基于拓普康全站仪数据采集传输成图问题的方法探讨.docx
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基于拓普康全站仪数据采集传输成图问题的方法探讨
摘要
数字测图是社会生产和建设发展的需要。
它具有高效率、高精度、高可靠性、数字地图表现力丰富等许多优点。
测绘工作是国家经济建设和社会发展的一项前期基础性工作，它为政府和企业管理部门提供与地理位置有关的各类专题性和综合性基础信息（图形、图件）。
优化成图方法是数字测图中的一个重点，而利用全站仪及南方CASS的联合成图大大提高了作业的效率。
首先利用全站仪进行野外点采集与传统测量方法相比可以缩短作业时间，减轻劳动强度，提高成果精度。
应用南方CASS成图软件及其的二次开发，大大降低了室内成图的复杂度、难度，提高了工作的效率，使工作流程更为简单，易操作。
利用全站仪和南方CASS成图软件来绘制地形图的方法已经成为了测绘人员的首选方法，本文主要介绍了一下这种方法的工作流程，解决一些相关问题，同时给出一些有益的结论。
关键词：
全站仪南方CASS7.0数据连码
\
Abstract
Digitalmappingisthesocialproductionandtheneedsofthedevelopmentofconstruction.Ithasthehighefficiency,highprecision,highreliability,digitalmaptherichexpressionsandmanyotheradvantages.Surveyingandmappingworkisthenationaleconomicconstructionandsocialdevelopmentofabasicworkearly,itforthegovernmentandenterprisemanagementdepartmentstoprovideandthegeographicallocationofallkindsofMosaicandcomprehensivefoundationinformation（graphics,themaps）.Optimizationmethodisagraphofthedigitalsurveyingakey,andusetachometerandsouthernCASS'sunitedintoafiguregreatlyimprovetheefficiencyofthehomework.First,thefieldisintroduced.thecollectionpointandthetraditionalmeasuringmethodthancanshortenworkingtime,reducelaborintensity,andimprovetheprecisionoftheresult.SouthernCASSmappingapplicationsoftwareanditsseconddevelopment,andgreatlyreducetheindoorintothecomplexityofthegraph,thedifficulty,improveworkefficiency,andcausetheworktoprocessismoresimpleandeasytooperate.ByelectronicapparatusandsouthernCASSmappingsoftwaretodrawthetopographicmapsurveyingandmappingpersonnelmethodhasbecomethepreferredmethod,thisarticlemainlyintroducedtheworkingprocessofthismethod,solvesomerelatedproblems,andpresentssomeusefulconclusions.
Keywords:
TotalstationSouthernCass7.0DateJoinedmark
前言
近几年随着计算机、GPS定位仪、全站型电子速测仪及数字化测图软件的应用，大比例尺地形图的测绘技术有了飞速发展，数字化测图广泛用于测绘生产、水利水电工程、土地管理、城市规划、环境保护工程等部门。
数字化测图作为一种全解析机助测图技术，与模拟测图相比具有显著优势和发展前景。
目前许多测绘部门已经形成了数字测图的生产规模。
作为测绘技术现代化水平的标志之一，数字测图技术已逐步取代人工模拟测图，成为地形测图的主流。
