（地图制图学与地理信息工程专业论文）基于增量更新的竣工测量数据处理系统.pdf

摘要 在经济迅速增长、城市大规模建设、地面物质形态快速变化的形 势下，城市竣工的建设项目也逐年增多，利用竣工测量更新和维护矢 量地形图进而更新g i s 基础数据库的方法已形成普遍共识。本文介绍 了竣工测量作业模式，分析了利用竣工测量成果更新g i s 基础数据库 的方法和流程，实现了竣工测量成果图( 木d w g ) 向增量信息文件格 式( i d f ) 的转换。设计并初步开发了一个基于增量更新的竣工测量数 据处理系统。本文的主要研究工作如下： 1 ) 分析并总结了城市基础地理信息数据库更新的研究现状，初 步设计了一套利用竣工测量成果更新城市基6 出g i s 数据库的方法和流 程。 2 ) 针对北京市竣工测量工作的内外业一体化作业流程，发展了 将索佳全站仪外业记录的原始数据文件格式( 包括测站点、定向点、 水平角、垂直角和斜距等信息) 转换为清华山维n a s e w 软件的文件格 式( ：l ：o b s ) 的方法，并将平差获得的坐标数据自动生成双极坐标点 成果表( 木x l s ) 和现有各种图形编辑软件( 包括a u t o c a d 的半d w g ， 南方c a s s 的木d a t 、北京威远图s v 3 0 0 的术x y z ) 的数据格式。 3 ) 设计了将竣工测量成果( c a d 的木d x f ) 转换为增量信息文件 格式的方法。用v b 程序开发语言实现上述文件格式的转换，为直接利 用竣工测量成果更新和维护g i s 基础数据库奠定了基础。 关键词增量更新，竣工测量，数据处理，增量信息文件格式 a bs t r a c t o nc o n d i t i o nt h a tt h er a p i di n c r e a s eo ft h ee c o n o m i c ，t h el a r g e s c a l e o ft h ec i t yc o n s t r u c t i o n ，t h ef a s tc h a n g eo ft h es u b s t a n c es h a p eo nt h e e a r t h ，t h ec i t yb u i l d i n gf i n a ls u r v e y i n gp r o j e c t si n c r e a s e dy e a rb yy e a r i t h a sw i d e l yk n o wt h a tm a k eu s eo ft h eb u i l d i n gf i n a ls u r v e y i n g sf r u i t st o u p d a t ea n dm a i n t e n a n c et h et e r r a i nm a pt h e nu p d a t i n gt h eg i sb a s i c d a t a b a s e t h i sa r t i c l ei n t r o d u c e dt h ep a t t e r no ft h eb u i l d i n gf i n a ls u r v e y i n g ， a n a l y z e dt h em e t h o da n dt h ew o r kf l o ww i t ht h e u s e f u lo ft h et h e b u i l d i n g f i n a l s u r v e y i n g s f r u i t s u p d a t i n g t h e g i s b a s i cd a t a b a s e c o m p l e t et h et r a n s i t i o nf r o mb u i l d i n gf i n a ls u r v e y i n g sf r u i t st ot h e i n c r e m e n t a ld a t ef i l e sf o r m a t p r i m a r i l yd e s i g e da n do p e n e du pad a t a p r o c e s s i n gs y s t e mo ft h eb u i l d i n gf i n a ls u r v e y i n gb a s e do ni n c r e m e n t a l u p d a t e t h em a i nr e s e a r c hw o r k o f t h i sa r t i c l ea sf o l l o w s ： 1 、) a n a l y z e da n dc o n c l u d e dt h ep r e s e n tr e s e a r c hs i t u a t i o no ft h ec i t y g i sb a s i cd a t a b a s eu p d a t a i n g p r i m a r i l yd