1、文章編號:100723817(20080520045202中圖分類號:P241.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B基于PDA 的測量機(jī)器人自動化網(wǎng)觀測軟件研究梅文勝1鄭勇波1,2周命端1(1武漢大學(xué)測繪學(xué)院,武漢市珞喻路129號,430079;2上海市城市建設(shè)設(shè)計研究院,上海市東方路3447號,200125摘要分析了自動化網(wǎng)觀測軟件的具體開發(fā)過程,介紹了軟件系統(tǒng)所實現(xiàn)的主要功能,獲得了可靠的觀測數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞測量機(jī)器人;自動化網(wǎng)觀測;個人數(shù)字助理;接口由于部分現(xiàn)有測量機(jī)器人不支持機(jī)載軟件開發(fā)1,故國內(nèi)研發(fā)了基于微機(jī)Windows 系統(tǒng)的自動化網(wǎng)觀測軟件2,3。基于PDA 的價格低廉、攜帶方便、功耗小等優(yōu)勢,且其配

2、置也越來越高,可以勝任測量外業(yè)要求4,5,在C #.N ET 平臺上,利用徠卡測量機(jī)器人二次開發(fā)工具6,在PDA 上實現(xiàn)了測量機(jī)器人自動化網(wǎng)觀測軟件。1開發(fā)技術(shù)和思路PDA 開發(fā)環(huán)境使用的操作系統(tǒng)是Windows CE.N ET ,開發(fā)平臺為VS.N ET 2005及.N ET Compact Framework ,開發(fā)語言為C #語言。自動化網(wǎng)觀測軟件開發(fā)要實現(xiàn)的目的是通過軟件來控制和指導(dǎo)測量機(jī)器人自動完成一個全圓觀測。自動化網(wǎng)觀測軟件系統(tǒng)跟全站儀之間的通信是由.N ETCompact Framework 提供的通用類SerialPort 來實現(xiàn)的,這個類集成了串口通信所需A PI 函數(shù)所有

3、的功能7。軟件開發(fā)概略流程如圖1所示 。圖1測軟開發(fā)件概略流程1徠卡測量機(jī)器人二次開發(fā)技術(shù)。在開發(fā)過程中,調(diào)用ClassCe G eoCom.dll 類庫,該類庫是利用GeoCom 指令,使用VB.N ET 語言編寫的。其需要常用的函數(shù)為:1>基類-ClassMeasFunction ;2>初始化串口-InitSerialPort ;3>倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡-VB_AU T_ChangeFace4;4>獲取和設(shè)置A TR 開關(guān)-VB_AU T_G etA TRStatusVB_AU T_SetA TRStatus ;5>儀器精準(zhǔn)定位-VB_AU T_MakePosition

4、ing4;6>角距測量模式-VB_BA P_MeasDistAng 。2接口函數(shù)的調(diào)用方法。需要將ClassCe GeoCom.dll類庫,引用到.N ET 開發(fā)平臺上,即可以采用像調(diào)用本地函數(shù)一樣的方法,調(diào)用集成到ClassCe GeoCom.dll 類庫中的接口函數(shù),以此來完成操作儀器的程序控制。在ClassCe G eo 2Com 類庫中自動搜索測量目標(biāo)的接口函數(shù)在C #中的調(diào)用方法如下:using ClassCe GeoCom ;/調(diào)用ClassCe GeoCom 類庫public ClassCe GeoCom.ClassMeasFunction classmeasFun ;/定

5、義一個類classmeasFun.CloseSerialPort (;/關(guān)閉已經(jīng)開啟的串口classmeasFun.Init SerialPort (“COM1”,9600;/重新初始化串口int ret =classmeasFun.VB_AU T_SetA TRStatus (1;/打開A TR 開關(guān)int ret =classmeasfun.VB_AU T_MakePositioning4(hza ,vca ,1,0,false ;/瞄準(zhǔn)定位目標(biāo)int ret =classmeasFun.VB _BAP_MeasDistAng (ref hza ,ref vca ,ref dist ,re

