GNSS控制網(wǎng)選點輔助程序的設(shè)計與實現(xiàn)

朱逍賢，余代俊，蒲朝旭

(1.成都理工大學(xué)現(xiàn)代工程測量技術(shù)及應(yīng)用研究所，四川 成都 610059； 2.成都市建筑職業(yè)中專校，四川 成都 610051)

GNSS控制網(wǎng)選點輔助程序的設(shè)計與實現(xiàn)

朱逍賢1，2*，余代俊1，蒲朝旭1

(1.成都理工大學(xué)現(xiàn)代工程測量技術(shù)及應(yīng)用研究所，四川 成都 610059； 2.成都市建筑職業(yè)中專校，四川 成都 610051)

目前，測量平面控制網(wǎng)主要采用GNSS方式布設(shè)。但傳統(tǒng)的GNSS控制網(wǎng)內(nèi)業(yè)圖上選點速度慢、復(fù)雜且容易出錯，為此，筆者提出一種內(nèi)業(yè)選點的“一筆構(gòu)圖法”。在構(gòu)圖完成之后，再利用程序進行控制點信息和邊信息的統(tǒng)計輸出檢查，當(dāng)滿足技術(shù)設(shè)計要求之后，即可進行外業(yè)的踏勘埋石。實踐表明，該法能夠有效降低內(nèi)業(yè)選點的復(fù)雜度，提高工作效率。

控制網(wǎng)選點；點處理；邊處理；一筆構(gòu)圖法

1 引 言

GNSS控制網(wǎng)在測量平面基準(zhǔn)建立中是首選。GNSS控制網(wǎng)的布測一般要經(jīng)過圖上選點、實地踏勘調(diào)整點位、埋石、觀測和數(shù)據(jù)處理等步驟。圖上選點一般可以在CASS軟件上以測區(qū)地形圖或影像圖配以該區(qū)域邊界矢量圖為基礎(chǔ)，根據(jù)控制網(wǎng)等級、用途、交通情況和地物分布等進行初步選點構(gòu)網(wǎng)，并檢查所構(gòu)網(wǎng)形是否滿足相應(yīng)GNSS等級網(wǎng)的平均邊長要求和設(shè)計的點位數(shù)[1～4]，之后再進行實地踏勘，進而對網(wǎng)點位置進行調(diào)整。

為了在圖上調(diào)整挪動地面對應(yīng)的某點位時不因挪動一點而拆散破壞相鄰各邊的圖形結(jié)構(gòu)，本文提出了一種內(nèi)業(yè)選點的“一筆構(gòu)圖法”。所謂“一筆構(gòu)圖法”即是在內(nèi)業(yè)選點時使用一條完整的多段線構(gòu)成全部預(yù)設(shè)網(wǎng)點之圖形，這樣，在調(diào)整挪動某一點位時，只需用鼠標(biāo)選定該點并拖動即可，而不致使網(wǎng)形散架。當(dāng)控制網(wǎng)規(guī)模較大、點數(shù)較多時，人工統(tǒng)計相關(guān)信息時往往易出錯。本文提出了自動統(tǒng)計點數(shù)及編號檢查，自動統(tǒng)計全網(wǎng)邊數(shù)及平均邊長的方法，并用程序加以實現(xiàn)，極大方便了控制網(wǎng)選點并提高了工作效率。

2 程序設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 點融合處理

在進行“一筆構(gòu)圖法”繪制時，一般是采用目視方法在CASS中進行操作，有可能會造成所繪制的點或線由于目視識別誤差、捕捉未打開、捕捉錯誤等原因而無法將所有的點或線都按照需要重合在一起，故在進行相關(guān)信息統(tǒng)計時應(yīng)該先進行點融合處理。

點融合處理即是通過程序?qū)⑸鲜鋈斯げ僮鳟a(chǎn)生的錯誤進行修復(fù)處理，其具體的實現(xiàn)步驟如下：

(1)獲取“一筆構(gòu)圖法”所繪制的折線；

(2)獲取該折線各個頂點坐標(biāo)，并且對每個頂點進行編號；

(3)循環(huán)找出距離每一個點的最近點；

(4)對(3)步中的數(shù)據(jù)按照最近點由多到少進行排序；

(5)對(4)步排序后的數(shù)據(jù)按照最近點由多到少依次處理，前面已經(jīng)處理的點號后面直接跳過不予處理；

(6)將進行點融合之后的數(shù)據(jù)按照(2)中的編號進行排序，以便更新折線點坐標(biāo)；

(7)根據(jù)(6)中的數(shù)據(jù)修改圖中的折線，從而使需要重合在一起的點重合在一起。

需要特別說明的是，(3)步中根據(jù)距離查找距離一個點的最近點，這里涉及一個閾值的問題。由于GNSS測量規(guī)范中不可能允許兩個GNSS點之間的距離只有幾米或者幾十米，同時由于目視誤差也不可能達到幾百上千米的誤差，而且實際顯示器的大小、測區(qū)范圍等因素都可能影響目視誤差，故該項限差需要根據(jù)實際情況進行設(shè)置，比如 10 m、20 m等。