e s i g e dam e t h o da n daw o r k f l o wt ou p d a t i n gt h eg i sb a s i cd a t a b a s ew h i c hm a k eu s eo ft h et h e b u i l d i n gf i n a ls u r v e y i n g sf r u i t s 2 ) a g a i n s tt h ew o r kf l o wo ft h eb u i l d i n gf i n a ls u r v e y i n gw h i c h i st h e h i n t e g r a t i o nw i t hf i e l dw o r ka n dt h ei n d o o rw o r k d e v e l o p e dt h et r a n s i t i o n m e t h o df r o mt h e o r i g i n a l d a t af i l e s f o r m a t e ( i n c l u d e ds u r v e y s t a t i o n ，o r i e n t a t i o np o i n t ，l e v e la n g l e ，v e r t i c a la n g l e ) w h i c hg a t h e r e db yt h e s o k k i at o t a ls t a t i o nt on a s e wd a t ef i l e s f o r m a t e ( 木o b s ) ，a n d a u t o p r o d u c e dd o u b l ep o l ec o o r d i n a t e f r u i t sf o r ma n dv a r i e t y p r e s e n t g r a p h i c s e d i ts o f t w a r e sd a t a f o r m a t ( i n c l u d e da u t o c a d 水d w g ， s o u t h c a ss 木d a t ，s v 30 0 木x y z ) 3 ) d e s i g n e dam e t h o d w h ic ht r a n s f o r mt h eb u il d i n gf i n a ls u r v e y i n g s f r u i t st ot h ei n c r e m e n t a ld a t af i l e s f o r m a t c o m p l e t e dt h ef i l e s f o r m a t t r a n s i t i o nm a k eu s eo fv bp r o c e s sl a n g u a g e ，s e tu pf o u n d a t i o nf o r u p d a t i n ga n dm a i n t e n a n c eg i sb a s i cd a t a b a s e k e yw o r d s i n c r e m e n t a lu p d a t a ，t h eb u i l d i n gf i n a ls u r v e y i n g ，d a t a p r o c e s s i n g ，i n c r e m e n t a ld a t af o r m a t u 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共 同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 储签名：弘自址 日期：丝年上月丝日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允 许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名：雩城导师签名豆哒日期：! 笪年【月丝日 中南大学硕士论文引言 第一章引言 1 1 城市基础地理信息数据库更新 随着“数字地球”概念的提出，各个城市也开始了“数字城市”建设的步 伐，数字城市是从工业化时代向信息化时代转换的基本标志之一。我们所处理 的信，g , 8 5 与空间有关，因此城市信息化建设中的一项很重要的工作就是城市空 间信息基础数据库的建设，而数据的现势性是非常重要的，因此有必要研究基 础数据库中快速有效的数据更新方法口引。 1 1 1 城市基础地理信息数据库更新的内容 对于城市基础地理信息数据库中究竟应该包含哪些信息，应该从城市各个 图种的用图角度考虑，同时又要结合图种的分类与叠加，易于叠加和易于分离， 将地形信息、地籍边界、管线特征等作为基础数据库的内容，其他如规划、土 地、人口、环保、交通、电力、电信等作为专题数据库，可以由相关的部门来 维护，它们的关系如图卜1 n 引。 