徠卡數(shù)字水準(zhǔn)儀觀測(cè)數(shù)據(jù)重構(gòu)

李 冰，余代俊

（成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都610059）

徠卡數(shù)字水準(zhǔn)儀質(zhì)量好、精度高、操作方便，適應(yīng)多種惡劣環(huán)境并且可以在保證測(cè)量精度的同時(shí)進(jìn)行夜間作業(yè)［1］，因而廣泛用于地鐵、高速鐵路、基坑、大壩等監(jiān)測(cè)以及各種精密水準(zhǔn)測(cè)量中。

對(duì)水準(zhǔn)原始數(shù)據(jù)的編輯目前以?xún)煞N方法為主，一種是基于C＃語(yǔ)言對(duì)已有平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，比如對(duì)徠卡的數(shù)據(jù)處理軟件LGO進(jìn)行的二次開(kāi)發(fā)［2］、基于PDA平臺(tái)的水準(zhǔn)一體化測(cè)量系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)［3］；另外一種是基于VB語(yǔ)言以EXCEL為平臺(tái)的后處理程序設(shè)計(jì)。

可是當(dāng)前多數(shù)徠卡數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)據(jù)處理程序大多以GSI格式原始數(shù)據(jù)為對(duì)象，以測(cè)量結(jié)果平差為導(dǎo)向進(jìn)行設(shè)計(jì)［4］，忽略了測(cè)量數(shù)據(jù)的增減變更、替換，致使最終所需原始觀測(cè)數(shù)據(jù)紊亂。本文提出了原始觀測(cè)數(shù)據(jù)的整理重構(gòu)技術(shù)與方法，解決了在工程實(shí)踐中對(duì)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行增減、替換繼而重新計(jì)算、輸出的難題。

1 格式選取

徠卡數(shù)字水準(zhǔn)儀測(cè)量的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)以二進(jìn)制格式存儲(chǔ)在儀器內(nèi)存中，并且將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多種格式，可以在數(shù)據(jù)輸出菜單下操作完成，格式分兩類(lèi)，標(biāo)準(zhǔn)格式與自定義格式，標(biāo)準(zhǔn)格式分為XML與GSI，其中GSI分為GSI－8（數(shù)據(jù)位為8位）和GSI－16（數(shù)據(jù)位為16位）；自定義格式主要為T(mén)XT文本格式：英文顯示、只顯示測(cè)站高差、中文顯示。GSI與XML格式是以固定格式存儲(chǔ)的測(cè)量文件，處理時(shí)需采用徠卡公司研發(fā)的軟件Leica Geo Office（LGO）或Level Pak－Pr o進(jìn)行處理［5］，由于 LGO 支持Leica所有儀器類(lèi)型，以統(tǒng)一的方式管理TPS、GPS和水準(zhǔn)數(shù)據(jù)，界面稍顯復(fù)雜，對(duì)使用者而言操作略顯繁瑣。使GSI與XML類(lèi)文件時(shí)，需用專(zhuān)業(yè)軟件或程序語(yǔ)言進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，并且熟悉其測(cè)量格式，對(duì)于多數(shù)工程人員而言操作過(guò)于復(fù)雜。

中文顯示的數(shù)據(jù)由標(biāo)題部分（名稱(chēng)、測(cè)段名、時(shí)間、起始點(diǎn)、開(kāi)始高程）、數(shù)據(jù)部分（點(diǎn)號(hào)、中絲讀數(shù)、視距）和統(tǒng)計(jì)部分（本站視距、本站高差、累計(jì)視距、累計(jì)高差、目標(biāo)高程、精度檢查）三部分構(gòu)成，并且數(shù)據(jù)部分文字與讀數(shù)的字符間隔固定。其樣式如圖1所示。

圖1 原始格式

水準(zhǔn)測(cè)量及數(shù)據(jù)整理中，對(duì)原始數(shù)據(jù)要求：

1）不得擅自修改原始觀測(cè)數(shù)據(jù)。

2）原始觀測(cè)數(shù)據(jù)隨水準(zhǔn)路線(xiàn)前進(jìn)方向按照測(cè)段有序排列。

3）能夠快速讀取每個(gè)測(cè)段的高差與距離數(shù)據(jù)。

4）原始數(shù)據(jù)中間出現(xiàn)不合格數(shù)據(jù)時(shí)，可以用新觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行替代，并且保持測(cè)段整體數(shù)據(jù)的規(guī)整。

