测绘外业数据智能采集系统的研究与应用

田 萍, 唐桂彬, 闫爱军

(杨凌职业技术学院， 陕西 杨凌 712100)

外业数据采集是数字化测图的必要条件,也是非常重要但却比较繁琐的一项测量工作。传统的测绘外业数据采集，以极坐标的方法，利用全站仪机载测量程序，直接记录野外测量碎部点，测量完成后，将PC与全站仪连接，导出数据文件，再将数据文件与绘制的测区草图结合，进行数据处理和图形绘制。此方法对全站仪和记载程序要求不高，在全站仪有足够的存储空间的条件下就可以完成，但数据输入比较繁琐，工作效率较低。随着各种电子手簿在测量中的引入，外业数据采集通过串口通讯，实现全站仪数据的记录。虽然使输入各种信息方便快捷，工作效率明显提高。但有电子手簿连接线及连接接口容易出现故障、个人数码助理 (PDA——Personal Dig-ital Assistant) 与实际外业施工应用环境不适合、仪器移动麻烦等缺陷，致使需要研究一种新的外业数据采集系统弥补其不足之处。

1 智能全站仪采集数据系统的设计

随着市场对新产品的开发，智能型全站仪受到生产厂家的关注。南方测绘、宾得、拓普康等厂家相继推出其智能产品——智能全站仪。智能全站仪有大面积触摸 LCD 屏幕，有字母、数字及功能键等输入按键，信息输入方便快捷，通讯模式有多种选择形式。数据可以通过串口、USB 以及蓝牙模式进行传送。绘图操作系统采用微软的 Win CE，不但具有极强的操作功能扩展性，而且操作者可根据自己的工作习惯开发适合自己的测量应用程序。由此可见，智能全站仪为提升外业数据的采集性能提供了必要的硬件和软件条件。

本文研究的数据采集系统设计是在发挥智能全站仪自身功能的前提下，结合工作实际，通过语言编程、功能设置和开发，利用机载程序记录测量过程中的设站点、前视点、后视点、仪器高、棱镜高等属性数据和导线测量及碎部测量的角度、边长、地物编码等各种原始观测数据，使智能全站仪能够按照测绘外业工作特点，实现数据采集过程的简单化、方便化、准确化、高效化及改善外业数据采集操作的灵活性，减少观测员的工作压力。外业数据智能采集系统设计完成后，其功能主要包括地物类别、地物名称、房屋层数等地物属性信息的输入，以及碎部点、三角高程、图根导线等观测数据的记录和往返测高差闭合差、水平角左右闭合差、2C等指标的检核。

2 智能全站仪采集数据系统的关键技术及实现

2.1 数据组织

在测量工作中，由于采集的数据量庞大，往往使得测量员的任务重，工作紧张，难于实现精准管理。因此，有序的组织数据成为一种必要的形式过程。有效的数据组织有利于测量员方便灵活的进行数据观测，减少重复性工作的工作量，提高工作质量和效率，尤其是可以提高野外大型测量工程的工作质量和效率。

数据有效组织的关键是编制一个程序，根据特定的环境设定数据的存储格式。这种格式形成后使数据的记录有了统一的组织顺序，这样容易采集、记录和数据与图形的符合，减少人为造成的数据记录失误。如在外业观测时，数据统一格式为：顺序号，测站点，仪高//设站。具体操作时，可以根据需要进行字母标记，如：顺序号，测量点名，镜高，H0、V0、S0、H1、V1、S1。字母的变化可以用来表示不同的含义，例如：H1、V1、S1记录为0、0、0时，表示碎部测量；H1、V1、S1记录不为0、0、0时，表示导线测量。测量点名也可以用不同的简码表示不同地物，例如：18代表一般房屋；19代表简易房；20代表建筑房屋。数据的格式与编码的应用，可以满足不同测量项目(导线测量和碎部测量)的一起记录，使数据管理系统化和程序化，方便数据的管理。

2.2 数据的录入与转换

观测数据的录入在外业采集系统中尤为重要，其影响数据的有效储存和工作效率。设计的外业数据智能采集系统可以提供有数字键盘界面和编码键盘界面，根据输入内容的判断可以自动完成界面之间的切换，大大方便野外数据的采集。

各种观测数据和信息输入完成后，系统需要建立相应的数据共享区并进行储存。然后，利用Register Window Message进行函数注册，建立数据交换区和互斥时间，再根据需要进行程序编程，完成数据的转化。

