全數(shù)字編碼法結合EPSW在工程測量競賽中的應用

董恒棣，張 奎，羅 嬌

(徐州市勘察測繪研究院有限公司，江蘇 徐州 221000)

0 引 言

測繪技術發(fā)展日新月異，作為工作在一線的測繪人員來說，只有不斷加強技術的學習，才可以適應時代發(fā)展的要求。兩年一度的地理信息行業(yè)職業(yè)技能競賽提供了一個公平公正的競爭舞臺，大大推動了測繪技術的進步。其中，工程測量競賽采取理論考試和技能操作相結合的方式，且后者占總成績的70%[1]，考核內容為1∶500數(shù)字化測圖。因此，制定比賽方案時首要考慮的問題是如何在保證準確率的前提下提高內外業(yè)速度。

傳統(tǒng)的大比例尺數(shù)字測圖一般采用草圖法和編碼法[2-5]。其中，草圖法雖然直觀簡單，但繪制草圖時容易錯記和漏記點號，符號過多時，各種符號混雜在一起，影響制圖員內業(yè)成圖時判讀；而目前主要的編碼方法則有全要素編碼、塊結構編碼、簡編碼、二維編碼和簡拼編碼。這些既有的編碼方式有的偏重地物特征的描述以方便內業(yè)制圖，但野外操作碼就會相當復雜、難以記憶；有的地物編碼方法輸入簡單、操作方便，但是對于野外草圖的繪制要求嚴格。綜合以上測圖和編碼方案的優(yōu)勢和不足，我院選手針對比賽特點和儀器設備情況選擇采用編碼法代替草圖繪制，并專門研究了一套全數(shù)字編碼，其編碼原理簡單、操作方便，對野外草圖繪制要求也很低。一方面能提高編碼輸入速度；另一方面，在清華山維地理信息工作站中通過編寫相應的腳本程序，將含有地物屬性信息和連接信息的原始坐標數(shù)據(jù)直接導入，進行自動展繪、處理，實現(xiàn)全部點狀地物、部分線狀地物和面狀地物的自動成圖，大幅度提高外業(yè)采集和內業(yè)成圖效率。通過不斷地測試與調整，最終形成了一套相對較完整的編碼方案，已充分應用于行業(yè)技能競賽中，并先后取得了第五屆工程測量項目省賽個人第一、三名，團體一等獎，全國比賽個人第一、四名，團體一等獎的成績。

1 全數(shù)字編碼法介紹

1.1 采用全數(shù)字編碼的必要性

采用全數(shù)字編碼的目的是在外業(yè)測量過程中輸入盡可能簡潔的編碼。全站儀的數(shù)字鍵盤上除了0～9這10個數(shù)字以外，一般還有“.”和“-”。全部編碼只有圍繞這12個字符來制定，才能使按鍵的次數(shù)達到最少。

另一個方面，比賽現(xiàn)場是多組人員一同進行，不允許使用藍牙耳機、對講機之類的通信工具。各組人員在測圖過程中頻繁地交流喊話時會相互影響。采用全數(shù)字編碼，可以在立鏡同時在鏡頭的附近用手勢報出編碼，觀測員瞄準的時候可以順便核實編碼的正確性。

1.2 編碼對照表

我們原本制定的日常測量工作中使用的常用編碼有50個左右。工程測量比賽現(xiàn)場的地物種類相對較少。所以結合使用習慣，針對比賽對編碼稍作了調整，把出現(xiàn)頻率最多的要素集中在前9個一位數(shù)字編碼中，如表1所示。

表1 編碼對照表

1.3 連接信息表

點狀地物采用“編碼”形式直接輸入即可，線狀、面狀地物采用“編碼-連接信息”形式表示。如“3”表示該點是道路，“3-1”表示該點是道路，并且與上一點用內部道路符號連線，“1-7”則表示，以前兩個點連線為邊，以該點至前兩個點連線的垂距為寬，用房屋符號繪制矩形。共有10個信息識別碼，各信息碼含義如表2所示。

表2 連接信息識別碼表

1.4 使用規(guī)則介紹

使用上述編碼規(guī)則測量后的成果經(jīng)全站儀導出后，不需進行任何處理，直接即可被清華山維數(shù)字化成圖軟件的腳本調用(圖1)。

圖1 原始坐標文件

1.4.1 點狀地物的實現(xiàn)

根據(jù)自定義編碼和軟件內部地物碼相匹配。同時根據(jù)不同的地物點判斷其是否需要注記，如控制點、高程等需要注記，而路燈、電桿等則不需要注記。編碼“12”則需要在該點坐標上繪制給水符號并且同時繪制高程點符號。