图1 - 1 城市基础地理信息数据库 中南大学硕士论文引言 1 1 2 城市基础地理数据库更新的国内外发展现状 近年来，地理空间数据的更新与整合问题已经越来越受到人们的关注，成 为了地理信息科学界的热门课题。比如，1 9 9 9 年国际制图协会( c i a ) 和国际摄影 测量与遥感学会( i s p r s ) 成立了“增量更新和空间数据库版本 ( i n c r e m e n t a l u p d a t i n ga n dv e r s i o n i n go fs p a t i a l d a t ad a t a b a s e ) 联合工作组，先后三次 在荷兰阿姆斯特丹( 2 0 0 0 年8 月) 、中国北京( 2 0 0 1 年8 月) 、德国法兰克福( 2 0 0 2 年l o 月) 组织了专题研讨会，2 0 0 3 年8 月i c a 又将该工作组升格为“增量更新和 空间数据库版本 委员会，以进一步增强这一领域的学术交流活动 1 。i s p r s 下 设的实时测绘技术工作组( w gi i 1 ) 基于影像的地理信息自动生产和更新系统 工作组( w g i ci i i v ) 、时空数据建模与分析工作组( w gi v 1 ) 、目标自动提 取工作组( w gi i i 4 ) 、数据集成与数字制图工作组( w gi v 7 ) 、数据综合与 数据挖掘工作组( w gi v 3 ) ，分别或联合组织了多种类型的学术研讨会，包括 “移动测图技术”( m o b i l em a p p i n gt e c h n o l o g y ) 系列研讨会、多维动态g i s 系 列研讨会等。2 0 0 4 年7 月召开的第2 0 届i s p r s 大会专门设立了“c h a n g e d e t e c t i o na n du p d a t i n gf o rg e o d a t a b a s e s ”、“r e v i s i o na n dm a i n t e n a n c e o fc o r eg e o d a t a b a s e s 两个专题单元。 在我国，基础地理数据库的建设取得了可喜的成绩，已经建成了1 ：1 0 0 万、 1 ：2 5 万、1 ：5 万地形数据库，一些城市建立了大比例尺( 1 ：5 0 0 一l ：2 0 0 0 ) 基础地 形数据库，为国民经济发展和社会信息化建设作出了贡献。上海市政府从1 9 9 3 年起将基础测绘纳入国民经济与社会发展计划，使上海的城市1 ：5 0 0 、1 ： 1 0 0 0 、1 ：2 0 0 0 大比例尺地形图分别按2 年、3 年、4 年的周期进行更新，1 ： 1 万、1 ：5 万地形图也按5 年的周期进行更新。自2 0 0 2 年起，在实现数字生产 的前提下，上海的基础测绘开始按“重点工程竣工测量、外环线内动态更新、 外环线外周期更新”的新目标进行更新。前期的全要素数字地图和g i s 基础图在 不同层面上分别满足了城市建设用图需要和g i s 用户需要，为上海的城市建设 和信息化发展发挥了重要作用。但是，许多数据库由于缺乏持续的数据来源和 有效的更新机制，导致在经历一段时间之后便失去了应用价值。所以，新国家 测绘法明确要求，对各种基础地理数据库应当进行定期或及时更新嘲1 。 国家基础地理数据库更新的基本任务是，综合利用各种来源的现势资料( 如 最新航空航天影像、行政勘界资料、地面实测数据等) ，确定和测定全国范围 内基础地理要素( 如道路、水系、居民地、地形、地名、行政界线等) 的位置变 化及属性变化，对原有数据库的要素进行增删、替换、关系协调等修改处理，生 成新版数据体和记录变化信息，并更新用户数据库。据联合国1 9 9 3 年的统计数 中南大学硕士论文 引言 据表明，全球地形图的更新速度远远落后于其生产速度 2 。就连美国这样的 经济超级大国，其测绘部门生产的5 5 0 0 0 多幅地图中有不少地形图的平均年龄 为2 3 年，严重影响了这些地图的应用价值。这使得基础地理数据库的持续更新 成为一个世界性的难题与热门话题n 引。 1 2 竣工测量 1 2 1 测量数据处理一体化系统的研究与应用现状 长期以来，测量工作的勘测数据采集多采用常规的光学经纬仪、水准仪、 电磁波测距仪、电子经纬仪、电子全站仪和电子水准仪，现在g p s 接收机也己普 遍使用。但是测量的模式仍然很落后，测量作业的内外业一体化、自动化程度 不高，测量人员的内外业工作强度很大。随着数字地球的发展，铁路、公路等 线路的三维图形显示、纵横断面设计、坡度设计、填挖土方量计算等都基本采 用相应的g i s 系统来管理实现，g i s 系统空间信息的获取和更新及工程勘测和施 工放样迫切需要实现测量作业的一体化，即外业的数据采集与内业的数据和图 形处理等工作在外业工作时一起完成，部分内业工作虽然不能在外业期间同时 完成，但能形成电子数据的自动化数据流输入而不需人工干预和处理。 国内各测绘生产及科研单位和高等学校在测量工程的内外业一体化和自动 化方面做了大量的研究工作，并取得了一些很好的成果。