地形圖檢測點(diǎn)高程精度統(tǒng)計(jì)軟件開發(fā)

胡現(xiàn)輝，胡茂林，曹志杰

(中國電力工程顧問集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院有限公司，四川 成都 610021)

地形圖檢測點(diǎn)高程精度統(tǒng)計(jì)軟件開發(fā)

胡現(xiàn)輝，胡茂林，曹志杰

(中國電力工程顧問集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院有限公司，四川 成都 610021)

目前廠變工程地形圖精度檢測采用打散點(diǎn)的方式。進(jìn)行地形圖精度統(tǒng)計(jì)時(shí)，需人工逐點(diǎn)內(nèi)插檢測點(diǎn)的高程進(jìn)行高程誤差統(tǒng)計(jì)。檢測點(diǎn)數(shù)量通常有數(shù)百個(gè)，人工計(jì)算工作量大耗時(shí)長而且容易出錯，因此根據(jù)工作需要研制開發(fā)地形圖精度檢測軟件就很有意義。借助軟件計(jì)算代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工計(jì)算使得工作效率大為提高，減少了人工繁雜的檢測工作，提高了檢測的效率和質(zhì)量。

地形圖；高程精度統(tǒng)計(jì)；軟件開發(fā)。

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、工程成本的提高和工程預(yù)算制度的嚴(yán)格執(zhí)行，設(shè)計(jì)計(jì)算土石方與實(shí)際土石方不合的矛盾日益突出，這也是目前工程施工中易反饋的問題由于地形圖高程精度直接影響土石方量，地形圖高程檢測顯得十分重要，希望通過本軟件的開發(fā)對地形圖高程精度進(jìn)行自查與檢查以提高地形圖成品質(zhì)量。

本軟件通過由等高線節(jié)點(diǎn)構(gòu)三角網(wǎng)或讀取點(diǎn)記錄文件與三角網(wǎng)文件兩種可選方式生成三角網(wǎng)，對三角網(wǎng)內(nèi)的檢測點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行高程內(nèi)插并與檢測點(diǎn)高程比較得到差值，對所有檢測點(diǎn)高程差值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，列出統(tǒng)計(jì)結(jié)果包括各誤差區(qū)間點(diǎn)數(shù)與點(diǎn)號、高程中誤差、檢測點(diǎn)高差列表等統(tǒng)計(jì)結(jié)果。該軟件可快速、高效地完成地形圖的高程精度檢測，在地形圖的質(zhì)量檢驗(yàn)中具有較高的應(yīng)用價(jià)值，保證了作業(yè)質(zhì)量、提高了生產(chǎn)效率。

地形圖檢測點(diǎn)精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果保存為EXCEL表格，內(nèi)含3個(gè)表單：檢測點(diǎn)高程精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果表、各誤差區(qū)間點(diǎn)號表、檢測點(diǎn)高差列表。表單包含了精度統(tǒng)計(jì)的全部信息，方便以后的數(shù)據(jù)管理和信息查詢。

2 軟件設(shè)計(jì)

軟件為三角網(wǎng)生成提供兩種可選方式，(1)為讀取SV軟件“等高線/構(gòu)三角網(wǎng)” 菜單生成的等高線文件(*.CON)，然后點(diǎn)擊軟件“等高線節(jié)點(diǎn)構(gòu)三角網(wǎng)”按鈕即可生成狄洛尼三角網(wǎng)；(2)為讀取SV軟件 “幫助/生成點(diǎn)線數(shù)據(jù)記錄文件” 菜單生成的點(diǎn)記錄文件(*.COR)、“等高線/構(gòu)三角網(wǎng)” 菜單生成的三角網(wǎng)文件(*.TRI)，通過循環(huán)對兩者進(jìn)行匹配生成三角網(wǎng)。

