测图精灵应用于数字测图实践教学

赵彬彬 赵建三 熊旭平

1 概述

目前,我国大多数小区域大比例尺的地形测量常采用的方法有:大平板测图、小平板配合经纬仪测图、全站仪数据采集配合草图法、电子平板法[1]。随着大量工程软件的出现,提供全数字的图形文件势在必行。采用平板仪测图的成果资料载体是白纸或聚酯薄膜,其优点是形象直观并能野外成图,现场就能绘制聚酯薄膜图并能现场检核,但测绘精度不高,同时现场用铅笔绘制的聚酯薄膜草图不方便地图的数字化,即使要数字化也必须在原有薄膜草图上进行数据的二次采集,这样转化后的数字化地形图容易造成地物间距误差较大,时有主要点遗漏,难以适应工程设计及施工的需要,与此同时内业矢量化工作量巨大;全站仪采集的数据只能是点位坐标,而地物属性的采集则由草图绘制员来完成,故全站仪数据采集法要求草图准确,但在实际作业中由于通讯等原因经常出现草图与记录数据对应关系紊乱给内业成图带来很大麻烦,同时外业采集完后内业还要花大量时间成图,故工作时间长,强度大,效率有待进一步提高,而且数据采集和内业成图过程中容易出现漏点和重复的现象;电子平板法测图是利用便携机记录模式进行野外数据采集的测图法,现场可以及时看到所测的全图,测错时比较容易发现,内业工作量较少,但硬件成本高,耗电,携带不方便。当多组同时作业时每个小组必须配一套测图系统,购置软件费用高。同时该方法对司镜员条件要求较高,费用支出多,野外应连码和生成图形,导致野外作业时间增加。

为了综合上述几种数据采集模式的优点,目前已采用性能更强,基于Windows CE操作系统的掌上电脑(Personal Digital Assistant,简称PDA)作为电子手簿,并在PDA上安装与在便携机上类似的测图系统,从而既可以及时看到所测的全图(实现所测即所现),又可以弥补便携机作业模式的一些不足。

测图精灵[2](Mapping Genius,简称MG)是由南方测绘仪器公司开发的基于PDA的测图应用软件,通过配合掌上电脑和全站仪能很好地满足一人能同时操作仪器及使用掌上电脑现场绘制地形图,回室内通过通讯程序将图形及数据传至台式电脑形成数字化地形图,从而很好地完成数据的数字化野外采集并成图,实现了从现场数据采集到成图的数字化和一体化。本文中所采用的测图精灵2005是南方测绘仪器公司在原MG2001基础上的升级产品。相对于MG2001来说,这一版本在符号显示、图形生成、运行速度、可靠性、测图模式与方法等方面都有了相当大的改进,在功能方面,测图精灵2005兼众家之长,充分利用南方CASS6.1的成图思想,集掌上平板、电子手簿和掌上机于一体,摆脱了原电子平板笨重、电力不足和设备昂贵等缺点,使数字化野外采集成图一体化真正成为可能[3]。

2 测图准备工作及实施

2.1 测图精灵的安装

在运行测图精灵的安装盘前需要安装“Microsoft ActiveSync”同步程序,建立起PC机与移动设备的联系纽带,将PDA通过USB电缆连接到PC电脑上,同步程序的运行、连接成功界面见图1,再运行测图精灵安装程序,测图精灵即被安装到移动设备PDA中,同时需要在PDA的“CF”卡插槽中安装与之配套的软件狗,否则所使用的测图精灵为学习版,这将在很多功能方面受限。

2.2 数字化测图的实施

实习主体为测绘工程专业大二学生,实习过程中,每个小组负责完成一幅50 cm×50 cm比例尺为1∶1 000的地形图的测绘工作。

在首级控制网的基础上,各小组在各自的测区内选定若干个图根控制点,并与首级控制点进行联测,构成闭合导线和闭合水准路线,通过精度评定、平差计算出各图根控制点的三维坐标[4]。控制测量完毕后,利用测图精灵进行碎部测图:将全站仪安置在图根控制点上,对中、整平,量取仪器高,利用数据电缆将PDA与全站仪连接起来,启动测图精灵,并设置测图精灵和全站仪的通讯参数,使两者的波特率、停止位等参数保持一致,同时测试连接,检查测图精灵与全站仪能否进行正常通讯。

新建图形,录入控制点点号、类型、坐标数据,将控制点展绘在图形中,接着进行测站定向,输入测站点与后视定向点信息,同时将全站仪瞄准后视定向点,记录下此时水平度盘的读数即起始角,然后立尺员将棱镜立于地物特征点上,观测员操作全站仪瞄准棱镜,同时在测图精灵中选择所测地物所在图层、地物类别、地物编码,通过掌上平板“连接”全站仪,控制全站仪观测棱镜,获得水平度盘、竖直度盘及斜距三个读数,此时,测图精灵计算出碎部点坐标并将点位显示于屏幕上,依此程序对地物其他特征点进行测绘。完成一天的外业测图后,回室内进行数据处理,利用CASS6.1读入测图精灵所测的.spd格式的文件,最后生成.dwg格式的图形文件。在实习过程中测图精灵的整个作业流程见图2。

3 测图精灵应用效果

在此次数字测图实习过程中,测图精灵的使用给同学们开阔了眼界,在一定程度上调动了大家的实习积极性,同时给学生们展现了新科技、新技术在测绘科学领域的美好应用前景;让大家在实践中了解测绘技术的发展趋势和方向[5],为今后专业课程的学习和日后的工作打下一定的基础。测图精灵在实习中的表现总体来说是令人满意的,但在应用过程中也发现了几个主要的问题和不足:1)PDA的缺陷是屏幕显示尺寸较小,对于地物、地貌较复杂的地区,野外图形显示及编辑时没有便携机方便;2)测图精灵与全站仪的连接是通过数据电缆建立起来的,显然这就影响了观测员对仪器的操作,实习中为缓解这一矛盾,测站上配备两人,一人司仪,另一人操作PDA;3)测图精灵应用中偶尔会出现所测数据不能保存的现象,可能有以下原因:a.插入软件狗时,系统提示是否向PC卡供电,此时应点击“是”,否则软件狗不起作用;b.当打开测图精灵时,系统提示“你运行的是测图精灵学习版”这类现象较多,因为测图精灵在没有软件狗时是学习版,插入软件狗时应保证已退出“测图精灵学习版”;4)用测图精灵在同一个点上建两个不同属性的办法:完成第一类属性物测量后,在该点的棱镜保持不动,再选择第二类属性地物测量一次。

[1]潘正风.数字测图原理与方法[M].武汉:武汉大学出版社,2004.

[2]南方数码科技有限公司.测图精灵用户手册[Z].2005.

[3]钟焕良.测图精灵在地形图测量中的应用[J].测绘通报,2003(9):20-22.

[4]陈继光.数字化测图及其教学实施[J].测绘通报,2000(9):44-45.

[5]王化光.数字化测图教学方法探讨[J].四川测绘,2006,29(2):94-96.