平板测量系统方案设计与实现

李德龙(合肥市测绘设计研究院,安徽合肥 230061)

平板测量系统方案设计与实现

李德龙∗
(合肥市测绘设计研究院,安徽合肥 230061)

摘 要:为更好地实现地理信息数据获取与处理,我们研发了平板测量系统。本文首先提出了平板测量系统研发的背景,明确了平板测量系统研发的指导思想；然后介绍了系统设计解决方案,并详细阐述了为实现解决方案而进行的软件开发主要过程及数据通讯硬件关键技术；最后介绍了系统应用范围及应用情况,并对相关问题进行了说明。

关键词:平板测量系统；方案设计；系统开发

1　引 言

测绘,从传统走向现代,经历了数字化、信息化,正进入“智慧化”发展的新阶段。然而,经调查,在工程测量中,多数测绘单位仍存在使用纸质手簿记录数字型测量仪器观测数据的情况。十多年前,多家软件公司推出了工程测量记录软件,但由于软件的灵活性较差,不能很好满足测绘生产需求,限制了软件的普及。近年,部分测绘单位,结合单位自身情况研发了工程测量系统,以解决原始测量数据的记录与处理,进而实现信息测绘内外业一体化。

为解决以上问题,结合我院情况,我们设计开发了基于Windows操作系统的平板测量系统。软件设计平台选择Windows操作系统。原因:①Windows系统稳定,功能强大;②兼容性强,易扩展,可以运行Auto-CAD、ArcGIS,获取外业观测数据无需转换,可直接进行内业处理;③开发资源丰富,经过几代测绘人的努力,积累了大量的基于Windows操作系统的测绘算法和代码。通讯硬件采用串口通讯+蓝牙通讯+微功率无线电通讯模块(433MHZ)。

方案设计指导思想:规范、安全、高效、易用、内外业一体。

2　方案设计

2．1开发平台

开发平台选择Windows 8操作系统。Windows8采用了多点触控技术,适合外业手指触摸操作;开发语言采用Visual Studio 2010;图形系统采用AutoCAD 2012;电子表格采用Excel 2010。数据库采用Access 2010。

2．2通信系统

串口通信。为控制测量过程及数据传输,平板电脑端与测量仪器端数据流采用串口进行通信。

无线通讯。为发挥平板电脑现场绘图的优势,平板电脑操作员应能离开测站,跟随“立尺员”,近距离查看地形要素连接,准确进行图形编辑,并能通过无线通信发送测量指令控制测量仪器并接收测量数据。为实现此功能,我们研发了微功率无线电通讯模块(433mhz),包括控制端和接收端。控制端放置于平板电脑蓝牙作用范围内,接收端连接于全站仪串口。

2．3文字处理

文字处理利用文件流FileStream、文本变换等技术对原始观测数据进行处理。文字处理功能主要实现:数据记录、控制点录入、控制点修改、数据导出、数据处理、报告打印。

2．4图形处理

图形处理在AutoCAD平台上,利用空间图形处理技术对测量数据图形化,实现地形测量现场成图,做到“测即能见”,并实现图形的信息化。图形处理功能主要实现:控制点展绘、测站定向、点状地物测绘、线状地物测绘、地物属性赋值、空间数据符号化、常用符号、图形编辑工具、原始数据保存等。

3　方案实现

3．1程序主界面

为适合外业手指触摸操作,界面按大按钮进行设计。如图1所示:

图1　程序主界面

3．2通信实现

(1)串口通信

串口通信要解决平板电脑与不同型号全站仪数据通讯问题。现销售的全站仪基本都提供了接口控制指令,利用这些指令,可以控制全站仪的测量操作。以topcon仪器为例,通讯实现主要过程如下。

