邵萬里

(漳州市測繪設(shè)計研究院，福建 漳州 363000)

1 引 言

如今，數(shù)字測圖已基本取代了白紙測圖，且其技術(shù)發(fā)展迅速，廣泛應用于測繪生產(chǎn)中。隨著測繪市場競爭日益激烈，提高測圖作業(yè)效率，已成為各測繪單位優(yōu)先考慮的問題。作為提高全野外數(shù)字測圖工作效率的關(guān)鍵—數(shù)據(jù)編碼已被測繪學者提出。所謂數(shù)據(jù)編碼就是用來描述地物屬性信息以及確認地物之間連接方式的有規(guī)律的字符串。其內(nèi)容包括:地物要素編碼(或地物屬性碼、地物代碼)、連接關(guān)系碼等［1～2］。

南方CASS 成圖軟件(下簡稱CASS)自帶的編碼引導或簡碼識別方法能實現(xiàn)內(nèi)業(yè)自動繪圖。軟件自帶的編碼引導方法需要根據(jù)外業(yè)繪制的草圖手工編輯制作引導文件，工作量大而低效;自帶的簡碼識別方法雖然可以做到外業(yè)無需繪制草圖但其野外操作碼在外業(yè)中難操作。CASS 安裝路徑下有一個“SYSTEM”文件夾，該文件夾里有一個專門的地物代碼定義文件“jcode．def”。該文件是用來描述野外操作碼與CASS 內(nèi)部編碼的對應關(guān)系［3～4］，用戶可以按照一定的規(guī)則編輯該文件用來制作一套屬于自己的編碼文件(下簡稱自編碼)。

在城市大比例尺地形測繪中經(jīng)常會遇到控制點被破壞、壓蓋、臨時遮擋等情況，此時常規(guī)測量方法無法立即開展作業(yè)。若在測區(qū)即時布設(shè)若干個互相通視的固定點，采集記錄碎部點相對于固定點的距離、角度等位置信息，內(nèi)業(yè)時再通過后期測量出的固定點的坐標計算各測站采集的碎部點坐標。該方法避免了上述因控制點原因而造成誤工等情況的發(fā)生。

由上所述，自編碼與優(yōu)化后的極坐標法均可對全野外數(shù)字測圖的部分環(huán)節(jié)加以改進，筆者將兩者結(jié)合應用在全野外數(shù)字測圖中，以對提高測圖作業(yè)效率進行一種新的作業(yè)方式的探討。

2 CASS 自帶的編碼引導和簡碼識別方法

2.1 CASS 自帶的編碼引導方法

在CASS 自帶的“DEMO”文件夾下，包含如圖1 所示的若干個文件。“文件1”為數(shù)據(jù)文件，內(nèi)含有測點號，碎部點坐標;“文件2”為編碼引導文件，每行的第一列為文件“jcode．def”中的野外操作碼，隨后均為測點號。在CASS 內(nèi)業(yè)自動繪圖中，“文件2”提供屬性以及地物連接信息，“文件1”提供地物的位置信息。如“文件2”第一行表示測點號分別為“165”，“7”，“6”，“5”，“4”，“166”依次相連，且對應地物屬性為“柵欄、欄桿”。自帶的“文件2”的生成是對照草圖人工編輯而成。不僅需要外業(yè)繪制草圖，而且內(nèi)業(yè)工作量大，效率不高。

圖1 CASS 自帶的編碼引導示例文件

2.2 CASS 自帶的簡碼識別方法

如圖2 中“文件3”所示，簡碼識別僅需要一個文件即可實現(xiàn)，該文件每行的第一列為測點號，第二列為文件“jcode．def”中的野外操作碼，第三列到第五列分別為該測點的三維坐標。簡碼識別雖做到了無需草圖即可內(nèi)業(yè)自動連線，但CASS 自帶的野外操作碼是由字母、數(shù)字、符號等組成。外業(yè)記錄每一個碎部點編碼時需切換字母、數(shù)字、符號等界面，操作繁瑣且易出錯，嚴重影響工作效率。根據(jù)統(tǒng)計，編碼法數(shù)據(jù)采集的編碼方法對數(shù)據(jù)采集的效率最大可達1 倍以上［6］，并且CASS 自帶的野外操作碼數(shù)量明顯偏少，對于城市地形測繪中常見的地物如紅綠燈、廣告牌、門墩等地物均沒有對應的操作碼，由此可見開發(fā)一套簡捷而實用的編碼的必要性。

