觀測記錄與跑尺信息有效結(jié)合的方法探討

蔡慶立

(廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，廣東廣州 510060)

觀測記錄與跑尺信息有效結(jié)合的方法探討

蔡慶立?

(廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，廣東廣州 510060)

使用全站儀進行數(shù)字測圖野外數(shù)據(jù)采集時，利用最小時差法判斷同一個點的觀測記錄與跑尺信息，可以充分獲取野外采集的有效信息，并通過簡單的數(shù)據(jù)處理，在不降低外業(yè)采點速度的情況下加快圖面自動處理速度、提高地形圖地物信息的準(zhǔn)確率，是提高全站儀數(shù)字測圖生產(chǎn)效率的有效方法。

最小時差；跑尺信息；觀測記錄；全站儀數(shù)字測圖

1 前 言

使用全站儀進行數(shù)字測圖野外數(shù)據(jù)采集時，記錄工作基本由觀測員負責(zé)。由于野外工作時間緊張，對碎部點的屬性信息，如:地形要素編碼、連接點、連接線型等往往忽略不記，或者僅僅記錄地形要素編碼，而由于距離碎部點有一定距離，在地形復(fù)雜或通視不好的情況下，輸入的地形要素編碼有可能出錯。有些作業(yè)小組要求跑尺員邊跑尺邊繪制草圖，給跑尺員增加了很大工作量，也降低了采點的速度。采取上述兩種方法，都不能實現(xiàn)碎部點連線關(guān)系的自動處理。尤其是第一種方法，雖然觀測速度很快，但所得到的碎部點基本是沒有連線關(guān)系的，需要打印一張點圖去實地判別點之間的連線關(guān)系，繪制草圖后再進行內(nèi)業(yè)處理，實際上是一種重復(fù)勞動。

2 跑尺信息與觀測記錄有效結(jié)合的方法

如果在不降低采點的速度，不增加外業(yè)人員的工作量的前提下，能夠獲取更多的碎部點屬性信息，就能減少或避免重復(fù)勞動。筆者認為，應(yīng)該充分利用跑尺員在跑尺過程中掌握的碎部點屬性信息(以下簡稱跑尺信息)，并與觀測記錄有效結(jié)合，通過內(nèi)業(yè)處理，轉(zhuǎn)換成繪圖軟件要求的格式，使導(dǎo)入到繪圖軟件的碎部點具有正確的地物編碼、連線關(guān)系等。在這一過程中，跑尺信息與觀測記錄的有效結(jié)合是非常關(guān)鍵。

在數(shù)據(jù)采集的過程中，觀測員和跑尺員所掌握的信息是不同的，觀測員掌握的信息包括:測站點點號、儀高、觀測點點號以及全站儀觀測得到的水平角、垂直角、邊長等；跑尺員掌握的信息包括地形要素類型、連接點、連接線型以及標(biāo)高等。這兩類信息分別由觀測員和跑尺員進行記錄應(yīng)該更為準(zhǔn)確和高效。對于同一個觀測點來說，觀測記錄和跑尺信息兩者必須合并成同一個點的記錄才能有效處理碎部點的地物屬性。

以下的基本認識有助于推導(dǎo)出觀測記錄和跑尺信息合并的方法:

(1)利用全站儀采點，每個時間點(精確到秒)只能采一個點。

(2)全站儀觀測2個點的時間間隔基本不少于5 s。

(3)跑尺員能較為準(zhǔn)確地判斷所跑的點已被觀測完畢。

如果觀測記錄和跑尺信息都能夠包含觀測時間點數(shù)據(jù)(精確到秒)，并且跑尺信息能夠在觀測完畢的5 s內(nèi)記錄完畢，設(shè)觀測信息記錄時間為MT，跑尺信息記錄時間為RT，因?qū)嶋H工作中RT≥MT，則判斷觀測記錄和跑尺信息為同一觀測點的數(shù)學(xué)模型為:min(5″≥RT-MT≥0)。也就是說最接近觀測信息記錄時間的跑尺信息，就是該觀測點的跑尺信息。這種跑尺信息與觀測信息結(jié)合的方法可稱為最小時差法。

