基于清華山維EPS平臺的編碼法自動成圖系統設計與實現

王 保 國

(南昌市城市規劃設計研究總院，330038，南昌)

0 引言

隨著科學技術的飛速發展各種新型測量數據采集軟硬件設備不斷涌現，使得數據采集手段越來越多樣化、地形圖測圖效率越來越高。但在大比例尺全野外數字測圖領域，因項目對測量精度、工程工期、成本控制、技術方案中工序簡易可控等方面的要求，全站儀、RTK仍是大比例尺測圖項目的外業首選。如何充分發揮這些常規儀器及常規測圖軟件的作業效能，結合清華山維EPS測圖軟件，將編碼法測圖方法通過腳本編程形式集成到其測圖模塊中。通過實踐，提出了一種簡單實用的“快速編碼法”測圖方案，并基于此方案對地形圖中常見地物的鄰接關系，對自動連圖后的“半成品”地形圖進行程序算法設計，對不合理地物進行自動批處理，達到弱人工智能識別的效果，提高了測圖效率。

1 編碼方案定制

目前草圖法和編碼法是大比例尺測繪生產中的兩種常用方法，各有優缺點，也有各自的適應的測繪場景。與草圖法相比，編碼法有著效率高、與測圖軟件結合更為緊密的特點，但其對測量人員要求也更高，怎樣化繁為簡，靈活應用是拓寬編碼法的適用領域、提高測圖效率的有效途徑。

1.1 編碼法基本原理

編碼法是在進行數據采集坐標的同時給予每個點一個編碼，內業軟件根據編碼進行自動或半自動的展點成圖。其優點是投入相對較小，采集效率高，成圖質量高，速度快，可以大大減少內業工作強度，一般僅需2人即可作業。

1.2 編碼方案

當前的主流數據編碼方案從結構和輸入方法上區分，主要有全要素編碼、塊結構編碼、簡編碼和二維編碼方案以及以此為基礎的簡碼法、草圖編碼法等，各方案的優點及不足都十分明顯，有的編碼偏重地物特征的描述以方便內業制圖，但野外操作碼就會相當復雜、難于記憶; 而有的地物編碼方法輸入簡單、操作方便，但對野外草圖的繪制要求相對較高[1]。目前國內常見的數字測圖軟件有南方CASS、清華山維EPS、開思SCSG、威遠圖SV300等，各自支持的編碼方案都是根據各自的數據處理方法設計，各有優劣，并沒有形成統一標準[2- 3]。

1.3 “快速編碼法”方案的提出

基于分析已有的編碼方案及結合南昌市城市規劃設計研究總院軟硬件設備、測圖習慣，總結出適宜南昌市城市規劃設計研究總院情況的編碼方案(快速編碼法)，該方案編碼原理簡單、外業操作方便、對野外草圖繪制要求也非常低，現對該編碼方案原理進行介紹如下。

1.3.1 地物編碼類型 結合《國家基本比例尺地圖圖式第1部分：1：500 1：1000 1：2000地形圖圖式》GB/T 20257.1-2017及清華山維EPS軟件制圖要求，對常見地物進行分類如表1所示。

表1 常見地物類型表

1.3.2 快速編碼法的編碼規則 快速編碼系統的編碼構成：地物編碼、連接碼、描述屬性碼、地物識別碼。外業操作碼由其中的部分或組合構成。

1)地物編碼，表示地物的類別。按圖式符號地物名稱的漢字拼音首字母組成，例如“LD”即表示“路燈”，“FW”表示“房屋”等。

2)連接碼，表示點與點之間的連接關系。以“+”“-”“P”符號表示，“+”表示與上一點連接，“-”表示與下一點連接?！癙”表示與上一地物平行?！癚*”“H*”“Z*”“Y*”按跑尺人員測繪路線方向的多分支連接。

3)描述屬性碼，描述地物數量及其它屬性。 “n”“G”“ZH”“D”“BH”“GB”等，可與連接碼組合表示同一個點的組合意義。

4)地物識別碼，為適應測量實際作業中的多人跑尺作業方式，對地物編碼進行定義，對交叉測量的地物進行地物識別碼進行定義。

2 系統設計

2.1 技術路線

在不改變現有測圖工序的條件下(南昌市城市規劃設計研究總院測圖主要采用草圖法)，在全站儀進行外業數據點采集時，加入定制的編碼，記錄測點信息屬性與連接屬性，根據測點編碼信息在內業連圖達到自動連碼的目的，用以加快內業效率，并根據地物連接等特征對圖面進行地物連接算法設計，以達到智能處理的能力。

2.2 系統框架

系統基于清華山維EPS測圖平臺，將“快速編碼”規則的解譯、自動連圖、智能輔助工具等主要功能進行集成，系統功能框架圖如圖1所示。

圖1 系統框架圖

3 系統實現

在清華山維測圖平臺下，采用EPS腳本結合C#方式進行二次開發，對各個功能模塊進行程序編制。

3.1 基本連圖模塊

自動成圖的關鍵是編碼識別和對各種地物的繪制，將輸入編碼的測點文件進行自動展點、畫線，流程如圖2。

圖2 快速編碼法機助成圖流程圖

3.2 智能處理工具

基于編碼法自動成圖的圖形是不完整的，需要進一步處理，根據常見地物的鄰接關系與地物特點設計了以下小工具：1)陽臺、室外樓梯、門前臺階垂靠房屋自動連線；2)高壓線、低壓線、通訊線斷線自動連線；3)田埂類型等多交叉點自動連線；4)交互注記高程點小工具；5)全圖一鍵曲線劃直與節點抽稀工具；這些小工具對加快內業作業效率有很好的幫助，由于篇幅關系，在此不細述。

3.3 “快速編碼法”成圖特點

1)“快速編碼”解決了地物類別、地物連接關系、地物屬性等DLG測圖的數據編碼問題，理論上解決了大比例尺測圖成圖過程中遇到的主要問題，具有普遍的適應性，便于推廣。

2)外業操作碼短、容易記憶。地物編碼為漢語拼音的簡寫，且支持自定義，可自行設定，無需專門學習與記憶。外業輸入字符平均2～3位，節時高效，有利于外業效率的提高。

3)程序編制時靈活地處理了點、線交叉繪制，對實際生產中的多人跑尺、對交叉地物的外業測繪有較好的支持。

4)基于常規地形圖中地物鄰接關系特征，設計的“地物相關性快速判斷”流程與算法，實現圖形的弱人工智能處理，是本軟件有別于其它編碼法成圖軟件的顯著特點。

4 結束語

通過調用編碼測圖模塊在EPS平臺成圖時，可使點狀地物一次性繪制完畢；線、面狀地物按外業操作碼進行連接，對未連接的地物點及多分叉點依照設計的連接程序進行批處理，可大大減輕內業處理的工作量。故采用本方法測圖具有編碼容易，操作簡單方便，便于記憶，內業編圖判讀明確快捷的特點，從而提高了測圖的效率。本方法適用于常見的全站儀及RTK設備，實用及通用性強。強化“地物相關性快速判斷”算法，可有效增加軟件的智能化，可有效地加快內業效率。