基于PDA的測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)化網(wǎng)觀測(cè)軟件研究

1、文章編號(hào):100723817(20080520045202中圖分類號(hào):P241.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B基于PDA 的測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)化網(wǎng)觀測(cè)軟件研究梅文勝1鄭勇波1,2周命端1(1武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院,武漢市珞喻路129號(hào),430079;2上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院,上海市東方路3447號(hào),200125摘要分析了自動(dòng)化網(wǎng)觀測(cè)軟件的具體開發(fā)過程,介紹了軟件系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的主要功能,獲得了可靠的觀測(cè)數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞測(cè)量機(jī)器人;自動(dòng)化網(wǎng)觀測(cè);個(gè)人數(shù)字助理;接口由于部分現(xiàn)有測(cè)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(dòng)化網(wǎng)觀測(cè)軟件2,3。基于PDA 的價(jià)格低廉、攜帶方便、功耗小等優(yōu)勢(shì),且其配

2、置也越來越高,可以勝任測(cè)量外業(yè)要求4,5,在C #.N ET 平臺(tái)上,利用徠卡測(cè)量機(jī)器人二次開發(fā)工具6,在PDA 上實(shí)現(xiàn)了測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)化網(wǎng)觀測(cè)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(tái)為VS.N ET 2005及.N ET Compact Framework ,開發(fā)語言為C #語言。自動(dòng)化網(wǎng)觀測(cè)軟件開發(fā)要實(shí)現(xiàn)的目的是通過軟件來控制和指導(dǎo)測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)完成一個(gè)全圓觀測(cè)。自動(dòng)化網(wǎng)觀測(cè)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(shí)現(xiàn)的,這個(gè)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(cè)軟開發(fā)件概略流程1徠卡測(cè)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(cè)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(tái)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(dòng)搜索測(cè)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(gè)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(cè)量點(diǎn)位的角度和距離值3數(shù)據(jù)管理設(shè)計(jì)。由于SQL Server Compact Edition存儲(chǔ)自動(dòng)測(cè)量產(chǎn)生的動(dòng)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(cè)量數(shù)據(jù)?；赑DA 的測(cè)量機(jī)器人網(wǎng)觀測(cè)軟件的數(shù)據(jù)文件分為兩大類:配置信息文件和觀測(cè)值文件。它們各自還包含一些子文件,是按照存儲(chǔ)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(cè)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(cè)數(shù)據(jù)文件,包括有初始觀測(cè)值文

7、件(.gcd 、水平角觀測(cè)值文件(.hza 、垂直角觀測(cè)值文件(.vca 和距離觀測(cè)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(cè)值文件(.fhza 和處理后垂直角觀測(cè)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(cè)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(shí)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(cè)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(huì)自動(dòng)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(cè)值文件。其次進(jìn)行系統(tǒng)配置,配置參數(shù)會(huì)被存儲(chǔ)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(cè)和自動(dòng)觀測(cè),觀測(cè)值會(huì)被存儲(chǔ)到已生成的空原始觀測(cè)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(duì)生成的原始觀測(cè)值數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并把處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shí),系統(tǒng)會(huì)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(cè)五個(gè)子菜單。系統(tǒng)運(yùn)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(gè)工程后,會(huì)自動(dòng)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(gè)工程后,系統(tǒng)會(huì)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(cè)站設(shè)置、單位及坐標(biāo)系設(shè)置、觀測(cè)限差設(shè)置、參考點(diǎn)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(diǎn)、讀取當(dāng)前位置和儀器定

10、位等?？刂凭W(wǎng)。是系統(tǒng)的核心部分,主要包括初始測(cè)量、自動(dòng)測(cè)量、數(shù)據(jù)整理和數(shù)據(jù)查看四個(gè)子模塊。初始測(cè)量獲取控制點(diǎn)概略位置信息或依據(jù)測(cè)點(diǎn)的概略坐標(biāo)計(jì)算初始概略位置信息。自動(dòng)觀測(cè)界面圖如圖3所示。儀器可以自動(dòng)同步觀圖2系統(tǒng)運(yùn)行主界面圖3自動(dòng)觀測(cè)界面圖測(cè)水平角、距離和垂直角,自動(dòng)檢查測(cè)回內(nèi)的所有限差,原始數(shù)據(jù)都實(shí)時(shí)記錄到PDA 內(nèi)存中。如測(cè)回間出現(xiàn)超限,可以根據(jù)實(shí)際情況采取人工選擇性的方式重測(cè)某一測(cè)回。通過自動(dòng)測(cè)量得到的都是原始數(shù)據(jù),但是為了找出測(cè)回間的限差,必須要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)整理。輸出的原始觀測(cè)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(yàn)分析為檢驗(yàn)基于PDA 的測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)化網(wǎng)觀測(cè)