三角網(wǎng)生成后讀入檢測點(diǎn)文件(*.CSV)，對檢測點(diǎn)逐點(diǎn)循環(huán)判斷出檢測點(diǎn)是否位于三角網(wǎng)中的某個(gè)三角形內(nèi)，然后對檢測點(diǎn)平面位置處高程進(jìn)行雙線性內(nèi)插，記錄內(nèi)插高程與檢測點(diǎn)高程的高差。再對高差進(jìn)行中誤差統(tǒng)計(jì)、誤差區(qū)間判斷、點(diǎn)號記錄等操作。軟件流程圖見圖1。

圖1 軟件流程圖

3 軟件使用詳細(xì)步驟

3.1 讀取等高線CON文件

等高線CON文件為二進(jìn)制格式，程序依次讀取文件信息、等高線根數(shù)、等高線點(diǎn)數(shù)、等高線高程值、平滑系數(shù)以及各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。提取各節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)高程，存入動態(tài)數(shù)組。

3.2 構(gòu)三角網(wǎng)

將等高線所有節(jié)點(diǎn)使用逐點(diǎn)插入算法構(gòu)Delaunay三角網(wǎng)，由于此過程算法較為復(fù)雜，等高線數(shù)據(jù)量大時(shí)構(gòu)三角網(wǎng)過程較慢，需耐心等待構(gòu)三角網(wǎng)完成提示框。

3.3 讀取點(diǎn)記錄COR文件

點(diǎn)記錄COR文件格式為“b，點(diǎn)號，北坐標(biāo)，東坐標(biāo)，高程，備注”，程序通過對讀取的字符串中搜索逗號進(jìn)行分離各項(xiàng)。其中備注項(xiàng)為“編碼=**+0”，“**”共有4種形式：00；01；11；10，分別代表點(diǎn)坐標(biāo)為有高注記、有高不注記、無高不注記、無高注記。通過對備注項(xiàng)搜索等號判斷提取出有高注記和有高不注記點(diǎn)坐標(biāo)，賦值給點(diǎn)記錄文件數(shù)組。

3.4 讀取TRI三角網(wǎng)文件

三角網(wǎng)文件格式為二進(jìn)制的全字符ASCLL文件，讀文件時(shí)每讀取24個(gè)字節(jié)長度為一個(gè)點(diǎn)號存儲單位，每3個(gè)連續(xù)點(diǎn)號為一個(gè)三角網(wǎng)的三個(gè)角點(diǎn)，程序依次讀取每24個(gè)字節(jié)的前6位(即將點(diǎn)號長度控制為6位)賦值給三角網(wǎng)數(shù)組。

3.5 檢測點(diǎn)文件格式要求

檢測點(diǎn)文件格式要求為“點(diǎn)號，北坐標(biāo)，東坐標(biāo)，高程”，高程以后的字符程序不進(jìn)行讀取。逐行讀入字符串后，程序搜索逗號進(jìn)行各項(xiàng)分離賦值給檢測點(diǎn)數(shù)組。

3.6 統(tǒng)計(jì)按鈕

點(diǎn)擊統(tǒng)計(jì)按鈕后，首先判斷用戶是否已選擇等高距，進(jìn)行等高距選擇后才能繼續(xù)計(jì)算。并記錄等高距選項(xiàng)、地形類別、檢測精度選項(xiàng)、是否為隱蔽或施測困難的一般地區(qū)或水下地形圖、是否為水下地形圖作業(yè)困難，水深大于20 m或工程精度要求不高情況。

采用等高線節(jié)點(diǎn)構(gòu)三角網(wǎng)方法內(nèi)插高程時(shí)，為免無等高線區(qū)域的檢測點(diǎn)使用較遠(yuǎn)處的等高線節(jié)點(diǎn)生成的三角形進(jìn)行內(nèi)插高程，先將邊長較大的三角形進(jìn)行過濾，再使用兩重循環(huán)對檢測點(diǎn)高程進(jìn)行內(nèi)插。

采用讀取點(diǎn)記錄文件與三角網(wǎng)文件方法內(nèi)插高程時(shí)，使用檢測點(diǎn)數(shù)組、點(diǎn)記錄文件數(shù)組、三角網(wǎng)點(diǎn)數(shù)組進(jìn)行三重循環(huán)，采用面積法匹配三角網(wǎng)點(diǎn)，雙線性內(nèi)插檢測點(diǎn)高程。