如由山东正元、武汉 瑞得、北京清华山维及威远图、上海天测、广州南方及开思等公司研究和开发 的大比例尺数字测图系统，武汉大学测绘学院研制的地面控制与施工测量工程 一体化自动化系统( 简称“科傻 c o s h 系统) ，武汉大学测绘学院与铁道部第二 工程局( 中铁二局) 联合研制的铁路工程施工测量自动化处理系统，武汉大学测 绘学院与华达系统集成( 宜昌) 有限公司联合研制的全站仪定位系统h d s t g p s ， 武汉大学测绘学院为深圳市规划国土资源局研制的g p s 测图与放样内外业一体 化系统，武汉大学测绘学院完成的国家测绘局重点教学改革项目成果“地面测 量工程计算机辅助教学实习改造 等，为我国的地面测量工程自动化和内外业 一体化起到了很好的推动和促进作用。 随着北京2 0 0 8 年奥运会的临近，北京市的城市建设飞速发展，其空间分布 范围及形态也同新月异，建设工程的规划监督测量工作也逐年增多，使得建设 工程的竣工测量工作不断面临一些新的问题和挑战。因此为了减少并减轻内业 数据处理，以便高精度、高效率的完成规划监督测量工作。 中南大学硕士论文引言 1 2 2 竣工测量作业简介 d b l1 t3 3 9 2 0 0 6 规定，建设工程规划监督 测量应依据建设用地规划许可证和建设工程规划许可证( 附件及附图) 作业。 建设工程规划监督测量包括验线测量和竣工测量两个阶段，验线测量又包括灰 线验线和0 验线测量两个阶段，每个阶段的项目完成后，需要提交的基本资料 一般包括：外业测算手簿( 导线及极坐标手簿) ，外业草图( 平面及立面图) ， 测量成果表，双极点的坐标平均值表格以及为了满足信息化管理需要的其他信 息数据嘲。 规划监督测量工作包括的验线测量是建筑物基础工程测量阶段，分别在建 筑物钉桩后和室外地坪成形阶段进行的测量工作，而竣工测量是在建筑物竣工 后所进行的一项城市规划实施管理阶段的测量工作，竣工测量成果是城市规划 行政主管部门进行建筑规划竣工验收的主要依据，具有权威性和法律意义。建 筑工程规划竣工测量必须由城市规划行政主管部门授权，具有相应测量资质测 绘单位负责具体实施。由于竣工测量成果具有一定法律意义，因此，要求竣工 测量成果的错误率为零，外业数据采集、内业数据处理以及质量检查都必须严 密、准确、细致，以便更好的完成规划监督测量任务。 灰线验线测量 全、 士0 验线测量 惑 竣工测量 ( 建筑物钉桩后) ( 室外地坪成形后) ( 建筑物竣工后) 图卜2 规划监督测量流程图 竣工测量是城市工程建设中不可缺少的重要环节，它不仅为工程的交工验 收及将来进行的维修、改建、扩建提供依据，同时为城市的规划和城市管理提 供完整、准确的基础资料，为数字城市的建设提供必备的数据。 为了满足规划验收的要求，竣工测量有着特殊的严格要求，除满足地形图 测量的一般条件外，还要符合城市规划主管部门颁布的竣工测量技术规定。这 也为利用竣工测量更新基础地理信息数据库中的矢量地形图提供了有利的保 障。 竣工测量可分为建筑物竣工测量和管线竣工测量两大类，施测流程如下： 中南大学硕士论文 引言 客户委托 任务下达作业组 作业组外业采集数据 内业编辑、提交成果资料 质检组检查 质量问题 提交客户ii 更新入库、归档 图1 - 3 竣工测量施测流程【5 7 】 1 3 竣工测量与基础地理信息数据库增量更新的关系 1 3 1 竣工测量是大比例尺基础地形图更新的有效途径 地理信息系统( g i s ) 技术的应用价值已得到普遍认同。但在国内大多数城 市，大比例尺数字化基础地图( 即地形图、地下管线图、地籍图) 的供应却一直 困扰着g i s 在城市规划、市政公用事业、土地管理、房产管理中的推广应用，很 多g i s 应用项目长期停留在试验阶段或局部应用阶段。有些城市，原有的测绘基 础太差，显然要靠政府的集中财政投入来解决。但对多数城市来说，一次性的 财政拨款无法解决基础地图的长期更新问题。在经济迅速增长、城市大规模建 设、地面物质形态快速变化的形势下，如何经济、有效地更新大比例尺基础地 图是各地政府、g i s 用户、测绘机构面临的紧迫问题嘞1 。 规划竣工测量的质量不仅涉及到测量成果的准确性和可靠性，而且还将影 响到规划管理部门审批的落实和监督管理，因此施测时，作业人员都比较谨慎、 细致，加之其起算数据一般为高等级的平面和高程控制点，这使得竣工测量成 果比相应的一般地形图测量精度高，体现了成果的准确性：另外规划竣工测量一 般都在工程竣工完成后6 个月时间内必须完成，具有很高的现实性；同时竣工测 量是由施工单位实地测量和建设单位共同配合进行的，地形、地貌各要素表示 齐全，权属关系清楚，因而具有权威性。所有这些有利条件都使得利用规划竣 工测量成果动态更新城市基础地形图是最经济、最适用的种方法。 中南人学硕士论文 引言 要做到动态更新，首先需建立动态修测基础地形图数据库，可直接利用已 存档基础地形图的拷贝，再及时利用规划竣i n 量成果进行动态更新。规划竣 工测量的外业应采用全野外数字化采集，地形图要素的测量应符合城市测量 规范 l k 竣工测量并 调查所需信息 图1 - 4 竣工测量动态更新基础地形图库的流程 一一7 h 中南人学硕士论文引言 1 3 2 基于要素的增量式更新方法 在实际情况当中，数据生产部门根据自己的更新周期和生产成本定期对基 础地理数据库进行更新。