2.2 點號重復(fù)性檢查

在進行點融合之后，才能夠進行點號的編寫，這步通常采用手工直接在圖面進行輸入填寫的方式，這就很容易在手工編寫點號時出現(xiàn)重復(fù)點號的情況，故必須進行檢查。

進行點號重復(fù)性檢查的具體實現(xiàn)思路如下：

(1)選擇用于查重的點號；

(2)循環(huán)比較各個點號，如果出現(xiàn)重復(fù)點號則進行記錄；

(3)將(2)步中的處理結(jié)果在AutoCAD命令行進行輸出，如果包含重復(fù)點號，則將重復(fù)點號文字進行輸出，以便用戶進行檢查。

2.3 點統(tǒng)計

控制點數(shù)量是GNSS控制網(wǎng)測量項目中一個重要指標(biāo)，控制點數(shù)量需按項目合同要求布設(shè)，直到滿足要求為止。

點數(shù)量統(tǒng)計的具體實現(xiàn)步驟如下：

(1)獲取需要統(tǒng)計的折線；

(2)按照2.1節(jié)中的思路先進行點融合處理，以免統(tǒng)計出的點數(shù)量存在錯誤；

(3)將進行點融合之后的點坐標(biāo)序列進行去重處理，以免同一個點被統(tǒng)計多次；

(4)將點統(tǒng)計結(jié)果進行輸出。

2.4 邊統(tǒng)計

最長最短邊長和平均邊長也是GNSS控制網(wǎng)設(shè)計中需要考慮的一個重要技術(shù)指標(biāo)，如果最長最短邊長超限太多、平均邊長不能滿足某一個等級的要求，則不能認(rèn)定所設(shè)計的控制網(wǎng)能夠滿足需求，需要重新進行設(shè)計。

邊統(tǒng)計的具體實現(xiàn)步驟如下：

(1)選取需要統(tǒng)計的折線；

(2)按照2.1節(jié)中的思路先進行點融合處理，以免統(tǒng)計出的邊信息存在錯誤；

(3)根據(jù)點融合之后的折線組成線段集合；

(4)對(3)中所組成的線段集合進行去重處理，刪除重復(fù)邊；

(5)統(tǒng)計去重之后的線段條數(shù)和長度，并查找計算出最長邊長和最短邊長；

(6)將統(tǒng)計計算出的平均邊長和最長最短邊長進行輸出。

2.5 點號縮放

當(dāng)打印輸出控制網(wǎng)圖的幅面有變，如A3或A4時，點號字體的大小要匹配網(wǎng)圖，因此點號縮放是必需的一個功能，在AutoCAD中，字體的縮放一般是按照其基點或者對齊點進行縮放，這就會造成當(dāng)文字較小時，縮放后離其需要注記的點位置距離過遠，文字較大時距離過近等問題。此處的點號縮放是將文字的縮放中心調(diào)整為其所對應(yīng)的點位置，這樣就會使文字的縮放更加合理。

其具體實現(xiàn)方法如下：

(1)選取進行點號去重檢查之后的點號和進行點融合之后的折線；

(2)將折線的頂點信息存入一個集合，點號的信息存入另一個集合；

(3)比較(2)中兩個集合的元素個數(shù)是否一致。如果不一致則提示用戶錯誤原因，并且要求用戶重新選擇處理；

(4)匹配點號與頂點，按照距離最近進行匹配；

(5)按照用戶輸入的縮放比例參數(shù)對文字以其匹配的頂點為中心進行縮放。

3 效果展示

將2中所設(shè)計的功能利用ObjectARX .NET[5]編寫程序并且在AutoCAD 2006下測試通過。

為方便使用，將上述功能進行了整合，放入AutoCAD的菜單中，如圖1所示。

圖1 控制網(wǎng)選點輔助程序菜單

3.1 點融合處理

在進行點融合處理之前的效果如圖2所示，根據(jù)2.1節(jié)中的算法進行點融合處理之后的效果如圖3所示。從圖3可以看出，需要捕捉在一起的點已經(jīng)捕捉在一起，而超過所設(shè)的限差的點則沒有被捕捉在一起，滿足了點融合的要求。

圖2 進行點融合之前

圖3 進行點融合之后

3.2 點號重復(fù)性檢查

在用戶手工編寫點號時，可能會出現(xiàn)類似于圖4的情況，造成圖中出現(xiàn)重復(fù)的點號，這就會造成后續(xù)點號個數(shù)統(tǒng)計和點數(shù)量統(tǒng)計結(jié)果不一致的情況，故需要進行點號重復(fù)性檢查。對圖4進行重復(fù)性檢查得到的結(jié)果如圖5所示，提示圖4存在重復(fù)點號，并且輸出重復(fù)點號為G1和G6，這樣就方便用戶定位和修改錯誤。如果用于選擇的點號個數(shù)與折線頂點去重之后的個數(shù)不一致時，程序同樣會提示用戶重新選擇，直到兩者一致時方能夠進行后面的檢查。