最后記錄高差、分項(xiàng)列出各高差區(qū)間點(diǎn)號、統(tǒng)計(jì)點(diǎn)數(shù)、計(jì)算中誤差、計(jì)算質(zhì)量評分、界面顯示各項(xiàng)。

3.7 保存按鈕

點(diǎn)擊保存按鈕后根據(jù)各統(tǒng)計(jì)值，分項(xiàng)寫入3個(gè)表單：檢測點(diǎn)高程精度統(tǒng)計(jì)結(jié)果表、各誤差區(qū)間點(diǎn)號表、檢測點(diǎn)高差列表。為直觀查看檢測點(diǎn)分布，同時(shí)生成“全部檢測點(diǎn).org”、“粗差點(diǎn).org”、“1～2倍等高距點(diǎn).org”、“0.5～1倍等高距點(diǎn).org”、“0～0.5倍等高距點(diǎn).org”等文件在同目錄下。

3.8 高程中誤差計(jì)算

高程中誤差按照《火力發(fā)電廠工程測量技術(shù)規(guī)程》DL/T 5001-2014中第6.1.8條規(guī)定計(jì)算，如公式(1)。

式中：m為檢查點(diǎn)中誤差(m)； Δ為檢查點(diǎn)實(shí)

測值與圖上點(diǎn)位坐標(biāo)或高程內(nèi)插值得差值

(m)；n為參與評定精度的檢查點(diǎn)數(shù)。

中誤差限值m0(允許中誤差值)在《數(shù)字測繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)定和質(zhì)量評定》GB/T 18316-2008中第4.4條規(guī)定為“按技術(shù)設(shè)計(jì)執(zhí)行”，本軟件中誤差限值m0參照《火力發(fā)電廠工程測量技術(shù)規(guī)程》DL/T 5001-2014中第6.1.4條等高線插值點(diǎn)或相對于鄰近圖根點(diǎn)的高程中誤差的規(guī)定，見表1。

表1 等高線插值求點(diǎn)的高程中誤差 (m)

在允許中誤差二倍以內(nèi)(含二倍)的誤差值均應(yīng)參與數(shù)學(xué)精度統(tǒng)計(jì)，超過允許中誤差二倍的誤差視為粗差。

3.9 質(zhì)量評分

根據(jù)《數(shù)字測繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)定和質(zhì)量評定》GB/T 18316-2008第4.4條規(guī)定，高程注記點(diǎn)與等高線高程中誤差符合合格條件m＜m0后計(jì)分方法按照公式(2)計(jì)算。

同時(shí)要求檢測點(diǎn)分布均勻，位置易于辨認(rèn)，不少于50個(gè)。

4 軟件使用說明

由于本人水平與時(shí)間有限以及使用方法的限制，使用該軟件時(shí)以下問題需要說明。

4.1 粗差點(diǎn)誤判

由于程序僅根據(jù)三角網(wǎng)內(nèi)插高程進(jìn)行高差計(jì)算，無法考慮陡坎陡壁的坎上砍下點(diǎn)高差較大這樣的實(shí)際地形，三角網(wǎng)內(nèi)插高程無法體現(xiàn)真實(shí)高程，容易判定為粗差點(diǎn)，可將程序生成的檢測點(diǎn)org文件粘貼至地形圖org文件中進(jìn)行人工判斷剔除，使其不參與高差中誤差計(jì)算。

4.2 兩種生成三角網(wǎng)方法比較

程序提供了讀取三角網(wǎng)文件內(nèi)插高程與等高線節(jié)點(diǎn)構(gòu)三角網(wǎng)兩種方法生成三角網(wǎng)，各有優(yōu)缺點(diǎn)，需根據(jù)實(shí)際情況選擇使用。

