全站儀及GPS RTK斷面測量數據處理軟件的開發和應用

陳禮坤　范余力

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院，山東濟南　250022 )

Development and Application of Data processing Software for Total Sation and GPS RTKSection

CHEN Likun　FAN Yuli

全站儀及GPS RTK斷面測量數據處理軟件的開發和應用

陳禮坤范余力

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院，山東濟南250022 )

Development and Application of Data processing Software for Total Sation and GPS RTKSection

CHEN LikunFAN Yuli

摘要在分析全站儀以及GPS RTK斷面測量數據格式的基礎上，介紹一種斷面數據自動化處理的方法并給出程序算法框圖。所開發的斷面測量數據處理軟件能自動讀取儀器的測量數據，進行數據的計算和格式的轉換，輸出TXT斷面數據文本文件和DXF斷面圖形文件。

關鍵詞全站儀GPS RTK斷面

在線路測量工作中，斷面的測量是一項基本的工作內容，隨著測量儀器的發展，現在一般采用全站儀或者GPS RTK進行斷面數據的外業采集。

在采用全站儀進行斷面測量時，傳統的方法需要讀數、記錄、計算、校對、繪圖等步驟，而采用GPS RTK進行斷面測量數時，在內業中需要對數據進行排序、復制、粘貼、高差計算、數據校對、斷面繪制等過程。每一步都需要人工進行數據操作和轉換，不僅繁瑣耗時，而且容易出錯。為此，考慮開發一種斷面測量數據處理軟件，直接將外業測量的數據從儀器中導出，然后生成DXF格式的地面線圖和滿足設計專業要求的數據，以提高外業斷面數據采集的效率，降低內業數據處理的難度，同時便于進行數據的校對和檢核。

1外業采集的斷面測量數據的格式

采用全站儀測量橫斷面，導出的數據格式如圖1所示。

其中第一列是點名，同一個斷面小數點前面的數字保持一致，小數點后面需要保持兩位任意數據，第二列是測量北坐標，第三列是測量東坐標，第四列是測量高差。在測量線路橫斷面時，一般采用任意設站法，只需將零方向設置為垂直于線路的方向，然后進行斷面測量，最后導出的斷面測量數據就是上面的示例格式。

采用GPS RTK測量斷面，導出的數據格式如圖2所示。

其中，第一列為點名，允許數字和字符，同一個斷面小數點前面的數字保持一致，小數點后面需要保持兩位數據。第二列為備用列，第三列表示距離和備注，允許是數字和字符，字符必須在數字后面。根據斷面測量習慣，線路左側距離記為負值，右側距離記為正值，第四列為GPS RTK測量的高程數據。在從GPS手簿中導出GPS RTK測量的斷面數據時，選擇 “點名、北坐標、備注、高程”四個選項，導出的數據格式就是上面的示例格式。

導出的中樁測量數據格式如圖3所示。

第一列為里程標示，其中DK表示定測階段，第二列為里程數據，第三列為高程數據，采用GPS RTK進行中線測量時，可以直接導出此數據格式。

2軟件設計

采用易于交互操作的對話框模板和MSFlexGrid控件，在MFC開發環境下，利用VC 6.0計算機語言進行編寫。整個軟件的數據導入、導出均采用文件操作，數據可直接在圖表中呈現，便于數據的檢查，如果數據格式錯誤，程序將給出友好提示，同時將各種算法的程序實現隱藏在軟件界面之下，使軟件界面簡潔直觀，功能清晰、易學易用。界面布置如圖4所示。

3軟件功能

(1)可以將全站儀(如LEICA、TOPCON等)及GPS RTK采集的斷面測量數據，轉換成距離-高差斷面數據格式，再結合中樁高程數據，生成*.dxf格式的圖形數據文件和“二院線路設計軟件”(路基助手)以及南方CASS支持的.hdm斷面數據文件。

