徕卡数字水准仪观测数据重构

李 冰，余代俊

（成都理工大学 地球科学学院，四川 成都610059）

徕卡数字水准仪质量好、精度高、操作方便，适应多种恶劣环境并且可以在保证测量精度的同时进行夜间作业［1］，因而广泛用于地铁、高速铁路、基坑、大坝等监测以及各种精密水准测量中。

对水准原始数据的编辑目前以两种方法为主，一种是基于C＃语言对已有平台进行二次开发，比如对徕卡的数据处理软件LGO进行的二次开发［2］、基于PDA平台的水准一体化测量系统的开发［3］；另外一种是基于VB语言以EXCEL为平台的后处理程序设计。

可是当前多数徕卡数字水准仪数据处理程序大多以GSI格式原始数据为对象，以测量结果平差为导向进行设计［4］，忽略了测量数据的增减变更、替换，致使最终所需原始观测数据紊乱。本文提出了原始观测数据的整理重构技术与方法，解决了在工程实践中对原始观测数据进行增减、替换继而重新计算、输出的难题。

1 格式选取

徕卡数字水准仪测量的数据会自动以二进制格式存储在仪器内存中，并且将数据转换成多种格式，可以在数据输出菜单下操作完成，格式分两类，标准格式与自定义格式，标准格式分为XML与GSI，其中GSI分为GSI－8（数据位为8位）和GSI－16（数据位为16位）；自定义格式主要为TXT文本格式：英文显示、只显示测站高差、中文显示。GSI与XML格式是以固定格式存储的测量文件，处理时需采用徕卡公司研发的软件Leica Geo Office（LGO）或Level Pak－Pr o进行处理［5］，由于 LGO 支持Leica所有仪器类型，以统一的方式管理TPS、GPS和水准数据，界面稍显复杂，对使用者而言操作略显繁琐。使GSI与XML类文件时，需用专业软件或程序语言进行访问，并且熟悉其测量格式，对于多数工程人员而言操作过于复杂。

中文显示的数据由标题部分（名称、测段名、时间、起始点、开始高程）、数据部分（点号、中丝读数、视距）和统计部分（本站视距、本站高差、累计视距、累计高差、目标高程、精度检查）三部分构成，并且数据部分文字与读数的字符间隔固定。其样式如图1所示。

图1 原始格式

水准测量及数据整理中，对原始数据要求：

1）不得擅自修改原始观测数据。

2）原始观测数据随水准路线前进方向按照测段有序排列。

3）能够快速读取每个测段的高差与距离数据。

4）原始数据中间出现不合格数据时，可以用新观测的数据进行替代，并且保持测段整体数据的规整。

2 程序设计

对原始数据格式分析后，采用易于操作的EXCEL平台，通过调用宏，用VBA程序语言在后台进行编辑处理，实现精确重构，最后输出原始格式的数据［6－7］。

2．1 数据导入

本程序导入数据时采用EXCEL导入文本功能，使用分隔符时采用空格与自定义西文冒号，导入新建表格中。此外也可使用VBA程序语言中Add方法或者open语句实现将文本数据合理导入EXCEL文件。

2．2 限差检查

在程序中预置各等级水准测量限差。对于四等水准测量前后视距差应小于3 m，前后视距累计视距差应小于10 m［8］，部分代码：

For i＝1 To 180

If Abs（Sheet1．Cells（11＋10＊（j－1），5）．Val ue－Sheet1．Cells（12＋10＊ （j－1），5）．Val ue）＞3 Then

Msg Box"超限！"，vb OKCancel，"提醒"

End If

Next i

分析固定规律排列的原始数据，用For循环与if条件语句嵌套实现限差检查［9］。

2．3 数据复制

复制功能主要是防止初始导入数据被改动，对部分数据赋予复制后的数值。

Sheets（"Sheet1"）．Select

Range（"A1：G1800"）．Select

Selection．Copy’对选中的单元格复制

Sheets（"Sheet3"）．Select

Cells．Select

ActiveSheet．Paste’对选中的单元格粘贴

2．4 计算表头编制及各项数据统计

程序实现对测站高差、测站视距、累计高差、累计视距的计算，计算通过调用单元格的VALUE属性（cells（）．val ue），用赋值语句和计算公式实现，然后通过For循环计算出各个测站的数据与累计数据。实现界面如图2所示。界面右侧即为实现各项数据的统计计算。

图2 编辑界面

2．5 读数重检、数据替代、精度保留、点号排列

对原始数据进行精确重构并且以原格式输出，要保证原始数据的准确无误，因此在输出前对数据进行检核。

若原始数据中有一部分数据用剔除或重测后的新数据替代，累计视距和累计高差将不再正确，替换处相邻测站的点号也不再连续。因此替换不正确的数值，用赋值以及For循环语句实现此功能，而点号要重新排列，代码部分如下：

