手機(jī)平臺(tái)下的導(dǎo)線(xiàn)平差系統(tǒng)研究

何菊紅，張星星，楊玲莉，張　穎

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

HE Juhong,ZHANG Xingxing,YANG Lingli,ZHANG Ying

手機(jī)平臺(tái)下的導(dǎo)線(xiàn)平差系統(tǒng)研究

何菊紅，張星星，楊玲莉，張穎

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

Study on the Traverse Adjustment System Based on Mobile Phone Platform

HE Juhong,ZHANG Xingxing,YANG Lingli,ZHANG Ying

摘要：智能手機(jī)開(kāi)發(fā)功能強(qiáng)大，在智能手機(jī)上開(kāi)發(fā)導(dǎo)線(xiàn)平差系統(tǒng)對(duì)提高野外測(cè)量效率具有較大的意義，在現(xiàn)場(chǎng)能及時(shí)檢查測(cè)量錯(cuò)誤，避免返工。本文以Windows Mobile為平臺(tái)，利用Visual Basic.NET語(yǔ)言，采用最小二乘法原理，建立了支導(dǎo)線(xiàn)、閉合導(dǎo)線(xiàn)和附合導(dǎo)線(xiàn)平差系統(tǒng)，并以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)踐表明，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了平差結(jié)算和精度評(píng)定，且操作方便，符合測(cè)量人員習(xí)慣。智能手機(jī)攜帶輕便，基于手機(jī)平臺(tái)的導(dǎo)線(xiàn)平差系統(tǒng)具有很好的實(shí)用性和推廣前景。

引文格式： 何菊紅，張星星，楊玲莉，等. 手機(jī)平臺(tái)下的導(dǎo)線(xiàn)平差系統(tǒng)研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2015(9)：57-59.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0279

關(guān)鍵詞：智能手機(jī)；導(dǎo)線(xiàn)平差；Windows運(yùn)行環(huán)境

中圖分類(lèi)號(hào)：P207

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：0494-0911(2015)09-0057-03

收稿日期：2014-09-25

作者簡(jiǎn)介：何菊紅(1988—)，女，碩士，主要從事遙感地質(zhì)應(yīng)用。E-mail:1754488143@qq.com

一、引言

在測(cè)繪工作中，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算是必不可少的工作。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，測(cè)繪單位都需利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際工作中遇到的各類(lèi)計(jì)算問(wèn)題。何尤剛以Visual FoxPro 6.0為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了導(dǎo)線(xiàn)平差程序[1]；楊樂(lè)非借助Excel進(jìn)行了測(cè)量數(shù)據(jù)的平差[2]；郭同江等通過(guò)對(duì)EDTR 2000軟件的研究，探索出了一種導(dǎo)線(xiàn)平差計(jì)算機(jī)自動(dòng)化的方法[3]；朱永松等在MapGIS平臺(tái)下用VC++設(shè)計(jì)了一個(gè)通用的導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)平差應(yīng)用軟件[4]；黃洪明用AutoCAD進(jìn)行了無(wú)定向角導(dǎo)線(xiàn)的平差計(jì)算[5]；徐文利用Visual Studio 2003編程環(huán)境，采用C++程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、GDI圖形處理和軟件工程技術(shù)進(jìn)行研究相關(guān)內(nèi)容的程序設(shè)計(jì)[6]；侯建國(guó)等在VB下實(shí)現(xiàn)了三維導(dǎo)線(xiàn)平差程序設(shè)計(jì)[7]。但是這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足現(xiàn)在的需求，如何簡(jiǎn)便易行地設(shè)計(jì)出平差計(jì)算的程序來(lái)更好地滿(mǎn)足測(cè)繪工作的需要,這是需要解決的問(wèn)題。

隨著智能手機(jī)的出現(xiàn)，在手機(jī)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)平差系統(tǒng)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算成為一種新模式。這種模式不僅方便使用，提高野外測(cè)繪效率，并且成本低廉，具有一定的實(shí)際意義。

二、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)

