基于PDA的测量机器人自动化网观测软件研究

1、文章编号:100723817(20080520045202中图分类号:P241.3文献标志码:B基于PDA 的测量机器人自动化网观测软件研究梅文胜1郑勇波1,2周命端1(1武汉大学测绘学院,武汉市珞喻路129号,430079;2上海市城市建设设计研究院,上海市东方路3447号,200125摘要分析了自动化网观测软件的具体开发过程,介绍了软件系统所实现的主要功能,获得了可靠的观测数据。关键词测量机器人;自动化网观测;个人数字助理;接口由于部分现有测量机器人不支持机载软件开发1,故国内研发了基于微机Windows 系统的自动化网观测软件2,3。基于PDA 的价格低廉、携带方便、功耗小等优势,且其配

2、置也越来越高,可以胜任测量外业要求4,5,在C #.N ET 平台上,利用徕卡测量机器人二次开发工具6,在PDA 上实现了测量机器人自动化网观测软件。1开发技术和思路PDA 开发环境使用的操作系统是Windows CE.N ET ,开发平台为VS.N ET 2005及.N ET Compact Framework ,开发语言为C #语言。自动化网观测软件开发要实现的目的是通过软件来控制和指导测量机器人自动完成一个全圆观测。自动化网观测软件系统跟全站仪之间的通信是由.N ETCompact Framework 提供的通用类SerialPort 来实现的,这个类集成了串口通信所需A PI 函数所有

3、的功能7。软件开发概略流程如图1所示 。图1测软开发件概略流程1徕卡测量机器人二次开发技术。在开发过程中,调用ClassCe G eoCom.dll 类库,该类库是利用GeoCom 指令,使用VB.N ET 语言编写的。其需要常用的函数为:1>基类-ClassMeasFunction ;2>初始化串口-InitSerialPort ;3>倒转望远镜-VB_AU T_ChangeFace4;4>获取和设置A TR 开关-VB_AU T_G etA TRStatusVB_AU T_SetA TRStatus ;5>仪器精准定位-VB_AU T_MakePosition

4、ing4;6>角距测量模式-VB_BA P_MeasDistAng 。2接口函数的调用方法。需要将ClassCe GeoCom.dll类库,引用到.N ET 开发平台上,即可以采用像调用本地函数一样的方法,调用集成到ClassCe GeoCom.dll 类库中的接口函数,以此来完成操作仪器的程序控制。在ClassCe G eo 2Com 类库中自动搜索测量目标的接口函数在C #中的调用方法如下:using ClassCe GeoCom ;/调用ClassCe GeoCom 类库public ClassCe GeoCom.ClassMeasFunction classmeasFun ;/定

5、义一个类classmeasFun.CloseSerialPort (;/关闭已经开启的串口classmeasFun.Init SerialPort (“COM1”,9600;/重新初始化串口int ret =classmeasFun.VB_AU T_SetA TRStatus (1;/打开A TR 开关int ret =classmeasfun.VB_AU T_MakePositioning4(hza ,vca ,1,0,false ;/瞄准定位目标int ret =classmeasFun.VB _BAP_MeasDistAng (ref hza ,ref vca ,ref dist ,re

6、f model ;/读取测量点位的角度和距离值3数据管理设计。由于SQL Server Compact Edition存储自动测量产生的动态数据,处理器显得比较迟钝8,所以采用文件流的方式管理测量数据。基于PDA 的测量机器人网观测软件的数据文件分为两大类:配置信息文件和观测值文件。它们各自还包含一些子文件,是按照存储的数据具有的作用来划分的。数据文件具体分类为:<1>配置信息文件,包括有限差设置文件(.ini 、测站设置文件(.ini 、气象参数设置文件(.ini 、仪器配置文件(.ini 和单位及坐标系设置文件(.ini 。<2>原始观测数据文件,包括有初始观测值文