11、軟件運(yùn)行狀況,于2008年1月在一個(gè)大壩變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上,利用該軟件作了外業(yè)數(shù)據(jù)采集試驗(yàn)。Z 1為工作基點(diǎn),Z 2、Z 3為參考點(diǎn),M 2、M 3、M 6、M 10為目標(biāo)點(diǎn)。Z 1、Z 2和Z 3點(diǎn)組成監(jiān)測(cè)控制網(wǎng),進(jìn)行了閉合觀測(cè)。在Z 1架設(shè)儀器,全圓觀測(cè)Z 3、M 2、M 3、M 6、M 10點(diǎn)。在Z 3架設(shè)儀器,全圓觀測(cè)Z 1、M 2、M 3、M 6、M 10點(diǎn)。整個(gè)試驗(yàn)過程非常順利,軟件整個(gè)的運(yùn)行性能良好,圓滿完成了自動(dòng)測(cè)量任務(wù),采集了需要的數(shù)據(jù)。試驗(yàn)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(cè)控制網(wǎng)的平面閉合差檢查計(jì)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(duì)精度1129130。監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的高差閉合差計(jì)算結(jié)果為2.56mm 。監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(diǎn)位中誤差。表1監(jiān)測(cè)點(diǎn)平差精度/mm點(diǎn)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(jì)算結(jié)果來看,閉合差和相對(duì)精度都很小,說明自動(dòng)化網(wǎng)觀測(cè)軟件監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的觀測(cè)質(zhì)量非常優(yōu)良。從監(jiān)測(cè)點(diǎn)平差精度來看,四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)x 、y 方向和點(diǎn)位中誤差都在1.5mm 內(nèi),說明觀測(cè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)交會(huì)觀測(cè)精度很高。由此可

13、判定,自動(dòng)化網(wǎng)觀測(cè)軟件能高精度、精確、可靠的采集測(cè)量數(shù)據(jù)。4結(jié)束語利用野外采集觀測(cè)數(shù)據(jù)的試驗(yàn),表明基于PDA 的測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)化網(wǎng)觀測(cè)軟件獲得了可靠的觀測(cè)數(shù)據(jù)。因基于PDA 的測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)化網(wǎng)觀測(cè)軟件系統(tǒng)的開發(fā)費(fèi)用低廉,故具有很高的實(shí)用價(jià)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)設(shè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J .測(cè)繪工程,2005,14(3:112145宋利杰,宋偉東.用EVC3.0實(shí)現(xiàn)PDA 對(duì)全站儀的操作控制J .測(cè)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(cè)量機(jī)器人與Pocket PC 無線通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J .遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,26(2:5802583收稿日期:2008205216。第一作者簡(jiǎn)介:梅文勝,副教授,博士,現(xiàn)研究測(cè)量機(jī)器人應(yīng)用軟件

15、及數(shù)據(jù)處理。E 2m ail :wshmei 64測(cè)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(xiàng)目來源:國家精品課程(攝影測(cè)量學(xué)建設(shè)資助項(xiàng)目。文章編號(hào):100723817(20080520047203中圖分類號(hào):P231.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B“攝影測(cè)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(hào),430079摘要開展了“攝影測(cè)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(shí)驗(yàn)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(cè)量基礎(chǔ);創(chuàng)新;實(shí)驗(yàn)“攝影測(cè)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(cè)量學(xué)的中心投影航攝像片幾何關(guān)系、解析空中三角測(cè)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(shí)和用航空攝影測(cè)量方法實(shí)施對(duì)地目標(biāo)定位的主要作業(yè)過程及必要的運(yùn)算技能,為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及從事航測(cè)生產(chǎn)或相關(guān)的科研和教學(xué)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這是一門理論極為抽象、邏輯非常嚴(yán)密、實(shí)踐環(huán)節(jié)相當(dāng)多的專業(yè)主干課程。既在攝影測(cè)量與遙感高級(jí)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(tái)。自2003年起,一直在遙感科學(xué)與技術(shù)專業(yè)(攝影測(cè)量方向三年級(jí)學(xué)生中主講該門課程。不僅遵從啟發(fā)式、理論聯(lián)系實(shí)際、教學(xué)互動(dòng)、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(shí)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(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代要求的攝影測(cè)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(shí)修編課程教學(xué)大綱攝影測(cè)量始于19世紀(jì)中葉,經(jīng)歷了模擬攝影測(cè)量和解析攝影測(cè)量兩個(gè)階段,現(xiàn)已步入數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量時(shí)代。原武漢測(cè)量制圖學(xué)院自1956年成立就開設(shè)了“航空攝影測(cè)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(cè)繪科技大學(xué)的“航空攝影測(cè)量學(xué)”被分解為“基礎(chǔ)攝影測(cè)量”、“解析攝影測(cè)量”和“數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量”三門專業(yè)課程,并陸續(xù)出版了系列規(guī)劃教材