1.4.2 直線、曲線、圓弧的線連接實現(xiàn)

直接按照作圖的要求，按直線、曲線或圓弧依次連接指定的幾個坐標點。線連接是各種線段鏈接方式中最基本和最簡單的功能。

1.4.3 與前點延長后直角連

如圖2所示，把第一個點與第二個點相連，第三個點作垂線，垂直于1、2點連線，思路是先求出垂線交點，再將1號點、交點、3號點依次連接。這樣可以得到不方便直接測出的拐點坐標。

圖2 與前點隔點直角連接示意圖

1.4.4 與前點隔點直角連接

如圖3所示，把第一個點與第二個點相連，在第二個點處作垂線，3號點再垂直于該垂線，求出交點后，再將1號點、2號點、交點、3號點依次連接。

圖3 與前點延長后直角連示意圖

1.4.5 矩形的自動繪制

如圖4所示，測量一個矩形地物，只需先測一條邊，第三個點任意一個標齊寬度的點上測量即可。

1.4.6 單點繪制矩形。

如圖5所示，測量第三個點時，使用編碼“2-7”。這時程序記錄下線段12的方位角及三點繪制的矩形的長和寬。當測量第四個點時，使用編碼“2-8”，則按照之前記錄的信息直接繪制出矩形。該方案用于多個相同的花壇、樹穴等地形。

圖4 矩形3點繪制示意圖

圖5 單點繪制矩形示意圖

1.5 EPSW自動成圖腳本的編寫

EPS地理信息工作站是北京清華山維新技術開發(fā)有限公司研發(fā)的面向測繪、基礎地理信息生產的軟件系統(tǒng)。EPS腳本語言遵循VBScript和JScript語言標準，支持用戶二次開發(fā)，主要實現(xiàn)EPS平臺數(shù)據(jù)整理，數(shù)據(jù)轉換等處理[6]。

針對比賽特點專門制定了數(shù)據(jù)導入和成果輸出兩個腳本。數(shù)據(jù)導入腳本直接讀取txt坐標文件后，按測量順序逐點分析編碼中的屬性信息和線連接信息，計算輔助點，進行相應的連線。最后逐類對指定地物分析，根據(jù)比賽要求進行部分調整，如控制點點名更換、高程注記等。部分腳本代碼如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)導入腳本部分代碼

2 全數(shù)字編碼工程測量競賽中的應用

經(jīng)過精心的準備和訓練，我院參賽人員先后在第五屆地理信息行業(yè)職業(yè)技能競賽江蘇省比賽和全國比賽的工程測量項目中采用了該方法。其中，江蘇省競賽于2017年5月16日在南京紫東國際創(chuàng)業(yè)園中舉行。場地大小約為100 m×200 m。場地內包含建筑屋2棟，地下室入口、臺階、道路、樹穴、花壇、路燈、消防刷、上水井等地物，左下腳一片坡地用作生成等高線。區(qū)域范圍如圖7所示。

圖7 比賽場地

通過腳本調入坐標文件，直接生成的初步圖形如圖8所示。所有的點狀地物，部分現(xiàn)狀地物已經(jīng)自動生成。路口、房角可以對整個測區(qū)進行準確的定位。憑借初步生成的圖形，選手基本不會出現(xiàn)連錯線的情況。

圖8 數(shù)據(jù)導入后自動生成圖

作圖時顯示的點名采用7-18、3-19的形式。點名的前半部分為地物種類，后半部分是坐標點的流水號。流水號作為跑點的順序也可幫助選手回憶出測圖的內容。

將測區(qū)內的地物連結完整，經(jīng)過填充植被、等高線繪制、添加注記、圖面整式等步驟。運行輸出腳本程序，自動將不需要的輔助點線刪除后，導出比賽要求的dwg格式圖形文件。最終成果的圖形文件如圖9所示。

圖9 最終提交成果

3 結 語

經(jīng)過本屆工程測量競賽的實踐表明，全數(shù)字編碼結合EPS地理信息工作站內業(yè)成圖的方法在競賽中發(fā)揮了優(yōu)勢。在保證準確率的前提下大大提高了內外業(yè)的效率，節(jié)省了比賽時間，為取得良好的競賽成績奠定了基礎。

該套方法通過“.”和“-”后加1位連接信息的方式，可以表達20種不同的連接方式，本次競賽只用到了10種，在今后的方案中還可以繼續(xù)優(yōu)化、擴展，有很大的發(fā)揮空間。