基于清華山維EPS平臺(tái)的編碼法自動(dòng)成圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王 保 國(guó)

(南昌市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院，330038，南昌)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展各種新型測(cè)量數(shù)據(jù)采集軟硬件設(shè)備不斷涌現(xiàn)，使得數(shù)據(jù)采集手段越來(lái)越多樣化、地形圖測(cè)圖效率越來(lái)越高。但在大比例尺全野外數(shù)字測(cè)圖領(lǐng)域，因項(xiàng)目對(duì)測(cè)量精度、工程工期、成本控制、技術(shù)方案中工序簡(jiǎn)易可控等方面的要求，全站儀、RTK仍是大比例尺測(cè)圖項(xiàng)目的外業(yè)首選。如何充分發(fā)揮這些常規(guī)儀器及常規(guī)測(cè)圖軟件的作業(yè)效能，結(jié)合清華山維EPS測(cè)圖軟件，將編碼法測(cè)圖方法通過(guò)腳本編程形式集成到其測(cè)圖模塊中。通過(guò)實(shí)踐，提出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的“快速編碼法”測(cè)圖方案，并基于此方案對(duì)地形圖中常見(jiàn)地物的鄰接關(guān)系，對(duì)自動(dòng)連圖后的“半成品”地形圖進(jìn)行程序算法設(shè)計(jì)，對(duì)不合理地物進(jìn)行自動(dòng)批處理，達(dá)到弱人工智能識(shí)別的效果，提高了測(cè)圖效率。

1 編碼方案定制

目前草圖法和編碼法是大比例尺測(cè)繪生產(chǎn)中的兩種常用方法，各有優(yōu)缺點(diǎn)，也有各自的適應(yīng)的測(cè)繪場(chǎng)景。與草圖法相比，編碼法有著效率高、與測(cè)圖軟件結(jié)合更為緊密的特點(diǎn)，但其對(duì)測(cè)量人員要求也更高，怎樣化繁為簡(jiǎn)，靈活應(yīng)用是拓寬編碼法的適用領(lǐng)域、提高測(cè)圖效率的有效途徑。

1.1 編碼法基本原理

編碼法是在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集坐標(biāo)的同時(shí)給予每個(gè)點(diǎn)一個(gè)編碼，內(nèi)業(yè)軟件根據(jù)編碼進(jìn)行自動(dòng)或半自動(dòng)的展點(diǎn)成圖。其優(yōu)點(diǎn)是投入相對(duì)較小，采集效率高，成圖質(zhì)量高，速度快，可以大大減少內(nèi)業(yè)工作強(qiáng)度，一般僅需2人即可作業(yè)。

1.2 編碼方案

當(dāng)前的主流數(shù)據(jù)編碼方案從結(jié)構(gòu)和輸入方法上區(qū)分，主要有全要素編碼、塊結(jié)構(gòu)編碼、簡(jiǎn)編碼和二維編碼方案以及以此為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)碼法、草圖編碼法等，各方案的優(yōu)點(diǎn)及不足都十分明顯，有的編碼偏重地物特征的描述以方便內(nèi)業(yè)制圖，但野外操作碼就會(huì)相當(dāng)復(fù)雜、難于記憶; 而有的地物編碼方法輸入簡(jiǎn)單、操作方便，但對(duì)野外草圖的繪制要求相對(duì)較高[1]。目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的數(shù)字測(cè)圖軟件有南方CASS、清華山維EPS、開(kāi)思SCSG、威遠(yuǎn)圖SV300等，各自支持的編碼方案都是根據(jù)各自的數(shù)據(jù)處理方法設(shè)計(jì)，各有優(yōu)劣，并沒(méi)有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[2- 3]。

1.3 “快速編碼法”方案的提出

基于分析已有的編碼方案及結(jié)合南昌市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院軟硬件設(shè)備、測(cè)圖習(xí)慣，總結(jié)出適宜南昌市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院情況的編碼方案(快速編碼法)，該方案編碼原理簡(jiǎn)單、外業(yè)操作方便、對(duì)野外草圖繪制要求也非常低，現(xiàn)對(duì)該編碼方案原理進(jìn)行介紹如下。

1.3.1 地物編碼類型 結(jié)合《國(guó)家基本比例尺地圖圖式第1部分：1：500 1：1000 1：2000地形圖圖式》GB/T 20257.1-2017及清華山維EPS軟件制圖要求，對(duì)常見(jiàn)地物進(jìn)行分類如表1所示。

表1 常見(jiàn)地物類型表

1.3.2 快速編碼法的編碼規(guī)則 快速編碼系統(tǒng)的編碼構(gòu)成：地物編碼、連接碼、描述屬性碼、地物識(shí)別碼。外業(yè)操作碼由其中的部分或組合構(gòu)成。

1)地物編碼，表示地物的類別。按圖式符號(hào)地物名稱的漢字拼音首字母組成，例如“LD”即表示“路燈”，“FW”表示“房屋”等。

2)連接碼，表示點(diǎn)與點(diǎn)之間的連接關(guān)系。以“+”“-”“P”符號(hào)表示，“+”表示與上一點(diǎn)連接，“-”表示與下一點(diǎn)連接?！癙”表示與上一地物平行。“Q*”“H*”“Z*”“Y*”按跑尺人員測(cè)繪路線方向的多分支連接。