圖2 CASS 自帶的簡碼識別示例文件

3 自編碼的定義與優(yōu)化后的極坐標法

針對上述CASS 的局限性，我們定義一套操作性強的自編碼，自編碼解決了需要頻繁切換儀器界面這個問題，同時因自編碼定義格式規(guī)范，為后期內(nèi)業(yè)實現(xiàn)自動生成編碼引導文件提供了便利。

我們對極坐標法進行優(yōu)化處理，在外業(yè)過程中，可以不事先在全站儀中輸入控制點已知坐標，只需要測得碎部點相對于控制點的相對位置即可。內(nèi)業(yè)處理時在程序中輸入控制點已知坐標以計算碎部點坐標。

對此，我們開發(fā)了一套集碎部點坐標計算、編碼輸入對錯檢查、自動生成編碼引導文件等功能于一體的程序軟件。解決了編碼引導文件需要人工內(nèi)業(yè)依據(jù)草圖編輯生成這個難題，同時做到了把計算碎部點坐標的步驟轉(zhuǎn)移到內(nèi)業(yè)中去，實現(xiàn)了“先碎部，后控制”或者碎部測量與控制測量同步進行的非常規(guī)作業(yè)方式。

3.1 自編碼的定義

自編碼由“3 位阿拉伯數(shù)字”+“．”+“1 位阿拉伯數(shù)字”組成，如“555.5”。前3 位阿拉伯數(shù)字對應為地物要素碼，表征地物屬性信息;小數(shù)點符號僅起到標識作用，便于程序軟件讀寫;小數(shù)點后1 位阿拉伯數(shù)字表征連接關(guān)系碼，以確定該點的連接情況。如“XXX．1”表示獨立地物或線狀地物的起始點;“XXX．2”表示該點與上一個測點相連;“XXX．3”表示該點與上一個測點的上一個測點相連，即實現(xiàn)了跳點功能;以此類推到“XXX．9”表示該點與其前面間隔7 個測點的點號相連，在外業(yè)不繪制草圖的情況下，該間隔點數(shù)已足夠司鏡員使用。

控制點的編碼則稍不同于地物編碼，小數(shù)點后的阿拉伯數(shù)字位數(shù)不限，只表示該控制點的點名。在同一個作業(yè)文件中，同等級的控制點點名須唯一;小數(shù)點前3 位阿拉伯數(shù)字表示控制點的等級，如測區(qū)首級控制點、圖根點、支導線點等。

純數(shù)字定義的自編碼(小數(shù)點與數(shù)字在同一操作界面)不僅解決了外業(yè)操作時需頻繁切換儀器界面的弊端，而且編碼構(gòu)成方式更容易讓外業(yè)人員記憶并接受。根據(jù)CASS 參考手冊附錄A 對地物編碼進行大量補充，從CASS 自帶的不到200 個編碼擴充到約600個，基本滿足了現(xiàn)有的地形測繪。

3.2 優(yōu)化極坐標法

如圖3 所示，極坐標法即在已知坐標的測站點(P)上安置儀器，在測站照準Q 點定向后，觀測測站點至碎部點的方向、平距，從而得出碎部點的平面直角坐標［5］。

圖3 全站儀極坐標法測量示意圖

式中，XM、YM為碎部點M 的平面坐標，XP、YP為測站點P 的平面坐標，SPM為測站點P 與碎部點M 的平距，β為直線PM 的坐標方位角，β'為直線PQ 的坐標方位角。

碎部點的高程值可根據(jù)三角高程原理求得，本文為表述方便僅以求得碎部點平面坐標為例進行說明。由式(1)、式(2)可得，碎部點坐標(XM，YM)由設(shè)站點坐標(XP，YP)、平距SPM、觀測角α、方位角β'確定，方位角β'由測站點與定向點坐標反算得出。所以碎部點的平面坐標計算由內(nèi)業(yè)輸入的測站點與定向點的坐標以及外業(yè)觀測得到的觀測角α，平距SPM，即可求出。

