电力线交跨测量无纸化作业系统开发及应用

张 超，陈正宇，李 欣，王 宁，朱号东

( 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，江苏 南京 211102)

0 引言

在电力线路工程选线、终勘工作中，电力线交跨测量是其重要组成部分。交跨线路的位置和高度，是设计专业排杆塔的重要参考依据，因此需要测量专业提供精确的交跨数据。全站仪是电力线交跨测量的常规设备。

传统的野外电力线交跨测量作业通常需要三人合作完成，架设全站仪、GPS-RTK 定向和手工记录分别需要一人。这种作业模式费时费力，尤其在艰苦恶劣的野外作业环境下，还容易出现数据错报漏报和记录错误等现象[1-3]。现在很多全站仪可以进行数据的自动记录，也可将架站坐标和定向方位角输入到全站仪中，直接得到测量点的三维坐标信息，但此操作通常存在2 个问题：①架站次数较多时，需要频繁输入架站点的三维坐标和定向方位角，效率不高；②配套的数据处理软件经常无法正确提取三维坐标信息。基于此，使用C#语言开发基于全站仪的电力线交跨测量无纸化作业系统，外业现场无需手工记录数据，全站仪可任意定向，极大提高作业效率；内业既可提取角度和距离等观测信息生成原始观测记录手簿，也可计算得到测点三维坐标，同时还能提供道亨软件内部的命令，能够降低内业劳动强度，具有较大的使用价值。

1 全站仪数据格式分析

全站仪自动记录功能使外业测量无纸化成为可能，野外观测的电力线交跨数据可以存储在全站仪内。而全站仪存储数据格式有多种，以徕卡全站仪为例，有GSI、XML 以及DAT等格式的文件，而且都有配套的办公软件(如Leica、Flex、Office)能够对自家数据文件进行读取。如果要满足个性化的功能需求，就需要自主开发软件，但自主开发的前提是需要对全站仪数据记录格式有全面的了解。下面以徕卡全站仪的GSI 数据文件为例，分析其数据组织格式[4-5]。

徕卡全站仪的GSI(Geo Serial Interface 串行接口)数据格式结构有两种存储格式：①8 位字符的GSI-8 格式；②16 位字符的GSI-16 格式。

如图1 所示，GSI-16 格式与GSI-8 格式的区别在于GSI-8 的数据位为8 位，而GSI-16 的数据位为16 位。现以GSI-16 格式为例进行说明每个字具有固定的16(24)个字符的长度。

图1 GSI数据格式

图2 GSI-16字节表

字索引是用来识别“字”的，是仪器厂家的规定。如“11”表示点号“31”表示斜距。TCA2003 全站仪所使用的字索引表如下。

表1 莱卡全站仪字索引表

2 无纸化作业系统的设计与实现

2.1 总体设计

电力线交跨测量无纸化作业系统包括外业和内业2 个部分，外业部分基于现有的徕卡全站仪，所有测量数据均存储在全站仪内，现场无需输入架站信息，定向角度可以任意输入(一般情况下置零即可)。内业部分自主开发了一套全站仪数据处理软件—“全站仪精灵”，该软件能够提取角度、边长等观测信息并输出Word 版的原始观测记录手簿；计算测量碎部点的三维坐标并输入Excel 文件中；将角度、边长信息转化为软件的内部命令，实现无缝连接。下面主要介绍全站仪数据处理软件的设计流程。

本软件的功能模块如图3 所示。全站仪数据处理软件涉及数据读取，坐标计算，数据转化和导出等功能，要求贴合测绘工程实际，满足生产需求的同时，软件功能界面(图4)友好，操作简单、实用。

图3 软件功能模块图

图4 软件界面

2.2 详细设计

2.2.1 读取数据

读取数据模块支持GSI(8 位/16 位) 和XML 两种数据格式，其中GSI 格式的文件数据组织格式简单，读取速度相对较快；XML 格式的文件以数据块的组织形式存储，信息丰富，但读取速度较慢。支持单测站和多测站文件读取，读取之后能够以表格的形式显示观测信息。支持对观测信息的修改，比如现场忘记更改架站信息或未改定向点名称，都可以在软件中进行修改。

2.2.2 参数设置

为了方便后期输出到Word 文件中，需要在参数设置里将日期、设备名称、观测人员、记录人员等信息填写好。

2.2.3 数据解算

数据解算模块需要输入架站点和定向点坐标以及定向角度等信息，方能计算出测点的三维坐标。不同于徕卡配套软件中定向角度必须为方位角[6-7]，本软件需要的定向角度可以是任意角度，这就给现场测绘人员带来了便利，即不需要再输入架站坐标以及方位角信息，在定向的时候直接置零即可，节省了大量时间的同时，避免了数据输入错误，提高了效率和可靠性[8-9]。

2.2.4 导出Excel文件

为方便后续的数据再利用，将数据导出到Excel 表格更为直观。如图5 所示，软件可输出测点的三维坐标、架站点至测点的边长和角度信息，此外还可输出道亨软件中的命令格式记录，只需稍作修改，即可粘贴至道亨软件中，节省大量的编辑工作。

图5 Excel输出结果

2.2.5 导出Word文件

将全站仪观测的边长和角度信息输出到Word 中(如图6 所示)，代替传统的纸质记录，节约成本、节省时间，还可避免观测人员的读数错误和记录人员的记录错误。同时可转存为PDF 格式，相对纸质材料更易于保存。

3 结语

传统的电力线交跨测量需要观测人员输入架站点三维坐标以及方位角，同时需要记录人员根据观测人员的读报进行数据记录，不但耗时耗力，而且可能出现读数和记录错误。使用本文作业流程，现场无需输入坐标和方位角，同时不需要做数据记录工作，使用内业软件“全站仪精灵”即可输出电子版的观测记录手簿，同时还能够计算得出测点的三维坐标，为测绘人员带来便利的同时，很大程度上也提高了交跨测量工作的可靠性。