7、件(.gcd 、水平角观测值文件(.hza 、垂直角观测值文件(.vca 和距离观测值文件(.dist 。<3>处理后数据文件,包括有处理后水平角观测值文件(.fhza 和处理后垂直角观测值文件(.fvca 。数据文件的处理过程是由IO 输入输出类(主要指FileStream 、StreamReader 和StreamWriter 类结合ADO.N ET 技术有关类(主要指DataSet 、Data Table 、DataColumn 、54测绘信息与工程Journal of Geomatics Oct.2008;33(5DataRow 和DataRelation 类以及数组变量来

8、完成实现的,这样其所采集的数据结构就有了一定的规律性和连贯性,也满足测量数据的基本要求。具体的数据读取和写入程序流程为:首先新建工程,系统会自动产生一些固定格式的空数据文件,包括全部配置信息文件和原始观测值文件。其次进行系统配置,配置参数会被存储在配置信息文件中,并且通过数组变量调用。然后依次进行初始观测和自动观测,观测值会被存储到已生成的空原始观测值数据文件中,并且通过ADO.N ET 中的Data T 2able 类生成虚拟表来调用。最后对生成的原始观测值数据进行处理,并把处理后的数据存储到处理后数据文件中,也通过ADO.N ET 中的Data Table 类生成虚拟表来调用。打开已有工程

9、时,系统会通过数组变量或Data Table 类, 把数据文件中的数据调用到程序中。2系统功能软件系统主要包括工程管理、系统设置、仪器控制、控制网及变形监测五个子菜单。系统运行主界面如图2所示。工程管理。包括新建工程、打开工程、关闭工程、另存为工程及删除工程等功能。新建一个工程后,会自动产生空数据文件(部分有系统默认数据。打开一个工程后,系统会读取数据文件中的数据到相应的虚拟表和数组变量中去。系统设置。主要配置信息文件中的参数,包括初始化全站仪、气象参数设置、测站设置、单位及坐标系设置、观测限差设置、参考点设置等。仪器控制。包括切换连接模式/关机、仪器遥控操作、搜寻目标点、读取当前位置和仪器定

10、位等。控制网。是系统的核心部分,主要包括初始测量、自动测量、数据整理和数据查看四个子模块。初始测量获取控制点概略位置信息或依据测点的概略坐标计算初始概略位置信息。自动观测界面图如图3所示。仪器可以自动同步观图2系统运行主界面图3自动观测界面图测水平角、距离和垂直角,自动检查测回内的所有限差,原始数据都实时记录到PDA 内存中。如测回间出现超限,可以根据实际情况采取人工选择性的方式重测某一测回。通过自动测量得到的都是原始数据,但是为了找出测回间的限差,必须要对数据进行适当整理。输出的原始观测数据和整理后的数据可在Data Grid 中显示出来。3试验分析为检验基于PDA 的测量机器人自动化网观测

11、软件运行状况,于2008年1月在一个大坝变形监测系统上,利用该软件作了外业数据采集试验。Z 1为工作基点,Z 2、Z 3为参考点,M 2、M 3、M 6、M 10为目标点。Z 1、Z 2和Z 3点组成监测控制网,进行了闭合观测。在Z 1架设仪器,全圆观测Z 3、M 2、M 3、M 6、M 10点。在Z 3架设仪器,全圆观测Z 1、M 2、M 3、M 6、M 10点。整个试验过程非常顺利,软件整个的运行性能良好,圆满完成了自动测量任务,采集了需要的数据。试验所采集的数据经过平差处理后,平差结果如下:监测控制网的平面闭合差检查计算结果为:角度闭合差为-0.1s (限差8.8s ;边长闭合差为2.8

12、mm (总长度0.3563km ,相对精度1129130。监测控制网的高差闭合差计算结果为2.56mm 。监测点平差精度如表1所示,其中m x 、m y 分别表示x 、y 方向的中误差,m p 表示点位中误差。表1监测点平差精度/mm点名m xm ym pM 20.571.251.37M 30.701.151.37M 60.811.131.39M 101.100.861.40从平面和高程闭合差计算结果来看,闭合差和相对精度都很小,说明自动化网观测软件监测控制网的观测质量非常优良。从监测点平差精度来看,四个监测点x 、y 方向和点位中误差都在1.5mm 内,说明观测监测网交会观测精度很高。由此可

