碎部測量常見錯誤內業處理方法初探

徐昌榮，鄔雪江

（江西理工大學建筑與測繪工程學院，江西贛州 341000）

一、引 言

目前，由于徠卡公司生產制造全站儀的技術比較精湛，進行野外數據采集時，不僅在儀器的操作上簡單、方便、人性化，而且具有測量距離遠、精度高等特點，因而在市場上被更多的生產單位、尤其是專業化測量單位所青睞。徠卡全站儀［1］存儲的測量數據格式有IDX、GSI、ASC 3種。其中GSI格式數據文件及ASC格式數據文件數據量小，而且其信息不可輕易被識別與獲取。徠卡全站儀的最大優點源于其后綴名為IDX格式的數據文件。該文件不僅包含了大量的測量信息，而且信息之間存在一定的數學邏輯關系。因此，對全站儀后綴名為IDX格式數據文件的可視化編輯軟件的研制，有利于對諸如設站、定向、儀器高、棱鏡高數據輸入等錯誤的快速、準確查詢和修改，以得到正確的IDX格式數據文件，同時可以轉化為后綴名為DAT格式的數據文件，為南方CASS軟件用戶提供數據接口。利用該軟件處理上述錯誤可以提高測量效率、節約成本。

二、IDX格式數據文件處理原理

IDX格式數據文件其本質是文本文件，可以通過記事本方式打開。該格式數據文件不僅包含豐富的測量數據，而且十分復雜，數據與數據之間具有一定的數學邏輯關系。如文件中的DATABASE與END DATABASE之間包含測量碎部點和控制點的三維坐標值、代碼、測量點的當前時間等信息，它們可以根據文件中的THEODOLITE與END THEODOLITE之間包含的信息通過某種數學模型計算得到。由于IDX格式數據文件具有這一優點，當野外數據采集過程中出現設站、定向、儀器高、棱鏡高數據輸入等錯誤時，一般測繪人員會采用重新測量來解決問題，但是重復測繪工作會給生產單位帶來巨大的損失，嚴重阻礙測繪工作的高效進行；有經驗的測繪人員往往會通過修改全站儀原始數據來改正這些錯誤，但是方法不直觀，而且處理起來比較復雜、效率比較低。為此筆者提出了采用當前比較先進的C#語言，使用WPF技術研制軟件，以實現針對全站儀原始格式數據文件錯誤的檢查、可視化編輯修改、IDX格式至DAT格式的轉化等功能，達到快速、準確定位錯誤類型及對該錯誤可視化編輯修改的目的，為測量技術人員帶來方便的同時提高了生產效率。

三、軟件設計思想

1.利用衛星影像檢查測量過程中的錯誤

利用旋轉、縮放、平移技術將衛星影像坐標系轉換到測量結果的坐標系中。通過已知的控制點計算旋轉、縮放、平移三參數，就可以對衛星影像進行糾正［2］。根據測量點在實地的位置與測量點在衛星影像上的位置的對比，可以分析測量過程中哪個環節出現問題。如在一次校園扶貧測量工作中，測量設站次數一共有5次，其中有1次設站出現設站數據輸入錯誤，該軟件快速顯示為點與其他點相差很遠，說明存在設站數據輸入錯誤。

2.IDX格式數據文件修改編輯

1）IDX格式數據文件修改編輯原理。野外數據采集過程中，往往會出現諸如設站、定向、儀器高、棱鏡高數據輸入錯誤。理論上這4種典型錯誤自由組合可得到15種錯誤，類型如下:

a.修改測站數據輸入錯誤；

b.修改定向數據輸入錯誤；

c.修改棱鏡高數據輸入錯誤；

d.修改儀器高數據輸入錯誤；

e.修改測站數據輸入錯誤和定向數據輸入錯誤；

f.修改測站數據輸入錯誤和棱鏡高數據輸入錯誤；

g.修改測站數據輸入錯誤和儀器高數據輸入錯誤；

h.修改測站數據輸入錯誤、定向數據輸入錯誤及棱鏡高數據輸入錯誤；

i.修改測站數據輸入錯誤、定向數據輸入錯誤及儀器高數據輸入錯誤；

j.修改測站數據輸入錯誤、棱鏡高數據輸入錯誤和儀器高數據輸入錯誤；

k.修改測站數據輸入錯誤、定向數據輸入錯誤、儀器高數據輸入錯誤及棱鏡高數據輸入錯誤；

l.修改定向數據輸入錯誤和棱鏡高數據輸入錯誤；

m.修改定向數據輸入錯誤和儀器高數據輸入錯誤；

n.修改棱鏡高數據輸入錯誤和儀器高數據輸入錯誤；

o.修改定向數據輸入錯誤、棱鏡高數據輸入錯誤和儀器高數據輸入錯誤。

可以通過建立數學模型將IDX格式數據文件中相關測量信息聯系起來，利用計算機技術重新計算點的三維坐標，得到正確的IDX格式數據文件，利用C#語言和WPF技術研制針對全站儀原始格式數據文件的可視化編輯軟件處理這些錯誤，可以達到可視化編輯修改效果。