为了避免重复劳动，经常把需要更新的局部范围内的 数据提取出来用作修测的数据源，只对其中需要更新的内容进行更新，这样可 以节省成本、提高效率，因此，整个数据库更新过程存在着三个子过程：从数 据库中提取需要更新的局部范围数据；进行实地修测更新( 离线状态) ；将修测 合格的新数据更新到基础地理数据库。在实地修测工作完成时，数据只是处于 离线状态在本地进行了更新，尚未真正更新到空间数据库当中去。所以，还需 要对实地测量的更新内容进行自动识别、处理和迁移，才能完成对空间数据库 的更新过程。 目前，矢量数据的更新主要有两种方式： ( 1 ) 基于“块”的方式，将更新区域的新数据对旧数据进行覆盖，实行替 换式的更新处理。这种方式操作简单，可控性强。但是会导致数据的重复加载， 造成资源的浪费。 ( 2 ) 基于“要素”的方式，这是一种增量式的更新方法，先从数据中识别 并提取出更新部分的要素，然后对要素进行逐个处理。这种方式可以避免不必 要的重复加载，但是技术路线比较复杂 5 6 。 由于竣工测量的成果只涉及新建建筑物及有关的周边建筑物，那么所测建 筑物就作为变化信息，提取出新建建筑物的点、线、面要素，生成设计好的增 量信息文件格式，进入基础地理信息数据库，实现对数据库的增量更新， 本文采取第二种方式，即基于要素的增量式更新方式，如下图。 外业竣工测量并 调查所需信息 上r 一一一一一一一 内业数据处理，通- i 根据所定标准，x , j - 图 过质检组检查 l 形进行编码、分层 i i 上 l 一一一一一一一 y k - - r & k 1 ；l 应资料报告，及 生成1 ：5 0 0 立面图、- 3 z - 面图 一一一_ 卜一一一一! 闩动识别新建建筑物及 i 其有关的点、线、而要 i 素，生- , e t u d 最信息文件 i 格武( i d f ) - 一r 一j 将增最信息文件汽接输 入基础图席，实现增量 更新 图1 - 5 用竣1 - 溺, 1 量成果增量更新基础g i s 数据库流程 中南大学硕士论文 引言 1 4 论文研究思路 因此，本文在对多个测量施工单位的调研和分析的基础上，通过对城市基 础地理信息数据库增量更新的有效途径和现有测量内外业一体化系统软件的研 究，总结出了现有竣工测量工作中出现的常见测量缺陷如下： 1 ) 从仪器中导出的测量的导线或者极坐标的原始数据与n a s e w 软件不能直 接兼容，一般单位都是人工将外业测量数据先进行预处理，接着又人工敲进 n a s e w 平差软件里，在这过程中人工参与计算太多，不但增加了内业作业人员的 工作量，而且增加了人工出错率，这也将直接增加后续的内业检查工作。 2 ) 外业测量时记录的外业手簿，经常会由于笔误产生错误，或者丢失等其 他人为以及自然因素而使外业手簿有错无据可查，导致最终不可用等。 3 ) 外业测量的原始数据在人工对其进行数据预处理之前，还应检查外业测 量数据是否符合各项规范，例如水平角2 c 之差是否大于1 3 等等一些常见的测 量错误，这无形中又加重了内业工作量。 4 ) 经过三维n a s e w 平差软件计算所得的各个碎部点的极坐标数据，要想能 在各种常见的绘图软件里展点绘图，还必须手工将其转换成各个软件规定的展 点格式，这又增加了内业作业人员的工作量。 5 ) 北京市工程测量技术规程规定，竣工测量单位最终归档的材料中必 须有双极坐标点的坐标平均值表格，也就是说，内业作业员还得将三维n a s e w 软 件算得的所有验测点和条件点两次计算的坐标数据，打印到一个e x c e l 表格中， 如果是个小工程，只有几个到十几个验测点和条件点，那是比较好找的，但如 果是多达几十个甚至更多的点时，如果人工在所有数据中一个一个将两次对应 的坐标数据挑出来，这个工作量是非常巨大的，而且容易混淆，弄错1 6 ) 规划测量是规划、设计、施工的基石，前期的测量成果是后期测量的依 据，如建筑用地钉桩测量要用到规划道路定线测量的成果，建筑物灰线验线测 量要用到建筑用地钉桩测量的成果等。在后续的工作中要反复使用前期测量的 成果，如果对规划测量数字信息进行很好的管理，如建立工程图形库，后面的 工作将事半功倍。 7 ) 对于增量更新重要的是增量信息的获取，竣工测量成果怎样生成增量更 新需要的数据格式，而这个数据格式可以与m a p l n f o 等g i s 软件进行数据交换。 然而c a d 与g i s 两者的数据结构完全不同，虽然许多的g i s 软件( 女h a r c m a p i n f o ) 也能接受a u t o c a d 数据( * d x f ) ，但是，在实际的转换过程中，由于各方面的原因， 转换后都或多或少存在着问题。竣工测量成果在增量更新城市基础地理信息数 据库的过程中，但是由于各种c a d 软件都没有或很少有属性信息，造成转换后属 中南人学硕士论文引言 性信息不足。许多属性信息追加起来还比较费时费力，容易造成错漏，而且不 易检查修改。由于某些c a d 软件的图形实体g i s 软件不接受，或者转换前后对应 关系没有处理好，有的内容没有转换过来，转换后就造成要素丢失。 