地形圖檢測點高程精度統計軟件開發

胡現輝，胡茂林，曹志杰

(中國電力工程顧問集團西南電力設計院有限公司，四川 成都 610021)

地形圖檢測點高程精度統計軟件開發

胡現輝，胡茂林，曹志杰

(中國電力工程顧問集團西南電力設計院有限公司，四川 成都 610021)

目前廠變工程地形圖精度檢測采用打散點的方式。進行地形圖精度統計時，需人工逐點內插檢測點的高程進行高程誤差統計。檢測點數量通常有數百個，人工計算工作量大耗時長而且容易出錯，因此根據工作需要研制開發地形圖精度檢測軟件就很有意義。借助軟件計算代替傳統的人工計算使得工作效率大為提高，減少了人工繁雜的檢測工作，提高了檢測的效率和質量。

地形圖；高程精度統計；軟件開發。

1 概述

隨著經濟的發展、工程成本的提高和工程預算制度的嚴格執行，設計計算土石方與實際土石方不合的矛盾日益突出，這也是目前工程施工中易反饋的問題由于地形圖高程精度直接影響土石方量，地形圖高程檢測顯得十分重要，希望通過本軟件的開發對地形圖高程精度進行自查與檢查以提高地形圖成品質量。

本軟件通過由等高線節點構三角網或讀取點記錄文件與三角網文件兩種可選方式生成三角網，對三角網內的檢測點坐標進行高程內插并與檢測點高程比較得到差值，對所有檢測點高程差值進行統計，列出統計結果包括各誤差區間點數與點號、高程中誤差、檢測點高差列表等統計結果。該軟件可快速、高效地完成地形圖的高程精度檢測，在地形圖的質量檢驗中具有較高的應用價值，保證了作業質量、提高了生產效率。

地形圖檢測點精度統計結果保存為EXCEL表格，內含3個表單：檢測點高程精度統計結果表、各誤差區間點號表、檢測點高差列表。表單包含了精度統計的全部信息，方便以后的數據管理和信息查詢。

2 軟件設計

軟件為三角網生成提供兩種可選方式，(1)為讀取SV軟件“等高線/構三角網” 菜單生成的等高線文件(*.CON)，然后點擊軟件“等高線節點構三角網”按鈕即可生成狄洛尼三角網；(2)為讀取SV軟件 “幫助/生成點線數據記錄文件” 菜單生成的點記錄文件(*.COR)、“等高線/構三角網” 菜單生成的三角網文件(*.TRI)，通過循環對兩者進行匹配生成三角網。

三角網生成后讀入檢測點文件(*.CSV)，對檢測點逐點循環判斷出檢測點是否位于三角網中的某個三角形內，然后對檢測點平面位置處高程進行雙線性內插，記錄內插高程與檢測點高程的高差。再對高差進行中誤差統計、誤差區間判斷、點號記錄等操作。軟件流程圖見圖1。

圖1 軟件流程圖

3 軟件使用詳細步驟

3.1 讀取等高線CON文件

等高線CON文件為二進制格式，程序依次讀取文件信息、等高線根數、等高線點數、等高線高程值、平滑系數以及各節點坐標。提取各節點坐標高程，存入動態數組。

3.2 構三角網

將等高線所有節點使用逐點插入算法構Delaunay三角網，由于此過程算法較為復雜，等高線數據量大時構三角網過程較慢，需耐心等待構三角網完成提示框。

3.3 讀取點記錄COR文件

點記錄COR文件格式為“b，點號，北坐標，東坐標，高程，備注”，程序通過對讀取的字符串中搜索逗號進行分離各項。其中備注項為“編碼=**+0”，“**”共有4種形式：00；01；11；10，分別代表點坐標為有高注記、有高不注記、無高不注記、無高注記。通過對備注項搜索等號判斷提取出有高注記和有高不注記點坐標，賦值給點記錄文件數組。

3.4 讀取TRI三角網文件

三角網文件格式為二進制的全字符ASCLL文件，讀文件時每讀取24個字節長度為一個點號存儲單位，每3個連續點號為一個三角網的三個角點，程序依次讀取每24個字節的前6位(即將點號長度控制為6位)賦值給三角網數組。

3.5 檢測點文件格式要求

檢測點文件格式要求為“點號，北坐標，東坐標，高程”，高程以后的字符程序不進行讀取。逐行讀入字符串后，程序搜索逗號進行各項分離賦值給檢測點數組。

3.6 統計按鈕

點擊統計按鈕后，首先判斷用戶是否已選擇等高距，進行等高距選擇后才能繼續計算。并記錄等高距選項、地形類別、檢測精度選項、是否為隱蔽或施測困難的一般地區或水下地形圖、是否為水下地形圖作業困難，水深大于20 m或工程精度要求不高情況。

采用等高線節點構三角網方法內插高程時，為免無等高線區域的檢測點使用較遠處的等高線節點生成的三角形進行內插高程，先將邊長較大的三角形進行過濾，再使用兩重循環對檢測點高程進行內插。

