束慶波，齊周祥

（1.安徽華電工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司，安徽 合肥 230000；2.安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230022）

1 前言

南方CASS 數(shù)字化地形地籍成圖軟件（以下簡(jiǎn)稱“CASS”）是基于AutoCad平臺(tái)技術(shù)的GIS 前端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，以其強(qiáng)大的圖形繪制編輯功能和友好界面，已經(jīng)在多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，具有地形繪制、地籍管理、工程應(yīng)用、數(shù)據(jù)入庫(kù)接口定制、圖形轉(zhuǎn)換接口等功能。作為眾多GIS 軟件的前端數(shù)據(jù)采集軟件之一,如何利用它更方便、更快捷地繪制地形地物要素,這是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。目前數(shù)字化測(cè)圖常用的方法主要有草圖法和電子平板法。草圖法是利用全站儀采集數(shù)據(jù)并記錄,同時(shí)把測(cè)點(diǎn)號(hào)注記到草圖上,回到室內(nèi)后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī),再由人工把草圖上所標(biāo)注的地形地物等信息在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行編輯、修飾,最終生成地形圖。而電子平板法則是利用便攜機(jī)與全站儀相連接,實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,實(shí)時(shí)成圖。草圖法和電子平板法，存在需要人數(shù)眾多、工作時(shí)間受便攜式計(jì)算機(jī)電量限制、工作量大、效率低下等諸多缺點(diǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了另一種測(cè)圖方法——基于“簡(jiǎn)碼成圖”的數(shù)字化測(cè)圖優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，簡(jiǎn)化了連接信息和屬性信息的錄入，基本上替代了人工繪制工作草圖，減少外業(yè)工作量和外業(yè)人員、大幅度減少內(nèi)業(yè)的工作量、減低了內(nèi)業(yè)繪圖的難度，降低了測(cè)繪行業(yè)就業(yè)門檻，提高了質(zhì)量和產(chǎn)品的可靠度，提高了效率，本文在“簡(jiǎn)碼成圖”的基礎(chǔ)上，在外業(yè)能將觀測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)名編碼化，制定外業(yè)編碼標(biāo)準(zhǔn)，并形成規(guī)范化的外業(yè)觀測(cè)模式，在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理中按照此編碼標(biāo)準(zhǔn)，全自動(dòng)繪制地形圖，從外業(yè)到內(nèi)業(yè)一整套解決方案目前幾乎沒(méi)有，利用這種方法無(wú)需繪制草圖即能快速繪制地形地物。數(shù)字化地形圖的繪制需要滿足3 個(gè)條件：測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)、地物點(diǎn)的特征、點(diǎn)間的連接關(guān)系。根據(jù)上述信息即可將相關(guān)的地物點(diǎn)連接成一個(gè)完整的地物。筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，提出了將編碼應(yīng)用于地形圖測(cè)繪的全新、高效的工作模式,制定地物地貌觀測(cè)編碼標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一外業(yè)觀測(cè)方法，并自主設(shè)計(jì)研發(fā)基于VB6.0 編程工具的地形圖成圖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“一鍵成圖”，解決了傳統(tǒng)作業(yè)模式的低效率、工作量大等諸多弊端，與較現(xiàn)有的同功能軟件比較有高便捷性、高成圖率等優(yōu)勢(shì)。

2 編碼標(biāo)準(zhǔn)

2.1 地物編碼

根據(jù)測(cè)區(qū)的復(fù)雜程度，數(shù)據(jù)采集可選擇全站儀、GPS-RTK或兩者聯(lián)合作業(yè)測(cè)圖。通過(guò)研究CASS 的坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件（*.DAT）格式規(guī)則、分析全站儀和GPS手簿點(diǎn)名輸入特點(diǎn)，并考慮到外業(yè)編碼使用的簡(jiǎn)單性、高效性及易識(shí)別性等因素，同時(shí)，由于變電站地形圖測(cè)量范圍在400m×400m 左右，且多位于郊區(qū)或待建開發(fā)區(qū)內(nèi)，地物相對(duì)簡(jiǎn)單，綜合考慮以上因素制定了該系統(tǒng)的外業(yè)測(cè)量編碼標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)覆蓋95%以上的變電站地形圖地物地貌需求，同時(shí)也可以根據(jù)變電站工程需要增加地物地貌，定制編碼，根據(jù)一定的編碼規(guī)則，通過(guò)示意圖記錄幾何和屬性信息，內(nèi)業(yè)人機(jī)交互編輯成圖。該編碼的使用，使外業(yè)作業(yè)摒棄了手工記錄點(diǎn)號(hào)和繪制草圖，提高外業(yè)效率的同時(shí)，節(jié)省了人力。