6、f model ;/讀取測量點位的角度和距離值3數(shù)據(jù)管理設(shè)計。由于SQL Server Compact Edition存儲自動測量產(chǎn)生的動態(tài)數(shù)據(jù),處理器顯得比較遲鈍8,所以采用文件流的方式管理測量數(shù)據(jù)。基于PDA 的測量機(jī)器人網(wǎng)觀測軟件的數(shù)據(jù)文件分為兩大類:配置信息文件和觀測值文件。它們各自還包含一些子文件,是按照存儲的數(shù)據(jù)具有的作用來劃分的。數(shù)據(jù)文件具體分類為:<1>配置信息文件,包括有限差設(shè)置文件(.ini 、測站設(shè)置文件(.ini 、氣象參數(shù)設(shè)置文件(.ini 、儀器配置文件(.ini 和單位及坐標(biāo)系設(shè)置文件(.ini 。<2>原始觀測數(shù)據(jù)文件,包括有初始觀測值文

7、件(.gcd 、水平角觀測值文件(.hza 、垂直角觀測值文件(.vca 和距離觀測值文件(.dist 。<3>處理后數(shù)據(jù)文件,包括有處理后水平角觀測值文件(.fhza 和處理后垂直角觀測值文件(.fvca 。數(shù)據(jù)文件的處理過程是由IO 輸入輸出類(主要指FileStream 、StreamReader 和StreamWriter 類結(jié)合ADO.N ET 技術(shù)有關(guān)類(主要指DataSet 、Data Table 、DataColumn 、54測繪信息與工程Journal of Geomatics Oct.2008;33(5DataRow 和DataRelation 類以及數(shù)組變量來

8、完成實現(xiàn)的,這樣其所采集的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就有了一定的規(guī)律性和連貫性,也滿足測量數(shù)據(jù)的基本要求。具體的數(shù)據(jù)讀取和寫入程序流程為:首先新建工程,系統(tǒng)會自動產(chǎn)生一些固定格式的空數(shù)據(jù)文件,包括全部配置信息文件和原始觀測值文件。其次進(jìn)行系統(tǒng)配置,配置參數(shù)會被存儲在配置信息文件中,并且通過數(shù)組變量調(diào)用。然后依次進(jìn)行初始觀測和自動觀測,觀測值會被存儲到已生成的空原始觀測值數(shù)據(jù)文件中,并且通過ADO.N ET 中的Data T 2able 類生成虛擬表來調(diào)用。最后對生成的原始觀測值數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并把處理后的數(shù)據(jù)存儲到處理后數(shù)據(jù)文件中,也通過ADO.N ET 中的Data Table 類生成虛擬表來調(diào)用。打開已有工程

9、時,系統(tǒng)會通過數(shù)組變量或Data Table 類, 把數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)調(diào)用到程序中。2系統(tǒng)功能軟件系統(tǒng)主要包括工程管理、系統(tǒng)設(shè)置、儀器控制、控制網(wǎng)及變形監(jiān)測五個子菜單。系統(tǒng)運行主界面如圖2所示。工程管理。包括新建工程、打開工程、關(guān)閉工程、另存為工程及刪除工程等功能。新建一個工程后,會自動產(chǎn)生空數(shù)據(jù)文件(部分有系統(tǒng)默認(rèn)數(shù)據(jù)。打開一個工程后,系統(tǒng)會讀取數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)到相應(yīng)的虛擬表和數(shù)組變量中去。系統(tǒng)設(shè)置。主要配置信息文件中的參數(shù),包括初始化全站儀、氣象參數(shù)設(shè)置、測站設(shè)置、單位及坐標(biāo)系設(shè)置、觀測限差設(shè)置、參考點設(shè)置等。儀器控制。包括切換連接模式/關(guān)機(jī)、儀器遙控操作、搜尋目標(biāo)點、讀取當(dāng)前位置和儀器定