鉴于以上分析，本文研究和开发了竣工测量数据处理和转换系统，系统具 备良好的数据输入、输出、管理、分析等功能，能较好的实现测量作业内外业 一体化，不仅在一定程度上满足了测量施工单位的作业需要，大大提高了他们 的工作效率，而且为竣工工测量数据成果的应用及分发的自动化、智能化、网 络化、实时化和可视化奠定了基础。总之，本文研究的思路如下： 1 ) 对城市基础地理信息数据库的更新的研究现状进行了描叙，并指出竣工 测量是城市基础地形图更新的有效途径，并介绍了对城市基础地形图更新的流 程。 2 ) 对竣工测量工作的内外业一体化工作的若干关键技术进行了深入研究和 探讨，并给出相应的实现技术和算法。关键技术主要有外业测量数据的预处理， 以及自动生成与清华山维n a s e w 控制网平差软件的文件格式( 术o b s ) ，自动计算 方位角的正反算以及程序中度与度分秒的互化，平差完数据自动生成现有各种 图形编辑软件的数据格式，自动生成双极坐标点成果表( 术x l s ) 。 3 ) 实现竣工测量成果( c a d ) 数据向增量信息( i d f 数据) 的文件格式转化， 即竣工测量成果在更新城市基础地理信息数据库之前的数据转换，以使竣工测 量数据能够与现有的基于变化信息文件的增量更新方法相一致，生成符合我们 增量更新需要的数据格式。这个数据格式可以与m a p l n f o 等g i s 软件进行数据交 换，实现现势并准确的更新城市基础地理数据库。 4 ) 最后进行实验研究，对本文提出的方法、算法等进行检验。 1 5 论文章节安排 鉴于以上分析，本文针对竣工测量在增量更新基础地理信息数据库这一理 论与实际问题进行了较为深入的研究。论文的章节安排如下： 本章介绍了竣t n 量在增量更新基础地理信息数据库的重要性，分析了城 市基础地理信息数据库更新的发展现状，分析了竣工测量在更新基础地理信息 数据库在法律和技术上的可行性，提出了利用竣工测量成果增量更新基础地理 信息数据库的具体方法，总结了本文的研究思路。 第二章为竣工测量数据处理关键技术介绍，2 1 清华山维n a s e w 控制网平差 软件及其文件系统简介，先介绍了清华山维n a s e w 工程测量控制网平差软件特点 以及n a s e w 的文件系统，2 2 全站仪数据格式向n a s e w 平差软件格式的转换的分 中南人学硕士论文引言 析，分别介绍了索佳全站仪测量数据格式与清华山维n a s e w 数据格式；2 3 方位 角计算和度与度分秒的转换，分析了方位角a 的简要公式推导以及解求方位角a 的模块，介绍了角值的度分秒与度的相互转换关系，最后介绍了转换的实现。 第三章为基于c n s d t f 标准的c a d 竣工成果向i d f 格式转换的实现，4 1 首先进 行了空间实体变化分析4 2 接着设计了一种增量信息文件格式( i n c r e m e n t a l d a t af o r m a t ) ，重点分析了4 3d w g 图形数据文件向i d f 数据格式转换，首先分 析转换前的数据处理，接着介绍基于v b 的数据转换的实现，按照要素的增量信 息数据文件转换的实现。 第四章为基于增量更新的竣工测量数据处理系统设计，4 1 首先分析了系统 的设计目标和原则，4 2 介绍了本系统的总体结构设计，4 3 ) b 实验系统简介， 包括系统平台与开发环境，4 4 为实验结果介绍，4 5 阐述了系统实现的功能。 第五章，对本文的研究工作做了一个总结。 第一章引言 垦 l i l 第一章竣工测量数据处理阶段关键技术翁 ll l 苎竺竺耋雾囊墼4 竺封 l 篓三苎墨笙兰墨兰! 圄 图1 - 5 论文组织框架 缀簧! 载芎嚣一警、紫釜 。1 l i r 畦 沿 “ ：猫 “ 鎏一一i 逶 之乡 理论? 研究： 第二章竣工测量数据处理阶段实现的关键技术 2 1 清华山维n a s e w 控制网平差软件及其文件系统简介 2 1 1 清华山维n a s e w 工程测量控制网平差软件特点 n a s e w 9 5 是结合测绘行业和计算机技术的新发展，于1 9 9 5 年推出的w i n d o w s 版本，自1 9 9 2 年n a s e w 在许多测绘单位使用以来收到了大量的反馈信息和改进意 见，保留了原n a s e 中诸优点，同时在实用性和易用性上又下了大量的功夫，且 n a s e w 与支持各种全站仪进行等级测量的( e l e r 电子测量记簿) 保持了程序级的 连接，真正实现了从数据采集，记簿整理，平差和成果打印的一体化，n a s e w 具 有如下特点： ( 1 ) 适用于任意形式任意规模的平面和高程控制网的概算、平差和设计，无 需编码。 ( 2 ) 自动求解控制网各种路线闭合差，提供了多种粗差定位和自动剔除功 能，具有如验后定权法等多种平差方法可选。 ( 3 ) 具有现代电子表格效能的数据编辑和操作环境，输入中坐标、高程、差 值等自动计算，并辅以网图动态显示，观测输入具有标准格式和多种常用网格 式可选，还可自定格式，具有内联的文本编辑方式可选。 ( 4 ) 提供了与打印机和纸张自适应的网图打印，成果打印，格式和有效位数 等可控易控，并具有打印前的预显功能。 ( 5 ) 操作上简单易学，图，文，数，控四者融为一体，具有丰富的说明和联 机帮助，具有现场保护功能。 ( 6 ) 互用性强，支持网内多区域数据合并，可直接读入e l e r 电子测量记簿的 整理数据，可直接更新e p s w 电子平板的k n w 文件，可直接读入武测平差系统的数 据文件。 另外，n a s e w 是商品化的测量专业软件，保证了合理和优质的后续服务，因 此，在现有的工程测量单位，大约7 0 - 8 0 都在用n a s e w 软件进行观测数据的平差 以及成果输出。 2 1 2n a s e w 的文件系统 n a s e w 的工作核心是其文件系统，工作平台以n a s e w _ - 二进制数据库为基础， 支持文本格式的数据文件，二进制库和文本数据文件的相互转换由n a s e w 自动完 成，n a s e w 以默认的扩展名来产生或使用的文件如下： 木o b s 一二进制数据库文本，存放整个控制网的所有数据，包括坐标高程， 观测数据，精度评定数据，处理参数等等，是一基本工作文件。 丰m s m 一文本格式数据文件，可在诸如n o t e p a d ，e d i t 等文本编辑软件下编 辑的文件。它由e l e r 电子测量记簿生成，是e l e r 对采集到的多测回观测数据整 理后的平均值结果，为与普通文本文件区别，该文件的格式要求： 首行包括( ( 符号，占一行 坐标高程数据( 可为空) 观测记录开始，再用 ( 符号，占一行 观测数据 术k n w 一清华大学e p s w 电子平板系统的测区坐标文件 术c o o - - - - - 般是纯坐标文件，在e l e r 中使用，格式要求： 首行包括( ( 符号，占一行 点名，平面属性和高程属性( 各用卜固定，0 一待定) ，x 坐标，y 坐标，h 高 程，每个点占一行，如： 1 1 3 0 ，1 1 ，3 4 1 2 7 3 4 1 ，5 0 2 3 4 5 9 3 2 ，4 5 2 术w c o ，木w o b 一武测平差软件的坐标文件和观测文件，n a s e w 可接受和生成 此类文件。 木t x t 一纯文本文件，一般是成果文件，用于打印，若格式满足m s m 格式或 w c o ，w o b 等的要求，则也可用做n a s e w 的数据文件。 木c l s 一闭合差计算后的输出文件，文本格式。 2 2 全站仪数据格式向n a s e w 平差软件格式的转换 全站仪的出现，使测量的自动化和智能化程度得到了极大地提高，带导线 ( 网) 、三角网等的测量中，是将测量的原始数据( 如角度、距离等) 实时保存， 而后进行数据处理。对于大量的野外原始观测数据来说，其格式是l e i c a 系列 全站仪最原始的数据格式，读起来十分不方便。清华山维平差软件提供了把观 测量数据依据一定格式从外部输入的功能。 因此，将原始的观测数据格式转换为清华山维平差软件所需要的文本数据 格式，对于实现测量数据处理的自动化具有重要意义。其自动化过程如下所示： 图2 - 1 观测数据格式转换为清华山维平差软件数据格式自动化过程 全站仪采集到的数据格式因生产厂家的不同而不同。在测绘生产过程中， 由于仪器商仅提供传输软件，采集到的数据和编码在许多测量成图软件中无法 直接读取，增加了手工编辑的工作量，给内业数据处理带来困难。编写数据格 式转换程序将解决数据格式间的转换，提高数字化测量内业处理效率。本文分 析索佳数据格式和清华山维n a s e w 数据格式，以v b 6 o 编写索佳数据文件与清华 山维原始数据文件转换程序，实现两种数据格式间的转化。 2 2 1 索佳全站仪测量数据格式与清华山维n a s e w 数据格式 索佳全站仪输出的观测数据格式如下： 表2 - 1 索佳仪器导出的t x t 文件 0 9 f 1t 1t 2 7 9 6 4 58 9 6 6 0 00 0 0 0 2 8 实例 0 9 f 2t 1t 2 7 9 6 4 42 7 0 3 4 2 5l8 0 0 0 0 3 盘左定向点照准点第一次斜距垂直角水平角( 度表示) 含义 盘右 定向点照准点第二次斜距垂直角水平角( 度表示) 表2 - 2 清华山维n a s e y * o b s 文件格式 实例 t 1t 20 0 0 0 ll8 0 0 0 0 10 0 0 0 07 9 6 4 47 9 6 4 3 第一第二 照准盘左角度盘右角度方位角 含义测站次平次平 占 0 00 0 fo l | 18 0 。