Leica DNA03水準儀數據格式轉換與存儲方法研究

文/隋正蘇 遼寧有色地質地理信息研究院有限公司 遼寧撫順 113006

1、緒論

精密電子水準儀擁有較高觀測精度和觀測效率，便于記錄等優點，降低人工勞動強度，越來越受到測繪生產單位青睞。[1]目前市場上常見數字水準儀型號等級都很齊全，完全能滿足不同工作的各種精度要求。[2]

雖然電子水準儀已經實現讀數自動化、記錄電子化，但LeicaDNA03水準儀原始數據格式不易整理，需要人工編輯；外業觀測數據導出格式通常為默認的GSI，可讀性差，需要另行編制程序進行轉換。

本文通過對Leica DNA03數字水準儀數據文件格式分析，用VC6.0編程平臺，對數字水準儀的觀測數據文件進行處理，利用C++語言編程讀取數據文件并轉換，編程調用Excel生成水準測量外業記錄表，將數字水準儀文件格式轉換成外業規范水準手簿，便于直接導入常用的平差軟件進行計算。

本文研究的主要內容包括對Leica GSI-8數據存儲格式的字段分析，GSI-8格式向水準記錄本格式轉換以及Excel表格水準數據的存貯，主要用到的理論方法有VC6.0編程平臺在MFC框架下的二次開發，Excel電子表格與VC編程平臺的聯合。

2、DNA03水準儀編碼格式

2.1 Leica DNA03水準儀數據存儲格式介紹

Leica DNA水準儀記錄的信息較全面，數據下載可使用附帶軟件來完成。利用軟件下載數據默認格式為GSI，不便于編輯處理。Leica測量辦公系統提供了自定義下載格式功能，運行“格式管理器”根據所需下載自定義數據格式。在下載格式文件中可選擇包括文件頭、文件尾、工程名稱和線路名稱等，測站觀測數據中的必選內容包括點名、距離、測量類型、標尺讀數，這些是內業平差中必要的基礎數據。另外，格式中還可根據需求自定義，包括觀測日期、觀測方法、觀測者、儀器型號等內容。自定義數據類型下載的文件后綴為＊.mdt，用文本編輯器打開閱讀、打印。但提取出平差所需數據，形成符合平差軟件要求的數據文件，還需借助編程方法來實現。

2.2 GSI數據字段格式分析

Leica DNA03電子水準儀采用的是GSI格式存儲數據，包括GSI-8和GSI-16格式。GSI數據以“塊”為單位進行傳送，每個數據塊包含若干個數據段，數據段用兩個或三個標志字符WI來區分不同數據。GSI-8數據格式中，每個數據段共有16個字符，包括7個信息字符，8個數據字符和一個空白字符；GSI-16數據格式中，每個數據段共有24個字符，其中有16個數據字符，可以存儲更多數據信息。[4]本文以GSI-8數據格式為例進行分析。

3、數據格式轉換存儲的設計實現

3.1 數據格式轉換與存儲的總體設計

兩種方法可將數據轉移到計算機中。一是通過通信接口設置好通信參數用專門通信軟件傳輸，二是用筆記本電腦讀卡功能直接拷貝測量數據。

目前已有專業軟件能將電子水準儀測量數據轉換成傳統的測量記錄手簿形式，但軟件專門性、針對性不強。為了使數據處理自動化程度更高，可以設計自己的算法，通過程序來處理數據。考慮到Excel軟件是比較優秀的表格處理軟件，方案采用VC6.0設計可視化界面，用C++語言結合Excel對象來處理數據。

(1)設計思路

同一種儀器由于觀測方法不同，數據也存在差異，本文基于用Leica DNA03水準儀觀測的測量模式BFFB和測量模式BBFF的原始數據文件進行轉換。

本文設計思路考慮到手簿表格格式整齊有規律,首先將測量產生的有效數據利用程序代碼提取出來，保留原始數據格式，寫入Excel中通過公式進行格式轉換。

(2)數據提取

電子水準儀測量成果文件格式具有固定性，我們可通過編程開發用一定算法提取有效數據，本文以水準線路為例對其數據提取及處理的基本思路進行說明。

要實現數據讀取，首先選擇要轉換的文件格式，再進行相應模式數據的逐行讀取，定義成員函數和用到的各個變量，利用類對象將數據段中的字符串寫入到所定義的變量中，再將字符串格式數據轉換成整型的數據，為后續處理做準備。

(3) VC與Excel聯合

創建程序，在程序入口和出口處增加代碼支持COM庫。從Office安裝目錄中找到對VC操作Excel文件的動態庫，引入所需對象模型，添加具體代碼來響應操作Excel命令。

3.2 數據格式轉換與存儲的具體實現

(1)技術要點分析

仔細閱讀Leica GSI 格式說明文件，正確理解Leica DNA03水準儀的各項數據代碼，在具體設計時要注意以下幾點：

①文件頭獲取時間，觀測者，儀器型號等信息；②測段起始和結束標志；③測段異常處理，包括以下幾個情況：整站重測的處理和一次觀測重測的處理，可以利用“if/else”選擇結構，通過關鍵字符對所讀取的數據流進行篩選；采用“while”循環，根據需要設置好循環結束和選擇條件，合并測站數據信息和測段數據信息。

(2)讀取數據

本文中的程序需要對txt文件中的數據進行逐行讀取，所以用CStdioFile中的ReadString函數，讀取到CString中，再按所需進行拆分或截取，獲得有實際意義的測量數據段，[6]由于觀測方法不同，導致原始數據文件內容存在差異，要正確的讀取到所需要的測量數據，就需要編寫不同的代碼，觀測模式的不同選擇用對話框中的單選鈕來實現，并且要將其與單擊按鈕聯系起來。

(3) 建立與Excel對象的聯系

利用Visual C++ 6.0，建立一個MFC基于對話框的工程項目，在主對話框中加入按鈕：

ID： IDC_BUTTON_XLC 標題：存儲數據；雙擊該按鈕，增加成員函數

(4) Excel單元格的寫入

表頭的寫入，例如：m_ExlSheet.SetName("原始數據導入");同理，其他單元格的內容也依次進行設置，如：xlSheet.Cells(XX＊3+9,2) = YY（i+1,3）通過設置循環和選擇將數組YY中的數據輸入到電子表格所對應的單元格中[4]。將上述取出的數據，按表格中相應的位置循環寫入后，整個文件中相應的數據將會全部寫入表格中，從而實現數據的轉換。

(5) 程序設計成果

根據原始數據格式編寫具體代碼，添加到相應按鈕的編輯代碼處，過程中利用VC++6.0軟件的調試功能進行錯誤修改，最終使程序能夠順利的運行。

圖3-1為通過本程序實現的水準觀測手簿：

圖3-1 Excel水準手簿形式記錄表格

與原始數據相比較，可以看到，原始GSI-8格式數據已成功轉化成常用的觀測手簿形式，更方便進一步的整理和計算。

結論：

電子水準儀的出現實現了水準測量中的讀數自動化、記錄電子化，降低了外業強度，減少了讀數誤差，具有光學水準儀無可比擬的優勢。但其結果電子文檔的呈現形式給數據可讀性帶來困難。本文分析Leica DNA03電子水準儀記錄格式的特點，用C++語言編寫了相關的數據預處理程序，對GSI格式的測量數據進行提取并用Excel實現格式的轉換，輸出為電子觀測手簿的文件，從而實現水準測量從外業觀測到內業計算一體化，有很好的實踐意義。