(2)能夠直接將已編輯好的橫斷面數據，結合中樁數據，直接生成*.dxf格式的橫斷面圖形文件和.hdm文件。

(3)能夠根據導入的縱斷面測量數據，繪制出*.dxf格式的縱斷面地面線圖。

4軟件開發過程

4.1　算法設計

首先確定軟件實現的目標，需要實現兩個項目信息的輸入，六種格式數據的導入，兩種格式數據的導出，一個橫斷面數據的計算以及每次導入和導出的視圖展示等功能。在ClassView中新增加FreadCouSave類，實現數據的導入，允許導入的數據含空格、逗號，不影響數據結構，再通過相關函數的編制實現不同的功能。具體程序算法框圖見圖5。

4.2　關鍵算法

如何根據不同的斷面測量數據源文件，計算出同樣格式的橫斷面數據文件是軟件算法實現的關鍵所在。另外，面對多個橫斷面數據，如何進行橫斷面個數的統計和分類，對距離亂序排列同時左右側數據混排的斷面數據如何進行自動排序，也是需要考慮的問題。為此編寫了不同的函數以解決這些問題。

4.3　編程實現

通過新增一些類(例如FreadCouSave類)，并對CEditMSFlexGrid進行二次開發，引進CadIO動態鏈接庫等辦法，來實現軟件的各個功能。為了生成DXF文件，在調用CadIO動態鏈接庫里面的OnDxfsave() 函數時，通過一系列參數的設置和數據的計算，并且進行分層設置，最終生成DXF數據文件。由于篇幅所限，不在此處列舉具體代碼。

5軟件特色

對距離亂序排列或者左右側混排的同一個斷面數據，軟件能自動識別左右側斷面數據，并分別將數據按照由近到遠的順序重新排列。如果數據中含有距離重復的數據，程序會按照先測先排的原則進行斷面數據排列處理，充分考慮了實際作業習慣以及儀器記錄數據的特點。

導出的斷面數據如果只有一側數據，程序默認另一側斷面數據為0，0，當斷面數據中的斷面名稱列和距離列數據中含有字母時，軟件會進行自動截取，只保留數字部分。

通過引進CadIO動態鏈接庫，在導出*.dxf格式的橫斷面圖形文件時，按照Y坐標不變，每個斷面之間間隔20 m的順序從左至右橫向排列。

進行縱地面線圖的繪制時，方格網坐標范圍的大小可以根據里程和高程的實際數據范圍進行自動調整，同時分別畫出縱、橫坐標以及坐標刻度。

6應用實例

以平原站貨場改擴建工程為例。新建貨場的斷面寬為1.2 km，由于測區內樹木、房屋阻隔，故采用GPS RTK測量，在完成外業采集后，采用此軟件進行內業數據處理，直接將GPS測量的斷面數據轉換成符合設計要求的TXT斷面數據文件(見圖6)以及CAD支持打開的DXF數據文件(見圖7)。

在魯清石化專用線項目中使用本軟件生成的DXF格式的縱斷面線圖見圖8所示。

圖8生成的DXF縱斷面數據文件
(在CAD中打開顯示的圖形)

參考文獻

[1]Dianezak著.馬良荔，趙翀，程遠國，等譯.C++編程導論：第二版[M].北京：電子工業出版社，2004

[2]鄭勇波.基于AutoCAD的斷面測量新模式和軟件研究[J].城市勘測，2011(12):149-151

[3]趙萌.GPS-RTK測量精度的分析與質量控制[J].鐵道勘察，2013(5):3-6

[4]林伯英.斷面測量自動化系統的開發應用[J].水利科技，2002(3):34-36

[5]TB10101—2009鐵路工程測量規范[S]

[6]GB50026—2007工程測量規范[S]

[7]馮潔.計算機輔助測量在鐵路隧道斷面測量中的應用[J].鐵道建筑，2005(2):15-17

[8]李平蒼.機載激光雷達技術在鐵路橫斷面測繪中的應用[J].鐵道勘察，2012(2):10-12

[9]吳杰.全站儀縱橫斷面測量及數據處理[J].甘肅科技，2009(12)：33-35

中圖分類號：U212.24

文獻標識碼：B

文章編號：1672-7479(2015)05-0019-03

作者簡介：第一陳禮坤(1983—)，男，2007年畢業于西南交通大學測繪工程專業，工學學士，工程師。

收稿日期：2015-06-11