地形图检测点高程精度统计软件开发

胡现辉，胡茂林，曹志杰

(中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，四川 成都 610021)

地形图检测点高程精度统计软件开发

胡现辉，胡茂林，曹志杰

(中国电力工程顾问集团西南电力设计院有限公司，四川 成都 610021)

目前厂变工程地形图精度检测采用打散点的方式。进行地形图精度统计时，需人工逐点内插检测点的高程进行高程误差统计。检测点数量通常有数百个，人工计算工作量大耗时长而且容易出错，因此根据工作需要研制开发地形图精度检测软件就很有意义。借助软件计算代替传统的人工计算使得工作效率大为提高，减少了人工繁杂的检测工作，提高了检测的效率和质量。

地形图；高程精度统计；软件开发。

1 概述

随着经济的发展、工程成本的提高和工程预算制度的严格执行，设计计算土石方与实际土石方不合的矛盾日益突出，这也是目前工程施工中易反馈的问题由于地形图高程精度直接影响土石方量，地形图高程检测显得十分重要，希望通过本软件的开发对地形图高程精度进行自查与检查以提高地形图成品质量。

本软件通过由等高线节点构三角网或读取点记录文件与三角网文件两种可选方式生成三角网，对三角网内的检测点坐标进行高程内插并与检测点高程比较得到差值，对所有检测点高程差值进行统计，列出统计结果包括各误差区间点数与点号、高程中误差、检测点高差列表等统计结果。该软件可快速、高效地完成地形图的高程精度检测，在地形图的质量检验中具有较高的应用价值，保证了作业质量、提高了生产效率。

地形图检测点精度统计结果保存为EXCEL表格，内含3个表单：检测点高程精度统计结果表、各误差区间点号表、检测点高差列表。表单包含了精度统计的全部信息，方便以后的数据管理和信息查询。

2 软件设计

软件为三角网生成提供两种可选方式，(1)为读取SV软件“等高线/构三角网” 菜单生成的等高线文件(*.CON)，然后点击软件“等高线节点构三角网”按钮即可生成狄洛尼三角网；(2)为读取SV软件 “帮助/生成点线数据记录文件” 菜单生成的点记录文件(*.COR)、“等高线/构三角网” 菜单生成的三角网文件(*.TRI)，通过循环对两者进行匹配生成三角网。

三角网生成后读入检测点文件(*.CSV)，对检测点逐点循环判断出检测点是否位于三角网中的某个三角形内，然后对检测点平面位置处高程进行双线性内插，记录内插高程与检测点高程的高差。再对高差进行中误差统计、误差区间判断、点号记录等操作。软件流程图见图1。

图1 软件流程图

3 软件使用详细步骤

3.1 读取等高线CON文件

等高线CON文件为二进制格式，程序依次读取文件信息、等高线根数、等高线点数、等高线高程值、平滑系数以及各节点坐标。提取各节点坐标高程，存入动态数组。

3.2 构三角网

将等高线所有节点使用逐点插入算法构Delaunay三角网，由于此过程算法较为复杂，等高线数据量大时构三角网过程较慢，需耐心等待构三角网完成提示框。

3.3 读取点记录COR文件

点记录COR文件格式为“b，点号，北坐标，东坐标，高程，备注”，程序通过对读取的字符串中搜索逗号进行分离各项。其中备注项为“编码=**+0”，“**”共有4种形式：00；01；11；10，分别代表点坐标为有高注记、有高不注记、无高不注记、无高注记。通过对备注项搜索等号判断提取出有高注记和有高不注记点坐标，赋值给点记录文件数组。

3.4 读取TRI三角网文件

三角网文件格式为二进制的全字符ASCLL文件，读文件时每读取24个字节长度为一个点号存储单位，每3个连续点号为一个三角网的三个角点，程序依次读取每24个字节的前6位(即将点号长度控制为6位)赋值给三角网数组。

3.5 检测点文件格式要求

检测点文件格式要求为“点号，北坐标，东坐标，高程”，高程以后的字符程序不进行读取。逐行读入字符串后，程序搜索逗号进行各项分离赋值给检测点数组。

3.6 统计按钮

点击统计按钮后，首先判断用户是否已选择等高距，进行等高距选择后才能继续计算。并记录等高距选项、地形类别、检测精度选项、是否为隐蔽或施测困难的一般地区或水下地形图、是否为水下地形图作业困难，水深大于20 m或工程精度要求不高情况。

采用等高线节点构三角网方法内插高程时，为免无等高线区域的检测点使用较远处的等高线节点生成的三角形进行内插高程，先将边长较大的三角形进行过滤，再使用两重循环对检测点高程进行内插。

采用读取点记录文件与三角网文件方法内插高程时，使用检测点数组、点记录文件数组、三角网点数组进行三重循环，采用面积法匹配三角网点，双线性内插检测点高程。

最后记录高差、分项列出各高差区间点号、统计点数、计算中误差、计算质量评分、界面显示各项。

3.7 保存按钮

点击保存按钮后根据各统计值，分项写入3个表单：检测点高程精度统计结果表、各误差区间点号表、检测点高差列表。为直观查看检测点分布，同时生成“全部检测点.org”、“粗差点.org”、“1～2倍等高距点.org”、“0.5～1倍等高距点.org”、“0～0.5倍等高距点.org”等文件在同目录下。

