全站儀機載導(dǎo)線測量程序開發(fā)研究

李云濤

摘要：電子全站儀以其功能強大，性能穩(wěn)定而倍受測量工作人員的喜愛，目前大部分的全站儀都提供開放的用戶二次開發(fā)環(huán)境，用戶可以根據(jù)實際工作的需要，開發(fā)出符合自己要求的實用機載程序，這大大地拓展了全站儀的功能，提高了測量工作效率。基于此，本文主要對全站儀機載導(dǎo)線測量程序開發(fā)進行分析探討。

關(guān)鍵詞：全站儀;機載導(dǎo)線;測量程序;開發(fā)研究

1 導(dǎo)線測量自動化設(shè)計思路

導(dǎo)線測量的自動化是實現(xiàn)測量外業(yè)數(shù)據(jù)采集的自動化和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的自動化，外業(yè)基于新型TM/TS30全站儀，在其二次開發(fā)平臺GeoC++上，探討設(shè)計機載導(dǎo)線測量軟件，依工程項目要求，自主設(shè)計觀測程序，導(dǎo)線觀測數(shù)據(jù)由存儲卡自動導(dǎo)入計算機。內(nèi)業(yè)在計算機上設(shè)定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式，由開發(fā)的初步后處理軟件對原始數(shù)據(jù)進行預(yù)處理后，導(dǎo)入嚴密的導(dǎo)線平差軟件完成數(shù)據(jù)處理，最后利用編寫的Excel輸出數(shù)據(jù)格式軟件，自動生成導(dǎo)線觀測記錄簿和測量成果報告的閱讀格式文件，實現(xiàn)導(dǎo)線測量、計算和輸出的自動一體化。

2 外業(yè)數(shù)據(jù)采集自動化設(shè)計

2.1? TM/TS30全站儀和軟件開發(fā)環(huán)境

TM/TS30智能全站儀是測量機器人TCA1800和2003的升級替代產(chǎn)品，在機載軟件控制下能完成自動識別目標(biāo)、測量（水平角、垂直角和距離）目標(biāo)和記錄觀測數(shù)據(jù);有完善的On1ine指令，用戶可根據(jù)實際需要方便地運用Visual Basic，VisualC++，PASCAL等編程語言編程，在On1ine模式下，以一定的通信方式能方便地用PC機控制儀器，完成各種自動測量;其采用PCMCIA卡做載體記錄數(shù)據(jù)，也可記錄在儀器的內(nèi)存中，通過RS-232接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機上，進行觀測數(shù)據(jù)的后處理，用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)載體、數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)格式將各種各樣的測量方法和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)聯(lián)接起來，即在統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，達到儀器間的數(shù)據(jù)共享，從而提高內(nèi)、外業(yè)工作效率。

2.2 機載軟件功能設(shè)計

2.2.1 設(shè)計思路

全站儀數(shù)據(jù)自動采集主要依據(jù)導(dǎo)線測量的原理和方法來對全站儀進行編程、設(shè)定、控制，進而達到數(shù)據(jù)采集自動化、智能化的目的。應(yīng)用程序需由參數(shù)設(shè)置、測站設(shè)置、學(xué)習(xí)測量、測量（含角度、距離等）、文件管理等模塊組成。模擬框架見圖1。限差設(shè)置好后，自動化的關(guān)鍵體現(xiàn)在測量、限差檢核、記錄存儲等這些需要判斷的工作模塊上。

2.2.2 數(shù)據(jù)自動采集功能設(shè)計

機載導(dǎo)線自動測量應(yīng)用軟件的系統(tǒng)功能主要包括工程管理、系統(tǒng)設(shè)置、儀器控制及控制網(wǎng)測量等。

2.2.2.1 工程管理

包括新建工程、打開工程、關(guān)閉工程、另存為工程及刪除工程等功能。新建一個工程時，會自動產(chǎn)生空數(shù)據(jù)文件（部分有系統(tǒng)默認數(shù)據(jù)）。打開一個工程后，系統(tǒng)會讀取數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)到相應(yīng)的虛擬表和數(shù)組變量中去。

2.2.2.2 系統(tǒng)設(shè)置

主要配置信息文件中的參數(shù)，包括初始化全站儀、氣象參數(shù)設(shè)置、測站設(shè)置、單位及坐標(biāo)系設(shè)置、觀測限差設(shè)置及參考點設(shè)置等。

