陳禮坤　范余力

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計院，山東濟(jì)南　250022 )

Development and Application of Data processing Software for Total Sation and GPS RTKSection

CHEN Likun　FAN Yuli

全站儀及GPS RTK斷面測量數(shù)據(jù)處理軟件的開發(fā)和應(yīng)用

陳禮坤范余力

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司濟(jì)南設(shè)計院，山東濟(jì)南250022 )

Development and Application of Data processing Software for Total Sation and GPS RTKSection

CHEN LikunFAN Yuli

摘要在分析全站儀以及GPS RTK斷面測量數(shù)據(jù)格式的基礎(chǔ)上，介紹一種斷面數(shù)據(jù)自動化處理的方法并給出程序算法框圖。所開發(fā)的斷面測量數(shù)據(jù)處理軟件能自動讀取儀器的測量數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的計算和格式的轉(zhuǎn)換，輸出TXT斷面數(shù)據(jù)文本文件和DXF斷面圖形文件。

關(guān)鍵詞全站儀GPS RTK斷面

在線路測量工作中，斷面的測量是一項(xiàng)基本的工作內(nèi)容，隨著測量儀器的發(fā)展，現(xiàn)在一般采用全站儀或者GPS RTK進(jìn)行斷面數(shù)據(jù)的外業(yè)采集。

在采用全站儀進(jìn)行斷面測量時，傳統(tǒng)的方法需要讀數(shù)、記錄、計算、校對、繪圖等步驟，而采用GPS RTK進(jìn)行斷面測量數(shù)時，在內(nèi)業(yè)中需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行排序、復(fù)制、粘貼、高差計算、數(shù)據(jù)校對、斷面繪制等過程。每一步都需要人工進(jìn)行數(shù)據(jù)操作和轉(zhuǎn)換，不僅繁瑣耗時，而且容易出錯。為此，考慮開發(fā)一種斷面測量數(shù)據(jù)處理軟件，直接將外業(yè)測量的數(shù)據(jù)從儀器中導(dǎo)出，然后生成DXF格式的地面線圖和滿足設(shè)計專業(yè)要求的數(shù)據(jù)，以提高外業(yè)斷面數(shù)據(jù)采集的效率，降低內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的難度，同時便于進(jìn)行數(shù)據(jù)的校對和檢核。

1外業(yè)采集的斷面測量數(shù)據(jù)的格式

采用全站儀測量橫斷面，導(dǎo)出的數(shù)據(jù)格式如圖1所示。

其中第一列是點(diǎn)名，同一個斷面小數(shù)點(diǎn)前面的數(shù)字保持一致，小數(shù)點(diǎn)后面需要保持兩位任意數(shù)據(jù)，第二列是測量北坐標(biāo)，第三列是測量東坐標(biāo)，第四列是測量高差。在測量線路橫斷面時，一般采用任意設(shè)站法，只需將零方向設(shè)置為垂直于線路的方向，然后進(jìn)行斷面測量，最后導(dǎo)出的斷面測量數(shù)據(jù)就是上面的示例格式。

采用GPS RTK測量斷面，導(dǎo)出的數(shù)據(jù)格式如圖2所示。

其中，第一列為點(diǎn)名，允許數(shù)字和字符，同一個斷面小數(shù)點(diǎn)前面的數(shù)字保持一致，小數(shù)點(diǎn)后面需要保持兩位數(shù)據(jù)。第二列為備用列，第三列表示距離和備注，允許是數(shù)字和字符，字符必須在數(shù)字后面。根據(jù)斷面測量習(xí)慣，線路左側(cè)距離記為負(fù)值，右側(cè)距離記為正值，第四列為GPS RTK測量的高程數(shù)據(jù)。在從GPS手簿中導(dǎo)出GPS RTK測量的斷面數(shù)據(jù)時，選擇 “點(diǎn)名、北坐標(biāo)、備注、高程”四個選項(xiàng)，導(dǎo)出的數(shù)據(jù)格式就是上面的示例格式。

導(dǎo)出的中樁測量數(shù)據(jù)格式如圖3所示。

第一列為里程標(biāo)示，其中DK表示定測階段，第二列為里程數(shù)據(jù)，第三列為高程數(shù)據(jù)，采用GPS RTK進(jìn)行中線測量時，可以直接導(dǎo)出此數(shù)據(jù)格式。

2軟件設(shè)計

采用易于交互操作的對話框模板和MSFlexGrid控件，在MFC開發(fā)環(huán)境下，利用VC 6.0計算機(jī)語言進(jìn)行編寫。整個軟件的數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出均采用文件操作，數(shù)據(jù)可直接在圖表中呈現(xiàn)，便于數(shù)據(jù)的檢查，如果數(shù)據(jù)格式錯誤，程序?qū)⒔o出友好提示，同時將各種算法的程序?qū)崿F(xiàn)隱藏在軟件界面之下，使軟件界面簡潔直觀，功能清晰、易學(xué)易用。界面布置如圖4所示。

