Leica DNA03水準(zhǔn)儀數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換與存儲方法研究

文/隋正蘇 遼寧有色地質(zhì)地理信息研究院有限公司 遼寧撫順 113006

1、緒論

精密電子水準(zhǔn)儀擁有較高觀測精度和觀測效率，便于記錄等優(yōu)點(diǎn)，降低人工勞動強(qiáng)度，越來越受到測繪生產(chǎn)單位青睞。[1]目前市場上常見數(shù)字水準(zhǔn)儀型號等級都很齊全，完全能滿足不同工作的各種精度要求。[2]

雖然電子水準(zhǔn)儀已經(jīng)實(shí)現(xiàn)讀數(shù)自動化、記錄電子化，但LeicaDNA03水準(zhǔn)儀原始數(shù)據(jù)格式不易整理，需要人工編輯；外業(yè)觀測數(shù)據(jù)導(dǎo)出格式通常為默認(rèn)的GSI，可讀性差，需要另行編制程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

本文通過對Leica DNA03數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)據(jù)文件格式分析，用VC6.0編程平臺，對數(shù)字水準(zhǔn)儀的觀測數(shù)據(jù)文件進(jìn)行處理，利用C++語言編程讀取數(shù)據(jù)文件并轉(zhuǎn)換，編程調(diào)用Excel生成水準(zhǔn)測量外業(yè)記錄表，將數(shù)字水準(zhǔn)儀文件格式轉(zhuǎn)換成外業(yè)規(guī)范水準(zhǔn)手簿，便于直接導(dǎo)入常用的平差軟件進(jìn)行計(jì)算。

本文研究的主要內(nèi)容包括對Leica GSI-8數(shù)據(jù)存儲格式的字段分析，GSI-8格式向水準(zhǔn)記錄本格式轉(zhuǎn)換以及Excel表格水準(zhǔn)數(shù)據(jù)的存貯，主要用到的理論方法有VC6.0編程平臺在MFC框架下的二次開發(fā)，Excel電子表格與VC編程平臺的聯(lián)合。

2、DNA03水準(zhǔn)儀編碼格式

2.1 Leica DNA03水準(zhǔn)儀數(shù)據(jù)存儲格式介紹

Leica DNA水準(zhǔn)儀記錄的信息較全面，數(shù)據(jù)下載可使用附帶軟件來完成。利用軟件下載數(shù)據(jù)默認(rèn)格式為GSI，不便于編輯處理。Leica測量辦公系統(tǒng)提供了自定義下載格式功能，運(yùn)行“格式管理器”根據(jù)所需下載自定義數(shù)據(jù)格式。在下載格式文件中可選擇包括文件頭、文件尾、工程名稱和線路名稱等，測站觀測數(shù)據(jù)中的必選內(nèi)容包括點(diǎn)名、距離、測量類型、標(biāo)尺讀數(shù)，這些是內(nèi)業(yè)平差中必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。另外，格式中還可根據(jù)需求自定義，包括觀測日期、觀測方法、觀測者、儀器型號等內(nèi)容。自定義數(shù)據(jù)類型下載的文件后綴為＊.mdt，用文本編輯器打開閱讀、打印。但提取出平差所需數(shù)據(jù)，形成符合平差軟件要求的數(shù)據(jù)文件，還需借助編程方法來實(shí)現(xiàn)。

2.2 GSI數(shù)據(jù)字段格式分析

Leica DNA03電子水準(zhǔn)儀采用的是GSI格式存儲數(shù)據(jù)，包括GSI-8和GSI-16格式。GSI數(shù)據(jù)以“塊”為單位進(jìn)行傳送，每個(gè)數(shù)據(jù)塊包含若干個(gè)數(shù)據(jù)段，數(shù)據(jù)段用兩個(gè)或三個(gè)標(biāo)志字符WI來區(qū)分不同數(shù)據(jù)。GSI-8數(shù)據(jù)格式中，每個(gè)數(shù)據(jù)段共有16個(gè)字符，包括7個(gè)信息字符，8個(gè)數(shù)據(jù)字符和一個(gè)空白字符；GSI-16數(shù)據(jù)格式中，每個(gè)數(shù)據(jù)段共有24個(gè)字符，其中有16個(gè)數(shù)據(jù)字符，可以存儲更多數(shù)據(jù)信息。[4]本文以GSI-8數(shù)據(jù)格式為例進(jìn)行分析。

3、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換存儲的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

3.1 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換與存儲的總體設(shè)計(jì)

兩種方法可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)中。一是通過通信接口設(shè)置好通信參數(shù)用專門通信軟件傳輸，二是用筆記本電腦讀卡功能直接拷貝測量數(shù)據(jù)。

目前已有專業(yè)軟件能將電子水準(zhǔn)儀測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成傳統(tǒng)的測量記錄手簿形式，但軟件專門性、針對性不強(qiáng)。為了使數(shù)據(jù)處理自動化程度更高，可以設(shè)計(jì)自己的算法，通過程序來處理數(shù)據(jù)?？紤]到Excel軟件是比較優(yōu)秀的表格處理軟件，方案采用VC6.0設(shè)計(jì)可視化界面，用C++語言結(jié)合Excel對象來處理數(shù)據(jù)。

(1)設(shè)計(jì)思路

同一種儀器由于觀測方法不同，數(shù)據(jù)也存在差異，本文基于用Leica DNA03水準(zhǔn)儀觀測的測量模式BFFB和測量模式BBFF的原始數(shù)據(jù)文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

