電子水準(zhǔn)儀數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

鄺良寒 胡華興

（湖南省水利水電勘測設(shè)計研究總院 長沙市 410007）（新邵縣移民開發(fā)局 邵陽市 422900）

20世紀(jì)90年代初世界上出現(xiàn)第一臺數(shù)字水準(zhǔn)儀以來，由于其具有測量速度快、讀數(shù)客觀、精度高、測量數(shù)據(jù)便于處理的特點，而且提高了作業(yè)效率和減輕了野外作業(yè)勞動強度，能實現(xiàn)水準(zhǔn)測量內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)，如今已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的高程測量，特別是水利、交通、橋梁和重要建筑物、城建等工程建設(shè)中，以及在專門的區(qū)域水準(zhǔn)測量、變形監(jiān)測等高精度高程測量中，暫時還沒有更好的替代方法。數(shù)字水準(zhǔn)儀的數(shù)據(jù)記錄方法主要有相位法和幾何法，各種數(shù)字水準(zhǔn)儀品牌型號不一樣，其記錄方式、輸出數(shù)據(jù)格式也不統(tǒng)一，不能輸出常規(guī)規(guī)范的觀測手薄，數(shù)據(jù)報表不直觀。本文是從統(tǒng)一數(shù)字水準(zhǔn)儀觀測手薄出發(fā)，編制數(shù)據(jù)處理軟件，進而輸出各測段匯總記錄和部分平差軟件需要的格式，實現(xiàn)水準(zhǔn)測量一體化化作業(yè)，提高作業(yè)效率。

1 數(shù)字水準(zhǔn)儀記錄數(shù)據(jù)格式分析

要轉(zhuǎn)換處理好數(shù)據(jù)，首先得利用隨機軟件聯(lián)機下載數(shù)據(jù)，分析數(shù)字水準(zhǔn)儀觀測數(shù)據(jù)的格式，以下為常見的幾種數(shù)據(jù)記錄格式：

（1）徠卡儀器格式；

（2）天寶儀器格式；

（3）中緯儀器格式；

從以上數(shù)據(jù)看出，幾種儀器的數(shù)據(jù)文件后綴名雖然不一樣，如天寶儀器是dat文件，徠卡儀器是gsi文件，中緯儀器是mdt或gsi格式，但實際都是文本格式，都記錄了測站號、中絲計數(shù)、前后視距等必要的數(shù)據(jù)，測站高差也同時計算出來，有的儀器還記錄有時間和溫度。

2 軟件系統(tǒng)設(shè)計

設(shè)計思路：根據(jù)數(shù)據(jù)格式分析結(jié)果，先取得各有效讀數(shù)并進行處理計算，并對其進行限差、錯誤判斷和處理 （有效數(shù)據(jù)其實儀器內(nèi)部已經(jīng)經(jīng)過限差比較運算，都是滿足規(guī)范要求的正確數(shù)據(jù)），輸出觀測手薄、測段匯總表、數(shù)據(jù)檢查文件等，并生成定制的平差格式文件。

程序由VB.NET編寫，通過對不同格式的觀測數(shù)據(jù)的進行逐行讀入，判斷數(shù)據(jù)中的觀測方法和等級、后視點、前視點、前后視距、中絲讀數(shù)等，并且實現(xiàn)自動識別有效行 （即對數(shù)學(xué)水準(zhǔn)儀觀測數(shù)據(jù)自動記錄中有重復(fù)觀測、超限測站的數(shù)據(jù)行進行篩選，對一些無效的、錯誤的數(shù)據(jù)進行判別并剔除），同時系統(tǒng)內(nèi)部定義表頭和數(shù)據(jù)輸出格式，觀測手簿等輸出文件的最終形式為文本格式。

3 數(shù)據(jù)分析處理

（1）讀入數(shù)據(jù)。

數(shù)字水準(zhǔn)儀記錄數(shù)據(jù)是以行進行記錄的，程序就可以逐行讀入數(shù)據(jù)。其中一種格式數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù)示例如圖1。

圖1 讀取數(shù)據(jù)

