基于编码的变电站地形图自动成图系统研究

束庆波，齐周祥

（1.安徽华电工程咨询设计有限公司，安徽 合肥 230000；2.安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230022）

1 前言

南方CASS 数字化地形地籍成图软件（以下简称“CASS”）是基于AutoCad平台技术的GIS 前端数据处理系统，以其强大的图形绘制编辑功能和友好界面，已经在多领域得到广泛应用，具有地形绘制、地籍管理、工程应用、数据入库接口定制、图形转换接口等功能。作为众多GIS 软件的前端数据采集软件之一,如何利用它更方便、更快捷地绘制地形地物要素,这是一个值得研究的问题。目前数字化测图常用的方法主要有草图法和电子平板法。草图法是利用全站仪采集数据并记录,同时把测点号注记到草图上,回到室内后将数据传输到计算机,再由人工把草图上所标注的地形地物等信息在计算机上进行编辑、修饰,最终生成地形图。而电子平板法则是利用便携机与全站仪相连接,实时进行数据传输,实时成图。草图法和电子平板法，存在需要人数众多、工作时间受便携式计算机电量限制、工作量大、效率低下等诸多缺点。针对上述问题，本文提出了另一种测图方法——基于“简码成图”的数字化测图优化设计技术，简化了连接信息和属性信息的录入，基本上替代了人工绘制工作草图，减少外业工作量和外业人员、大幅度减少内业的工作量、减低了内业绘图的难度，降低了测绘行业就业门槛，提高了质量和产品的可靠度，提高了效率，本文在“简码成图”的基础上，在外业能将观测数据点名编码化，制定外业编码标准，并形成规范化的外业观测模式，在内业数据处理中按照此编码标准，全自动绘制地形图，从外业到内业一整套解决方案目前几乎没有，利用这种方法无需绘制草图即能快速绘制地形地物。数字化地形图的绘制需要满足3 个条件：测点的坐标、地物点的特征、点间的连接关系。根据上述信息即可将相关的地物点连接成一个完整的地物。笔者结合多年工作经验，提出了将编码应用于地形图测绘的全新、高效的工作模式,制定地物地貌观测编码标准，统一外业观测方法，并自主设计研发基于VB6.0 编程工具的地形图成图系统，实现真正意义上的“一键成图”，解决了传统作业模式的低效率、工作量大等诸多弊端，与较现有的同功能软件比较有高便捷性、高成图率等优势。

2 编码标准

2.1 地物编码

根据测区的复杂程度，数据采集可选择全站仪、GPS-RTK或两者联合作业测图。通过研究CASS 的坐标数据文件（*.DAT）格式规则、分析全站仪和GPS手簿点名输入特点，并考虑到外业编码使用的简单性、高效性及易识别性等因素，同时，由于变电站地形图测量范围在400m×400m 左右，且多位于郊区或待建开发区内，地物相对简单，综合考虑以上因素制定了该系统的外业测量编码标准，该标准覆盖95%以上的变电站地形图地物地貌需求，同时也可以根据变电站工程需要增加地物地貌，定制编码，根据一定的编码规则，通过示意图记录几何和属性信息，内业人机交互编辑成图。该编码的使用，使外业作业摒弃了手工记录点号和绘制草图，提高外业效率的同时，节省了人力。

2.1.1控制点（图根点）、高程点

控制点（图根点）:A(1～999)，高程点：100～999。

2.1.2房屋

两点房：房角1 点号(100～999)F1-宽度；房角2点号(100～999)F2；

三点房：房角1 点号(100～999)F1；房角1 点号(100～999)F1；房角1 点号

(100～999)F1。

2.1.3道路、河流道路：点号(100～999)L(1～9)；河流：点号(100～999)g(1～9)。

2.1.4坟、路灯等独立地物

坟：点号(100～999)m;路灯：点号

(100～999)d。

2.1.5坎、塘等独立地物

坎：点号(100～999)K(1～9);塘:点号(100～999)t(1～9)。

2.1.6电力线、通讯线电力线：点号(100～999)V(1～9)；通讯线：点号(100～999)Y(1～9)。

2.1.7路标、检修井

路标：点号(100～999)B;路灯：点号(100～999)O。

2.1.8围墙、地类界、垄

围墙：点号(100～999)W(1～9)；地类界：点号(100～999)J(1～9);垄：点号(100～999)S(1～9)。

……

编码示例见图1。

图1 编码示例

2.2 观测数据文件格式

坐标数据文件可由GPS-RTK 或全站仪导出获得，其中每一行记录表示一个测点，每行记录有4 个字段分别为北坐标、东坐标、高程、测点点名，中间以空格或分隔符隔开，测点点名采用该系统的外业测量编码标准来命名，同一地物采用同一地物号，数据采集不分先后，控制点（图根点）以字母开头后加编号，观测数据格式示例如下：