本文選用帶有GPS功能的Windows Mobile智能手機(jī)，操作簡(jiǎn)便，支持第三方軟件。

基于Windows Mobile手機(jī)系統(tǒng)，本文選擇Visual Basic.NET(簡(jiǎn)稱(chēng)VB.NET)編程語(yǔ)言。VB.NET是美國(guó)微軟公司推出的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言，成為Windows環(huán)境下開(kāi)發(fā)各類(lèi)應(yīng)用程序的主要工具。VB.NET的界面和編程風(fēng)格都統(tǒng)一在Visual Studio.NET下，VB.NET工具箱將工具分成了多種類(lèi)型，包括數(shù)據(jù)類(lèi)型、組件類(lèi)型和Windows窗體類(lèi)型，可隱藏或完全展開(kāi)，工具數(shù)量大大增加；VB.NET可以編譯生成EXE文件，.NET程序?qū)\(yùn)行環(huán)境是沒(méi)有特別的要求，只需安裝了.NET Framework[8]即可。

三、導(dǎo)線(xiàn)平差原理

導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量是建立國(guó)家基本平面控制方法之一，也用于工程建設(shè)、城市建設(shè)、地形圖的平面控制等方面。導(dǎo)線(xiàn)是由若干條直線(xiàn)連成的折線(xiàn)，每條直線(xiàn)叫導(dǎo)線(xiàn)邊。相鄰的兩條直線(xiàn)之間的水平角叫作轉(zhuǎn)折角，有了轉(zhuǎn)折角與導(dǎo)線(xiàn)邊的邊長(zhǎng)，即可根據(jù)已知方向和已知坐標(biāo)算出各導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)的坐標(biāo)。

導(dǎo)線(xiàn)分為附合導(dǎo)線(xiàn)、閉合導(dǎo)線(xiàn)、支導(dǎo)線(xiàn)3種類(lèi)型。附合導(dǎo)線(xiàn)是起始于一個(gè)已知控制點(diǎn)，而終止于另一個(gè)已知控制點(diǎn)的導(dǎo)線(xiàn)；閉合導(dǎo)線(xiàn)是由一個(gè)已知控制點(diǎn)出發(fā)，最后仍舊回到這一點(diǎn)的導(dǎo)線(xiàn)，整個(gè)閉合導(dǎo)線(xiàn)有時(shí)也可以假定一點(diǎn)作為已知點(diǎn)；支導(dǎo)線(xiàn)是從一個(gè)已知控制點(diǎn)出發(fā)，既不附合到另一個(gè)已知控制點(diǎn)，也不回到原來(lái)起始點(diǎn)的導(dǎo)線(xiàn)，支導(dǎo)線(xiàn)沒(méi)有檢核條件，不易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，故一般不宜采用。

1. 導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算

(1) 思　路

1) 由水平角觀測(cè)值β計(jì)算方位角α。

2) 由方位角α、邊長(zhǎng)D，計(jì)算坐標(biāo)增量ΔX、ΔY。

3) 由坐標(biāo)增量ΔX、ΔY，計(jì)算X、Y。

(2) 內(nèi)業(yè)計(jì)算實(shí)例

以附合導(dǎo)線(xiàn)為例，說(shuō)明導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量的附合導(dǎo)線(xiàn)示意圖如圖1所示。

圖1中，A、B、C、D是已知點(diǎn)，起始邊的方位角αAB(α始)和終止邊的方位角αCD(α終)已知。外業(yè)觀測(cè)資料為導(dǎo)線(xiàn)邊距離和各轉(zhuǎn)折角，計(jì)算步驟如下:

圖1　附合導(dǎo)線(xiàn)

合差f

(1)

2) 平均分配坐標(biāo)方位角閉合差到每個(gè)轉(zhuǎn)折角上，利用式(2)計(jì)算改正后的角度β改。當(dāng)轉(zhuǎn)折角為右角時(shí)，改正數(shù)為正。利用式(3)計(jì)算檢核條件

β改=β測(cè)+(-f)/n

(2)

∑Vi=-f

(3)

