徠卡數字水準儀觀測數據重構

2015-03-28 06:14:14余代俊

測繪工程 2015年5期

李冰，余代俊

（成都理工大學地球科學學院，四川成都610059）

徠卡數字水準儀質量好、精度高、操作方便，適應多種惡劣環境并且可以在保證測量精度的同時進行夜間作業［1］，因而廣泛用于地鐵、高速鐵路、基坑、大壩等監測以及各種精密水準測量中。

對水準原始數據的編輯目前以兩種方法為主，一種是基于C＃語言對已有平臺進行二次開發，比如對徠卡的數據處理軟件LGO進行的二次開發［2］、基于PDA平臺的水準一體化測量系統的開發［3］；另外一種是基于VB語言以EXCEL為平臺的后處理程序設計。

可是當前多數徠卡數字水準儀數據處理程序大多以GSI格式原始數據為對象，以測量結果平差為導向進行設計［4］，忽略了測量數據的增減變更、替換，致使最終所需原始觀測數據紊亂。本文提出了原始觀測數據的整理重構技術與方法，解決了在工程實踐中對原始觀測數據進行增減、替換繼而重新計算、輸出的難題。

1 格式選取

徠卡數字水準儀測量的數據會自動以二進制格式存儲在儀器內存中，并且將數據轉換成多種格式，可以在數據輸出菜單下操作完成，格式分兩類，標準格式與自定義格式，標準格式分為XML與GSI，其中GSI分為GSI－8（數據位為8位）和GSI－16（數據位為16位）；自定義格式主要為TXT文本格式：英文顯示、只顯示測站高差、中文顯示。GSI與XML格式是以固定格式存儲的測量文件，處理時需采用徠卡公司研發的軟件Leica Geo Office（LGO）或Level Pak－Pr o進行處理［5］，由于 LGO 支持Leica所有儀器類型，以統一的方式管理TPS、GPS和水準數據，界面稍顯復雜，對使用者而言操作略顯繁瑣。使GSI與XML類文件時，需用專業軟件或程序語言進行訪問，并且熟悉其測量格式，對于多數工程人員而言操作過于復雜。

中文顯示的數據由標題部分（名稱、測段名、時間、起始點、開始高程）、數據部分（點號、中絲讀數、視距）和統計部分（本站視距、本站高差、累計視距、累計高差、目標高程、精度檢查）三部分構成，并且數據部分文字與讀數的字符間隔固定。其樣式如圖1所示。

圖1 原始格式

水準測量及數據整理中，對原始數據要求：

1）不得擅自修改原始觀測數據。

2）原始觀測數據隨水準路線前進方向按照測段有序排列。

3）能夠快速讀取每個測段的高差與距離數據。

4）原始數據中間出現不合格數據時，可以用新觀測的數據進行替代，并且保持測段整體數據的規整。

2 程序設計

對原始數據格式分析后，采用易于操作的EXCEL平臺，通過調用宏，用VBA程序語言在后臺進行編輯處理，實現精確重構，最后輸出原始格式的數據［6－7］。

2．1 數據導入

本程序導入數據時采用EXCEL導入文本功能，使用分隔符時采用空格與自定義西文冒號，導入新建表格中。此外也可使用VBA程序語言中Add方法或者open語句實現將文本數據合理導入EXCEL文件。

2．2 限差檢查

在程序中預置各等級水準測量限差。對于四等水準測量前后視距差應小于3 m，前后視距累計視距差應小于10 m［8］，部分代碼：

For i＝1 To 180

If Abs（Sheet1．Cells（11＋10＊（j－1），5）．Val ue－Sheet1．Cells（12＋10＊（j－1），5）．Val ue）＞3 Then

Msg Box"超限！"，vb OKCancel，"提醒"

End If

Next i

分析固定規律排列的原始數據，用For循環與if條件語句嵌套實現限差檢查［9］。

2．3 數據復制

復制功能主要是防止初始導入數據被改動，對部分數據賦予復制后的數值。

Sheets（"Sheet1"）．Select

Range（"A1：G1800"）．Select

Selection．Copy’對選中的單元格復制

Sheets（"Sheet3"）．Select

Cells．Select

ActiveSheet．Paste’對選中的單元格粘貼

2．4 計算表頭編制及各項數據統計

程序實現對測站高差、測站視距、累計高差、累計視距的計算，計算通過調用單元格的VALUE屬性（cells（）．val ue），用賦值語句和計算公式實現，然后通過For循環計算出各個測站的數據與累計數據。實現界面如圖2所示。界面右側即為實現各項數據的統計計算。

圖2 編輯界面

2．5 讀數重檢、數據替代、精度保留、點號排列

對原始數據進行精確重構并且以原格式輸出，要保證原始數據的準確無誤，因此在輸出前對數據進行檢核。

若原始數據中有一部分數據用剔除或重測后的新數據替代，累計視距和累計高差將不再正確，替換處相鄰測站的點號也不再連續。因此替換不正確的數值，用賦值以及For循環語句實現此功能，而點號要重新排列，代碼部分如下：

Sub變換點號（）

Di m i As Integer

For i＝1 To 180

Sheet3．Cells（11，3）．Value＝0

Sheet3．Cells（11＋10＊i，3）．Val ue＝Sheet3．

Cells（11＋10＊（i－1），3）．Value＋1

Next i

For i＝1 To 180

Sheet3．Cells（12，3）．Val ue＝1

Sheet3．Cells（12＋10＊i，3）．Value＝Sheet3．

Cells（12＋10＊（i－1），3）．Val ue＋1

Next i

End Sub

2．6 精確重構并輸出

各項功能實現后可對原始數據進行原格式輸出：創建文本、寫入數據。創建文本代碼：

Set fso＝Create Object（"Scripting．FileSystemObject"）

filename＝"c：重構后原始數據．txt"

Set sfile＝fso．Create Text File（filename）

寫入數據通過函數writeline（）循環調用逐行將未輸出的原始數據寫入文本［10］。需要注意的是，將原始數據引入時使用西文冒號以便分離文字與數值，因此重構還應將冒號寫入輸出數據，此外文字之間、數字之間、文字與數字間的空格長短須與原格式保持一致。

3 實例分析

以雅安市某測區四等水準測量為例。作為雅安市山區土地確權項目控制測量的一部分，在I成雅41基（09）和I成雅45基（09）二個I等水準點的控制下，聯測了13個D級GPS點，由2條附合路線和2條閉合路線及1條支線組成四等水準網，共20個測段，計114．81 k m，平均測段長5．74 k m，最短測段長1．39 k m，最長測段長10．50 k m，如圖3所示。

圖3 水準線路

因項目工期緊迫，采取了先水準后聯測GPS點的施測方案，于是觀測數據主要分為一期水準觀測記錄，二期聯測GPS點水準記錄，而提交水準部分成果資料則要求按照GPS點分測段整齊提交，要求將兩期的水準外業觀測資料按測段整齊排列，方便檢查驗收，并且各測段高差與測段長度能夠方便取出。水準路線較長，數據量較大，如果采用傳統辦法只能使用表格分段處理，處理后在原始數據中進行編輯，耗時耗力易出差錯。在此采用水準數據重構程序進行快速分類、處理。