圖4 進行點號重復(fù)性檢查之前

圖5 點號重復(fù)性檢查結(jié)果

3.3 點統(tǒng)計

圖6為進行點融合和點號重復(fù)檢查并修改之后的成果圖，對此圖進行點統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果輸出如圖7所示，從輸出結(jié)果可以看出進行點融合之后點的個數(shù)為8個，與圖6中正確標(biāo)注的點號的個數(shù)8個是一致的。

圖6 進行3.1和3.2的檢查并修改后

圖7 點統(tǒng)計結(jié)果

3.4 邊統(tǒng)計

同樣對圖6進行邊統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果如圖8所示。從圖中可以看出該折線剔除重復(fù)邊之后進行統(tǒng)計得出的平均邊長為 14.791 m，最長邊為 21.459 m，最短邊為 9.180 m(注：此處的邊長沒有考慮比例尺，實際工作中的邊長應(yīng)該按照項目設(shè)計書中的要求進行設(shè)計)。

圖8 邊統(tǒng)計結(jié)果

3.5 點號縮放

對圖6中的點號進行2倍縮放之后，其效果如圖9所示。圖10為AutoCAD中通過調(diào)整文字高度的方式進行的字體自動縮放，從圖中可以看出其為基于文字的對齊點或者文字的定位點進行的縮放，無法達到圖9的效果，通過該方法的文字縮放能夠使文字更好的分布在圖中，從而達到更好的圖面效果。

圖9 點號縮放后效果

圖10 AutoCAD自帶縮放效果

4 結(jié) 論

本文對GNSS控制網(wǎng)圖上選點作業(yè)中存在的問題進行了分析，指出了傳統(tǒng)繪圖方法的不足，針對這類問題，提出了用“一筆構(gòu)圖法”進行控制網(wǎng)的繪制方法。在利用了“一筆構(gòu)圖法”繪制控制網(wǎng)后，利用自編寫程序進行點融合處理、點號重復(fù)性檢查、點數(shù)量統(tǒng)計、平均邊長統(tǒng)計等各項處理及檢查，并滿足GNSS測量技術(shù)規(guī)定之后，即可進行外業(yè)的后續(xù)埋石，大大提高了生產(chǎn)作業(yè)效率。

在后期的使用中，還可以根據(jù)需要進行其他功能的添加，比如實現(xiàn)點號與點位的挪移聯(lián)動，并且在聯(lián)動時能夠考慮文字對線條的壓蓋[6～9]等問題。

[1] CJJ/T 73-2010. 衛(wèi)星定位城市測量技術(shù)規(guī)范[S].

[2] GB/T 18314-2009. 全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范[S].

[3] 徐杰，孟黎，唐詩華等. 控制網(wǎng)選點系統(tǒng)的研究[J]. 測繪與空間地理信息，2008(1)：158～161.

[4] 吳春松，孫曉煒，王浩等. GPS控制網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計研究[J]. 硅谷，2012(20)：53，19.

[5] 李冠億. 深入淺出AutoCAD二次開發(fā)基礎(chǔ)[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[6] 曾洪飛，張帆，盧擇臨. AutoCAD VBA & VB.NET開發(fā)基礎(chǔ)與實例教程[M]. 北京：中國電力出版社，2009.

[7] 楊孝安，王保國. 基于CAD平臺的植被符號自動移位[J]. 城市勘測，2008(1)：122～124.

[8] 李乃良，楊孝安. 基于AutoCAD的地形圖中高程注記的自動移位[J]. 城市勘測，2008(2)：119～121.

[9] 付崇江，余代俊，王麗麗. 基于.NET平臺的CAD地形圖注記的自動調(diào)整[J]. 工程勘察，2010(3)：84～90.

[10] 蒲朝旭，湯洪，林莉. 橢圓搜索方式高程注記智能移位方法[J]. 測繪科學(xué)，2015(3)：141～145.

TheDesignandImplementationofAuxiliarySelectionPointforGNSSControlNetwork

Zhu Xiaoxian1，2，Yu Daijun1，Pu Chaoxu1

(1.The Modern Engineering Measurement Techniques and Applications Institute，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China； 2.Chengdu Architecture Vocational High School，Chengdu 610051，China)

At present，the measurement plane control network is mainly used GNSS.However，the traditional GNSS control network on the industry map is slowly，complex and error-prone，therefore，the author put forward a kind of interior design point method called “Once Drawing for Building Graphics Method”.After the drawing is completed，the program is used to statistical output the control point and side information and to check. When the technical design requirements are met，the excavation can be carried out.Practice shows this can effectively reduce the complexity of the internal selection point and improve the work efficiency.

selection point for control network；point processing；edge processing；once drawing for building graphics method

1672-8262(2017)06-143-04

P209

B

2017—02—28

朱逍賢(1987—)，女，碩士研究生，主要從事工程測量技術(shù)應(yīng)用及研究。