4) 計(jì)算坐標(biāo)增量ΔX、ΔY

(4)

5) 利用式(5)計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)閉合差fD,由于坐標(biāo)增量閉合差的存在，使導(dǎo)線(xiàn)不能與CD連接。

(5)

利用式(6)導(dǎo)線(xiàn)全長(zhǎng)閉合差的限值，三級(jí)為1/6000，圖根為1/4000。

(6)

6) 按邊長(zhǎng)比例分配增量閉合差，計(jì)算坐標(biāo)增量改正值(式(7))和檢核條件(式(8))

(7)

(8)

7) 計(jì)算各導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)的坐標(biāo)值

(9)

四、程序?qū)崿F(xiàn)

設(shè)計(jì)主界面功能是方便用戶(hù)選擇測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)的布設(shè)種類(lèi)，如圖2所示。根據(jù)導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算的原理，程序設(shè)計(jì)思路如圖3所示。由于系統(tǒng)下3種導(dǎo)線(xiàn)平差系統(tǒng)的源代碼較冗長(zhǎng)，此處未作附錄。

已知數(shù)據(jù)輸入界面,通過(guò)輸入起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)分別計(jì)算起始邊坐標(biāo)方位角和終止邊坐標(biāo)方位角、X方向和Y方向的坐標(biāo)增量。觀測(cè)數(shù)據(jù)輸入界面輸入觀測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)做記錄。平差結(jié)果界面的主要功能是查看坐標(biāo)方位角、坐標(biāo)增量、坐標(biāo)增量改正值、導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)坐標(biāo)值，如圖4所示。

圖2　導(dǎo)線(xiàn)平差計(jì)算系統(tǒng)的主界面

閉合導(dǎo)線(xiàn)與支導(dǎo)線(xiàn)的程序界面類(lèi)似，不再贅述。

五、系統(tǒng)性能測(cè)試

以導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量實(shí)習(xí)中的附合導(dǎo)線(xiàn)為例，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，步驟如下：

1) 輸入已知數(shù)據(jù)，見(jiàn)表1。

表1　已知點(diǎn)坐標(biāo)

2) 輸入觀測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)名稱(chēng)、觀測(cè)角、邊長(zhǎng)，見(jiàn)表2。

表2　輸入的觀測(cè)數(shù)據(jù)

3) 計(jì)算坐標(biāo)方位角閉合差，將坐標(biāo)方位角閉合差平均分配到各個(gè)觀測(cè)角上得到改正后的觀測(cè)角(如圖5所示)。

圖3　導(dǎo)線(xiàn)平差計(jì)算系統(tǒng)流程

圖4　平差結(jié)果界面

4) 根據(jù)觀測(cè)角改正值計(jì)算出坐標(biāo)方位角，再根據(jù)坐標(biāo)方位角和導(dǎo)線(xiàn)邊長(zhǎng)計(jì)算出坐標(biāo)增量，并進(jìn)行精度評(píng)定(如圖6所示)。

5) 根據(jù)已知點(diǎn)坐標(biāo)和改正后的坐標(biāo)增量計(jì)算各導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)的坐標(biāo)(如圖7所示)。

圖5　　　　　　圖6　　　　　　圖7

六、結(jié)束語(yǔ)

導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量是控制測(cè)量中常用的方法之一,在導(dǎo)線(xiàn)外業(yè)測(cè)量完成后,再回到室內(nèi)數(shù)據(jù)處理，測(cè)量錯(cuò)誤沒(méi)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)， 返工成本大。通過(guò)在智能手機(jī)上開(kāi)

發(fā)導(dǎo)線(xiàn)平差系統(tǒng)，大大節(jié)省了成本，賦予了手機(jī)更多的內(nèi)涵。經(jīng)檢驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果正確，操作方便，輸入輸出符合測(cè)量人員習(xí)慣，實(shí)用性較強(qiáng)，具有一定的應(yīng)用前景。

本系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)繪圖功能，也沒(méi)有設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出導(dǎo)線(xiàn)平差的圖形輸出功能，還有待作進(jìn)一步研究。

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