10、位等。控制網(wǎng)。是系統(tǒng)的核心部分,主要包括初始測量、自動測量、數(shù)據(jù)整理和數(shù)據(jù)查看四個子模塊。初始測量獲取控制點概略位置信息或依據(jù)測點的概略坐標(biāo)計算初始概略位置信息。自動觀測界面圖如圖3所示。儀器可以自動同步觀圖2系統(tǒng)運行主界面圖3自動觀測界面圖測水平角、距離和垂直角,自動檢查測回內(nèi)的所有限差,原始數(shù)據(jù)都實時記錄到PDA 內(nèi)存中。如測回間出現(xiàn)超限,可以根據(jù)實際情況采取人工選擇性的方式重測某一測回。通過自動測量得到的都是原始數(shù)據(jù),但是為了找出測回間的限差,必須要對數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)整理。輸出的原始觀測數(shù)據(jù)和整理后的數(shù)據(jù)可在Data Grid 中顯示出來。3試驗分析為檢驗基于PDA 的測量機(jī)器人自動化網(wǎng)觀測

11、軟件運行狀況,于2008年1月在一個大壩變形監(jiān)測系統(tǒng)上,利用該軟件作了外業(yè)數(shù)據(jù)采集試驗。Z 1為工作基點,Z 2、Z 3為參考點,M 2、M 3、M 6、M 10為目標(biāo)點。Z 1、Z 2和Z 3點組成監(jiān)測控制網(wǎng),進(jìn)行了閉合觀測。在Z 1架設(shè)儀器,全圓觀測Z 3、M 2、M 3、M 6、M 10點。在Z 3架設(shè)儀器,全圓觀測Z 1、M 2、M 3、M 6、M 10點。整個試驗過程非常順利,軟件整個的運行性能良好,圓滿完成了自動測量任務(wù),采集了需要的數(shù)據(jù)。試驗所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過平差處理后,平差結(jié)果如下:監(jiān)測控制網(wǎng)的平面閉合差檢查計算結(jié)果為:角度閉合差為-0.1s (限差8.8s ;邊長閉合差為2.8

12、mm (總長度0.3563km ,相對精度1129130。監(jiān)測控制網(wǎng)的高差閉合差計算結(jié)果為2.56mm 。監(jiān)測點平差精度如表1所示,其中m x 、m y 分別表示x 、y 方向的中誤差,m p 表示點位中誤差。表1監(jiān)測點平差精度/mm點名m xm ym pM 20.571.251.37M 30.701.151.37M 60.811.131.39M 101.100.861.40從平面和高程閉合差計算結(jié)果來看,閉合差和相對精度都很小,說明自動化網(wǎng)觀測軟件監(jiān)測控制網(wǎng)的觀測質(zhì)量非常優(yōu)良。從監(jiān)測點平差精度來看,四個監(jiān)測點x 、y 方向和點位中誤差都在1.5mm 內(nèi),說明觀測監(jiān)測網(wǎng)交會觀測精度很高。由此可

13、判定,自動化網(wǎng)觀測軟件能高精度、精確、可靠的采集測量數(shù)據(jù)。4結(jié)束語利用野外采集觀測數(shù)據(jù)的試驗,表明基于PDA 的測量機(jī)器人自動化網(wǎng)觀測軟件獲得了可靠的觀測數(shù)據(jù)。因基于PDA 的測量機(jī)器人自動化網(wǎng)觀測軟件系統(tǒng)的開發(fā)費用低廉,故具有很高的實用價值和參考意義。參考文獻(xiàn)1梅文勝.基于Georobot 的工程與工業(yè)測量研究D .武漢:武漢大學(xué),20072徐佳.基于TCA2003全站儀的變形監(jiān)測系統(tǒng)研究D .阜新:遼寧工程技術(shù)大學(xué),20033張加穎,麻鳳海,徐佳.基于TCA2003全站儀的變形監(jiān)測系統(tǒng)的研究J .中國礦業(yè),2005,14(4:672694王新洲,吳繼忠,花向紅,等.PDA 支持下的高精度曲

14、線測設(shè)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)J .測繪工程,2005,14(3:112145宋利杰,宋偉東.用EVC3.0實現(xiàn)PDA 對全站儀的操作控制J .測繪工程,2006,15(6:602626Leica A G.GEOCOM Reference ManualC.Heerbrugg ,19997Wat son K ,Nagel C.C #入門經(jīng)典M .齊立波譯.北京:清華大學(xué)出版社,20038廖中平,沈云中.測量機(jī)器人與Pocket PC 無線通信設(shè)計與實現(xiàn)J .遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報,2007,26(2:5802583收稿日期:2008205216。第一作者簡介:梅文勝,副教授,博士,現(xiàn)研究測量機(jī)器人應(yīng)用軟件

