平板測量系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李德龍(合肥市測繪設(shè)計(jì)研究院,安徽合肥 230061)

平板測量系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李德龍?
(合肥市測繪設(shè)計(jì)研究院,安徽合肥 230061)

摘 要:為更好地實(shí)現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)獲取與處理,我們研發(fā)了平板測量系統(tǒng)。本文首先提出了平板測量系統(tǒng)研發(fā)的背景,明確了平板測量系統(tǒng)研發(fā)的指導(dǎo)思想；然后介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案,并詳細(xì)闡述了為實(shí)現(xiàn)解決方案而進(jìn)行的軟件開發(fā)主要過程及數(shù)據(jù)通訊硬件關(guān)鍵技術(shù)；最后介紹了系統(tǒng)應(yīng)用范圍及應(yīng)用情況,并對相關(guān)問題進(jìn)行了說明。

關(guān)鍵詞:平板測量系統(tǒng)；方案設(shè)計(jì)；系統(tǒng)開發(fā)

1　引 言

測繪,從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代,經(jīng)歷了數(shù)字化、信息化,正進(jìn)入“智慧化”發(fā)展的新階段。然而,經(jīng)調(diào)查,在工程測量中,多數(shù)測繪單位仍存在使用紙質(zhì)手簿記錄數(shù)字型測量儀器觀測數(shù)據(jù)的情況。十多年前,多家軟件公司推出了工程測量記錄軟件,但由于軟件的靈活性較差,不能很好滿足測繪生產(chǎn)需求,限制了軟件的普及。近年,部分測繪單位,結(jié)合單位自身情況研發(fā)了工程測量系統(tǒng),以解決原始測量數(shù)據(jù)的記錄與處理,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息測繪內(nèi)外業(yè)一體化。

為解決以上問題,結(jié)合我院情況,我們設(shè)計(jì)開發(fā)了基于Windows操作系統(tǒng)的平板測量系統(tǒng)。軟件設(shè)計(jì)平臺選擇Windows操作系統(tǒng)。原因:①Windows系統(tǒng)穩(wěn)定,功能強(qiáng)大;②兼容性強(qiáng),易擴(kuò)展,可以運(yùn)行Auto-CAD、ArcGIS,獲取外業(yè)觀測數(shù)據(jù)無需轉(zhuǎn)換,可直接進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理;③開發(fā)資源豐富,經(jīng)過幾代測繪人的努力,積累了大量的基于Windows操作系統(tǒng)的測繪算法和代碼。通訊硬件采用串口通訊+藍(lán)牙通訊+微功率無線電通訊模塊(433MHZ)。

方案設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想:規(guī)范、安全、高效、易用、內(nèi)外業(yè)一體。

2　方案設(shè)計(jì)

2．1開發(fā)平臺

開發(fā)平臺選擇Windows 8操作系統(tǒng)。Windows8采用了多點(diǎn)觸控技術(shù),適合外業(yè)手指觸摸操作;開發(fā)語言采用Visual Studio 2010;圖形系統(tǒng)采用AutoCAD 2012;電子表格采用Excel 2010。數(shù)據(jù)庫采用Access 2010。

2．2通信系統(tǒng)

串口通信。為控制測量過程及數(shù)據(jù)傳輸,平板電腦端與測量儀器端數(shù)據(jù)流采用串口進(jìn)行通信。

無線通訊。為發(fā)揮平板電腦現(xiàn)場繪圖的優(yōu)勢,平板電腦操作員應(yīng)能離開測站,跟隨“立尺員”,近距離查看地形要素連接,準(zhǔn)確進(jìn)行圖形編輯,并能通過無線通信發(fā)送測量指令控制測量儀器并接收測量數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)此功能,我們研發(fā)了微功率無線電通訊模塊(433mhz),包括控制端和接收端。控制端放置于平板電腦藍(lán)牙作用范圍內(nèi),接收端連接于全站儀串口。

2．3文字處理

文字處理利用文件流FileStream、文本變換等技術(shù)對原始觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。文字處理功能主要實(shí)現(xiàn):數(shù)據(jù)記錄、控制點(diǎn)錄入、控制點(diǎn)修改、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)處理、報(bào)告打印。

2．4圖形處理

圖形處理在AutoCAD平臺上,利用空間圖形處理技術(shù)對測量數(shù)據(jù)圖形化,實(shí)現(xiàn)地形測量現(xiàn)場成圖,做到“測即能見”,并實(shí)現(xiàn)圖形的信息化。圖形處理功能主要實(shí)現(xiàn):控制點(diǎn)展繪、測站定向、點(diǎn)狀地物測繪、線狀地物測繪、地物屬性賦值、空間數(shù)據(jù)符號化、常用符號、圖形編輯工具、原始數(shù)據(jù)保存等。

3　方案實(shí)現(xiàn)

