水准测量外业数据整理与软件研究

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摘要：水准测量内外业一体化的趋势表明，研究一个有效衔接外业观测和内业平差计算的、省时高效的数据整理软件是实现水准测量一体化作业目标的必然选择。本文针对三、四等水准测量内外业工作的特点，对观测数据整理软件进行初步研究与探索，主要运用VB和LISP语言编程和通过在CAD 上添加命令按钮与加载应用程序等工作，设计制作出一种水准观测数据整理平台，利用CAD与其他软件兼容的特点，把excel与CAD连接起来，从而实现把CAD中的数据表格导入为excel表，达到同步建立内业平差用数据文件的目的。

关键词:水准测量；一体化；软件；数据整理

Abstract: the measurement of integration within and outside the industry trends show, research an effective convergence field observation and indoor adjustment calculation, time-saving and efficient data processing software is to achieve leveling survey integration work inevitable choice of goal. In this paper three or four leveling surveying work characteristics, the observation data processing software for the preliminary research and exploration, mainly using VB and LISP programming language and the CAD add command buttons and loading the application work, design a kind of leveling observation data processing platform, using CAD and other software compatible characteristics of the excel and CAD, connected together, thereby the data in CAD form into EXCEL form, to achieve synchronization establishment within the industry for the purpose of adjustment data file.

Key words: leveling; integration; software; data processing

中图分类号：P224.1 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）分享到

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一、引言

随着测绘技术的不断发展水准测量工作正向着内外业一体化努力，水准测量内外业一体化系统设计以实现水准测量内外业一体化作业为宗旨,将外业数据采集、内业数据预处理和水准网平差三个子系统有机结合,最大限度地降低劳动强度,提高劳动生产率。采集数据时的电子水准仪和自动安平水准仪的应用，外业记录部分采用PDA作为记录器,记录程序以满足多等级、多方式水准测量需要为目的,以操作简单化、运行智能化、限差控制自动化为目标进行程序设计,不但节省了人力和采集数据的时间而且大大降低了数据中的人为误差,提高了数据精度，水准网平差以平差数据格式简单、智能化程度高、精度指标齐全为目标,自动平差程序的应用基本实现了这一目标，推进了水准测量内外业一体化和自动化的进程。但是内业数据整理这一工作还处于手工阶段，这项工作不但工作量大，且内容繁琐，手工整理的同时还大大的增加了成果中的人为误差，这个问题一直在困扰着数据整理工作者。

二、软件设计思想的提出

2.1、水准测量数据采集自动化

水准测量是工程建设中必不可少的一项工作。为了提高水准测量的观测速度和精度,仪器生产商不断致力于新仪器的研究与开发,从过去的附和气泡式水准仪,发展到目前广泛使用的自动安平水准仪和电子水准仪等，使水准测量工作更加轻松,观测速度和测量精度大幅度提高。

1、自动安平水准仪

自动安平水准仪在测站只需粗平（不需要精平），利用自动安平补偿器代替水准管，使视准轴自动处于水平状态，即可读取标尺上的读数，由于不需要调整复合气泡,则消除了因这项观测引起的视觉误差，而且对于地面的微小震动、风力及温度等外界因素所引起的视线微小倾斜，亦可迅速而自动地给予“补偿”，使视线始终保持水平状态，从而提高了观测速度和精度。同时自动安平水准仪利用激光束代替人工读数，将激光器发出的激光束导入望远镜筒内，使其沿视准轴方向射出水平激光束。利用激光的单色性和相干性，可在望远镜物镜前装配一块具有一定遮光图案的玻璃片或金属片，即波带板，使之所生衍射干涉。经过望远镜调焦，在波带板的调焦范围内，获得一明亮而精细的十字型或圆形的激光光斑，从而更精确地照准目标。

2、电子水准仪

电子水准仪是以自动安平水准仪为基础，在望远镜光路中增加了分光镜和探测器，并采用条码标尺和图像处理电子系统，具有自动记录、检核、处理并能将测量成果输入电子计算机的高差测量仪器。是光机电测量一体化的高科技产品。采用普通标尺时，又可象一般自动安平水准仪一样使用。同时电子水准仪：读数客观，不存在误读、误记问题，没有人为读数误差；精度高，视线高和视距读数都是采用大量条码分划图像经处理后取平均得出来的，因此削弱了标尺分划误差的影响。多数仪器都有进行多次读数取平均的功能，可以削弱外界条件影响。不熟练的作业人员也能进行高精度测量；速度快，由于省去了报数、听记、现场计算以及认为出错的重测数量，测量时间与传统仪器相比可以节省三分之一左右；效率高，只需调焦和按键就可以自动读数，减轻了劳动强度。视距还能自动记录、检核、处理并能输入电子计算机进行后处理，可实现内外业一体化。

2.2、平差程序的自动化

利用软件进行平差计算时，只需准备好平差程序中所需要的数据文件，电脑程序就可以自己按照导线的路线，对水准导线和水准网进行平差工作，最终求出平差计算结果，平差计算结果由程序自动记入待定点高程数据文件中，同时编制精度评定表，输出待定点高程平差成果和高程测量中误差，水准网平差工作正向着平差数据格式简单、智能化程度高、精度指标齐全方向发展。