15、及數(shù)據(jù)處理。E 2m ail :wshmei 64測繪信息與工程Journal of Geomatics Oct.2008;33(5SOFTWARE FOR GEOROBOT NETWORK AUTO 2OBSERVATIONBASED ON PDAMEI Wensheng 1ZHE NG Y ongbo 1,2ZHOU Mingduan 1(1School of G eodesy and G eomatics ,Wuhan University ,129Luoyu Road ,Wuhan 430079,China ;2Shanghai Urban Construction Design an

16、d Research I nstitute ,3447Dongfang Road ,Shanghai 200125,China ABS TRACT How to design software for G eorobot network auto 2observation based on PDA arestudied ,and then its design flow and main f unction accomplished are introduced.Lastly ,a field experiment of gathering data has been conducted by

17、 the software.KEYWORDS georobot ;network auto 2observation ;PDA ;interface項目來源:國家精品課程(攝影測量學(xué)建設(shè)資助項目。文章編號:100723817(20080520047203中圖分類號:P231.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B“攝影測量基礎(chǔ)”課程的創(chuàng)新教學(xué)嘗試袁修孝(武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院,武漢市珞喻路129號,430079摘要開展了“攝影測量基礎(chǔ)”課程創(chuàng)新教學(xué),從教學(xué)法研究、教學(xué)內(nèi)容更新、教學(xué)實驗強(qiáng)化、青年教師培養(yǎng)等方面進(jìn)行了一系列嘗試,明顯提高了教學(xué)質(zhì)量。關(guān)鍵詞本科教學(xué);攝影測量基礎(chǔ);創(chuàng)新;實驗“攝影測量基礎(chǔ)”作為武漢大學(xué)

18、遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生的學(xué)位課程已經(jīng)開設(shè)了五年,主要講解攝影測量學(xué)的中心投影航攝像片幾何關(guān)系、解析空中三角測量理論與方法及其當(dāng)代最新發(fā)展。通過該課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生獲得航空影像解析的基本知識和用航空攝影測量方法實施對地目標(biāo)定位的主要作業(yè)過程及必要的運算技能,為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及從事航測生產(chǎn)或相關(guān)的科研和教學(xué)工作打下堅實的基礎(chǔ)。這是一門理論極為抽象、邏輯非常嚴(yán)密、實踐環(huán)節(jié)相當(dāng)多的專業(yè)主干課程。既在攝影測量與遙感高級專門人才的培養(yǎng)中起著奠基的作用,又是開展本科教學(xué)改革和創(chuàng)新教學(xué)的大舞臺。自2003年起,一直在遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)(攝影測量方向三年級學(xué)生中主講該門課程。不僅遵從啟發(fā)式、理論聯(lián)系實際、教學(xué)互動、教學(xué)相長的教學(xué)原則,而且嚴(yán)格執(zhí)行教學(xué)大綱、不斷豐富教學(xué)內(nèi)容,更與時俱進(jìn)地在改進(jìn)教學(xué)方法等方面進(jìn)行了積極探索,為培養(yǎng)知識經(jīng)濟(jì)時代要求的攝影測量專門人才、開展的創(chuàng)新教學(xué)進(jìn)行了有益嘗試。1緊跟學(xué)科發(fā)展,及時修編課程教學(xué)大綱攝影測量始于19世紀(jì)中葉,經(jīng)歷了模擬攝影測量和解析攝影測量兩個階段,現(xiàn)已步入數(shù)字?jǐn)z影測量時代。原武漢測量制圖學(xué)院自1956年成立就開設(shè)了“航空攝影測量學(xué)”課程。20世紀(jì)80年代以后,為順應(yīng)學(xué)科發(fā)展,原武漢測繪科技大學(xué)的“航空攝影測量學(xué)”被分解為“基礎(chǔ)攝影測量”、“解析攝影測量”和“數(shù)字?jǐn)z影測量”三門專業(yè)課程,并陸續(xù)出版了系列規(guī)劃教材