2.1.1控制點(diǎn)（圖根點(diǎn)）、高程點(diǎn)

控制點(diǎn)（圖根點(diǎn)）:A(1～999)，高程點(diǎn)：100～999。

2.1.2房屋

兩點(diǎn)房：房角1 點(diǎn)號(hào)(100～999)F1-寬度；房角2點(diǎn)號(hào)(100～999)F2；

三點(diǎn)房：房角1 點(diǎn)號(hào)(100～999)F1；房角1 點(diǎn)號(hào)(100～999)F1；房角1 點(diǎn)號(hào)

(100～999)F1。

2.1.3道路、河流道路：點(diǎn)號(hào)(100～999)L(1～9)；河流：點(diǎn)號(hào)(100～999)g(1～9)。

2.1.4墳、路燈等獨(dú)立地物

墳：點(diǎn)號(hào)(100～999)m;路燈：點(diǎn)號(hào)

(100～999)d。

2.1.5坎、塘等獨(dú)立地物

坎：點(diǎn)號(hào)(100～999)K(1～9);塘:點(diǎn)號(hào)(100～999)t(1～9)。

2.1.6電力線、通訊線電力線：點(diǎn)號(hào)(100～999)V(1～9)；通訊線：點(diǎn)號(hào)(100～999)Y(1～9)。

2.1.7路標(biāo)、檢修井

路標(biāo)：點(diǎn)號(hào)(100～999)B;路燈：點(diǎn)號(hào)(100～999)O。

2.1.8圍墻、地類界、壟

圍墻：點(diǎn)號(hào)(100～999)W(1～9)；地類界：點(diǎn)號(hào)(100～999)J(1～9);壟：點(diǎn)號(hào)(100～999)S(1～9)。

……

編碼示例見圖1。

圖1 編碼示例

2.2 觀測(cè)數(shù)據(jù)文件格式

坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件可由GPS-RTK 或全站儀導(dǎo)出獲得，其中每一行記錄表示一個(gè)測(cè)點(diǎn)，每行記錄有4 個(gè)字段分別為北坐標(biāo)、東坐標(biāo)、高程、測(cè)點(diǎn)點(diǎn)名，中間以空格或分隔符隔開，測(cè)點(diǎn)點(diǎn)名采用該系統(tǒng)的外業(yè)測(cè)量編碼標(biāo)準(zhǔn)來(lái)命名，同一地物采用同一地物號(hào)，數(shù)據(jù)采集不分先后，控制點(diǎn)（圖根點(diǎn)）以字母開頭后加編號(hào)，觀測(cè)數(shù)據(jù)格式示例如下：

同一地物的數(shù)據(jù)在排列時(shí)，應(yīng)按一定的連接順序以便于自動(dòng)成圖。

3 系統(tǒng)方案

基于編碼的地形圖自動(dòng)成圖系統(tǒng)是利用VB6.0 研發(fā)的軟件，具體方案步驟為首先提取點(diǎn)名中的地物號(hào)及特征字母，由于同一地物的地物號(hào)是一致的，可以依據(jù)地物號(hào)判斷測(cè)點(diǎn)間的連接關(guān)系，在將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為CASS 自帶的、可識(shí)別的連接碼。通過(guò)特征字母區(qū)分地物類別，并轉(zhuǎn)化為CASS 自帶的地物碼。第二步為調(diào)整字段順序?yàn)辄c(diǎn)號(hào)、地物碼或連接碼、東坐標(biāo)、北坐標(biāo)、高程。第三步為按*.DAT 格式要求輸出文件，第四步利用CASS 中簡(jiǎn)碼識(shí)別功能識(shí)別DAT 文件中的地物碼和連接碼，自動(dòng)為各點(diǎn)數(shù)據(jù)繪制相應(yīng)圖形，并自動(dòng)相互連接。系統(tǒng)方案詳見圖2。