2 程序設(shè)計(jì)

對(duì)原始數(shù)據(jù)格式分析后，采用易于操作的EXCEL平臺(tái)，通過(guò)調(diào)用宏，用VBA程序語(yǔ)言在后臺(tái)進(jìn)行編輯處理，實(shí)現(xiàn)精確重構(gòu)，最后輸出原始格式的數(shù)據(jù)［6－7］。

2．1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入

本程序?qū)霐?shù)據(jù)時(shí)采用EXCEL導(dǎo)入文本功能，使用分隔符時(shí)采用空格與自定義西文冒號(hào)，導(dǎo)入新建表格中。此外也可使用VBA程序語(yǔ)言中Add方法或者open語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)將文本數(shù)據(jù)合理導(dǎo)入EXCEL文件。

2．2 限差檢查

在程序中預(yù)置各等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量限差。對(duì)于四等水準(zhǔn)測(cè)量前后視距差應(yīng)小于3 m，前后視距累計(jì)視距差應(yīng)小于10 m［8］，部分代碼：

For i＝1 To 180

If Abs（Sheet1．Cells（11＋10＊（j－1），5）．Val ue－Sheet1．Cells（12＋10＊ （j－1），5）．Val ue）＞3 Then

Msg Box"超限！"，vb OKCancel，"提醒"

End If

Next i

分析固定規(guī)律排列的原始數(shù)據(jù)，用For循環(huán)與if條件語(yǔ)句嵌套實(shí)現(xiàn)限差檢查［9］。

2．3 數(shù)據(jù)復(fù)制

復(fù)制功能主要是防止初始導(dǎo)入數(shù)據(jù)被改動(dòng)，對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)賦予復(fù)制后的數(shù)值。

Sheets（"Sheet1"）．Select

Range（"A1：G1800"）．Select

Selection．Copy’對(duì)選中的單元格復(fù)制

Sheets（"Sheet3"）．Select

Cells．Select

ActiveSheet．Paste’對(duì)選中的單元格粘貼

2．4 計(jì)算表頭編制及各項(xiàng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)測(cè)站高差、測(cè)站視距、累計(jì)高差、累計(jì)視距的計(jì)算，計(jì)算通過(guò)調(diào)用單元格的VALUE屬性（cells（）．val ue），用賦值語(yǔ)句和計(jì)算公式實(shí)現(xiàn)，然后通過(guò)For循環(huán)計(jì)算出各個(gè)測(cè)站的數(shù)據(jù)與累計(jì)數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)界面如圖2所示。界面右側(cè)即為實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

圖2 編輯界面

2．5 讀數(shù)重檢、數(shù)據(jù)替代、精度保留、點(diǎn)號(hào)排列

對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行精確重構(gòu)并且以原格式輸出，要保證原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無(wú)誤，因此在輸出前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核。

若原始數(shù)據(jù)中有一部分?jǐn)?shù)據(jù)用剔除或重測(cè)后的新數(shù)據(jù)替代，累計(jì)視距和累計(jì)高差將不再正確，替換處相鄰測(cè)站的點(diǎn)號(hào)也不再連續(xù)。因此替換不正確的數(shù)值，用賦值以及For循環(huán)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)此功能，而點(diǎn)號(hào)要重新排列，代碼部分如下：

Sub變換點(diǎn)號(hào)（）

Di m i As Integer

For i＝1 To 180

Sheet3．Cells（11，3）．Value＝0

Sheet3．Cells（11＋10＊i，3）．Val ue＝Sheet3．

Cells（11＋10＊ （i－1），3）．Value＋1

Next i

For i＝1 To 180

Sheet3．Cells（12，3）．Val ue＝1

Sheet3．Cells（12＋10＊i，3）．Value＝Sheet3．

Cells（12＋10＊ （i－1），3）．Val ue＋1

Next i

End Sub

2．6 精確重構(gòu)并輸出

各項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)后可對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行原格式輸出：創(chuàng)建文本、寫(xiě)入數(shù)據(jù)。創(chuàng)建文本代碼：

Set fso＝Create Object（"Scripting．FileSystemObject"）

filename＝"c：重構(gòu)后原始數(shù)據(jù)．txt"