数字测图技术的应用与发展，极大地促进了测绘行业的自动化和现代化进程，使测量成果不仅有绘在纸上的地形图，还有方便传输、处理、共享的基础信息，即数字地图，它将为信息时代地理信息的应用发展提供最可靠的保障。
数字地图不像传统地图那样以线划、颜色、符号注记来表示地形地物，而是以一定的计算机能识别的数字代码系统反映地表各类地理属性特征。
数字地图的特点决定了数字地形图的编绘不同于传统的纸质地形图。
近几年，国家基础建设加快了步伐，基础规划建设所使用的图形一般都是大比例尺地形图。
目前国内使用较多的测图软件是南方CASS软件。
软件本身的一些功能很完善，可以帮助我们解决一些生产中遇到的问题。
还有一些问题就需要我们借助CASS的平台AUTOCAD开发一些功能来解决，以提高效率。
1全站仪和南方CASS7.0的概述
1.1全站仪的概述
1.1.1全站仪的简介
电子全站仪是一种利用机械、光学、电子的高科技元件组合而成，可以同时进行角度（水平角、垂直角）测量和距离（斜距、平距、高差）测量的测量仪器。
由于只要在测站上安置一次该仪器，便可以完成该测站上所有的测量工作，故称为“全站仪”（TotalStation）。
八十年代末、九十年代初，人们根据电子测角系统和电子测距系统的发展不平衡，将全站仪分成两大类，即积木式和整体式[1]。
（1）积木式，也称组合式，它是指电子经纬仪和测距仪既可分离又可组合。
用户可以根据实际工作的要求，选择测角、测距设备进行组合。
（2）整体式，也称集成式，它是指电子经纬仪和测距仪做成一个整体，无法分离。
图1-1 拓普康全站仪
Fig.1-1TOPCONTotalStation
九十年代以来，基本上都发展为整体式全站仪。
随着计算机技术的不断发展与应用以及用户的特殊要求与其它工业技术的应用，全站仪出现了一个新的发展时期，出现了带内存、防水型、防爆型、电脑型等等的全站仪，使得全站仪这一最常规的测量仪器越来越能满足各项测绘工作的需求，发挥更大的作用。
此次论文野外测量部分主要使用的是拓普康全站仪，如图1-1所示。
1.1.2全站仪的基本原理与功能
全站仪是一种集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。
它的基测量原理是电子测距技术和电子测角技术。
电子测距的基本原理是利用电磁波在空气中传播的速度为已知这一特性，测定电磁波在被测距离上往返传播的时间来求得距离值。
电子测距的方法很多其中主要可以分为两种方法，脉冲法和相位法。
电子测角，即角度测量的数字化，也就是自动数字显示角度测量结果，其实质是用一套角码转换系统来代替传统的光学读数系统。
目前，这套转换系统有两类：
一类是采用光栅度盘的所谓“增量法”测角；一类是采用编码度盘的所谓“绝对法”测角。
起初的全站仪是将电子经纬仪和测距仪组装在一起，并可分离成两个独立的部分，称为积木式全站仪。
后来改进为将光电测距仪的调制光发射接收系统的光轴和经纬仪的视准轴组合成分光同轴的整体式全站仪，并配置电子计算机的微处理机和系统软件，使具有将测量数据存储、计算、输入、输出等功能。
通过输入、输出设备，可以与计算机交互通讯，使测量数据直接进入计算机，据此进行计算和绘图；测量工作所需要的已知数据也可以从计算机输入全站仪。
一些全站仪将CDD（Charge-CoupledDevice,电荷耦合器件）与转动马达相结合，使具有对目标棱镜的自动识别、跟踪、瞄准（ATR，AutomaticTargetRecognition）功能；CDD还用于度盘读数、构成电子水准器等。
一些全站仪将全球定位系统（GPS）接收机与之结合，以解决仪器自由设站的定向问题。
全站仪的这些功能不仅使测量的外业工作高效化，而且可以实现整个测量作业的高度自动化。
电子全站仪已广泛用于控制测量、地形测量、施工放样等方面的测量工作。
一般全站仪的功能组合框图如图1-2所示。
图1-2全站仪的组合框图
Fig.1-2blockdiagramoftotalstation
全站仪的各部分的功能如下：
电源部分有可充电式电池的电池盒装入仪器内，或用外接电源，供各部分的用电需要。
测角部分相当于电子经纬仪，有水平度盘和垂直度盘，可以测定水平角、垂直角和设置方位角。
测距部分相当于测距仪，用调制的红外光或激光按相位式或脉冲式测定斜距，并可归算为平距和垂距。
测角和测距是全站仪的最基本的功能。
传感部分是光电管传感器或CCD传感器，目的是使全站仪的总体性能和精度得到提高，例如用于仪器纵轴倾斜改正的双轴补偿器，用于提高度盘读数精度的编码读数传感器，用于自动寻找目标的搜索传感器。
数据处理部分是一系列应用程序和存储单元，按输入的已知数据和观测数据算出所需的测量成果，例如坐标计算、放样数据计算等，并进行数据的存取。