3．1程序主界面

為適合外業(yè)手指觸摸操作,界面按大按鈕進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖1所示:

圖1　程序主界面

3．2通信實(shí)現(xiàn)

(1)串口通信

串口通信要解決平板電腦與不同型號全站儀數(shù)據(jù)通訊問題。現(xiàn)銷售的全站儀基本都提供了接口控制指令,利用這些指令,可以控制全站儀的測量操作。以topcon儀器為例,通訊實(shí)現(xiàn)主要過程如下。

With mySerialPort

．PortName="COM1" :端口號

．StopBits=StopBits．One :一位停止位．Parity=Parity．Even :偶校驗(yàn)．DataBits=8 :8位數(shù)據(jù)位．BaudRate=9600 :波特率End With

mySerialPort．Open() :打開串口

mySerialPort．WriteLine("Z10091" & Chr(3)) :發(fā)送只測角指令

mySerialPort．WriteLine("Z44090" & Chr(3)) :發(fā)送測角測距指令

return_string=mySerialPort．ReadExisting :讀取返回?cái)?shù)據(jù)

(2)無線通信

無線通訊過程:全站儀←→串口←→微功率無線電通訊模塊(433Mhz)←→微功率無線電通訊模塊(433Mhz)←→藍(lán)牙←→平板電腦(藍(lán)牙)。微功率無線電通訊模塊(433Mhz)最短天線可滿足300 m通信,增加天線長度可增加通訊距離。如圖2所示:

圖2　通訊鏈路圖

3．3文字處理

(1)數(shù)據(jù)記錄

數(shù)據(jù)記錄按測量類型分6類:兩測回、一測回、支導(dǎo)線、碎部測量、三角高程測量、地形測量。儀器觀測數(shù)據(jù),通過通信鏈路,傳輸至平板電腦,按照測量規(guī)范,進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與數(shù)據(jù)唯一性檢查,合格數(shù)據(jù)記錄于數(shù)據(jù)庫中,數(shù)據(jù)庫進(jìn)行加密,數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)瀏覽。兩測回界面如圖3所示。

(2)智能化計(jì)算處理

系統(tǒng)通過測量數(shù)據(jù)的“測站、前視、后視”連接關(guān)系,進(jìn)行智能化計(jì)算與處理。主要過程如下:控制點(diǎn)的查詢與起算數(shù)據(jù)的匹配、符合導(dǎo)線查詢與平差計(jì)算、支導(dǎo)線的查詢與計(jì)算,碎部點(diǎn)查詢與計(jì)算,三角高程查詢與計(jì)算,觀測手簿生成,觀測報(bào)告生成,交換數(shù)據(jù)生成,觀測報(bào)告打印。

圖3　兩測回

3．4測圖系統(tǒng)

測圖系統(tǒng)優(yōu)勢是測量的空間數(shù)據(jù)以符號化的圖形方式實(shí)時(shí)顯示,并對地物空間數(shù)據(jù)進(jìn)行屬性賦值,完成信息化測繪。測圖模塊系統(tǒng)基于AutoCAD平臺進(jìn)行二次開發(fā),主要功能如下。如圖4所示:

圖4　測圖模塊

(1)控制點(diǎn)展繪

控制點(diǎn)利用文本數(shù)據(jù)批量展繪至圖形,也可單個(gè)錄入。

(2)測站定向

測站定向點(diǎn)坐標(biāo),可以通過AutoCAD圖形選擇,也可以手工輸入。定向后,必須進(jìn)行已知點(diǎn)檢查,限差滿足要求方可進(jìn)行地形測量。

(3)點(diǎn)狀地物測量

點(diǎn)狀地物以“符號塊”表示,依據(jù)《國家基本比例尺地圖圖式第一部分》,使用AutoCAD工具,制作點(diǎn)狀地物符號塊。根據(jù)所選點(diǎn)狀地物,系統(tǒng)在測量點(diǎn)位處插入相應(yīng)符號塊,實(shí)現(xiàn)點(diǎn)狀地物的符號化。為實(shí)現(xiàn)信息化測繪,對點(diǎn)狀地物進(jìn)行屬性賦值,屬性代碼依據(jù)《地形圖要素分類與代碼》。以路燈為例,AutoCAD 中,屬性代碼是通過對擴(kuò)展組碼賦值實(shí)現(xiàn)。

