Cтатьи и комментарии

Импорт данных из геодезических приборов в ГИС

А.Г.Демиденко (ЗАО КБ "Панорама") В 1989 г. окончил факультет прикладной математики Харьковского ВВКИУРВ им. Н.И. Крылова. В настоящее время — заместитель генерального директора ЗАО КБ "Панорама" по научной работе. Кандидат техническихнаук.

Применение цифровых геодезических приборов, обладающих высокой точностью получения результатов и автоматизированным сохранением данных, позволяет существенно сократить время на полевое обследование объекта землепользования с одновременным повышением точности измерений. Сокращение сроков на камеральную обработку данных тесно связано с уровнем развития программных средств обработки данных.

При создании любых программных средств разработчиком всегда необходимо решать двуединую задачу:

  • сделать программу универсальной , позволяющей решать максимально сложные, изменяющиеся в зависимости от текущей ситуации, задачи без вмешательства программиста;
  • сделать программу простой, то есть максимально автоматизированной и позволяющей работать с ней на интуитивном уровне даже самому неопытному пользователю.

Для решения указанной двуединой задачи при разработке программных средств импортирования данных от геодезических приборов необходимо учитывать объективные и субъективные факторы данного вопроса. Объективным фактором является широкое разнообразие цифровых геодезических приборов и как следствие, большое количество форматов хранения данных. К субъективным факторам можно отнести правила ведения съемки, или вернее их отсутствие, при выполнении полевых измерений многими геодезистами.

Для того, чтобы корректно считать данные, программе необходимо:

  • определить структуру формата данных;
  • используя параметры конкретной структуры, восстановить последовательность измерений, выполненную в полевых условиях;
  • определить конфигурацию измерений;
  • уравнять прямые и обратные измерения;
  • преобразовать считанные данные к внутреннему формату программы.

Наибольшие затруднения вызывает процесс определения конфигурации измерений. В одном файле могут одновременно присутствовать данные по нескольким теодолитным ходам (возможно с взаимными пересечениями) и большому количеству станций с полярными измерениями. При этом данные могут быть представлены двойными и бракованными измерениями одной и той же пикетной точки. Если при регистрации измерений не соблюдались определенные требования к вводу данных с клавиатуры прибора (отсутствуют координаты опорных пунктов, пропущены имена измеряемых точек и т.п.), выполнить автоматическое считывание информации довольно затруднительно.

Чтение данных с геодезических приборов происходит при подключении его к COM -порту компьютера по протоколу обмена. Для чтения данных из памяти геодезического прибора на диск компьютера совместно с прибором поставляется специальное программное обеспечение. Программы импорта различных ГИС и CAD систем чаще всего не работают напрямую с геодезическими приборами, а обрабатывают уже «скачанные» на диск файлы.

В ГИС «Карта 2005» для импорта данных с геодезических приборов реализована следующая схема (см. рис. 1).

Схема импорта данных из геодезических приборов в ГИС

Рис. 1. Схема импортирования данных из геодезических приборов в ГИС

На этапе выполнения полевых работ (на рис. 1 - ИЗМЕРЕНИЯ) очень существенно влияние субъективного фактора. Для снижения величины его влияния на последующую обработку данных геодезисты должны выполнять измерения пикетных точек в соответствии с правилами съемки. Эти правила довольно просты, необходимо вводить:

  • имена опорных пунктов;
  • координаты опорных пунктов;
  • имена станций (точек стояния);
  • имена (номера) измеряемых точек.

Большинство приборов при измерении на текущей станции автоматически, путем инкрементального увеличения счетчика, присваивают номера измеряемым точкам. Эта весьма удобная методика расслабляет геодезистов и они вообще перестают вводить имена точек, будь то измеряемая точка или станция. Геодезистов можно понять, находиться под открытым небом, особенно в условиях ненастной погоды не очень-то приятно. Поэтому они стараются максимально сократить время на выполнение съемки, считая, что в камеральных условиях довольно быстро введут недостающие данные. Однако практика показывает, что в большинстве случаев съемка, выполненная с нарушением указанных выше правил, приводит к значительному увеличению времени на производство камеральных работ. Кроме того, выполнение самих камеральных работ требует присутствия в офисе самого геодезиста и не позволяет ввести разделение по видам работ между инженерами-геодезистами, работающими в поле и операторами, работающими в офисе.

На этапе чтения (на рис. 1 - ЧТЕНИЕ) выполняется коммутация прибора к компьютеру и считывание данных из памяти геодезического прибора в файлы на его жесткий диск. Информация в этих файлах хранится в структуре данных определяемой форматом геодезического прибора. Указанные файлы находятся в ASCII кодировке и могут быть просмотрены и при необходимости отредактированы любым текстовым редактором. Многие геодезисты самостоятельно выполняют операцию редактирования, вводят те самые данные, которые не ввели в поле. К сожалению, выдержать структуру файла при этом практически никогда не удается. В результате файлы получают видоизмененную структуру, чтение которой программами импорта ГИС становиться невозможным.

В ГИС «Карта 2005» реализована схема конвертирования данных, в том числе и недостающих, во внутренний формат и последующего ввода недостающей информации в диалоге соответствующего режима.

Для преобразования данных из структуры прибора во внутренний формат (на рис. 1 - ИМПОРТ) выполняется в ГИС «Карта 2005» предназначена прикладная задача «Импорт геодезических измерений» (см. рис.2).