3 實現(xiàn)最小時差法的選擇

傳統(tǒng)的作業(yè)模式對觀測時間點數(shù)據(jù)是忽略不計的。而采用最小時差法，關(guān)鍵就是需要觀測員和跑尺員分別對觀測時間點數(shù)據(jù)進行記錄。對于觀測員來說，如采用掌上電腦作為電子手簿，在記錄程序增加觀測時間點記錄功能是比較容易實現(xiàn)的。對于跑尺員來說，可以配備一臺掌上電腦，或者是專業(yè)的電子手簿如Trimble. Recon，在其上開發(fā)一個簡單的記錄程序。由于現(xiàn)在內(nèi)置QQ實時通訊軟件的手機全面普及，利用QQ聊天記錄自動記錄時間(精確到秒)的功能，跑尺員可使用自己的手機完成跑尺記錄，不需另購設(shè)備及開發(fā)記錄程序，僅需耗費極少的網(wǎng)絡(luò)流量，是一種經(jīng)濟實用的選擇。

通過選擇“使用網(wǎng)絡(luò)提供的值”，可以使不同的手機具有相同的時間，也就是說不同的跑尺員記錄的時間是一致的。而全站儀或掌上電腦上的時間是內(nèi)置的，可能會和手機上的時間不一致，開測前全站儀、掌上電腦與手機時間進行校準(zhǔn)，要求精確到秒；或者是不進行校準(zhǔn)，但要記錄時間的差值，利用差值對觀測記錄的觀測時間進行改正。

4 提高跑尺信息和觀測記錄匹配正確率的方法與措施

由于每天所采的碎部點可多達幾千個，為避免觀測記錄和跑尺信息配對錯誤，可采用以下方法和措施來提高兩者匹配的正確率:

觀測員可為每位跑尺員設(shè)置一個代碼，如A代表跑尺員甲、B代表跑尺員乙、C代表跑尺員丙、特殊情況看不見跑尺員時以X代表未知跑尺員，在記錄觀測數(shù)據(jù)時，每條記錄均輸入跑尺員代碼，觀測信息只和對應(yīng)跑尺員的跑尺信息進行配對，遇上X代碼的觀測記錄，則以所有跑尺信息的最小時間差進行配對。

對于最小時差超過5 s的跑尺信息，可認為其有可能存在錯誤，但也可能是由于跑尺員記錄時間延誤所導(dǎo)致。在此情況下，可將連線或地物編碼改成一種很特殊的地物編碼，如國界線，以提醒作業(yè)人員留意該連線關(guān)系需在實地校核是否正確。

5 最小時差法的輸入方法及規(guī)則的設(shè)計

采用上述方法進行記錄，觀測員需要手工輸入的信息很簡單，設(shè)站時輸入儀高、點號，觀測時輸入跑尺員代碼即可。跑尺員需要輸入的信息包括:前后視控制點點號、標(biāo)高、地形要素編碼、連接點、線型、連接線編碼等。以手機QQ及訊飛輸入法為例，可以使用以下兩種輸入方法:

(1)數(shù)字鍵盤輸入:

為了方便跑尺員輸入，使計算機可以識別處理，跑尺員輸入的各種信息應(yīng)加識別符進行區(qū)分。訊飛輸入法在數(shù)字鍵盤模式時，可直接輸入的非數(shù)字字符包括“+-/:，.”以及空格等7個字符，利用這7個字符編制以下輸入規(guī)則:

①以空格作為不同信息間的分隔符；

②以前綴“:”作為控制點點號的識別符；

③以數(shù)字+中綴“.”+數(shù)字作為以米為單位的標(biāo)高的輸入方式，即使標(biāo)高正好是1 m，也應(yīng)輸入1.或者1.0。如不輸入，表示該點無標(biāo)高；

④以前綴“，”作為地形要素編碼的識別符，如不輸入，代表與上一點的地形要素編碼相同；

⑤以前綴“/”作為連接點的識別符，以“/1”代表和本跑尺員所跑的上一個點相連，以“/2”代表和本跑尺員所跑的上兩個點相連，以此類推。“//1”代表和上一個觀測點相連(不一定是本跑尺員跑的點)，“// 2”代表和上兩個觀測點相連，以此類推。如不輸入，代表該點無連線關(guān)系；