0 0 7 o l 0 00 0 0 0 l 距 距 2 2 2 观测文件向n a s e w w 文件转换的实现 下面以一个具体的观测文件为例子，说明转换前后文件格式的变化，如下 为转换前的观测数据文件( ：i = t i t ) 三九验线 m i l li i i n t 1 ，3 1 0 0 2 3 8 2 2 ，4 8 9 7 5 4 3 7 6 ，0 0 0 ， r 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一熙1 ：i o n m j o b 8 1 2 1 1 1 1 ： ：0 2 t p t 1 3 1 0 0 2 3 8 2 24 8 9 7 5 4 3 7 6 - o 5 1 0 o 0 0 c ： 1 5 0 9 f 1t 1t 2 7 9 6 4 5 0 9 f 2t 1 t 2 7 9 6 4 4 0 9 f 1t 1t 11 3 5 7 8 0 0 9 f 2t 1t l1 3 5 7 8 0 0 9 f 1t 1d 1 3 5 6 7 8 2 0 9 f 2t 1d 1 3 5 6 7 8 2 0 9 f 1t 1c 93 7 8 5 2 3 0 9 f 2t 1c 93 7 8 5 2 1 0 9 f 1t 1c 94 9 1 8 0 2 0 9 f 2t 1c 94 9 1 8 0 2 0 9 f 1t 1t 2 7 9 6 4 4 0 9 f 2t 1t 2 7 9 6 4 4 0 2 t pt 2 310 0 2 3 8 2 24 8 9 7 5 4 0 9 f 1t 2 t 1 7 9 6 4 5 0 9 f 2t 2t 1 7 9 6 4 4 0 9 f 1t 2c 91 3 9 6 0 6 0 9 f 2t 2c 91 3 9 6 0 7 0 9 f 1t 2c 92 3 5 ，6 6 4 0 9 f 2t 2c 9 2 3 5 6 6 3 0 9 f 1t 2c 73 6 5 4 4 6 0 9 f 2t 2c 73 6 5 4 4 5 0 9 f 1t 2c 72 6 8 8 3 1 0 9 f 2t 2c 72 6 8 8 3 1 0 9 f 1t 2c 71 7 2 0 7 l 0 9 f 2t 2c 71 7 2 0 7 1 0 9 f 1t 2t 1 7 9 6 4 4 0 9 f 2t 2t 1 7 9 6 4 4 一1 6 一 l i i l l i i - l i l i l i l l i l l i l l i i i i i i i i i i l i i i i - l i 以下是将上面的原始观测文件经过转换后的清华山维n a s e w ( 木o b s ) 文件 格式： it 11 03 1 0 0 2 3 8 2 2 04 8 9 7 5 4 3 7 6 0 ：t 2 1 03 1 0 0 6 4 3 9 8 04 8 9 6 8 5 8 4 1 0 1 - t 3 1 03 1 0 1 5 1 9 7 7 04 8 9 6 2 7 8 1l o i 一一一一一一一一一一一一一一一1 i t 1t 2c o0 0 0 0 0 0 0 i it 11c o9 4 3 8 4 8 0 0 i ：t 1 一l d o3 5 7 8 0 0 0 0 ： id 1 3 c o1 0 9 5 5 1 2 0 0i i d 13d o5 6 7 8 1 0 0 0 1 i i c 93c o1 1 4 3 4 8 0 0 c 93d o7 8 5 2 1 0 0 0 c 94c o4 3 3 3 1 0 0 c 94d 09 1 8 0 1 0 0 0 i it 2 t 1c o0 0 0 0 0 0 0 i c 91c 02 0 9 4 3 4 5 0 0 i c 9 - 1 d o3 9 6 0 6 0 0 0 i c 92c o2 2 4 1 6 0 7 0 0 ：c 9 2 d o3 5 6 6 0 0 0 0 i c 7 3 c o 2 4 0 5 7 4 6 0 0 ：c 7 3 d o6 5 4 4 6 0 0 0 ic 7 2 c o2 3 8 2 0 5 1 0 0 i c 72d o6 8 8 3 1 0 0 0 i c 7 1 c o 2 2 2 0 6 4 6 0 0 i c 71d o7 2 0 7 1 0 0 0 i 一一一一 2 3 方位角计算和度与度分秒的转换 0 0 0 0 0i 已知两点坐标值，求解方位角a 的公式很多，一般要按血、缈正负条件， 以“如果一那么一 给出相应的一组公式。本文高度概括了不同象限求方位角 1 7 的公式，得出已知两点坐标差( h x ，a y ) 求方位角a 的简化公式。为适应自动 处理工程测量观测数据中的角度的加减运算及角值( 度分秒) 与弧度的转换， 不仅推求出了求方位角的简要公式，还编制了角值的度与度分秒互相精确转换 的相应的模块。所谓“精确转换”，即：进行角值度与度分秒无限次转换后其角 值不变。且不会出现诸如：1 3 7 。1 7 6 0 、2 7 7 。6 0 1 4 ”、3 5 9 。5 9 6 0 等不雅角值。 2 3 1 方位角的简要公式推导及模块推导 已知两点坐标值x y ，以其中一点为原点，其方位角有四种可能，即：分布 在四个象限中( 如图2 - 2 ) 。 令：口= 觥信c 隆| ) 岔= 甜c 喀c 等 贼 x ( 真北) jl 图2 - 2 方位角在四象限中的分布 在( i ) 象限中，方位角爿= 口= 岔= ( 岔+ j 7 ) 一三2 在( i i ) 象限中，方位角爿= 一口+ 乃= 反+ 万= ( 历+ i 7 ) + 至2 y 在( i i i ) 象限中，方位角么= 口+ 万= 岔+ 万= ( 岔+ 三) + 三 在( i v ) 象限中，