DataType(0)= 1001:Data(0)= " SOUTH" :1001組,應(yīng)用系統(tǒng)名

DataType(1)= 1000:Data(1)= "340118" :1000組,路燈代碼

DataType(2) = 1003:Data(2) = " COMPONENT" :1003 組,層名

AcadBlockReference．SetXData(DataType, Data) :塊擴(kuò)展碼賦值

點(diǎn)狀地物測量設(shè)置一個(gè)測量標(biāo)尺。利用列表選擇框和“常用符號”進(jìn)行點(diǎn)狀地物測繪。

(4)常用符號

常用符號功能配合點(diǎn)狀地物測量,可以快速選擇點(diǎn)狀地物。作業(yè)時(shí)把常用點(diǎn)狀地物符號放置在“常用符號”容器內(nèi),使用時(shí),從容器內(nèi)快速選取。“常用符號”容器最多可放置16個(gè)點(diǎn)狀地物符號,且可按“先進(jìn)先出”進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

(5)線狀地物測量

線狀地物以“線型”表示,依據(jù)《國家基本比例尺地圖圖式第一部分》,使用AutoCAD工具,制作線狀地物線型。根據(jù)所選線狀地物,系統(tǒng)把當(dāng)前測量線設(shè)置為相應(yīng)線型,實(shí)現(xiàn)線狀地物的符號化。屬性賦值方法同點(diǎn)狀地物。

線狀地物測量三個(gè)測量標(biāo)尺的使用。在基于ASC碼文本記錄的“簡碼識別”測量中,點(diǎn)名包含字母和數(shù)字,字母代表地物類型,數(shù)字的“連續(xù)”與“不連續(xù)”代表線狀地物的“連接”與“不連接”,此方法需要作業(yè)員的大量記錄或記憶。本系統(tǒng)線狀地物測量使用三標(biāo)尺,三標(biāo)尺可交叉使用于測量3種不同類型的線狀地物,各標(biāo)尺獨(dú)立處理連接關(guān)系。此方法無需輸入點(diǎn)名,可靈活、快速實(shí)現(xiàn)地物連接,配合“快速編輯工具”,實(shí)現(xiàn)即時(shí)成圖,極大提高測圖效率。

(6)快速編輯工具

快速編輯包含9項(xiàng)命令。

快速編輯工具通過手指觸摸操作,基本滿足現(xiàn)場編輯需求。必要時(shí)可以配小鼠標(biāo),操作AutoCAD。

(7)線狀實(shí)體處理

在AutoCAD中用AcadLWPolyline類實(shí)現(xiàn),此類提供了大量的方法,可以實(shí)現(xiàn)線狀地物的創(chuàng)建、刪除、編輯。

Public entline As Autodesk．AutoCAD．Interop．Common．AcadLWPolyline '線實(shí)體

Dim vertex-number as As integer '線頂點(diǎn)數(shù)

ReDim Preserve coordinate_entline(2?vertex-number - 1)'線頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)組

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

entlline．Delete() '刪除線實(shí)體

entline．Coordinates=coordinate_entline '線頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)組賦值

entline．update() '線實(shí)體更新

圖形編輯功能是通過頂點(diǎn)數(shù)組坐標(biāo)的變化實(shí)現(xiàn)。

(8)源數(shù)據(jù)記錄

為防止圖形數(shù)據(jù)丟失或非預(yù)期編輯,原始觀測坐標(biāo)數(shù)據(jù)保存于數(shù)據(jù)庫中,數(shù)據(jù)庫進(jìn)行密碼保護(hù)。質(zhì)檢人員可以通過展點(diǎn)工具,批量展繪原始觀測數(shù)據(jù),供檢查使用。

4　系統(tǒng)應(yīng)用

平板測量系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用,產(chǎn)生了積極的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。在工程測量中引進(jìn)無線測量通訊模塊,實(shí)現(xiàn)了電子記錄器離開測站走向鏡站的突破。

(1)提高效率。系統(tǒng)的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)國家規(guī)范,系統(tǒng)做到規(guī)范性與靈活性的結(jié)合,極大提高效率,系統(tǒng)應(yīng)用于定位測量、用地測量、竣工測量、日照測量、地形測量等。

(2)控制質(zhì)量。系統(tǒng)對測量過程進(jìn)行控制并記錄原始數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化,防止錯(cuò)誤的產(chǎn)出,有效控制質(zhì)量。

(3)信息化測繪。利用平板電腦強(qiáng)大的功能,能夠?qū)崿F(xiàn)測量數(shù)據(jù)采集的現(xiàn)場信息編碼,利用數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù),實(shí)現(xiàn)信息化測繪。

5　結(jié) 語

本文介紹了平板測繪系統(tǒng)系設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)過程,并介紹了系統(tǒng)應(yīng)用情況。然而,測繪專業(yè)多樣,需求復(fù)雜,由于水平所限,本系統(tǒng)尚不能處理復(fù)雜作業(yè)情況,比如航測圖調(diào)繪等,在以后的工作中,我們將繼續(xù)完善。

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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

文章編號:1672-8262(2015)05-108-04中圖分類號:P209

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

收稿日期:?2015—05—04

作者簡介:李德龍(1971—),男,高級工程師,注冊測繪師,主要從事測繪技術(shù)工作。