2）建立數學模型［3］。測量碎部點的三維坐標可以根據IDX格式數據文件中的THEODOLITE與END THEODOLITE之間包含的測站點點名、代碼、儀器高、輸入坐標和碎部點點名、代碼、水平角、垂直角、平距、棱鏡高、測量時間等測量信息計算得到［4］。因此，根據測量學原理建立數學模型。如圖1所示，點的測量坐標計算公式如下

式中，a1為方位角；a2為測量點與定向點至設站點的夾角。

如圖2所示，點的高程計算公式如下

式中，D為斜邊；α12為垂直角；i1為儀器高；i2為目標高；k為大氣折光系數。

圖1 全站儀測量原理圖

圖2 三角高程測量圖

3）軟件流程如圖3所示。

圖3 IDX格式數據處理結構原理圖

四、IDX格式數據文件轉化為DAT格式數據文件

由于目前南方CASS成圖軟件占有了90%的市場，其使用的數據格式文件是后綴名為DAT的數據文件，其格式有兩種:

1）有編碼的數據格式:點號，代碼，Y、X、H。

2）無編碼數據格式:點號，Y、X、H。

為此，利用C#語言中的集合思想［5］，構造測站集合。測站集合的每一測站包含有設站點坐標及該設站上的碎部點坐標信息［6］，IDX格式數據文件轉化為DAT格式數據文件其本質是利用測站集的信息按照DAT格式形式寫入數據文件，得到DAT格式數據文件，為南方CASS軟件用戶提供數據接口［7］，方便南方CASS軟件用戶直接使用。

五、軟件試用及分析

試驗在江西理工大學建測樓周邊進行，利用Leica TC402全站儀進行野外數據采集，采集的信息包含建筑物、樹木、路燈等地物，依據這兩大類數據，利用本程序進行處理分析。軟件經試用發現，若測量特征點在衛星影像上的位置與實際位置的偏離很小，認為是正確的測量數據；若測量特征點在衛星影像上的位置與實際位置的偏離很大，則是錯誤的測量數據，此時通過該軟件進行可視化編輯修改，得到正確的IDX格式數據文件，同時轉化得到后綴名為DAT格式的數據文件。其中，點圖形顯示如圖4所示，DAT格式數據顯示如圖5所示，軟件的各項功能都得到完全實現。

圖4 修正后點圖形顯示界面

圖5 DAT格式數據顯示界面

六、結束語

本文軟件界面友好，操作簡單方便，各項功能完全達到預期指標。通過對IDX格式數據文件進行可視化編輯，可以較好地處理野外碎部測量常見錯誤，為測繪專業人員、非測繪專業人員及南方CASS軟件用戶帶來巨大的便利，同時也為生產單位創造了一定的經濟效益。

［1］ 馮斌.徠卡全站儀在船體裝配測量現場的應用［J］.測繪通報，2010（5）:72-74.

［2］ 周培德.計算幾何——算法分析與設計［M］.北京:清華大學出版社，2000.

［3］ 劉大杰，陶本藻.實用測量數據處理方法［M］.北京:測繪出版社，2000:79-81.

［4］ 索利斯.C#4.0圖解教程［M］.蘇林，朱曄，譯.北京:人民郵電出版社，2011.

［5］ 孫踐知，張迎新，肖媛媛.C#程序設計［M］.北京:清華大學出版社，2010.

［6］ 魯明星.徠卡全站儀與計算機的通訊與數據交換［J］.黑龍江科技信息，2010（6）:41-43.

［7］ 潘正風.數字測圖原理與方法［M］.武漢:武漢大學出版社，2009.

［8］ 徐昌榮，周春波，張廣弟.AutoCAD中動態瀏覽谷歌衛星地圖的方法與應用［J］.江西理工大學學報，2012（3）:38-40.