采用讀取點記錄文件與三角網文件方法內插高程時，使用檢測點數組、點記錄文件數組、三角網點數組進行三重循環，采用面積法匹配三角網點，雙線性內插檢測點高程。

最后記錄高差、分項列出各高差區間點號、統計點數、計算中誤差、計算質量評分、界面顯示各項。

3.7 保存按鈕

點擊保存按鈕后根據各統計值，分項寫入3個表單：檢測點高程精度統計結果表、各誤差區間點號表、檢測點高差列表。為直觀查看檢測點分布，同時生成“全部檢測點.org”、“粗差點.org”、“1～2倍等高距點.org”、“0.5～1倍等高距點.org”、“0～0.5倍等高距點.org”等文件在同目錄下。

3.8 高程中誤差計算

高程中誤差按照《火力發電廠工程測量技術規程》DL/T 5001-2014中第6.1.8條規定計算，如公式(1)。

式中：m為檢查點中誤差(m)； Δ為檢查點實

測值與圖上點位坐標或高程內插值得差值

(m)；n為參與評定精度的檢查點數。

中誤差限值m0(允許中誤差值)在《數字測繪產品檢查驗收規定和質量評定》GB/T 18316-2008中第4.4條規定為“按技術設計執行”，本軟件中誤差限值m0參照《火力發電廠工程測量技術規程》DL/T 5001-2014中第6.1.4條等高線插值點或相對于鄰近圖根點的高程中誤差的規定，見表1。

表1 等高線插值求點的高程中誤差 (m)

在允許中誤差二倍以內(含二倍)的誤差值均應參與數學精度統計，超過允許中誤差二倍的誤差視為粗差。

3.9 質量評分

根據《數字測繪產品檢查驗收規定和質量評定》GB/T 18316-2008第4.4條規定，高程注記點與等高線高程中誤差符合合格條件m＜m0后計分方法按照公式(2)計算。

同時要求檢測點分布均勻，位置易于辨認，不少于50個。

4 軟件使用說明

由于本人水平與時間有限以及使用方法的限制，使用該軟件時以下問題需要說明。

4.1 粗差點誤判

由于程序僅根據三角網內插高程進行高差計算，無法考慮陡坎陡壁的坎上砍下點高差較大這樣的實際地形，三角網內插高程無法體現真實高程，容易判定為粗差點，可將程序生成的檢測點org文件粘貼至地形圖org文件中進行人工判斷剔除，使其不參與高差中誤差計算。

4.2 兩種生成三角網方法比較

程序提供了讀取三角網文件內插高程與等高線節點構三角網兩種方法生成三角網，各有優缺點，需根據實際情況選擇使用。

(1)讀取三角網文件內插高程方法

缺點：由于讀取地形圖org文件中的有高注記與有高不注記點，某些錯誤高程點在地形圖編輯中僅做不注記操作不進行無高操作的話仍會參與構三角網(僅使用有高注記點的話，因點數稀少內插精度較差)。某些地形因測點少無法反應真實地形。

優點：直接讀取SV生成的點文件與三角網文件，軟件運行較快。

(2)等高線節點構三角網方法

缺點：構三角網計算較慢，地形圖數據量大時，需耐心等待三角網完成提示。由于是將等高線節點坐標直接構三角網，節點高程取等高線值，在山頂或鞍部處此方法有一定統計精度失真。

優點：使用人工編輯后的等高線文件能夠較為真實反映地形走勢，如在地形圖編輯過程中明顯感覺部分區域因測點不足不能真實反映地形、人工對等高線走向進行了較多干預的情況，需采用此方法內插檢測點高程。

4.3 使用建議

可將程序生成的“1～2倍等高距點.org”及“粗差點.org”粘貼至地形圖文件中，對1～2倍等高距點與粗差點在地形圖中逐個查看，以便發現由于局部地形復雜測點不足導致的地形失真情況及時改正，再重新計算高差中誤差。

5 總結

在地形圖質量檢查中, 利用該軟件能夠方便快速的實現高程精度檢測統計, 程序界面簡潔, 輸出的成果文件易于編輯使用, 減少了人工記錄、計算統計的煩瑣, 消除人為誤差, 大大提高了工作效率，經實際運用,精度檢測統計結果可靠。

隨著業主精細化管理的提高，對設計、施工管理日益細化、經濟指標量化，對土石方工程量計算提出了更高要求，這對我們測量人員是個新的挑戰。所以建議在進行地形圖測量完成后，對現場關鍵地形點進行檢測，使用該軟件進行檢測點精度統計，以減少施工過程中施工單位提出土石方工程量不符合的矛盾。

[1] 胡吉倫，程正逢，徐 輝．地形圖測量精度對土石方計算的影響分析[J]．電力勘測設計，2014，(3)．

Software Development of Detecting Point Elevation Accuracy Statistical of Topographic Map

HU Xian-hui, HU Mao-lin, CAO Zhi-jie
(China Power Engineering Consulting Group Southwest Electric Power Design Institute Co., Ltd., Chengdu 610021, China)

The plant engineering topographicmap accuracy statistics are added up by way of scattered points, manual point by point interpolation point detection of elevation of the elevation error statistics.The number of detected points usually have hundreds, manual calculation workload big long and error prone, so according to the needs of development of topographicmap precision test software development becomes very meaningful, by software calculation instead of the traditional manual calculation makes the work efficiency is greatly improved, reduce artificial complex detection work, improve the quality and efficiency of detection.

topographicmap; elevation precision statistics; software development.

P2·TP39

B

1671-9913(2017)03-0011-04

2016-10-29

胡現輝(1983- )，男，河南鶴壁人，碩士，高級工程師，主要從事電力工程勘測設計工作。