⑥以前綴“+”代表連接線型的識別符，“+2”代表曲線，“+3”代表圓弧，“+4”代表整圓，“+0”代表橢圓，如不輸入，代表線型為直線；

⑦以前綴“-”代表連接線編碼，如不輸入，代表連接線編碼與地形要素編碼相同。

由于地物編碼眾多，難以一一記在，可自行編制常用、易記的地物編碼以便外業(yè)輸入，在內(nèi)業(yè)利用計算機自動轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)編碼。

以上是基本的地物信息輸入的規(guī)則，舉例如下:

①“；1030 1.458”表示跑尺員所跑的點為控制點，點號為1030，標(biāo)高是1.458 m；

②“，441120/1”表示跑尺員所跑的點為大車路，與其所跑的上一個點以直線相連，連接線編碼亦為441120，該點無標(biāo)高；

③“//1”表示跑尺員所跑的點的地形要素編碼與全站儀觀測的上一個觀測點相同，并以直線相連，連接線編碼與該點的地形要素編碼相同，該點無標(biāo)高；

④“1.6，882120//2+2-882220”表示跑尺員所跑的點為未加固的陡坎，與上兩個觀測點以曲線相連，連接線編碼為加固的陡坎。

從以上的例子中可以看出，即使輸入很少的信息，里面也代表了很豐富的內(nèi)容。實際上跑尺員需要輸入的信息并不多。

在時間允許的情況下，可以利用以下的擴展規(guī)則輸入更多的信息:

①以后綴“:”作為注記的標(biāo)識符，如:“建設(shè)大馬路:”、“珠江規(guī)劃大廈:”，“10:”(門牌號)；

②以后綴“，”、“，，”?作為左右偏距的標(biāo)識符，為避免與標(biāo)高混淆，偏距以厘米為單位，如:“35，”表示向觀測方向順時針偏距35 cm，“35，，”表示逆時針偏距35 cm；

③以后綴“+”、“-”作為前后偏距的標(biāo)識符，如:“35+”表示觀測距離應(yīng)延長35 cm，“35-”表示觀測距離應(yīng)縮短35 cm。

(2)語音輸入:

訊飛輸入法具有先進的語音識別功能，在運用基本準(zhǔn)確的普通話表述時識別準(zhǔn)確率非常高。使用語音輸入的好處是:

①輸入方便快捷。由于野外光線強烈，經(jīng)常會看不清手機屏幕，而且手機屏幕的鍵盤偏小，容易點錯，使用語音輸入避免了此類麻煩。在輸入長注記名，如“廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院”時，比鍵盤輸入快且準(zhǔn)確；

②不用記憶代碼。只要說出準(zhǔn)確的地物名稱，在后期處理時用對應(yīng)的地物編碼代替即可；

③信息記錄齊全。對一些特殊情況可以語音識別記錄后，在內(nèi)業(yè)進行特殊處理。比如說，測區(qū)有2根相距甚遠的高壓電桿A和B，在觀測A桿時，語音輸入“點名高壓電桿A”，在觀測B桿時，可語音輸入“連接點高壓電桿A”，在內(nèi)業(yè)處理時，通過計算機程序識別連接點而自動連線。

語音輸入可以采用標(biāo)準(zhǔn)的屬性輸入，以屬性的名稱作為關(guān)鍵字進行識別。如“控制點1030，標(biāo)高1.458”、“編碼大車路，連接點我跑的上一個點”、“編碼未加固陡坎，連接點張三跑的上一個點，曲線，連線編碼加固陡坎”。

以上規(guī)則是以手機QQ及EPSW 2008為例進行制定，在實際工作中，用戶可按照自己采用的輸入工具及繪圖平臺，以方便、靈活、實用為原則制定信息輸入規(guī)則。

由于現(xiàn)在的全站儀大多具備免棱鏡測量功能，跑尺員在跑完需要棱鏡觀測的碎部點后，可在觀測員的示意下按照跑尺信息的記錄規(guī)則輸入免棱鏡測量的地物點信息。