输入输出部分包括键盘、显示屏和通讯口；从键盘可以输入操作指令、数据和设置参数；显示屏可以及时显示一起当前的工作方式、观测数据和运算结果，并有参数设置和数据输入的对话框；通讯接口使仪器能与磁卡、磁盘、微机等交互通讯，传输数据。
中央处理单元接收指令和调度支配各部分的工作。
图1-3三维数据采集及处理流程
Fig.1-33Ddataacquisitionandprocessingflow
1.1.3全站仪在地形图测绘中的应用
全站仪在地形图测绘中的作用主要是外业测量获得精确数据，主要测量方法为：
极坐标法测量、三维坐标法测量。
全站仪在地形图测绘中的应用，不仅提高了工作效率，而且还提高精度。
在全站仪的使用过程中，通过编写野外数据采集过程中的地物编码，结合南方CASS7.0中的地物编码识别功能和编码自动连线功能可以省去野外绘制草图的麻烦。
三维坐标法的采集与处理数据流程如图1-3所示。
1.2南方CASS7.0概述
1.2.1南方CASS7.0简介
CASS7.0是基于AutoCAD平台技术的GIS前端数据处理系统。
广泛应用于地形成图、地藉成图、工程测量应用、空间数据建库等领域，全面面向GIS，彻底打通数字化成图系统与GIS接口，使用骨架线实时编辑、简码用户化、GIS无缝接口等先进技术。
自CASS软件推出以来，已经成长成为用户量最大、升级最快、服务最好的主流成图系统。
近年来科技发展日新月异，计算机辅助设计（CAD）与地理信息系统（GIS）技术取得了长足的发展。
同时，社会对空间信息的采集、动态更新的速度要求越来越快，特别是对城市建设所需的大比例尺空间数据方便获取方面的要求越来越高，GIS数据的建设成为“数字城市”发展的短板。
与空间信息获取密切相关的测绘行业在近十年来也发生了巨大而深刻的变化，基于GIS对数据新要求，测绘成图软件也正由单纯的“电子地图”功能转向全面的GIS数据处理，从数据采集、数据质量控制到数据无缝进入GIS系统，GIS前端处理软件扮演越来越重要的角色。
CASS7.0版本相对于以前各版本除了平台、基本绘图功能上作了进一步升级之外，积极响应“金土工程”的要求，针对土地详查、土地勘测定界的需要开发了很多专业实用的工具。
在空间数据建库的前端数据的质量检查和转换上提供更灵活更自动化的功能。
特别是为适应当前GIS系统对基础空间数据的需要。
CASS地形地籍成图软件经过十几年的稳定发展，市场和技术十分成熟，用户遍及全国各地，涵盖了测绘、国土、规划、市政、环保、地质、交通、水利、电力、矿山及相关行业。
CASS技术框架如下图1-4[2]。
图1-4CASS7.0技术框架图
Fig.1-4technologyframeofCASS7.0
1.2.2CASS7.0主要功能
◆地形成图
Ø与全站仪连接进行数据传输
Ø按照野外草图绘制平面图
Ø绘制等高线、绘制地形图
Ø常用编辑、图形分幅、图幅整饰
Ø图形输出（打印、数据转换）
◆地籍成图
Ø地籍参数设置
Ø绘制地籍图
Ø编辑界址点、界址线
Ø宗地属性处理
Ø绘制宗地图
Ø绘制地籍表格
◆ 土地详查
Ø绘制行政区界
Ø绘制图斑、线状地类、零星地类
Ø地类要素属性和拓扑操作
Ø面积统计
◆土地勘测定界
Ø绘制土地勘测定界图
Ø土地勘测定界图整饰
Ø用地项目信息录入
Ø输出勘测定界报告书
Ø输出电子报盘系统
◆工程应用
Ø基本几何要素查询
Ø土方计算
Ø公路曲线设计
Ø面积应用
Ø图数转换
Ø检查入库
1.3本章小结
本章主要对全站仪的发展历程、基本原理及功能进行了简单的概述，同时介绍了南方CASS7.0在当前国家建设中的发展以及南方CASS7.0的技术框架和主要功能。
2全站仪和CASS7.0的设置技巧及数据采集
2.1全站仪的的一些设置技巧
利用全站仪进行野外数据采集的过程中，需要在测站点对全站仪的测站点坐标以及后视点坐标进行输入。
一般情况下需要对测站点和后视点进行现场直接输入。
由于现场环境或者操作者的粗心等原因可能造成坐标点数据的输入错误。
为了避免这一类的错误的出现，我们可以在采集野外点的前期导入坐标点的坐标。
这样可以在需要输入坐标的时候直接在操作页面上输入坐标点的点号就可以将该点坐标从前期的导入的数据中调出该坐标点的坐标。
通过这种前期准备工作不仅可以避免由于现场的操作失误造成的数据输入错误还可以在很大程度上提高工作的效率。
全站仪坐标数据前期导入的步骤：
（1）在计算机上运行T-COM软件，在文本框内按规定格式（参见拓普康全站仪标准测量程序使用手册附录）输入已知点坐标数据：
1,0.000,1000.000,1000.000,STN,001
2,990.000,1010.000,1000.000,STN,001