Окно диалога разделено на четыре части. В левой верхней части диалога отображается информация и элементы управления, относящиеся к входным данным. В правой верхней части диалога отображается информация и элементы управления, относящиеся к фор-мируемому результату обработки входных данных. В правой нижней части отображается схема съемки по результатам обработки входной информации (линии ходов, подписи точек и т.д.). В левой нижней части отображается таблица точек текущего хода (если включена опция отображения только текущего хода) или таблица всех точек, присутст-вующих в исходных данных. Кроме того, в левой нижней части диалога отображается тип текущего хода (список типов и схематичное отображение текущего типа), а также группа опций, относящихся к объему данных, отображаемых на схеме ходов.

Внешний вид диалога «Импорт геодезических измерений»

Рис. 2. Внешний вид диалога «Импорт геодезических измерений»

Методика и алгоритм функционирования задачи заключается в последовательном выполнении следующих процессов:

  • открытие исходного (входного) файла;
  • чтение информационных строк и определение конфигурации измерений;
  • визуализация схемы измерений;
  • преобразование данных во внутренний формат ГИС.

В процессе открытия исходного файла (1) автоматически определяется его формат. После открытия файла его содержимое и параметры отображаются в окне « Исходные данные» и производится обработка файла. В процессе обработки (2) производится чтение заголовка и информационных строк данных, дополнение недостающих данных автоматическими методами, определение конфигурации измеряемых данных, а также предварительное уравнивание прямых и обратных измерений. Тип текущего хода определяется автоматически. Результат определения типа хода отображается в нижней левой части окна диалога. Однако если программа не смогла однозначно идентифицировать тип хода, или определение типа произведено неверно, пользователь сам может указать тип текущего хода. Возможны следующие типы ходов: разомкнутый (классический), замкнутый, сомкнутый, с 1-м примычным углом, свободный (висячий), с координатной привязкой.

Программа максимально автоматизирует чтение данных и дополняет недостающие значения имен и координат точек значениями по умолчанию. Естественно эти данные не соответствую действительности, но позволяют восстановить структуру формата и корректно считать исходный файл. Для наглядного отображения считанных данных в диалоге предусмотрена визуализация (3) схемы измерений. Можно просматривать данные как всех измерений, присутствующих в файле, так и по отдельным информационным блокам, соответствующих текущему теодолитному ходу.

В случае если координаты опорных точек, описанных в обрабатываемом (исходном) файле, хранятся в отдельном каталоге (файле), загрузку координат можно выполнить нажатием кнопки . Если координаты опорных точек в исходном файле (или в дополнительно подгруженном каталоге) представлены в правой системе координат (Х–вправо, У–вверх), следует включить соответствующую кнопку в окне « Исходные данные» .

В процессе конвертирования (4) входной файл преобразуется в два файла: файл теодолитных ходов (формат . TEO ) и файл «полярок», содержащий данные для решения прямой геодезической задачи (формат . TPR ). В окне « Результат» отображается содержимое выходного файла (или . TEO или TPR , в зависимости от того, как выставлен «переключатель»).

Кроме того, в окне Результат пользователь может включить опцию « Только текущий ход» . В этом случае в файлы . TEO и . TRP по нажатию кнопки « Сохранить» запишутся только результаты, относящиеся к текущему ходу. Текущий номер хода (если их в исходном файле несколько) можно установить (выбрать из списка) в левой нижней части окна диалога программы.

Для получения координат измеренных точек необходимо файлы во внутренней структуре (TEO, TPR) открыть в соответствующих диалогах геодезического блока ГИС «Карта 2005» и выполнить расчет и уравнивание (на рис. 1 - РАСЧЕТ). Для этих целей пред-назначены модули: «Построение теодолитного хода» и «Прямая геодезическая задача». В диалогах данных режимов (см. рис. 3) можно ввести недостающую информацию, откорректировать считанные с прибора данные, выполнить расчет, нанести на карту точечные объекты по полученным координатам пикетов, а также сформировать ряд отчет-ных ведомостей. Кроме того, вызов процедуры «Импорт геодезических измерений» можно выполнить напрямую из указанных режимов. В этом случае, по окончании процедуры преобразования данных и закрытия диалога «Импорт…» автоматически происходит загрузка конвертированных данных в элементы того диалога, который инициировал вызов процесса импорта.

Внешний вид диалога «Построение теодолитного хода»

Рис. 3. Внешний вид диалога «Построение теодолитного хода»

В ходе выполнения расчетов в диалогах указанных модулей для автоматизации ввода недостающих данных можно использовать функции задачи «Каталог координат» . Получение координат из каталога выполняется следующим образом:

  • введите имя точки в соответствующий элемент окна диалога;
  • установите курсор на элемент с именем точки и щелкните правой кнопкой «мыши», появится всплывающее (контекстное) меню;
  • в этом меню выберите пункт "Вставить из каталога" (щелкните левой кнопкой мыши на строке меню "Вставить из каталога" ).

Программа автоматически найдет в каталоге координат точку с указанным именем и передаст ее координаты в форму. Координаты X,Y, выбранные из каталога, будут занесены в соответствующие элементы окна диалога. Аналогично рассчитанные координаты точек можно занести в «каталог координат».

Таким образом, процедура «Импорт геодезических измерений» , применяемая в комплексе с остальными модулями геодезического блока ГИС «Карта 2005» является мощным инструментом для обработки результатов топографо-геодезических изысканий, выполненных при помощи цифровых геодезических приборов.