3軟件功能

(1)可以將全站儀(如LEICA、TOPCON等)及GPS RTK采集的斷面測量數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成距離-高差斷面數(shù)據(jù)格式，再結(jié)合中樁高程數(shù)據(jù)，生成*.dxf格式的圖形數(shù)據(jù)文件和“二院線路設(shè)計軟件”(路基助手)以及南方CASS支持的.hdm斷面數(shù)據(jù)文件。

(2)能夠直接將已編輯好的橫斷面數(shù)據(jù)，結(jié)合中樁數(shù)據(jù)，直接生成*.dxf格式的橫斷面圖形文件和.hdm文件。

(3)能夠根據(jù)導(dǎo)入的縱斷面測量數(shù)據(jù)，繪制出*.dxf格式的縱斷面地面線圖。

4軟件開發(fā)過程

4.1　算法設(shè)計

首先確定軟件實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，需要實(shí)現(xiàn)兩個項(xiàng)目信息的輸入，六種格式數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，兩種格式數(shù)據(jù)的導(dǎo)出，一個橫斷面數(shù)據(jù)的計算以及每次導(dǎo)入和導(dǎo)出的視圖展示等功能。在ClassView中新增加FreadCouSave類，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，允許導(dǎo)入的數(shù)據(jù)含空格、逗號，不影響數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，再通過相關(guān)函數(shù)的編制實(shí)現(xiàn)不同的功能。具體程序算法框圖見圖5。

4.2　關(guān)鍵算法

如何根據(jù)不同的斷面測量數(shù)據(jù)源文件，計算出同樣格式的橫斷面數(shù)據(jù)文件是軟件算法實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵所在。另外，面對多個橫斷面數(shù)據(jù)，如何進(jìn)行橫斷面?zhèn)€數(shù)的統(tǒng)計和分類，對距離亂序排列同時左右側(cè)數(shù)據(jù)混排的斷面數(shù)據(jù)如何進(jìn)行自動排序，也是需要考慮的問題。為此編寫了不同的函數(shù)以解決這些問題。

4.3　編程實(shí)現(xiàn)

通過新增一些類(例如FreadCouSave類)，并對CEditMSFlexGrid進(jìn)行二次開發(fā)，引進(jìn)CadIO動態(tài)鏈接庫等辦法，來實(shí)現(xiàn)軟件的各個功能。為了生成DXF文件，在調(diào)用CadIO動態(tài)鏈接庫里面的OnDxfsave() 函數(shù)時，通過一系列參數(shù)的設(shè)置和數(shù)據(jù)的計算，并且進(jìn)行分層設(shè)置，最終生成DXF數(shù)據(jù)文件。由于篇幅所限，不在此處列舉具體代碼。

5軟件特色

對距離亂序排列或者左右側(cè)混排的同一個斷面數(shù)據(jù)，軟件能自動識別左右側(cè)斷面數(shù)據(jù)，并分別將數(shù)據(jù)按照由近到遠(yuǎn)的順序重新排列。如果數(shù)據(jù)中含有距離重復(fù)的數(shù)據(jù)，程序會按照先測先排的原則進(jìn)行斷面數(shù)據(jù)排列處理，充分考慮了實(shí)際作業(yè)習(xí)慣以及儀器記錄數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。

導(dǎo)出的斷面數(shù)據(jù)如果只有一側(cè)數(shù)據(jù)，程序默認(rèn)另一側(cè)斷面數(shù)據(jù)為0，0，當(dāng)斷面數(shù)據(jù)中的斷面名稱列和距離列數(shù)據(jù)中含有字母時，軟件會進(jìn)行自動截取，只保留數(shù)字部分。

通過引進(jìn)CadIO動態(tài)鏈接庫，在導(dǎo)出*.dxf格式的橫斷面圖形文件時，按照Y坐標(biāo)不變，每個斷面之間間隔20 m的順序從左至右橫向排列。

進(jìn)行縱地面線圖的繪制時，方格網(wǎng)坐標(biāo)范圍的大小可以根據(jù)里程和高程的實(shí)際數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行自動調(diào)整，同時分別畫出縱、橫坐標(biāo)以及坐標(biāo)刻度。

6應(yīng)用實(shí)例

以平原站貨場改擴(kuò)建工程為例。新建貨場的斷面寬為1.2 km，由于測區(qū)內(nèi)樹木、房屋阻隔，故采用GPS RTK測量，在完成外業(yè)采集后，采用此軟件進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，直接將GPS測量的斷面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成符合設(shè)計要求的TXT斷面數(shù)據(jù)文件(見圖6)以及CAD支持打開的DXF數(shù)據(jù)文件(見圖7)。

在魯清石化專用線項(xiàng)目中使用本軟件生成的DXF格式的縱斷面線圖見圖8所示。

圖8生成的DXF縱斷面數(shù)據(jù)文件
(在CAD中打開顯示的圖形)

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中圖分類號：U212.24

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1672-7479(2015)05-0019-03

作者簡介：第一陳禮坤(1983—)，男，2007年畢業(yè)于西南交通大學(xué)測繪工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，工程師。

收稿日期：2015-06-11