同一地物的数据在排列时，应按一定的连接顺序以便于自动成图。

3 系统方案

基于编码的地形图自动成图系统是利用VB6.0 研发的软件，具体方案步骤为首先提取点名中的地物号及特征字母，由于同一地物的地物号是一致的，可以依据地物号判断测点间的连接关系，在将数据转化为CASS 自带的、可识别的连接码。通过特征字母区分地物类别，并转化为CASS 自带的地物码。第二步为调整字段顺序为点号、地物码或连接码、东坐标、北坐标、高程。第三步为按*.DAT 格式要求输出文件，第四步利用CASS 中简码识别功能识别DAT 文件中的地物码和连接码，自动为各点数据绘制相应图形，并自动相互连接。系统方案详见图2。

图2 系统方案

4 系统实现

4.1 数据导入

批量导入坐标数据文本前，需对坐标数据位数、特征字母、地物号长度进行检查、提示，导入后针对不同地物类别单独定义数组进行存储，方便调用读取、调用。

4.2 编码转换

对导入的数据逐行处理，应用VB软件中的Instr()、Len()、Left()等字符处理函数提取地物号和特征码，对同一地物号的测点采用连接码“+”实现点间的连接。CASS 针对不同地物有相应的地物码，如图根点的地物码为CO，坎的地物码为K1,砖房的地物码为F7 等，系统通过特征码识别出地物属性后，为测点赋予相应的CASS 地物码。特征码和地物码对应关系如下。

4.2.1点状地物码与编码的对应关系

控制点CO（A）、路标A47（B）、检修井A30(O)、路灯A70（D）、坟A98（M）、方形雨篦A39(B1)……

4.2.2 线状地物码与编码的对应关系

坎K1（K）、围墙A47（W）、电力线D1(V)、通信线D3（Y）、地类界X5(J)、垄K4（S）……

4.2.3 面状地物码与编码的对应关系

路X2（L）、房屋F7（F）、沟K6(G)……

通过特征码和地物码对应关系，可逐点的将其特征码转化为地物码或连接码。

4.3 成果输出

以点号、地物码或连接码、东坐标、北坐标、高程格式逐点逐行输出测点数据,形成有码数据文件*.DAT，每个字段间的英文半角逗号分隔，即使“地物码或连接码Code”为空值缺省字段，其后面的逗号也不能省略，东坐标、北坐标、高程的单位均为m。部分DAT 文件示例如下：

4.4 自动绘图

生成DAT 文件后，首先利用CASS中展点功能将测点平面位置、高程、点号导入CASS 中，再通过“绘图处理”→“简码识别”→“坐标文件”功能导入DATA文件，获取测点的地物码，自动绘制地物。该系统覆盖90%的常用地物，基本满足变电站小范围测图需要。简码识别的主要功能就是可以把把简编码坐标文件中各点点位、连接关系和属性分文件归类，按照点位结构、线结构、圆结构、注记等生成12 个不同图层，再将简编码转换为内部码，以便南方CASS 软件能按照我们自己的意愿自动成图，在使用简码识别功能进行成图，外业数据采集时就要进行简码法采集，软件系统内部编码也需要同时修改，南方CASS 软件的内部编码内容繁多，当我们在野外测量进行8 简编码录入时，却是需要记忆很多的地物特征编码。例如路灯在软件中的对应编码为A70，但是需要记忆的编码太多，这也大大加剧了工作量，因此，将路灯的编码修改为便于记忆的D 来代表，在经过VB6.0 开发的转换软件，将D转换为A70，在通过简码识别自动转换为成图所用到的内部码。系统运行成果见图3。

图3 系统运行成果图

5 结论

测绘专业在变电站地形图站测量过程中，多采用GPS-RTK 数字化测图，测量坐标成果可用南方CASS 软件处理成地形图。野外作业采取手工绘制草图模式，绘制草图人员详细记录点号以及点号所处的地物地貌和相互位置关系。内业处理时、通过数据线将所测数据传入计算机，再通过测图软件并根据所绘草图进行测点连线和图形编辑，绘制成图。草图绘制清晰、准确与否直接影响成图质量。对绘制草图人员的技术要求高。由于采集到的数据都为纯粹的散点且都要由成图软件进行处理编辑，内业工作量巨大，野外至少需要2 人相互配合，中间环节较多，效率低下。为了大幅提高测量效率，创新了一种编码识别法作业模式。按照序列码+特征码的编码规则来命名点名，使其能表达点的属性信息和点之间拓扑关系，即测量时用编码的形式赋予每一个数据和实地相对应的属性和连接信息。在内业处理时，用研发的本成图系统对坐标数据进行识别和处理生成南方CASS 软件简码格式文件，后通过简码识别的方式导入格式文件，从而实现地形图的自动成图，可实现地物地貌的自动编辑，编码识别法作业模式自动化成图高，内业工作量少，摒弃了传统的人力绘制地物草图，人工输入坐标数据、人工逐点连线，节省了人力资源，精简了中间环节，较好地体现了野外测图的高效率与高精度。

该系统制定了编码规则、数据格式、外业观测方法，利用VB6.0 编程软件实现了坐标数据编码与有码数据文件*.DAT 的编译，提供了高效绘制地形图一整套解决方案。该系统通过点名表达地物的属性和连接关系，外业上避免了绘制草图，节省了人力，内业成图过程中，主要地物都已实现自动成图，大大缩短了整个工程测量专业的工期。本软件系统已被行业内多家单位使用，在行业内具有广阔的应用前景。