3)描述屬性碼，描述地物數(shù)量及其它屬性。 “n”“G”“ZH”“D”“BH”“GB”等，可與連接碼組合表示同一個(gè)點(diǎn)的組合意義。

4)地物識(shí)別碼，為適應(yīng)測(cè)量實(shí)際作業(yè)中的多人跑尺作業(yè)方式，對(duì)地物編碼進(jìn)行定義，對(duì)交叉測(cè)量的地物進(jìn)行地物識(shí)別碼進(jìn)行定義。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 技術(shù)路線

在不改變現(xiàn)有測(cè)圖工序的條件下(南昌市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院測(cè)圖主要采用草圖法)，在全站儀進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)點(diǎn)采集時(shí)，加入定制的編碼，記錄測(cè)點(diǎn)信息屬性與連接屬性，根據(jù)測(cè)點(diǎn)編碼信息在內(nèi)業(yè)連圖達(dá)到自動(dòng)連碼的目的，用以加快內(nèi)業(yè)效率，并根據(jù)地物連接等特征對(duì)圖面進(jìn)行地物連接算法設(shè)計(jì)，以達(dá)到智能處理的能力。

2.2 系統(tǒng)框架

系統(tǒng)基于清華山維EPS測(cè)圖平臺(tái)，將“快速編碼”規(guī)則的解譯、自動(dòng)連圖、智能輔助工具等主要功能進(jìn)行集成，系統(tǒng)功能框架圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框架圖

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在清華山維測(cè)圖平臺(tái)下，采用EPS腳本結(jié)合C#方式進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行程序編制。

3.1 基本連圖模塊

自動(dòng)成圖的關(guān)鍵是編碼識(shí)別和對(duì)各種地物的繪制，將輸入編碼的測(cè)點(diǎn)文件進(jìn)行自動(dòng)展點(diǎn)、畫(huà)線，流程如圖2。

圖2 快速編碼法機(jī)助成圖流程圖

3.2 智能處理工具

基于編碼法自動(dòng)成圖的圖形是不完整的，需要進(jìn)一步處理，根據(jù)常見(jiàn)地物的鄰接關(guān)系與地物特點(diǎn)設(shè)計(jì)了以下小工具：1)陽(yáng)臺(tái)、室外樓梯、門前臺(tái)階垂靠房屋自動(dòng)連線；2)高壓線、低壓線、通訊線斷線自動(dòng)連線；3)田埂類型等多交叉點(diǎn)自動(dòng)連線；4)交互注記高程點(diǎn)小工具；5)全圖一鍵曲線劃直與節(jié)點(diǎn)抽稀工具；這些小工具對(duì)加快內(nèi)業(yè)作業(yè)效率有很好的幫助，由于篇幅關(guān)系，在此不細(xì)述。

3.3 “快速編碼法”成圖特點(diǎn)

1)“快速編碼”解決了地物類別、地物連接關(guān)系、地物屬性等DLG測(cè)圖的數(shù)據(jù)編碼問(wèn)題，理論上解決了大比例尺測(cè)圖成圖過(guò)程中遇到的主要問(wèn)題，具有普遍的適應(yīng)性，便于推廣。

2)外業(yè)操作碼短、容易記憶。地物編碼為漢語(yǔ)拼音的簡(jiǎn)寫，且支持自定義，可自行設(shè)定，無(wú)需專門學(xué)習(xí)與記憶。外業(yè)輸入字符平均2～3位，節(jié)時(shí)高效，有利于外業(yè)效率的提高。

3)程序編制時(shí)靈活地處理了點(diǎn)、線交叉繪制，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中的多人跑尺、對(duì)交叉地物的外業(yè)測(cè)繪有較好的支持。

4)基于常規(guī)地形圖中地物鄰接關(guān)系特征，設(shè)計(jì)的“地物相關(guān)性快速判斷”流程與算法，實(shí)現(xiàn)圖形的弱人工智能處理，是本軟件有別于其它編碼法成圖軟件的顯著特點(diǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)調(diào)用編碼測(cè)圖模塊在EPS平臺(tái)成圖時(shí)，可使點(diǎn)狀地物一次性繪制完畢；線、面狀地物按外業(yè)操作碼進(jìn)行連接，對(duì)未連接的地物點(diǎn)及多分叉點(diǎn)依照設(shè)計(jì)的連接程序進(jìn)行批處理，可大大減輕內(nèi)業(yè)處理的工作量。故采用本方法測(cè)圖具有編碼容易，操作簡(jiǎn)單方便，便于記憶，內(nèi)業(yè)編圖判讀明確快捷的特點(diǎn)，從而提高了測(cè)圖的效率。本方法適用于常見(jiàn)的全站儀及RTK設(shè)備，實(shí)用及通用性強(qiáng)。強(qiáng)化“地物相關(guān)性快速判斷”算法，可有效增加軟件的智能化，可有效地加快內(nèi)業(yè)效率。