With mySerialPort

．PortName="COM1" :端口号

．StopBits=StopBits．One :一位停止位．Parity=Parity．Even :偶校验．DataBits=8 :8位数据位．BaudRate=9600 :波特率End With

mySerialPort．Open() :打开串口

mySerialPort．WriteLine("Z10091" & Chr(3)) :发送只测角指令

mySerialPort．WriteLine("Z44090" & Chr(3)) :发送测角测距指令

return_string=mySerialPort．ReadExisting :读取返回数据

(2)无线通信

无线通讯过程:全站仪←→串口←→微功率无线电通讯模块(433Mhz)←→微功率无线电通讯模块(433Mhz)←→蓝牙←→平板电脑(蓝牙)。微功率无线电通讯模块(433Mhz)最短天线可满足300 m通信,增加天线长度可增加通讯距离。如图2所示:

图2　通讯链路图

3．3文字处理

(1)数据记录

数据记录按测量类型分6类:两测回、一测回、支导线、碎部测量、三角高程测量、地形测量。仪器观测数据,通过通信链路,传输至平板电脑,按照测量规范,进行数据质量检查与数据唯一性检查,合格数据记录于数据库中,数据库进行加密,数据可实时浏览。两测回界面如图3所示。

(2)智能化计算处理

系统通过测量数据的“测站、前视、后视”连接关系,进行智能化计算与处理。主要过程如下:控制点的查询与起算数据的匹配、符合导线查询与平差计算、支导线的查询与计算,碎部点查询与计算,三角高程查询与计算,观测手簿生成,观测报告生成,交换数据生成,观测报告打印。

图3　两测回

3．4测图系统

测图系统优势是测量的空间数据以符号化的图形方式实时显示,并对地物空间数据进行属性赋值,完成信息化测绘。测图模块系统基于AutoCAD平台进行二次开发,主要功能如下。如图4所示:

图4　测图模块

(1)控制点展绘

控制点利用文本数据批量展绘至图形,也可单个录入。

(2)测站定向

测站定向点坐标,可以通过AutoCAD图形选择,也可以手工输入。定向后,必须进行已知点检查,限差满足要求方可进行地形测量。

(3)点状地物测量

点状地物以“符号块”表示,依据《国家基本比例尺地图图式第一部分》,使用AutoCAD工具,制作点状地物符号块。根据所选点状地物,系统在测量点位处插入相应符号块,实现点状地物的符号化。为实现信息化测绘,对点状地物进行属性赋值,属性代码依据《地形图要素分类与代码》。以路灯为例,AutoCAD 中,属性代码是通过对扩展组码赋值实现。

DataType(0)= 1001:Data(0)= " SOUTH" :1001组,应用系统名

DataType(1)= 1000:Data(1)= "340118" :1000组,路灯代码

DataType(2) = 1003:Data(2) = " COMPONENT" :1003 组,层名

AcadBlockReference．SetXData(DataType, Data) :块扩展码赋值

点状地物测量设置一个测量标尺。利用列表选择框和“常用符号”进行点状地物测绘。

(4)常用符号

常用符号功能配合点状地物测量,可以快速选择点状地物。作业时把常用点状地物符号放置在“常用符号”容器内,使用时,从容器内快速选取。“常用符号”容器最多可放置16个点状地物符号,且可按“先进先出”进行动态调整。

(5)线状地物测量

线状地物以“线型”表示,依据《国家基本比例尺地图图式第一部分》,使用AutoCAD工具,制作线状地物线型。根据所选线状地物,系统把当前测量线设置为相应线型,实现线状地物的符号化。属性赋值方法同点状地物。

线状地物测量三个测量标尺的使用。在基于ASC码文本记录的“简码识别”测量中,点名包含字母和数字,字母代表地物类型,数字的“连续”与“不连续”代表线状地物的“连接”与“不连接”,此方法需要作业员的大量记录或记忆。本系统线状地物测量使用三标尺,三标尺可交叉使用于测量3种不同类型的线状地物,各标尺独立处理连接关系。此方法无需输入点名,可灵活、快速实现地物连接,配合“快速编辑工具”,实现即时成图,极大提高测图效率。