1001,1004.7210,997.6496,100.1153,PT,09
1002,1003.7027,990.8382,100.7989,PT,05
1003,998.7911,990.3286,100.4033,PT,09
1004,997.3111,998.0951,100.3421,PT,05
1005,999.6325,957.6898,100.4211,PT,08
1006,897.8225,998.0891,100.3421,PT,06
（2）在计算机上按快捷键将
显示设置的通讯参数（如9600、NONE、8、1）及串口，确保通讯参数的设置和全站仪相同，进入发送数据文件的准备状态。
如下图2-1。
图2-1通讯设置
Fig.2-1communicationsetting
（3）在全站仪上选择程序/标准测量/SETUP/JOB/NEW，创建一个作业文件名，用以接收计算机传来的数据；
（4）在全站仪上选择程序/标准测量/XFER/PORT，设置相应的通讯参数；确保通讯参数的设置和计算机相同；
（5）在全站仪上选择XFER/RECEIVE/POINT按[OK],进入接受等待状态；
（6）在计算机上按[GO]，即可将文本框内的数据传送到全站仪作业文件中。
2.2CASS7.0的基本参数简介
2.2.1CASS7.0相关文件位置及格式介绍
2.2.1.1编码引导文件（*.YD）
文件位置：
\ProgramFiles\CASS70\DEMO\WMSJ.YD
编码引导文件格式：
野外地物码Code，测点点号P1，测点点号P2，……，测点点号Pn。
如下列数据：
W2,165,7,6,5,4,166
F0,164,162,85
U2,38,37,36,35,39,40
Q2,178,154,156,158,179
Q2,76,79,161,160,162
C2-GHI,42
H3,180,181,182,162
A74,32
Q2,184,100,103
Q2,105,108,114
C6,75
……………
格式说明：
编码引导文件的每一行记录描绘一个地物的测点连接信息。
（1）野外地物码是是描述实体属性的野外地物代码。
它由有1至3个字符组成，第一位是英文字母，大小写等价，后面是范围为0-99的数字，无意义的0可以省略，例如，A0和A00等价、F1和F01等价。
（2）野外地物码如果以字母U，Q，B开头，将被认为是拟合的，所以如果某种地物既有拟合曲线，又有不拟合曲线来构成，就需要两种野外操作码。
（3）野外地物码后面可跟参数，参数有下面几种：
控制点的点名；房屋的层数；陡坎的坎高等。
如果野外地物不到3位，与参数间应有连接符“-”，如果野外地物码已有3位，后面可紧跟参数。
例如：
C0-ABC，表示“不埋石图根点”的野外地物码，其控制点名为ABC。
（4）“测点点号P1”至“测点点号Pn”为构成该地物的第n个点的测点点号。
并且测点点号的排列顺序应与实际地物连接的顺序一致。
提示：
CASS系统的野外操作码由描述实体属性的野外地物码和描述连接关系的野外连接码组成。
不同野外地物码和野外连接码的所代表的含义均不同。
编码引导文件数据示例：
下面的斜体文字是编码引导文件WMSJ.YD中的节选示例：
W2,165,7,6,5,4,166
A19,1
C0-ABC,112
解释说明：
第1行：
W2为“栅栏”的野外地物码，栅栏连接的测点点号依次为165，7，6，5，4，166
第2行：
A19为“不以比例地上窑洞”的野外地物码，测点点号为1
第3行：
C0为“不埋石图根点”的野外地物码，其控制点名为ABC，对应测点点号为112
2.2.1.2CASS系统野外地物码定义文件（JCODE.DEG）
文件位置：
\ProgramFiles\CASS70\SYSTEM\JCODE.DEG
地物码定义文件格式：
野外地物码，CASS内部编码
……
END
如下列数据：
K0,204201
U0,204201
U1,204202
K2,204101
……
END
格式说明：
JCODE.DEG文件是用来描述野外地物码与CASS内部编码的对应关系的文件，用户可通过自定义此文件中的野外地物码，以满足自己使用的需要，但注意不能重复。
CASS内部编码可以通过在命令提示行中输入字母V--（查看实体属性命令），然后鼠标点击已绘制的地物弹出CAD信息框中会显示出实体编码和实体名称。
例如：
砖房的实体编码为“141121”，实体名称“砖房屋”。
野外地物编码定义文件示例：
下面的文字是野外地物编码定义文件JCODE.DEF中的节选示例：
K0,204201
F1,141103
...