3.8 高程中误差计算

高程中误差按照《火力发电厂工程测量技术规程》DL/T 5001-2014中第6.1.8条规定计算，如公式(1)。

式中：m为检查点中误差(m)； Δ为检查点实

测值与图上点位坐标或高程内插值得差值

(m)；n为参与评定精度的检查点数。

中误差限值m0(允许中误差值)在《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》GB/T 18316-2008中第4.4条规定为“按技术设计执行”，本软件中误差限值m0参照《火力发电厂工程测量技术规程》DL/T 5001-2014中第6.1.4条等高线插值点或相对于邻近图根点的高程中误差的规定，见表1。

表1 等高线插值求点的高程中误差 (m)

在允许中误差二倍以内(含二倍)的误差值均应参与数学精度统计，超过允许中误差二倍的误差视为粗差。

3.9 质量评分

根据《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》GB/T 18316-2008第4.4条规定，高程注记点与等高线高程中误差符合合格条件m＜m0后计分方法按照公式(2)计算。

同时要求检测点分布均匀，位置易于辨认，不少于50个。

4 软件使用说明

由于本人水平与时间有限以及使用方法的限制，使用该软件时以下问题需要说明。

4.1 粗差点误判

由于程序仅根据三角网内插高程进行高差计算，无法考虑陡坎陡壁的坎上砍下点高差较大这样的实际地形，三角网内插高程无法体现真实高程，容易判定为粗差点，可将程序生成的检测点org文件粘贴至地形图org文件中进行人工判断剔除，使其不参与高差中误差计算。

4.2 两种生成三角网方法比较

程序提供了读取三角网文件内插高程与等高线节点构三角网两种方法生成三角网，各有优缺点，需根据实际情况选择使用。

(1)读取三角网文件内插高程方法

缺点：由于读取地形图org文件中的有高注记与有高不注记点，某些错误高程点在地形图编辑中仅做不注记操作不进行无高操作的话仍会参与构三角网(仅使用有高注记点的话，因点数稀少内插精度较差)。某些地形因测点少无法反应真实地形。

优点：直接读取SV生成的点文件与三角网文件，软件运行较快。

(2)等高线节点构三角网方法

缺点：构三角网计算较慢，地形图数据量大时，需耐心等待三角网完成提示。由于是将等高线节点坐标直接构三角网，节点高程取等高线值，在山顶或鞍部处此方法有一定统计精度失真。

优点：使用人工编辑后的等高线文件能够较为真实反映地形走势，如在地形图编辑过程中明显感觉部分区域因测点不足不能真实反映地形、人工对等高线走向进行了较多干预的情况，需采用此方法内插检测点高程。

4.3 使用建议

可将程序生成的“1～2倍等高距点.org”及“粗差点.org”粘贴至地形图文件中，对1～2倍等高距点与粗差点在地形图中逐个查看，以便发现由于局部地形复杂测点不足导致的地形失真情况及时改正，再重新计算高差中误差。

5 总结

在地形图质量检查中, 利用该软件能够方便快速的实现高程精度检测统计, 程序界面简洁, 输出的成果文件易于编辑使用, 减少了人工记录、计算统计的烦琐, 消除人为误差, 大大提高了工作效率，经实际运用,精度检测统计结果可靠。

随着业主精细化管理的提高，对设计、施工管理日益细化、经济指标量化，对土石方工程量计算提出了更高要求，这对我们测量人员是个新的挑战。所以建议在进行地形图测量完成后，对现场关键地形点进行检测，使用该软件进行检测点精度统计，以减少施工过程中施工单位提出土石方工程量不符合的矛盾。

[1] 胡吉伦，程正逢，徐 辉．地形图测量精度对土石方计算的影响分析[J]．电力勘测设计，2014，(3)．

Software Development of Detecting Point Elevation Accuracy Statistical of Topographic Map

HU Xian-hui, HU Mao-lin, CAO Zhi-jie
(China Power Engineering Consulting Group Southwest Electric Power Design Institute Co., Ltd., Chengdu 610021, China)

The plant engineering topographicmap accuracy statistics are added up by way of scattered points, manual point by point interpolation point detection of elevation of the elevation error statistics.The number of detected points usually have hundreds, manual calculation workload big long and error prone, so according to the needs of development of topographicmap precision test software development becomes very meaningful, by software calculation instead of the traditional manual calculation makes the work efficiency is greatly improved, reduce artificial complex detection work, improve the quality and efficiency of detection.

topographicmap; elevation precision statistics; software development.

P2·TP39

B

1671-9913(2017)03-0011-04

2016-10-29

胡现辉(1983- )，男，河南鹤壁人，硕士，高级工程师，主要从事电力工程勘测设计工作。