（2）數(shù)據(jù)分析處理。

讀入數(shù)據(jù)后，根據(jù)數(shù)據(jù)特征提取相關(guān)內(nèi)容，并進行分析處理，分別判別測段始末、點號、站號、前后視數(shù)據(jù)、中絲、距離、測站數(shù)據(jù)結(jié)束等各項數(shù)據(jù)和標(biāo)識，遇到結(jié)束標(biāo)識即完成一測段的數(shù)據(jù)記錄處理。在取得各項數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進行各項計算和限差比較，一般來說，數(shù)字水準(zhǔn)儀器觀測時已經(jīng)設(shè)置了限差設(shè)置和檢驗，保證數(shù)據(jù)滿足要求，但部分儀器型號并不對錯誤數(shù)據(jù)進行處置，和正確的數(shù)據(jù)同樣記錄，因此在程序中還增加了錯誤判別和自動剔除錯誤數(shù)據(jù)、錯誤兼容性等設(shè)置，并標(biāo)識錯誤數(shù)據(jù)所在位置，保證了數(shù)據(jù)輸出的正確。

某儀器數(shù)據(jù)錯誤判別處理示例程序段如圖2。

（3）數(shù)據(jù)輸出。

圖2 錯誤判別處理示例程序段

數(shù)據(jù)處理完成了以后，即進行報表輸出，結(jié)果文件以文本格式輸出，主要輸出文件有原始數(shù)據(jù)觀測手簿、測段成果匯總表、平差格式文件（方便直接調(diào)入平差軟件進行數(shù)據(jù)處理），有觀測數(shù)據(jù)錯誤的還生成數(shù)據(jù)檢查文件，以X符號提示錯誤所在位置并剔除，可以和原文件進行人工對比，對需要的項目還可以輸出表格格式進行線路計算。

軟件內(nèi)部設(shè)計好觀測手薄表頭，根據(jù)數(shù)據(jù)文件和軟件參數(shù)設(shè)置分別列出測段點號、日期、天氣、呈像情況、儀器類型、觀測起止時刻、觀測人員等，觀測數(shù)據(jù)自動填寫，包括測站、點號、視距讀數(shù)、標(biāo)尺讀數(shù)、測站高差以及備注欄。文件名前一部分和數(shù)據(jù)文件名保持一致。

輸出的觀測手薄、測段匯總表、數(shù)據(jù)檢查文件見圖 2～圖 5。

圖2 觀測手薄

圖3 測段匯總表

圖4 數(shù)據(jù)檢查文件

圖5 軟件界面

4 軟件系統(tǒng)操作

軟件界面簡潔，功能完善，使用方便，操作簡單，可以直接在顯示窗口瀏覽轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換前首先需要選擇儀器類型并打開一個數(shù)字水準(zhǔn)儀數(shù)據(jù)文件，然后進行簡單的設(shè)置，就可以進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理了，處理完成后，在數(shù)據(jù)顯示窗口會顯示觀測手薄、測段匯總、平差文件等，并生各種需要的文件。

5 總 結(jié)

數(shù)字水準(zhǔn)儀進行水準(zhǔn)測量避免了很多人為因素產(chǎn)生的誤差，測量精度高，自動觀測自動記錄數(shù)據(jù)，大大提高了作業(yè)效率，但儀器本身對數(shù)據(jù)的處理和數(shù)據(jù)輸出功能較弱，為保證提供滿足要求的、直觀的觀測手薄和進行水準(zhǔn)測量一體化作業(yè)，開發(fā)了本數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換軟件，更好的利用了數(shù)字水準(zhǔn)儀器的優(yōu)異性能。

水準(zhǔn)測量在各種工程建設(shè)中要大量用到，本軟件已經(jīng)已經(jīng)多個項目的水準(zhǔn)測量中使用，經(jīng)過實踐生產(chǎn)證明，完全能夠滿足規(guī)范要求和生產(chǎn)需要，實現(xiàn)了觀測手簿的自動生成、檢查、輸出等功能，簡化了校審工作并保證了觀測數(shù)據(jù)的正確性，嚴謹性，進一步提高了生產(chǎn)效率，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟效益

1 GB/T 12897-2006國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范［S］.

2 GB/T 12898-2009國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范［S］.

3 尹建民，張海卿.Visual Basic.NET入門到進階[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

4 李芳蕓，沈被娜，王選民.計算機軟件技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.

5 鄭阿奇，顧韻華，黃群.Visual Basic實用教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

6 John Walkenback（美）.Excel2003高級VBA編程寶典[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.