測(cè)圖精靈應(yīng)用于數(shù)字測(cè)圖實(shí)踐教學(xué)

趙彬彬 趙建三 熊旭平

1 概述

目前,我國(guó)大多數(shù)小區(qū)域大比例尺的地形測(cè)量常采用的方法有:大平板測(cè)圖、小平板配合經(jīng)緯儀測(cè)圖、全站儀數(shù)據(jù)采集配合草圖法、電子平板法[1]。隨著大量工程軟件的出現(xiàn),提供全數(shù)字的圖形文件勢(shì)在必行。采用平板儀測(cè)圖的成果資料載體是白紙或聚酯薄膜,其優(yōu)點(diǎn)是形象直觀并能野外成圖,現(xiàn)場(chǎng)就能繪制聚酯薄膜圖并能現(xiàn)場(chǎng)檢核,但測(cè)繪精度不高,同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)用鉛筆繪制的聚酯薄膜草圖不方便地圖的數(shù)字化,即使要數(shù)字化也必須在原有薄膜草圖上進(jìn)行數(shù)據(jù)的二次采集,這樣轉(zhuǎn)化后的數(shù)字化地形圖容易造成地物間距誤差較大,時(shí)有主要點(diǎn)遺漏,難以適應(yīng)工程設(shè)計(jì)及施工的需要,與此同時(shí)內(nèi)業(yè)矢量化工作量巨大;全站儀采集的數(shù)據(jù)只能是點(diǎn)位坐標(biāo),而地物屬性的采集則由草圖繪制員來(lái)完成,故全站儀數(shù)據(jù)采集法要求草圖準(zhǔn)確,但在實(shí)際作業(yè)中由于通訊等原因經(jīng)常出現(xiàn)草圖與記錄數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系紊亂給內(nèi)業(yè)成圖帶來(lái)很大麻煩,同時(shí)外業(yè)采集完后內(nèi)業(yè)還要花大量時(shí)間成圖,故工作時(shí)間長(zhǎng),強(qiáng)度大,效率有待進(jìn)一步提高,而且數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)成圖過程中容易出現(xiàn)漏點(diǎn)和重復(fù)的現(xiàn)象;電子平板法測(cè)圖是利用便攜機(jī)記錄模式進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集的測(cè)圖法,現(xiàn)場(chǎng)可以及時(shí)看到所測(cè)的全圖,測(cè)錯(cuò)時(shí)比較容易發(fā)現(xiàn),內(nèi)業(yè)工作量較少,但硬件成本高,耗電,攜帶不方便。當(dāng)多組同時(shí)作業(yè)時(shí)每個(gè)小組必須配一套測(cè)圖系統(tǒng),購(gòu)置軟件費(fèi)用高。同時(shí)該方法對(duì)司鏡員條件要求較高,費(fèi)用支出多,野外應(yīng)連碼和生成圖形,導(dǎo)致野外作業(yè)時(shí)間增加。

為了綜合上述幾種數(shù)據(jù)采集模式的優(yōu)點(diǎn),目前已采用性能更強(qiáng),基于Windows CE操作系統(tǒng)的掌上電腦(Personal Digital Assistant,簡(jiǎn)稱PDA)作為電子手簿,并在PDA上安裝與在便攜機(jī)上類似的測(cè)圖系統(tǒng),從而既可以及時(shí)看到所測(cè)的全圖(實(shí)現(xiàn)所測(cè)即所現(xiàn)),又可以彌補(bǔ)便攜機(jī)作業(yè)模式的一些不足。

測(cè)圖精靈[2](Mapping Genius,簡(jiǎn)稱MG)是由南方測(cè)繪儀器公司開發(fā)的基于PDA的測(cè)圖應(yīng)用軟件,通過配合掌上電腦和全站儀能很好地滿足一人能同時(shí)操作儀器及使用掌上電腦現(xiàn)場(chǎng)繪制地形圖,回室內(nèi)通過通訊程序?qū)D形及數(shù)據(jù)傳至臺(tái)式電腦形成數(shù)字化地形圖,從而很好地完成數(shù)據(jù)的數(shù)字化野外采集并成圖,實(shí)現(xiàn)了從現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集到成圖的數(shù)字化和一體化。本文中所采用的測(cè)圖精靈2005是南方測(cè)繪儀器公司在原MG2001基礎(chǔ)上的升級(jí)產(chǎn)品。相對(duì)于MG2001來(lái)說(shuō),這一版本在符號(hào)顯示、圖形生成、運(yùn)行速度、可靠性、測(cè)圖模式與方法等方面都有了相當(dāng)大的改進(jìn),在功能方面,測(cè)圖精靈2005兼眾家之長(zhǎng),充分利用南方CASS6.1的成圖思想,集掌上平板、電子手簿和掌上機(jī)于一體,擺脫了原電子平板笨重、電力不足和設(shè)備昂貴等缺點(diǎn),使數(shù)字化野外采集成圖一體化真正成為可能[3]。

2 測(cè)圖準(zhǔn)備工作及實(shí)施

2.1 測(cè)圖精靈的安裝

在運(yùn)行測(cè)圖精靈的安裝盤前需要安裝“Microsoft ActiveSync”同步程序,建立起PC機(jī)與移動(dòng)設(shè)備的聯(lián)系紐帶,將PDA通過USB電纜連接到PC電腦上,同步程序的運(yùn)行、連接成功界面見圖1,再運(yùn)行測(cè)圖精靈安裝程序,測(cè)圖精靈即被安裝到移動(dòng)設(shè)備PDA中,同時(shí)需要在PDA的“CF”卡插槽中安裝與之配套的軟件狗,否則所使用的測(cè)圖精靈為學(xué)習(xí)版,這將在很多功能方面受限。