圖2 系統(tǒng)方案

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入

批量導(dǎo)入坐標(biāo)數(shù)據(jù)文本前，需對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)位數(shù)、特征字母、地物號(hào)長(zhǎng)度進(jìn)行檢查、提示，導(dǎo)入后針對(duì)不同地物類別單獨(dú)定義數(shù)組進(jìn)行存儲(chǔ)，方便調(diào)用讀取、調(diào)用。

4.2 編碼轉(zhuǎn)換

對(duì)導(dǎo)入的數(shù)據(jù)逐行處理，應(yīng)用VB軟件中的Instr()、Len()、Left()等字符處理函數(shù)提取地物號(hào)和特征碼，對(duì)同一地物號(hào)的測(cè)點(diǎn)采用連接碼“+”實(shí)現(xiàn)點(diǎn)間的連接。CASS 針對(duì)不同地物有相應(yīng)的地物碼，如圖根點(diǎn)的地物碼為CO，坎的地物碼為K1,磚房的地物碼為F7 等，系統(tǒng)通過(guò)特征碼識(shí)別出地物屬性后，為測(cè)點(diǎn)賦予相應(yīng)的CASS 地物碼。特征碼和地物碼對(duì)應(yīng)關(guān)系如下。

4.2.1點(diǎn)狀地物碼與編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系

控制點(diǎn)CO（A）、路標(biāo)A47（B）、檢修井A30(O)、路燈A70（D）、墳A98（M）、方形雨篦A39(B1)……

4.2.2 線狀地物碼與編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系

坎K1（K）、圍墻A47（W）、電力線D1(V)、通信線D3（Y）、地類界X5(J)、壟K4（S）……

4.2.3 面狀地物碼與編碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系

路X2（L）、房屋F7（F）、溝K6(G)……

通過(guò)特征碼和地物碼對(duì)應(yīng)關(guān)系，可逐點(diǎn)的將其特征碼轉(zhuǎn)化為地物碼或連接碼。

4.3 成果輸出

以點(diǎn)號(hào)、地物碼或連接碼、東坐標(biāo)、北坐標(biāo)、高程格式逐點(diǎn)逐行輸出測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù),形成有碼數(shù)據(jù)文件*.DAT，每個(gè)字段間的英文半角逗號(hào)分隔，即使“地物碼或連接碼Code”為空值缺省字段，其后面的逗號(hào)也不能省略，東坐標(biāo)、北坐標(biāo)、高程的單位均為m。部分DAT 文件示例如下：

4.4 自動(dòng)繪圖

生成DAT 文件后，首先利用CASS中展點(diǎn)功能將測(cè)點(diǎn)平面位置、高程、點(diǎn)號(hào)導(dǎo)入CASS 中，再通過(guò)“繪圖處理”→“簡(jiǎn)碼識(shí)別”→“坐標(biāo)文件”功能導(dǎo)入DATA文件，獲取測(cè)點(diǎn)的地物碼，自動(dòng)繪制地物。該系統(tǒng)覆蓋90%的常用地物，基本滿足變電站小范圍測(cè)圖需要。簡(jiǎn)碼識(shí)別的主要功能就是可以把把簡(jiǎn)編碼坐標(biāo)文件中各點(diǎn)點(diǎn)位、連接關(guān)系和屬性分文件歸類，按照點(diǎn)位結(jié)構(gòu)、線結(jié)構(gòu)、圓結(jié)構(gòu)、注記等生成12 個(gè)不同圖層，再將簡(jiǎn)編碼轉(zhuǎn)換為內(nèi)部碼，以便南方CASS 軟件能按照我們自己的意愿自動(dòng)成圖，在使用簡(jiǎn)碼識(shí)別功能進(jìn)行成圖，外業(yè)數(shù)據(jù)采集時(shí)就要進(jìn)行簡(jiǎn)碼法采集，軟件系統(tǒng)內(nèi)部編碼也需要同時(shí)修改，南方CASS 軟件的內(nèi)部編碼內(nèi)容繁多，當(dāng)我們?cè)谝巴鉁y(cè)量進(jìn)行8 簡(jiǎn)編碼錄入時(shí)，卻是需要記憶很多的地物特征編碼。例如路燈在軟件中的對(duì)應(yīng)編碼為A70，但是需要記憶的編碼太多，這也大大加劇了工作量，因此，將路燈的編碼修改為便于記憶的D 來(lái)代表，在經(jīng)過(guò)VB6.0 開發(fā)的轉(zhuǎn)換軟件，將D轉(zhuǎn)換為A70，在通過(guò)簡(jiǎn)碼識(shí)別自動(dòng)轉(zhuǎn)換為成圖所用到的內(nèi)部碼。系統(tǒng)運(yùn)行成果見圖3。