13、判定,自动化网观测软件能高精度、精确、可靠的采集测量数据。4结束语利用野外采集观测数据的试验,表明基于PDA 的测量机器人自动化网观测软件获得了可靠的观测数据。因基于PDA 的测量机器人自动化网观测软件系统的开发费用低廉,故具有很高的实用价值和参考意义。参考文献1梅文胜.基于Georobot 的工程与工业测量研究D .武汉:武汉大学,20072徐佳.基于TCA2003全站仪的变形监测系统研究D .阜新:辽宁工程技术大学,20033张加颖,麻凤海,徐佳.基于TCA2003全站仪的变形监测系统的研究J .中国矿业,2005,14(4:672694王新洲,吴继忠,花向红,等.PDA 支持下的高精度曲

14、线测设系统的设计与实现J .测绘工程,2005,14(3:112145宋利杰,宋伟东.用EVC3.0实现PDA 对全站仪的操作控制J .测绘工程,2006,15(6:602626Leica A G.GEOCOM Reference ManualC.Heerbrugg ,19997Wat son K ,Nagel C.C #入门经典M .齐立波译.北京:清华大学出版社,20038廖中平,沈云中.测量机器人与Pocket PC 无线通信设计与实现J .辽宁工程技术大学学报,2007,26(2:5802583收稿日期:2008205216。第一作者简介:梅文胜,副教授,博士,现研究测量机器人应用软件

15、及数据处理。E 2m ail :wshmei 64测绘信息与工程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项目来源:国家精品课程(摄影测量学建设资助项目。文章编号:100723817(20080520047203中图分类号:P231.4文献标志码:B“摄影测量基础”课程的创新教学尝试袁修孝(武汉大学遥感信息工程学院,武汉市珞喻路129号,430079摘要开展了“摄影测量基础”课程创新教学,从教学法研究、教学内容更新、教学实验强化、青年教师培养等方面进行了一系列尝试,明显提高了教学质量。关键词本科教学;摄影测量基础;创新;实验“摄影测量基础”作为武汉大学

18、遥感科学与技术专业本科生的学位课程已经开设了五年,主要讲解摄影测量学的中心投影航摄像片几何关系、解析空中三角测量理论与方法及其当代最新发展。通过该课程的学习,使学生获得航空影像解析的基本知识和用航空摄影测量方法实施对地目标定位的主要作业过程及必要的运算技能,为后续专业课程的学习及从事航测生产或相关的科研和教学工作打下坚实的基础。这是一门理论极为抽象、逻辑非常严密、实践环节相当多的专业主干课程。既在摄影测量与遥感高级专门人才的培养中起着奠基的作用,又是开展本科教学改革和创新教学的大舞台。自2003年起,一直在遥感科学与技术专业(摄影测量方向三年级学生中主讲该门课程。不仅遵从启发式、理论联系实际、教学互动、教学相长的教学原则,而且严格执行教学大纲、不断丰富教学内容,更与时俱进地在改进教学方法等方面进行了积极探索,为培养知识经济时代要求的摄影测量专门人才、开展的创新教学进行了有益尝试。1紧跟学科发展,及时修编课程教学大纲摄影测量始于19世纪中叶,经历了模拟摄影测量和解析摄影测量两个阶段,现已步入数字摄影测量时代。原武汉测量制图学院自1956年成立就开设了“航空摄影测量学”课程。20世纪80年代以后,为顺应学科发展,原武汉测绘科技大学的“航空摄影测量学”被分解为“基础摄影测量”、“解析摄影测量”和“数字摄影测量”三门专业课程,并陆续出版了系列规划教材