本文設(shè)計(jì)思路考慮到手簿表格格式整齊有規(guī)律,首先將測量產(chǎn)生的有效數(shù)據(jù)利用程序代碼提取出來，保留原始數(shù)據(jù)格式，寫入Excel中通過公式進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。

(2)數(shù)據(jù)提取

電子水準(zhǔn)儀測量成果文件格式具有固定性，我們可通過編程開發(fā)用一定算法提取有效數(shù)據(jù)，本文以水準(zhǔn)線路為例對其數(shù)據(jù)提取及處理的基本思路進(jìn)行說明。

要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取，首先選擇要轉(zhuǎn)換的文件格式，再進(jìn)行相應(yīng)模式數(shù)據(jù)的逐行讀取，定義成員函數(shù)和用到的各個(gè)變量，利用類對象將數(shù)據(jù)段中的字符串寫入到所定義的變量中，再將字符串格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成整型的數(shù)據(jù)，為后續(xù)處理做準(zhǔn)備。

(3) VC與Excel聯(lián)合

創(chuàng)建程序，在程序入口和出口處增加代碼支持COM庫。從Office安裝目錄中找到對VC操作Excel文件的動態(tài)庫，引入所需對象模型，添加具體代碼來響應(yīng)操作Excel命令。

3.2 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換與存儲的具體實(shí)現(xiàn)

(1)技術(shù)要點(diǎn)分析

仔細(xì)閱讀Leica GSI 格式說明文件，正確理解Leica DNA03水準(zhǔn)儀的各項(xiàng)數(shù)據(jù)代碼，在具體設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

①文件頭獲取時(shí)間，觀測者，儀器型號等信息；②測段起始和結(jié)束標(biāo)志；③測段異常處理，包括以下幾個(gè)情況：整站重測的處理和一次觀測重測的處理，可以利用“if/else”選擇結(jié)構(gòu)，通過關(guān)鍵字符對所讀取的數(shù)據(jù)流進(jìn)行篩選；采用“while”循環(huán)，根據(jù)需要設(shè)置好循環(huán)結(jié)束和選擇條件，合并測站數(shù)據(jù)信息和測段數(shù)據(jù)信息。

(2)讀取數(shù)據(jù)

本文中的程序需要對txt文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行逐行讀取，所以用CStdioFile中的ReadString函數(shù)，讀取到CString中，再按所需進(jìn)行拆分或截取，獲得有實(shí)際意義的測量數(shù)據(jù)段，[6]由于觀測方法不同，導(dǎo)致原始數(shù)據(jù)文件內(nèi)容存在差異，要正確的讀取到所需要的測量數(shù)據(jù)，就需要編寫不同的代碼，觀測模式的不同選擇用對話框中的單選鈕來實(shí)現(xiàn)，并且要將其與單擊按鈕聯(lián)系起來。

(3) 建立與Excel對象的聯(lián)系

利用Visual C++ 6.0，建立一個(gè)MFC基于對話框的工程項(xiàng)目，在主對話框中加入按鈕：

ID： IDC_BUTTON_XLC 標(biāo)題：存儲數(shù)據(jù)；雙擊該按鈕，增加成員函數(shù)

(4) Excel單元格的寫入

表頭的寫入，例如：m_ExlSheet.SetName("原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入");同理，其他單元格的內(nèi)容也依次進(jìn)行設(shè)置，如：xlSheet.Cells(XX＊3+9,2) = YY（i+1,3）通過設(shè)置循環(huán)和選擇將數(shù)組YY中的數(shù)據(jù)輸入到電子表格所對應(yīng)的單元格中[4]。將上述取出的數(shù)據(jù)，按表格中相應(yīng)的位置循環(huán)寫入后，整個(gè)文件中相應(yīng)的數(shù)據(jù)將會全部寫入表格中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。

(5) 程序設(shè)計(jì)成果

根據(jù)原始數(shù)據(jù)格式編寫具體代碼，添加到相應(yīng)按鈕的編輯代碼處，過程中利用VC++6.0軟件的調(diào)試功能進(jìn)行錯(cuò)誤修改，最終使程序能夠順利的運(yùn)行。

圖3-1為通過本程序?qū)崿F(xiàn)的水準(zhǔn)觀測手簿：

圖3-1 Excel水準(zhǔn)手簿形式記錄表格

與原始數(shù)據(jù)相比較，可以看到，原始GSI-8格式數(shù)據(jù)已成功轉(zhuǎn)化成常用的觀測手簿形式，更方便進(jìn)一步的整理和計(jì)算。

結(jié)論：

電子水準(zhǔn)儀的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了水準(zhǔn)測量中的讀數(shù)自動化、記錄電子化，降低了外業(yè)強(qiáng)度，減少了讀數(shù)誤差，具有光學(xué)水準(zhǔn)儀無可比擬的優(yōu)勢。但其結(jié)果電子文檔的呈現(xiàn)形式給數(shù)據(jù)可讀性帶來困難。本文分析Leica DNA03電子水準(zhǔn)儀記錄格式的特點(diǎn)，用C++語言編寫了相關(guān)的數(shù)據(jù)預(yù)處理程序，對GSI格式的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行提取并用Excel實(shí)現(xiàn)格式的轉(zhuǎn)換，輸出為電子觀測手簿的文件，從而實(shí)現(xiàn)水準(zhǔn)測量從外業(yè)觀測到內(nèi)業(yè)計(jì)算一體化，有很好的實(shí)踐意義。