(6)快速编辑工具

快速编辑包含9项命令。

快速编辑工具通过手指触摸操作,基本满足现场编辑需求。必要时可以配小鼠标,操作AutoCAD。

(7)线状实体处理

在AutoCAD中用AcadLWPolyline类实现,此类提供了大量的方法,可以实现线状地物的创建、删除、编辑。

Public entline As Autodesk．AutoCAD．Interop．Common．AcadLWPolyline '线实体

Dim vertex-number as As integer '线顶点数

ReDim Preserve coordinate_entline(2∗vertex-number - 1)'线顶点坐标数组

acadlayer= acadapp．ActiveDocument．Layers．Add( " JMD")'增加JMD层

entlline．Delete() '删除线实体

entline．Coordinates=coordinate_entline '线顶点坐标数组赋值

entline．update() '线实体更新

图形编辑功能是通过顶点数组坐标的变化实现。

(8)源数据记录

为防止图形数据丢失或非预期编辑,原始观测坐标数据保存于数据库中,数据库进行密码保护。质检人员可以通过展点工具,批量展绘原始观测数据,供检查使用。

4　系统应用

平板测量系统研发与应用,产生了积极的经济效益与社会效益。在工程测量中引进无线测量通讯模块,实现了电子记录器离开测站走向镜站的突破。

(1)提高效率。系统的开发标准依据国家规范,系统做到规范性与灵活性的结合,极大提高效率,系统应用于定位测量、用地测量、竣工测量、日照测量、地形测量等。

(2)控制质量。系统对测量过程进行控制并记录原始数据,数据处理自动化,防止错误的产出,有效控制质量。

(3)信息化测绘。利用平板电脑强大的功能,能够实现测量数据采集的现场信息编码,利用数据库存储技术,实现信息化测绘。

5　结 语

本文介绍了平板测绘系统系设计方案与实现过程,并介绍了系统应用情况。然而,测绘专业多样,需求复杂,由于水平所限,本系统尚不能处理复杂作业情况,比如航测图调绘等,在以后的工作中,我们将继续完善。

参考文献

[1] 游祖吉,樊功瑜．测量平差教程[M]．北京:测绘出版社, 1991．

[2] Francesco Balena．Visual Basic．net技术内幕[M]．北京:清华大学出版社,2003．

[3] CJJ/ T 8-2011．城市测量规范[S]．

[4] CH/ T 2002-92．导线测量电子记录规定[S]．

[5] GB 50026-2007．工程测量规范[S]．

[6] GB/ T 20257．1-2007．国家基本比例尺地图图式第一部分[S]．

[7] GB/ T 14804-93．1:500 1:1000 1:2000地形图要素分类与代码[S]．

[8] 左海燕,张春雨,左燕凤．导线测量记录簿的自动化生成[J]．城市勘测,2009(6):112～114．

[9] 李德龙．全站仪电子记录方案设计与实现[J]．城市勘测,2007(4):84～85．

The Design and Implementation of Surveying System on Tablet PC

Li Delong
(Hefei Design Research Intitute of Surveying and Mapping,Hefei 230061,China)

Abstract:In order to gain and deal with the data of mapping and geoinformation,we develop surveying system on tablet PC．First,this paper presents the playground about the research and development of surveying system on tablet PC;After that,this paper introduces the detailed plan of surveying system on tablet PC,describes the main process to actualize the design,and the key technology for the hardware of data communications;At last,this paper introduces the field and the situation about the application of the system,and explains the related problems．

Key words:surveying system on tablet pc;design plan;system development

文章编号:1672-8262(2015)05-108-04中图分类号:P209

文献标识码:B

收稿日期:∗2015—05—04

作者简介:李德龙(1971—),男,高级工程师,注册测绘师,主要从事测绘技术工作。