END
解释说明：
第1行，K0为“未加固陡坎”的野外地物码，204201为“未加固陡坎”的内部编码。
第2行，F1为“普通房屋”的野外地物吗，141103为“普通房屋”的内部编码。
2.2.2CASS7.0的参数改进技巧
设计一套容易记忆和使用，并且有一定规律的外业操作码，开发一套和CASS数据格式的接口程序，实现展点时自动绘图。
本技术改进最大特点是方便外业操作，增加外业打点的灵活性，减少不必要的记忆工作量，对于复杂地物进行多地物交叉测量时，外业打点时怎样方便怎样来，不需要强行记忆这个测点与上几个点相连，与哪个测点相连问题有接口程序完成。
2.2.2.1野外操作码的定义[3]
野外操作码的定义规则为“地物编码+序号”，其具体规定如下：
（1）地物编码按外业地物易记忆、方便使用为目的进行定义。
考虑到外业测绘人员的英语水平不高，本套地物编码采用所测地物汉语拼音第一个字母的组合定义，根据使用的常用程度分为“单字母编码”、“双字母编码”、“三字母编码”。
部份地物编码例子见下表2-1。
表2-1CASS数字测图部份地物编码
Tab.2-1CASSdigitalsurveyinggroundpartofthecode
编码
表示地物
编码
表示地物
编码
表示地物
H
高程点
DL
地类界
JGK
加固坎
F
一般房屋
JF
简易房
JKF
架空房
J
井
TG
田埂
GGP
广告牌
L
路
TX
通讯杆
GSL
高速路
S
水线
DK
陡坎
LMD
龙门吊
（2）外业操作码中的第二部份的序号，引进序号的目的主要是为了区分同一种地物不同个体间的相应关系，比如说．一个文件内不可能只存贮一座房子。
一般房屋的地物编码是“F”，那么多于一座房子应如何保证它们各自的连接关系正确呢?
这就引进了“序号”来区分，例如对于房屋这种地物测量来说，第一座测到的房子上的所有测点。
外业操作码就用“F+l”（即F1）表示，第二座测到的房子上的所有测点。
外业操作码就用“F+2”（即F2）表示，序号可以不连续．但同一个文件内不能重复。
对于点状地物，因没有线性连接关系，外业操作时直接输入相应的“地物编码”即可，不需要用“序号”进行区分不同的个体。
如通讯杆，不论一个文件内测多少个通讯杆，所有的均需输入“TX”即可。
修改后的野外地物编码定义文件JCODE.DEF中的节选示例：
DX，131500……………………导线点
ZD，131800……………………支点
F，141101……………………房角点
W，144301……………………围墙点
YJ，151600……………………盐井点
L，164300……………………道路点
S，181101……………………水涯线
H，202101……………………高程点
DL，216100……………………地类界
HP，215400……………………花圃线
……
END
2.3野外操作要求
本套技术方案改进的重点，就是在外业测量时，当对地物进行交叉测量时，不需要记忆与同一个地物的前第几个测点相连。
增加了井业测量的灵话性和方便性。
只记住二个原Ⅲ4就行，第一是同一个有线性关系的地物。
打点时按一定的顺序（顺时针或逆时针）立尺就行；第二是同一类型地物不同个体间按野外操作码用不同的数字区别开就行。
下面通过举例说明野外操作码如何定义和在外业中的应用。
对于有线性关系的地物，图内有一条等外公路和两座房屋，按照野外操作码的定义和要求，我们把南路边线的所有测点（2、4、6、8、13）野外操作码均定义为Ll，北路边线的所有测点（1、3、5、7、14）野外操作码均定义为L2，路南房子的三个测点（10、11、12）均定义为Fl，北房子的三个测点（15、16、17）均定义为F2测点顺序可参照下面所标示的数字执行，对于二个房子的测点，路南房子打点按顺时针，路北房子打点按逆时针，只要按一定顺序即可。
如下图2-2所示。
图2-2编码连线
Fig.2-2Codingattachment
2.4本章小结
升级会员 