圖3 系統(tǒng)運(yùn)行成果圖

5 結(jié)論

測(cè)繪專業(yè)在變電站地形圖站測(cè)量過(guò)程中，多采用GPS-RTK 數(shù)字化測(cè)圖，測(cè)量坐標(biāo)成果可用南方CASS 軟件處理成地形圖。野外作業(yè)采取手工繪制草圖模式，繪制草圖人員詳細(xì)記錄點(diǎn)號(hào)以及點(diǎn)號(hào)所處的地物地貌和相互位置關(guān)系。內(nèi)業(yè)處理時(shí)、通過(guò)數(shù)據(jù)線將所測(cè)數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)，再通過(guò)測(cè)圖軟件并根據(jù)所繪草圖進(jìn)行測(cè)點(diǎn)連線和圖形編輯，繪制成圖。草圖繪制清晰、準(zhǔn)確與否直接影響成圖質(zhì)量。對(duì)繪制草圖人員的技術(shù)要求高。由于采集到的數(shù)據(jù)都為純粹的散點(diǎn)且都要由成圖軟件進(jìn)行處理編輯，內(nèi)業(yè)工作量巨大，野外至少需要2 人相互配合，中間環(huán)節(jié)較多，效率低下。為了大幅提高測(cè)量效率，創(chuàng)新了一種編碼識(shí)別法作業(yè)模式。按照序列碼+特征碼的編碼規(guī)則來(lái)命名點(diǎn)名，使其能表達(dá)點(diǎn)的屬性信息和點(diǎn)之間拓?fù)潢P(guān)系，即測(cè)量時(shí)用編碼的形式賦予每一個(gè)數(shù)據(jù)和實(shí)地相對(duì)應(yīng)的屬性和連接信息。在內(nèi)業(yè)處理時(shí)，用研發(fā)的本成圖系統(tǒng)對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別和處理生成南方CASS 軟件簡(jiǎn)碼格式文件，后通過(guò)簡(jiǎn)碼識(shí)別的方式導(dǎo)入格式文件，從而實(shí)現(xiàn)地形圖的自動(dòng)成圖，可實(shí)現(xiàn)地物地貌的自動(dòng)編輯，編碼識(shí)別法作業(yè)模式自動(dòng)化成圖高，內(nèi)業(yè)工作量少，摒棄了傳統(tǒng)的人力繪制地物草圖，人工輸入坐標(biāo)數(shù)據(jù)、人工逐點(diǎn)連線，節(jié)省了人力資源，精簡(jiǎn)了中間環(huán)節(jié)，較好地體現(xiàn)了野外測(cè)圖的高效率與高精度。

該系統(tǒng)制定了編碼規(guī)則、數(shù)據(jù)格式、外業(yè)觀測(cè)方法，利用VB6.0 編程軟件實(shí)現(xiàn)了坐標(biāo)數(shù)據(jù)編碼與有碼數(shù)據(jù)文件*.DAT 的編譯，提供了高效繪制地形圖一整套解決方案。該系統(tǒng)通過(guò)點(diǎn)名表達(dá)地物的屬性和連接關(guān)系，外業(yè)上避免了繪制草圖，節(jié)省了人力，內(nèi)業(yè)成圖過(guò)程中，主要地物都已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)成圖，大大縮短了整個(gè)工程測(cè)量專業(yè)的工期。本軟件系統(tǒng)已被行業(yè)內(nèi)多家單位使用，在行業(yè)內(nèi)具有廣闊的應(yīng)用前景。