2.3 数据存储与传输

数据存储时，利用机载转化程序将观测数据进行格式转化，转化为文本方式后进行最终保存，保存数据按照次序统一进行编码，存储的格式统一使用。

如测站设置数据：

1,2,1.45,112.258,372.392,482.896

定向数据：

2,3,0,182.4311,84.7594,17.0798,112.1423,218.2012,11.1798

碎部观测数据：

3,A1,1.16,226.6301,89.1443,22.2461,0,0,0

存储的数据，可以通过仪器的 USB 接口接 U 盘导出。内业处理时，还可以直接在软件中进行编辑、整合、运算等处理，比传统的方式又快速又安全。

3 智能全站仪采集数据系统的实际应用

3.1 数据的编码与格式的确定

测量施工前，制定地物的属性编码(如表1)。属性编码时将使用频率较高的地物尽量用易于输入的编码，采集数据的顺序尽量与地物编码号相协同。

表1 部分地物的属性编码

后视点需要盘左盘右读数记录的格式：

顺序号，后视点名，镜高，H0、V0、S0、H1、V1、S1

碎部点读数记录的格式：

顺序号，测量点名，镜高，H0、V0、S0、0、0、0

导线点测量数记录的格式：

顺序号，后视点名，镜高，H0、V0、S0、H1、V1、S1

3.2 数据的转化

测量实时录入的观测数据，需要按照转化程序转为数据库的格式数据，数据转化的程序如下：

(1)用API函数查找智能全站仪的低层伺服进程，如果查找不到，用CreateProcess进行创建。

(2)注册伺服进程对话信息语句。

(3)建立数据交换区和互斥时间。

MapFile = INVALID HANDLE VALUE,NULL,PAGE READWRITE,0,sizeof(TSData),TSMAP);

{if(MapFile=INVALID HANDLE VALUE)(“创建数据交换区成功”)；Return;

// if (MapFile=0) (“创建数据交换区失败”);FALSE;}

MapPointer=(TSDate*) MapView OfFile(MapFile,FILE-MAP-ALL-ACCESS,0,0,0)

{if(MapPointer=NULL);CloseHandle(MapFile); Return;

// if(MapFile=NULL);(“数据映射失败”)；}

SynMutex=CreateMutex(NULL,FALSE,TSMUTEX);

{if SynMutex= MapPointer；return；

// if MapPointer= NULL; CloseHandle(MapFile)；

// if MapFile= NULL (“建立互斥时间失败”);FALSE;}

(4)设置模式和参数，进行数据交换

3.3 数据的储存和输出

测量数据的有效储存和输出，也是智能采集系统设计的重要环节。智能数据采集系统的记录测量数据最终以文本方式进行保存，输出的形式如下(部分内容)：

1,2,0,0.0018,91.2588,34.1898,167.1200,281.1013,34.189

2,A1,1.16,226.6301,89.1443,22.241,0,0,0

3,A2,1.16,235.6601,89.1642,34.132,0,0,0

4,3,0,60.3030,84.3664,51.9122,107.3415,207.1321,39.8192

5,Z1,0,235.1128,75.1534,19.403,0,0,0

6,Z2,0,142.1291,88.3456,13.146,0,0,0

4 小 结

由于传统的数字采集方法智能化程度不高，环境适应性较差，造成测绘人员工作繁重和效率偏低。在传统数字采集方法的基础上，利用现代智能全站仪的工作平台，结合行业的工作要求，开发了智能化数据采集系统，主要解决传统数字采集方法的不足之处。

开发的智能化数据采集系统是智能全站仪发挥数据智能采集强大优势的支撑条件，使智能全站仪在数据组织、录入、转换、存储与传输方面变得方便、简单、易于操作，不仅能高效完成外业数据的采集，还能检核相关的限差指标以及自动平差计算，是进行控制测量和碎部测量的理想系统。与传统测量数据采集方法相比较，智能化数据采集系统使控制测量和碎部测量同时进行，大大提高了测量效率，具有明显的操作优势。实践应用证明，利用智能全站仪的智能化数据采集系统进行外业数据采集，不但克服了传统外业数据采集模式的各种弊端，还使数据安全性和设备的环境适应性明显提高。随着智能全站仪使用平台的不断开发与开放，智能全站仪能的数据采集性能会更加完善。

参考文献：

[1] 赵卫常，魏征军，曹志勇.全数字外业数据采集编码方案[J].测绘科学,2011,36(5):207-208.

[2] 杨靖英,程相兵.基于智能全站仪外业数据采集系统的设计与实现[J].城市勘测,2011，(4):132-134.

[3] 周义高. RTK 和全站仪联合采集数据应用有关问题的探讨[J].工程技术,2011：34:55.

[4] 胡宣斌.全站仪在剖面测量中的应用及数据处理自动化[J].江西测绘,2007,(S)：63-65.

[5] 黄 轶,龚丽芳.基于 PDA 的地籍测量数据采集系统的设计与实现[J].四川测绘,2003,26(3)：107-110.

[6] 周东卫.应用智能型全站仪与PDA掌上电脑实现CPⅢ数据自动化采集[J].铁路勘察,2008,6:21-24.

[7] 赵 波,高树江.掌上野外数据采集系统的实现及其关键技术[J].侧绘工程,2001,10(2):32-35.

[8] 王 磊.广州地铁竣工验收测量系统研究与实现[J].地理空间信息,2008，(4):15-18.

[9] 李德龙.徕卡 DNA03 水准仪数据处理方案与实现[J].城市勘测,2009，(6):93-95.

[10] 黄远宏.应用全站仪与PDA掌上电脑实现既有铁路测量一体化原理探讨[J].铁道勘察,2007，(1):21-23.