優(yōu)化后的極坐標法在控制點被破壞、壓蓋、臨時遮擋以及在控制測量未開展等控制成果無法直接供使用等情況下有較大的實用性，此時可在測區(qū)即時布設(shè)固定點，儀器架設(shè)于固定點上并以另一固定點定向，外業(yè)作業(yè)時儀器記錄所采用的固定點的點名、儀器高、棱鏡高、測站點至碎部點間的斜距、水平角、天頂距以及碎部點的地物編碼等，待求出固定點坐標時再在內(nèi)業(yè)中通過固定點坐標求得碎部點坐標。

4 極坐標結(jié)合自編碼法作業(yè)流程實例

全站儀架設(shè)在6#點設(shè)站，后視3#點定向，采集碎部點相對于該兩固定點位置信息。內(nèi)業(yè)打開碎部點邊角文件及控制點坐標文件:

圖4 程序界面

外業(yè)碎部點邊角文件中每行的第一列表示編碼，如“106.6”表示6#埋石圖根點，“203.6”表示三層混合結(jié)構(gòu)房屋，且該點與其間隔4 個測點的碎部點相連;每行的第二列表示該行碎部點與設(shè)站點斜距(設(shè)站點除外，僅表示與定向點間斜距，如本例中第一行);每行的第三、四列分別表示觀測碎部點的水平角、天頂距;每行第五列表示棱鏡高(設(shè)站時表示儀器高)。

依據(jù)式(1)、式(2)及三角高程測量原理，通過控制點坐標、外業(yè)采集的碎部點邊角文件，程序自動計算生成碎部點三維坐標數(shù)據(jù)文件;通過邊角文件中第一列的自編碼及已編輯好的“jcode．def”文件，程序自動生成編碼引導文件。自動生成的編碼引導文件及坐標數(shù)據(jù)文件如圖5 所示。

圖5 自動生成的編碼引導文件及坐標數(shù)據(jù)文件

在“jcode．def”文件中，“J29”表示“機井”，“A15”表示“3 層混合結(jié)構(gòu)房屋”，“A36”表示“陽臺”。編碼引導文件與坐標數(shù)據(jù)文件每行一一對應，通過CASS 編碼引導功能，坐標數(shù)據(jù)文件中的測點展繪于CASS 中，且3 號點與3 號點相連，對應地物屬性為“J29”(機井)，對于本點號與本點號相連的地物，一般為獨立地物或者線狀地物的起始點。同理，4 號點與4 號點連線且對應地物屬性為“A15”(3 層混合結(jié)構(gòu)房屋)，5 號點與4 號點連線，對應地物屬性為“A15”(3 層混合結(jié)構(gòu)房屋)，依此類推完成內(nèi)業(yè)自動繪圖連線如圖6 所示。

圖6 CASS 內(nèi)業(yè)自動連線

5 結(jié) 語

采用極坐標結(jié)合自編碼法首先能減少外業(yè)工作量，不需要繪制外業(yè)草圖，同時也精簡了每個作業(yè)組的人員配置;其次不依賴控制點成果的作業(yè)方式使得外業(yè)更加靈活、機動;最后該方法能大幅減輕內(nèi)業(yè)工作量，降低內(nèi)業(yè)繪圖難度，工作效率提高明顯。

當然受全站儀設(shè)站的影響，如采集一棟建筑物碎部點很難在一個測站中完成，CASS 自動連線的圖形實為“半成品”，內(nèi)業(yè)繪圖仍需要人工進行干預。盡管如此，通過生產(chǎn)實踐比較，在全野外數(shù)字測圖不同的作業(yè)方式中，極坐標結(jié)合自編碼法是一種很值得推廣的作業(yè)方式。

［1］史長敖，劉秀格．大比例尺數(shù)字化測繪新方法一簡碼法［J］．測繪通報，2003(8):64～65．

［2］陳冬暉，張忠坤．南方CASS 簡碼法在數(shù)字化測圖內(nèi)外業(yè)一體化中的應用［J］．測繪與空間地理信息，2013，36(2):170～172．

［3］南方測繪儀器有限公司．數(shù)字化地形地籍成圖系統(tǒng)CASS7.0參考手冊［Z］．廣州:南方測繪儀器有限公司，2006．

［4］潘正風，程效軍，成樞等．數(shù)字測圖原理與方法［M］．武漢:武漢大學出版社，2009:233．

［5］肖仁杰，李乃良．編碼數(shù)據(jù)采集法在全野外數(shù)字化測圖中的應用［J］．城市勘測，2008(3):100～102．