(1)讀取三角網(wǎng)文件內(nèi)插高程方法

缺點(diǎn)：由于讀取地形圖org文件中的有高注記與有高不注記點(diǎn)，某些錯誤高程點(diǎn)在地形圖編輯中僅做不注記操作不進(jìn)行無高操作的話仍會參與構(gòu)三角網(wǎng)(僅使用有高注記點(diǎn)的話，因點(diǎn)數(shù)稀少內(nèi)插精度較差)。某些地形因測點(diǎn)少無法反應(yīng)真實(shí)地形。

優(yōu)點(diǎn)：直接讀取SV生成的點(diǎn)文件與三角網(wǎng)文件，軟件運(yùn)行較快。

(2)等高線節(jié)點(diǎn)構(gòu)三角網(wǎng)方法

缺點(diǎn)：構(gòu)三角網(wǎng)計(jì)算較慢，地形圖數(shù)據(jù)量大時(shí)，需耐心等待三角網(wǎng)完成提示。由于是將等高線節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)直接構(gòu)三角網(wǎng)，節(jié)點(diǎn)高程取等高線值，在山頂或鞍部處此方法有一定統(tǒng)計(jì)精度失真。

優(yōu)點(diǎn)：使用人工編輯后的等高線文件能夠較為真實(shí)反映地形走勢，如在地形圖編輯過程中明顯感覺部分區(qū)域因測點(diǎn)不足不能真實(shí)反映地形、人工對等高線走向進(jìn)行了較多干預(yù)的情況，需采用此方法內(nèi)插檢測點(diǎn)高程。

4.3 使用建議

可將程序生成的“1～2倍等高距點(diǎn).org”及“粗差點(diǎn).org”粘貼至地形圖文件中，對1～2倍等高距點(diǎn)與粗差點(diǎn)在地形圖中逐個(gè)查看，以便發(fā)現(xiàn)由于局部地形復(fù)雜測點(diǎn)不足導(dǎo)致的地形失真情況及時(shí)改正，再重新計(jì)算高差中誤差。

5 總結(jié)

在地形圖質(zhì)量檢查中, 利用該軟件能夠方便快速的實(shí)現(xiàn)高程精度檢測統(tǒng)計(jì), 程序界面簡潔, 輸出的成果文件易于編輯使用, 減少了人工記錄、計(jì)算統(tǒng)計(jì)的煩瑣, 消除人為誤差, 大大提高了工作效率，經(jīng)實(shí)際運(yùn)用,精度檢測統(tǒng)計(jì)結(jié)果可靠。

隨著業(yè)主精細(xì)化管理的提高，對設(shè)計(jì)、施工管理日益細(xì)化、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)量化，對土石方工程量計(jì)算提出了更高要求，這對我們測量人員是個(gè)新的挑戰(zhàn)。所以建議在進(jìn)行地形圖測量完成后，對現(xiàn)場關(guān)鍵地形點(diǎn)進(jìn)行檢測，使用該軟件進(jìn)行檢測點(diǎn)精度統(tǒng)計(jì)，以減少施工過程中施工單位提出土石方工程量不符合的矛盾。

[1] 胡吉倫，程正逢，徐 輝．地形圖測量精度對土石方計(jì)算的影響分析[J]．電力勘測設(shè)計(jì)，2014，(3)．

Software Development of Detecting Point Elevation Accuracy Statistical of Topographic Map

HU Xian-hui, HU Mao-lin, CAO Zhi-jie
(China Power Engineering Consulting Group Southwest Electric Power Design Institute Co., Ltd., Chengdu 610021, China)

The plant engineering topographicmap accuracy statistics are added up by way of scattered points, manual point by point interpolation point detection of elevation of the elevation error statistics.The number of detected points usually have hundreds, manual calculation workload big long and error prone, so according to the needs of development of topographicmap precision test software development becomes very meaningful, by software calculation instead of the traditional manual calculation makes the work efficiency is greatly improved, reduce artificial complex detection work, improve the quality and efficiency of detection.

topographicmap; elevation precision statistics; software development.

P2·TP39

B

1671-9913(2017)03-0011-04

2016-10-29

胡現(xiàn)輝(1983- )，男，河南鶴壁人，碩士，高級工程師，主要從事電力工程勘測設(shè)計(jì)工作。