Sub变换点号（）

Di m i As Integer

For i＝1 To 180

Sheet3．Cells（11，3）．Value＝0

Sheet3．Cells（11＋10＊i，3）．Val ue＝Sheet3．

Cells（11＋10＊ （i－1），3）．Value＋1

Next i

For i＝1 To 180

Sheet3．Cells（12，3）．Val ue＝1

Sheet3．Cells（12＋10＊i，3）．Value＝Sheet3．

Cells（12＋10＊ （i－1），3）．Val ue＋1

Next i

End Sub

2．6 精确重构并输出

各项功能实现后可对原始数据进行原格式输出：创建文本、写入数据。创建文本代码：

Set fso＝Create Object（"Scripting．FileSystemObject"）

filename＝"c：重构后原始数据．txt"

Set sfile＝fso．Create Text File（filename）

写入数据通过函数writeline（）循环调用逐行将未输出的原始数据写入文本［10］。需要注意的是，将原始数据引入时使用西文冒号以便分离文字与数值，因此重构还应将冒号写入输出数据，此外文字之间、数字之间、文字与数字间的空格长短须与原格式保持一致。

3 实例分析

以雅安市某测区四等水准测量为例。作为雅安市山区土地确权项目控制测量的一部分，在I成雅41基（09）和I成雅45基（09）二个I等水准点的控制下，联测了13个D级GPS点，由2条附合路线和2条闭合路线及1条支线组成四等水准网，共20个测段，计114．81 k m，平均测段长5．74 k m，最短测段长1．39 k m，最长测段长10．50 k m，如图3所示。

图3 水准线路

因项目工期紧迫，采取了先水准后联测GPS点的施测方案，于是观测数据主要分为一期水准观测记录，二期联测GPS点水准记录，而提交水准部分成果资料则要求按照GPS点分测段整齐提交，要求将两期的水准外业观测资料按测段整齐排列，方便检查验收，并且各测段高差与测段长度能够方便取出。水准路线较长，数据量较大，如果采用传统办法只能使用表格分段处理，处理后在原始数据中进行编辑，耗时耗力易出差错。在此采用水准数据重构程序进行快速分类、处理。

4 成果分析

重构前如图4所示第一张图片中的数据，相邻测段不同周期的观测数据统计结果（累计视距、累计高差等）在上个测段的第12站与下个测段的第1站出现不连续。第二张重构输出后的数据与重构前的相比，排列有序一致，各项统计数值正确，所需测段高程（或高差）可在测站末尾准确读取。

图4 成果图

采用此程序设计方案，在保证原始数据完整性的前提下快速实现了数据的替换、变更、处理以及精确重构，在内业处理中节省了大量时间，发挥了重要的作用。

5 结束语

本文采用的平台实现了徕卡数字水准仪原始观测数据可以增减变更、替换，通过程序计算、检核，最终精确重构输出。整个过程也提供了一整套完整的原始数据编辑处理方案，与其他类似程序相比，其使用更加灵活简便，只须调用对部分程序模块，为水准测量观测数据整理提供了一种简单快捷的工具。

［1］ 陈小歌，余代俊，毛川．弱光线对数字水准仪测量的影响分析［J］．测绘工程，2014，23（2）：64－65．

［2］ 徐昌荣，邬雪江．采用C＃语言实现LGO的二次开发方法探讨［J］．工程勘察，2013（11）：60－62．

［3］ 杨睿，尹晖．Smart Sur vey水准测量一体化系统设计与开发［J］．测绘工程，2009，19（6）：49－52．

［4］ 李德龙，张文金．徕卡DNA03水准仪数据处理方案与实现［J］．城市勘测，2009（6）：93－94．

［5］ 孔祥元，郭际明．控制测量学［M］．武汉：武汉大学出版社，2006：215－220．

［6］ 汪平，孙雪洁，许家琨，等．基于Visual Basic实现徕卡DNA03电子水准仪数据处理［J］．海洋测绘，2013（6）：56－58．

［7］ 贾丙普，彭喜林．徕卡DNA03数字水准仪数据处理研究［J］．测绘工程，2015，24（2）：75－77．

［8］ 中国国家标准化管理委员会．GB／T 12891－2006国家三四等水准测量规范［S］．北京：中国标准出版社，2006．

［9］ 佟彪．VB语言与测量程序设计［M］．北京：中国电力出版社，2007：116－119．

［10］马前雪．文件操作之 VB篇［J］．中文信息，2002（12）：24－28． ?