2.3、设计思想的提出

为了提高水准测量的观测速度和精度,仪器生产商不断致力于新仪器的研究与开发,从过去的附和气泡式水准仪,发展到目前广泛使用的自动安平水准仪和由于电子水准仪的出现使水准测量工作更加轻松,观测速度和测量精度大幅度提高水准测量的数据采集工作已经基本实现自动化；数据记录也水准记录也由最初的手工记录计算方式发展程了电子记录手簿，并且有的测量人员也已经应用；内业平差工作也已经应用程序来工作，这样大大减少了数据采集和内业平差过程中的人为误差，提高了测量成果的精度。但是连接内外业的数据整理工作仍处于手工作业阶段，这项工作不但工作量大，而且工作内容繁琐，最主要的是会增加测量成果中的人为误差而影响精度。根据这一特点在指导老师的指导下提出了这一设计，主要是在AutoCAD增加了新的功能，这功能能够直接绘制出数据表格，等到输入特征数据后再把AutoCAD中的数据文件导入到Excle电子表格中，从而省去了为平差工作准备数据文件时二次输入的时间，也减轻了数据整理工作人员的工作量，进一步推进了水准测量工作内外业一体化和自动化的发展。

三、软件总体设计

3.1、软件设计平台

VB的主要特点是VB提供可视化的操作平台，其操作界面、操作风格与windows中的其他软件类似，容易掌握，方便易用。VB不同于传统的面向过程的程序设计语言，它将应用程序划分为相互关联的多个对象，并且建立起与这些对象相关的事件过程，通过用户操作触发某个时间来执行相应的实践过程，从而达到运算、处理的目的。面向对象程序设计的方法使计算机程序设计更贴近人类思维活动的习惯，体现了程序设计技术的发展趋势。所以本次设计选择了VB作为水准测量外业观测数据整理软件的开发平台。

3.2、程序功能

水准外业观测数据整理软件是为水准测量外内业一体化数据整理服务的应用软件，并能够将AutoCAD与Excel表格进行链接，直接将CAD中得表格转入到Excel表格中，并对水准路线的闭合差进行计算整理，这样不仅节省了数据二次输入的时间，又可以避免手工整理时产生得人为误差，从而提高内业数据整理工作的效率，为平差工作准备所需的数据文件。

3.3、软件设计过程

1、高差计算

#include

#include

double val (double a, double b)

void main()

{

cout

cin>> a,b;

if a>b;

s=a-b;

else

s=b-a;

return s

}

高差闭合差的计算

#include

#include

double s=0;

void main()

{

do

{

cout

cin>>a;

s=s+a;

}

cout

while

cin>>OK;

return s;

}

以上两个程序是高差计算和高差闭合差计算的程序，可以自动计算输入到CAD中任意两点间的高差。从而达到节省计算时间和避免人为误差的产生。

3、数据转换程序

#include

main()

{

char a[20];

FILE *wf;

wf=fopen("d:\shuru.txt","a+");

gets(a);

while(strcmp( a,"end")!=0)

{

fputs(a,wf);

fputs(" ",wf);

gets(a);

}

fclose(wf);

}

该数据转换程序可以将CAD中的数据表格直接导入到相应的excel表格中，避免了人工数据二次输入不但节省了输入时间还避免人工输入时错误的产生，从而提高内业数据整理工作的效率。

3.3.2程序载入并形成安装文件

1、在计算机中安装Turbo C，并将其安装到系统盘内，如果有Turbo C绿色版可以直接复制到计算机系统盘内。

2、在计算机开始菜单中打开“运行”命令并运行“cmd”命令进入Turbo C的初始界面。

载入软件程序

将已经编辑好的程序载入到Turbo C。

形成安装文件

在Turbo C中运行载入的程序并检验，如有程序错误应及时改正。如果程序完好则形成安装文件。按任意键保存到Turbo C文件夹中。

5）将形成的安装文件装入到计算机中并选择与其相适用的软件。如选择CAD2002或者加载CAD2006.

3.4、数据整理流程图

四、软件使用说明

4.1、外业数据采集

水准测量的外业数据采集工作在整个测量工作中起着至关重要的作用，外业数据直接影响到测量结果得精确度。 四五个人为一组，分别为：观测员一名，立尺员两名，记录员一名，采用相应精度的水准仪,按照相应等级的规范要求,进行外业高差观测。水准网中的每个测段进行往、返观测,往、返测高差如果不超限,则取其平均值作为该测段的高差观测值。外业观测得到的成果包括：

①各测段的高差观测值,以m为单位；

②各测段的路线长,以km为单位；

4.2使用水准外业观测数据整理软件整理数据

4.2.1、打开水准测量外业观测数据整理软件， 并选择其载体软件进行加载。

本次设计选择AUTO CAD2002与AUOT CAD2006两个软件进行加载，水准测量外业观测数据整理软件将和CAD软件共用一个界面同时进行数据整理的操作。如图5.1所示：

4.2.2、进入菜单选择界面如图5.2所示：

1、本系统的一个突出特点就是原始数据的输入过程采用图形化操作界面,使其更方便、更直观。第一步就是要绘制水准路线，包括的各个水准点(已知点和未知点),水准点的相关信息包括:水准点编号(按输入顺序编号)、水准点名称，和线路测量的前进方向。

2、利用平台上绘制等宽网格这一命令绘制表格，选择表格的行数与列数，点击确定按钮画出所需要的表格。如图5.3所示：

3、用事先加载到CAD中计算水准线路线的高差和高差闭合差功能计算水准路线的高差和高差闭合差。核查高差闭合差是否在容许误差范围内，如果高差闭合差在容许误差范围内则继续进行整理工作，如果高差闭合差不在容许误差范围内则要检查先前的处理数据，处理数据无误应重新处理，必要时要进行重测。

4、检查无误后将CAD图中的数据表格导入到excel电子表格中，然后进行下一条水准路线的数据整理工作。

5、将各个水准路线的数据表格连接起来形成整个水准网的高差表、高程表、线路表为平差工作准备好数据文件和工作底图。