2.2 數(shù)字化測(cè)圖的實(shí)施

實(shí)習(xí)主體為測(cè)繪工程專業(yè)大二學(xué)生,實(shí)習(xí)過程中,每個(gè)小組負(fù)責(zé)完成一幅50 cm×50 cm比例尺為1∶1 000的地形圖的測(cè)繪工作。

在首級(jí)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上,各小組在各自的測(cè)區(qū)內(nèi)選定若干個(gè)圖根控制點(diǎn),并與首級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè),構(gòu)成閉合導(dǎo)線和閉合水準(zhǔn)路線,通過精度評(píng)定、平差計(jì)算出各圖根控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)[4]。控制測(cè)量完畢后,利用測(cè)圖精靈進(jìn)行碎部測(cè)圖:將全站儀安置在圖根控制點(diǎn)上,對(duì)中、整平,量取儀器高,利用數(shù)據(jù)電纜將PDA與全站儀連接起來(lái),啟動(dòng)測(cè)圖精靈,并設(shè)置測(cè)圖精靈和全站儀的通訊參數(shù),使兩者的波特率、停止位等參數(shù)保持一致,同時(shí)測(cè)試連接,檢查測(cè)圖精靈與全站儀能否進(jìn)行正常通訊。

新建圖形,錄入控制點(diǎn)點(diǎn)號(hào)、類型、坐標(biāo)數(shù)據(jù),將控制點(diǎn)展繪在圖形中,接著進(jìn)行測(cè)站定向,輸入測(cè)站點(diǎn)與后視定向點(diǎn)信息,同時(shí)將全站儀瞄準(zhǔn)后視定向點(diǎn),記錄下此時(shí)水平度盤的讀數(shù)即起始角,然后立尺員將棱鏡立于地物特征點(diǎn)上,觀測(cè)員操作全站儀瞄準(zhǔn)棱鏡,同時(shí)在測(cè)圖精靈中選擇所測(cè)地物所在圖層、地物類別、地物編碼,通過掌上平板“連接”全站儀,控制全站儀觀測(cè)棱鏡,獲得水平度盤、豎直度盤及斜距三個(gè)讀數(shù),此時(shí),測(cè)圖精靈計(jì)算出碎部點(diǎn)坐標(biāo)并將點(diǎn)位顯示于屏幕上,依此程序?qū)Φ匚锲渌卣鼽c(diǎn)進(jìn)行測(cè)繪。完成一天的外業(yè)測(cè)圖后,回室內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,利用CASS6.1讀入測(cè)圖精靈所測(cè)的.spd格式的文件,最后生成.dwg格式的圖形文件。在實(shí)習(xí)過程中測(cè)圖精靈的整個(gè)作業(yè)流程見圖2。

3 測(cè)圖精靈應(yīng)用效果

在此次數(shù)字測(cè)圖實(shí)習(xí)過程中,測(cè)圖精靈的使用給同學(xué)們開闊了眼界,在一定程度上調(diào)動(dòng)了大家的實(shí)習(xí)積極性,同時(shí)給學(xué)生們展現(xiàn)了新科技、新技術(shù)在測(cè)繪科學(xué)領(lǐng)域的美好應(yīng)用前景;讓大家在實(shí)踐中了解測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和方向[5],為今后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和日后的工作打下一定的基礎(chǔ)。測(cè)圖精靈在實(shí)習(xí)中的表現(xiàn)總體來(lái)說(shuō)是令人滿意的,但在應(yīng)用過程中也發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)主要的問題和不足:1)PDA的缺陷是屏幕顯示尺寸較小,對(duì)于地物、地貌較復(fù)雜的地區(qū),野外圖形顯示及編輯時(shí)沒有便攜機(jī)方便;2)測(cè)圖精靈與全站儀的連接是通過數(shù)據(jù)電纜建立起來(lái)的,顯然這就影響了觀測(cè)員對(duì)儀器的操作,實(shí)習(xí)中為緩解這一矛盾,測(cè)站上配備兩人,一人司儀,另一人操作PDA;3)測(cè)圖精靈應(yīng)用中偶爾會(huì)出現(xiàn)所測(cè)數(shù)據(jù)不能保存的現(xiàn)象,可能有以下原因:a.插入軟件狗時(shí),系統(tǒng)提示是否向PC卡供電,此時(shí)應(yīng)點(diǎn)擊“是”,否則軟件狗不起作用;b.當(dāng)打開測(cè)圖精靈時(shí),系統(tǒng)提示“你運(yùn)行的是測(cè)圖精靈學(xué)習(xí)版”這類現(xiàn)象較多,因?yàn)闇y(cè)圖精靈在沒有軟件狗時(shí)是學(xué)習(xí)版,插入軟件狗時(shí)應(yīng)保證已退出“測(cè)圖精靈學(xué)習(xí)版”;4)用測(cè)圖精靈在同一個(gè)點(diǎn)上建兩個(gè)不同屬性的辦法:完成第一類屬性物測(cè)量后,在該點(diǎn)的棱鏡保持不動(dòng),再選擇第二類屬性地物測(cè)量一次。

[1]潘正風(fēng).數(shù)字測(cè)圖原理與方法[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2004.

[2]南方數(shù)碼科技有限公司.測(cè)圖精靈用戶手冊(cè)[Z].2005.

[3]鐘煥良.測(cè)圖精靈在地形圖測(cè)量中的應(yīng)用[J].測(cè)繪通報(bào),2003(9):20-22.

[4]陳繼光.數(shù)字化測(cè)圖及其教學(xué)實(shí)施[J].測(cè)繪通報(bào),2000(9):44-45.

[5]王化光.數(shù)字化測(cè)圖教學(xué)方法探討[J].四川測(cè)繪,2006,29(2):94-96.