GTS—720全站仪坐标测量程序开发

摘 要：WinCE嵌入式操作系统的全站仪应用越来越广泛，这样的全站仪具有可二次开发的功能，利用嵌入式开发工具可以开发出满足用户特定要求的程序，文章以GTS-720托普康全站仪为例，介绍了坐标测量程序开发的要点。

关键词：全站仪；坐标测量；程序开发

1 概述

GTS-720是拓普康公司开发的智能全站仪，其软件操作系统是内嵌的WinCE，操作界面同台式机的Windows系统界面类似，使用户对其二次开发更容易。对智能全站仪开发各种放样系统时，需要自动获得全站仪测定的角度、距离及坐标数据，所以用户需要从底层开发坐标测量程序，然后再结合各种算法实现各种放样系统。如果采用其自带的坐标测量程序，由于无法实现用户同全站仪交互操作，就只能实现基本计算的功能。

对GTS-720全站仪从底层开发坐标测量程序，必须有GTS-720sdk，即此全站仪专用的操作指令，该指令常用的基本函数如下：

（1）fpTsSetStnCoord：输入仪器测站点坐标；（2）fpTsSetInstHeight：输入仪高和棱镜高；（3）fpTsSetHangle：输入全站仪定向边方位角；（4）fpTsRequest：设置全站仪角度和距离测量模式；（5）fpTsStopMeas：设置全站仪是否停止距离测量；（6）fpTsReadMeas：读取全站仪观测返回的字符串。

2 坐标测量程序开发

2.1 程序开发的整体思路

（1）程序开发应该首先创建一个空白的“TXT”文本文件，该文件的保存路径和文件名都必须采用全局的程序变量，因为坐标测量得到的数据是在其他类中完成的，文件保存时需要调用该文件的全局变量名称。（2）全站仪进行坐标测量之前要输入仪器点的坐标和目标点的坐标，其目的是需要获得测站点的坐标和一条已知边的起算方位角；如果需要测量点的高程，就需要输入仪器高和棱镜高。由于棱镜高度可能需要频繁变换，所以棱镜高和仪器高分别采用不同的对话框来分开进行设置，而且系统中应自动保留上一次测量时仪器的高度值，以免同一站仪器没有变换，还需要重新输入仪器的高度。（3）测量返回的字符串包含了角度和观测距离的信息，需要对这些字符串进行分割后，将测定的距离和方位角换算成坐标；坐标测量完成后，系统自动弹出一个话框来显示测定出的坐标值，用户输入坐标点号后将坐标值保存在文本文件中。

2.2 坐标方位角的计算

设站常用的方法为两点定向，即输入测站点和定向点的坐标。而定向的方位角需要通过程序计算出来，然后此变量需要通过函数设置为全站仪的水平角。两点定向需用到四个坐标数据，其含义和变量如表1所示：

表1

在用atan（ ）函数的值域范围是（-？仔/2，？仔/2），而方位角的取值方位是（-360°，+360°）。对x、y方向的坐标增量的正负做判断，其算法如下：

if （（aim_x-site_x）>0）

orient=atan（（aim_y-site_y）/（aim_x-site_x））

else if（（aim_x-site_x） <0）

orient=atan（y/x）+PI；

如果aim_x-site_x=0 ，则说明方位角是90°或270°，这时就不能通过上述的函数进行计算，因为代入上式中除数为零，其判断方法如下：

if（（aim_x-site_x =0）&&（y>0））

orient=PI/2；

if（（aim_x-site_x =0）&&（y<0））

orient=-PI/2；

PI的值等于？仔；当度盘为负数时，GTS-720的函数“fpTsSetHangle”会自动加上2？仔设值度盘；atan（）返回值的单位是弧度，需要将其转换成度、分、秒格式。

2.3 测量功能的实现

测量功能的实现主要用“fpTsRequest（）”开发函数，其主要程序的主要流程如图1：

图1 使用fpTsRequest（）实现测量功能流程图

此部分程序几点说明：（1）开发函数fpTsRequest（）以硬件为操作对象。而硬件要完成距离测量工作需要运行一段时间，一般情况下，运行fpTsRequest（）函数后，就立刻执行下一般操作函数，则fpTsRequest（）函数无法完成测量功能，返回一群无用杂乱的字符串。（2）由于上述的原因，运行fpTsRequest（）函数后，程序应该等待一段时间再执行下一步操作。该函数需要测量的时间同观测距离的远近相关，所以设置成一个固定时间段是不合理的，所以需要设置一个循环来完成此功能。其方法如下：创建一个for循环语句，共循环五次；循环一次的时间是4秒种；每次循环后对返回的字符进行校对，如果结果正确就跳出循环，进入下一步程序；如果程序已循环5次后，得到正确的字符串仍不正确，则循环终止，程序结束；（3）数据校对就是利用fpTsRequest（）函数进行测验，判断获得正确数据是否是有效的数据。

3 对GTS-720全站仪进行开发的几点说明

（1）GTS-720全站仪采用嵌入式工具EVC4.0进行二次开发，该开发软件可以从微软网站上免费下载。（2）GTS-720全站仪进行开发需要有针对该仪器的开发包，该开发包中含有专用于GTS-720全站仪测量程序开发的接口命令，不过该开发包不能直接在该仪器公司的官方网站上直接下载，而应该与Topcon公司签订相关的保密协议后，才能从Topcon事务所得到该开发包。（3）GTS-720全站仪的开发中由于用到了全站仪的开发函数，该函数是同仪器的硬件相关的，所以在模拟器下无法进行进行调试，而必须全站仪与PC连接后才能进行相关的调试。（4）全站仪测定的水平距离和高差需进行地球曲率和大气折光的改正。地球曲率对高差的影响较大，如果高差不进行地球曲率改正，则两点相距1km时，测定的高差误差能达到7cm左右。由于此系统函数fpTsRequest（）的测量功能已经自动进行了这些改正，而不再需要对此部分功能进行二次开发。

参考文献

[1]万跃华Visual C++NET网络编程[M].北京：科学出版社.

[2]张慧慧，孙艳崇.控制测量技术[M].东北大学出版社，2013

作者简介：孙艳崇（1978，3-），男，汉族，辽宁绥中，讲师，注册测绘师，硕士研究生，研究方向：数字化测图技术。