坐标值、代码、测量点的当前时间等信息，它们可以根据文件中的THEODOLITE与END THEODOLITE之间包含的信息通过某种数学模型计算得到。由于IDX格式数据文件具有这一优点，当野外数据采集过程中出现设站、定向、仪器高、棱镜高数据输入等错误时，一般测绘人员会采用重新测量来解决问题，但是重复测绘工作会给生产单位带来巨大的损失，严重阻碍测绘工作的高效进行；有经验的测绘人员往往会通过修改全站仪原始数据来改正这些错误，但是方法不直观，而且处理起来比较复杂、效率比较低。为此笔者提出了采用当前比较先进的C#语言，使用WPF技术研制软件，以实现针对全站仪原始格式数据文件错误的检查、可视化编辑修改、IDX格式至DAT格式的转化等功能，达到快速、准确定位错误类型及对该错误可视化编辑修改的目的，为测量技术人员带来方便的同时提高了生产效率。

三、软件设计思想

1.利用卫星影像检查测量过程中的错误

利用旋转、缩放、平移技术将卫星影像坐标系转换到测量结果的坐标系中。通过已知的控制点计算旋转、缩放、平移三参数，就可以对卫星影像进行纠正［2］。根据测量点在实地的位置与测量点在卫星影像上的位置的对比，可以分析测量过程中哪个环节出现问题。如在一次校园扶贫测量工作中，测量设站次数一共有5次，其中有1次设站出现设站数据输入错误，该软件快速显示为点与其他点相差很远，说明存在设站数据输入错误。

2.IDX格式数据文件修改编辑

1）IDX格式数据文件修改编辑原理。野外数据采集过程中，往往会出现诸如设站、定向、仪器高、棱镜高数据输入错误。理论上这4种典型错误自由组合可得到15种错误，类型如下:

a.修改测站数据输入错误；

b.修改定向数据输入错误；

c.修改棱镜高数据输入错误；

d.修改仪器高数据输入错误；

e.修改测站数据输入错误和定向数据输入错误；

f.修改测站数据输入错误和棱镜高数据输入错误；

g.修改测站数据输入错误和仪器高数据输入错误；

h.修改测站数据输入错误、定向数据输入错误及棱镜高数据输入错误；

i.修改测站数据输入错误、定向数据输入错误及仪器高数据输入错误；

j.修改测站数据输入错误、棱镜高数据输入错误和仪器高数据输入错误；

k.修改测站数据输入错误、定向数据输入错误、仪器高数据输入错误及棱镜高数据输入错误；

l.修改定向数据输入错误和棱镜高数据输入错误；

m.修改定向数据输入错误和仪器高数据输入错误；

n.修改棱镜高数据输入错误和仪器高数据输入错误；

o.修改定向数据输入错误、棱镜高数据输入错误和仪器高数据输入错误。

可以通过建立数学模型将IDX格式数据文件中相关测量信息联系起来，利用计算机技术重新计算点的三维坐标，得到正确的IDX格式数据文件，利用C#语言和WPF技术研制针对全站仪原始格式数据文件的可视化编辑软件处理这些错误，可以达到可视化编辑修改效果。

2）建立数学模型［3］。测量碎部点的三维坐标可以根据IDX格式数据文件中的THEODOLITE与END THEODOLITE之间包含的测站点点名、代码、仪器高、输入坐标和碎部点点名、代码、水平角、垂直角、平距、棱镜高、测量时间等测量信息计算得到［4］。因此，根据测量学原理建立数学模型。如图1所示，点的测量坐标计算公式如下

式中，a1为方位角；a2为测量点与定向点至设站点的夹角。

如图2所示，点的高程计算公式如下

式中，D为斜边；α12为垂直角；i1为仪器高；i2为目标高；k为大气折光系数。

图1 全站仪测量原理图

图2 三角高程测量图

3）软件流程如图3所示。

图3 IDX格式数据处理结构原理图

四、IDX格式数据文件转化为DAT格式数据文件

由于目前南方CASS成图软件占有了90%的市场，其使用的数据格式文件是后缀名为DAT的数据文件，其格式有两种:

1）有编码的数据格式:点号，代码，Y、X、H。

2）无编码数据格式:点号，Y、X、H。

为此，利用C#语言中的集合思想［5］，构造测站集合。测站集合的每一测站包含有设站点坐标及该设站上的碎部点坐标信息［6］，IDX格式数据文件转化为DAT格式数据文件其本质是利用测站集的信息按照DAT格式形式写入数据文件，得到DAT格式数据文件，为南方CASS软件用户提供数据接口［7］，方便南方CASS软件用户直接使用。

五、软件试用及分析

试验在江西理工大学建测楼周边进行，利用Leica TC402全站仪进行野外数据采集，采集的信息包含建筑物、树木、路灯等地物，依据这两大类数据，利用本程序进行处理分析。软件经试用发现，若测量特征点在卫星影像上的位置与实际位置的偏离很小，认为是正确的测量数据；若测量特征点在卫星影像上的位置与实际位置的偏离很大，则是错误的测量数据，此时通过该软件进行可视化编辑修改，得到正确的IDX格式数据文件，同时转化得到后缀名为DAT格式的数据文件。其中，点图形显示如图4所示，DAT格式数据显示如图5所示，软件的各项功能都得到完全实现。