2.2.2.3 儀器控制

搜尋目標(biāo)點、讀取當(dāng)前位置和儀器定位等。

2.2.2.4 導(dǎo)線測量

導(dǎo)線測量是系統(tǒng)的核心部分，包括初始測量、自動測量、數(shù)據(jù)整理和數(shù)據(jù)查看4個子模塊。初始測量獲取控制點概略位置信息或依據(jù)測點的概略坐標(biāo)計算初始概略位置信息。儀器可以自動同步觀測水平角、距離和垂直角，自動檢查測回內(nèi)的所有限差，原始數(shù)據(jù)都實時記錄到全站儀內(nèi)存中。如測回間出現(xiàn)超限，根據(jù)實際情況采取人工選擇性的方式重測某一測回。通過自動測量得到的都是原始數(shù)據(jù)，但是為了找出測回間的限差，設(shè)計制定機載軟件功能及工作模塊如下：1）程序初始化，輸入測站的氣溫、氣壓等。2）限差設(shè)置。一測回2C互差、同一方向各測回間方向值互差，超限提示方式。3）系統(tǒng)設(shè)置。輸入測站點點號、儀器高度、測回數(shù)、測站點三維坐標(biāo)等，在沒有已知點坐標(biāo)時應(yīng)自動把測站坐標(biāo)以及后視方位角置零處理，比如在任意點觀測或者從導(dǎo)線線路的終點開始觀測這種情況，以選項卡的方式供用戶自行選擇。4）學(xué)習(xí)測量。以獲得各目標(biāo)點初始空間位置信息，使測量機器人能夠在每個目標(biāo)概略位置的視場范圍內(nèi)，自動搜索目標(biāo);人工輸入后視點點名、后視點鏡高、前視點點名、前視點鏡高;人工粗略照準(zhǔn)各測量點上安置的棱鏡并測量水平角及豎直角，并將點名、水平角、豎直角、棱鏡高按指定格式存儲到指定文件中。5）開始測量。通過讀取學(xué)習(xí)點位置信息，全站儀望遠鏡按照學(xué)習(xí)點的信息逐系統(tǒng)啟動自動搜索功能來精確瞄準(zhǔn)目標(biāo)點、觀測，每測回觀測完畢后計算水平角、豎直角的2C差以及距離互差，軟件給予提示進行重測，合格后統(tǒng)一將整測回數(shù)據(jù)寫入指定格式的數(shù)據(jù)文件中，自動進入下一測回。6）全部測回觀測完畢后計算同一方向各測回間方向值互差、垂直角測角互差、距離互差等合格后，選擇搬到下一站、下一方向測量、計算同一方向各測回角度值和距離值、結(jié)束測量等3個功能，退出程序;如果超限則給予提示，剔除不合格測回數(shù)據(jù)，增加測回觀測，直至合格為止。另外，按照一點一方向的觀測方法，觀測完一站后，不能繼續(xù)本站觀測其他方向，需退出程序并新建作業(yè);在觀測完一站后，以選項的方式供用戶選擇繼續(xù)本站觀測其他方向。7）在進行支導(dǎo)線測量時，在最后一站測量過程中不能返測其距離和高差，這里以選項的方式供用戶選擇來進行返測與后處理相結(jié)合的方式來實現(xiàn)。8）錯誤處理。當(dāng)測量過程中碰到目標(biāo)被遮擋或者無法正確觀測的情況，儀器會自動重新嘗試測量2次。如仍然無法正確完成觀測，儀器將詢問是否要退出當(dāng)前點測量。當(dāng)退出當(dāng)前點測量以后，用戶可以在沒有被遮擋的環(huán)境下再次啟動，程序會繼續(xù)進行當(dāng)前點測量。9）簡易平差。程序可以實現(xiàn)簡易坐標(biāo)推算功能，依據(jù)起始點坐標(biāo)及采集左角與距離高差數(shù)據(jù)推算導(dǎo)線點坐標(biāo)，可以用于控制點臨時坐標(biāo)。10）文件管理。導(dǎo)出特定格式觀測數(shù)據(jù)功能、坐標(biāo)推算功能、簡易平差功能。

3 結(jié)語

通過多年的測試應(yīng)用，結(jié)果表明該自動化系統(tǒng)效率高、人員少、時間快、操作簡便，特別是在隧道內(nèi)進行導(dǎo)線測量，無需棱鏡照明，自動鎖定目標(biāo)。具有一定的適用價值，精度較好，能滿足一般工程的需要。

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（作者單位：山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)大隊）