6 應(yīng) 用

在廣州白云區(qū)龍歸鎮(zhèn)的測圖工程中，應(yīng)用此方法取得良好效果。該測區(qū)面積將近30萬m2，以丘陵地區(qū)為主，樹木、灌木、雜草密集生長，通視條件較差，在大部分情況下，觀測員難以判斷跑尺員所跑點的性質(zhì)。按照傳統(tǒng)野外采集做法，只能是跑尺員高聲告訴觀測員所跑點的標(biāo)高和地物名稱，所獲得的信息僅此而已，回去之后的連線工作是比較麻煩的。

該工程采用最小時差法進行野外采集，兩名跑尺員用手機自帶QQ軟件作為跑尺記錄軟件，以訊飛語音輸入法作為輸入軟件。PDA觀測記錄采集軟件里增加即時時間信息記錄的功能。開發(fā)VB小軟件進行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)整理，將跑尺點的標(biāo)高與觀測記錄合并后用現(xiàn)有計算軟件計算出三維坐標(biāo)。將三維坐標(biāo)與跑尺記錄信息記錄合并生成EPSW早期版本的COR和NOT文件，并導(dǎo)入到EPSW 2008生成圖形文件，地物之間的連線關(guān)系基本反映在文件中，傳統(tǒng)方法需要2天的外業(yè)連線工作僅用半天即完成。

圖1為測區(qū)的局部示意，A區(qū)為A跑尺員跑點范圍，B區(qū)為B跑尺員跑點范圍，山邊為一陡坡。利用最小時差法，在跑尺員的配合下，順利地把觀測員無法看見的陡坡準(zhǔn)確連線。

圖1 測區(qū)局部示意圖

7 結(jié) 語

在按照最小時差法對跑尺信息和觀測記錄進行合并之后，通過計算，可得到碎部點的三維坐標(biāo)，甚至是四維坐標(biāo)(三維空間坐標(biāo)+一維時間坐標(biāo))，再按照繪圖軟件的格式要求，生成碎部點屬性信息文件，其中包含了坐標(biāo)信息、地物編碼、連線關(guān)系等，將其導(dǎo)入繪圖軟件中進行編輯整理。由于地物的連線關(guān)系已大部分具備，此時打印草圖再去外業(yè)調(diào)繪，在已有連線關(guān)系的幫助下，可以輕易、準(zhǔn)確地將剩余的連線工作完成。內(nèi)業(yè)的編輯整理工作較之以往也將更為輕松、高效。可見，通過簡單有效的處理，使跑尺信息與觀測記錄相結(jié)合，既不降低外業(yè)采點速度，又可加快圖面處理速度、提高地物信息的準(zhǔn)確率，是提高全站儀數(shù)字測圖生產(chǎn)效率的有效方法。

[1] 楊德麟.大比例尺數(shù)字測圖的原理方法與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，1998.

[2] 潘正風(fēng)，程效軍，成樞等.數(shù)字測圖原理與方法[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2007.

[3] GB/T13923-2006.基礎(chǔ)地理信息要素分類與代碼[S].

[4] 廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院.基礎(chǔ)地形圖動態(tài)更新工作手冊[Z].2011.

[5] 李玉寶.大比例尺數(shù)字化測圖技術(shù)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2009.

[6] GB/T14912-2005.1∶500、1∶1 000、1∶2 000外業(yè)數(shù)字測圖技術(shù)規(guī)程[S].

[7] GB/T17160-2008.1∶500、1∶1 000、1∶2 000地形圖數(shù)字化規(guī)范[S].

Discussion on the Technique about Combination of M easure Record and Run Rule Information

Cai Qingli
(Guangzhou Urban Planning and Design Survey Research Institute，Guangzhou 510060，China)

When using total station to get information for survey digitalmapping in field，judge the same point for the measure record and the run rule information by the way ofmin time difference，you can collect the sufficient valid information in field，and through the simple processing，you can speed up the automatic figure process，as well as to improve the rate of exactly about the thing in topographymap.This is an effective technique to improve productivity of digital surveymap by total station.

Themin time difference；Run rule information；Measure record；Digital survey map by total station

1672-8262(2013)02-140-03

P258，TU198+.5

B

2012—07—05

蔡慶立(1974—)，男，工程師，主要從事城市控制測量、工程測量、地理信息系統(tǒng)開發(fā)等工作。