Set sfile＝fso．Create Text File（filename）

寫(xiě)入數(shù)據(jù)通過(guò)函數(shù)writeline（）循環(huán)調(diào)用逐行將未輸出的原始數(shù)據(jù)寫(xiě)入文本［10］。需要注意的是，將原始數(shù)據(jù)引入時(shí)使用西文冒號(hào)以便分離文字與數(shù)值，因此重構(gòu)還應(yīng)將冒號(hào)寫(xiě)入輸出數(shù)據(jù)，此外文字之間、數(shù)字之間、文字與數(shù)字間的空格長(zhǎng)短須與原格式保持一致。

3 實(shí)例分析

以雅安市某測(cè)區(qū)四等水準(zhǔn)測(cè)量為例。作為雅安市山區(qū)土地確權(quán)項(xiàng)目控制測(cè)量的一部分，在I成雅41基（09）和I成雅45基（09）二個(gè)I等水準(zhǔn)點(diǎn)的控制下，聯(lián)測(cè)了13個(gè)D級(jí)GPS點(diǎn)，由2條附合路線(xiàn)和2條閉合路線(xiàn)及1條支線(xiàn)組成四等水準(zhǔn)網(wǎng)，共20個(gè)測(cè)段，計(jì)114．81 k m，平均測(cè)段長(zhǎng)5．74 k m，最短測(cè)段長(zhǎng)1．39 k m，最長(zhǎng)測(cè)段長(zhǎng)10．50 k m，如圖3所示。

圖3 水準(zhǔn)線(xiàn)路

因項(xiàng)目工期緊迫，采取了先水準(zhǔn)后聯(lián)測(cè)GPS點(diǎn)的施測(cè)方案，于是觀測(cè)數(shù)據(jù)主要分為一期水準(zhǔn)觀測(cè)記錄，二期聯(lián)測(cè)GPS點(diǎn)水準(zhǔn)記錄，而提交水準(zhǔn)部分成果資料則要求按照GPS點(diǎn)分測(cè)段整齊提交，要求將兩期的水準(zhǔn)外業(yè)觀測(cè)資料按測(cè)段整齊排列，方便檢查驗(yàn)收，并且各測(cè)段高差與測(cè)段長(zhǎng)度能夠方便取出。水準(zhǔn)路線(xiàn)較長(zhǎng)，數(shù)據(jù)量較大，如果采用傳統(tǒng)辦法只能使用表格分段處理，處理后在原始數(shù)據(jù)中進(jìn)行編輯，耗時(shí)耗力易出差錯(cuò)。在此采用水準(zhǔn)數(shù)據(jù)重構(gòu)程序進(jìn)行快速分類(lèi)、處理。

4 成果分析

重構(gòu)前如圖4所示第一張圖片中的數(shù)據(jù)，相鄰測(cè)段不同周期的觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果（累計(jì)視距、累計(jì)高差等）在上個(gè)測(cè)段的第12站與下個(gè)測(cè)段的第1站出現(xiàn)不連續(xù)。第二張重構(gòu)輸出后的數(shù)據(jù)與重構(gòu)前的相比，排列有序一致，各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)值正確，所需測(cè)段高程（或高差）可在測(cè)站末尾準(zhǔn)確讀取。

圖4 成果圖

采用此程序設(shè)計(jì)方案，在保證原始數(shù)據(jù)完整性的前提下快速實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的替換、變更、處理以及精確重構(gòu)，在內(nèi)業(yè)處理中節(jié)省了大量時(shí)間，發(fā)揮了重要的作用。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文采用的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了徠卡數(shù)字水準(zhǔn)儀原始觀測(cè)數(shù)據(jù)可以增減變更、替換，通過(guò)程序計(jì)算、檢核，最終精確重構(gòu)輸出。整個(gè)過(guò)程也提供了一整套完整的原始數(shù)據(jù)編輯處理方案，與其他類(lèi)似程序相比，其使用更加靈活簡(jiǎn)便，只須調(diào)用對(duì)部分程序模塊，為水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)數(shù)據(jù)整理提供了一種簡(jiǎn)單快捷的工具。

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［8］ 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)．GB／T 12891－2006國(guó)家三四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范［S］．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006．

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［10］馬前雪．文件操作之 VB篇［J］．中文信息，2002（12）：24－28． ?