基于Basic语言的前方交会内外业一体化系统的网络

　摘要：针对大坝外观变形监测外业自动化程度低，内外业耗时长等劣势，以GeoBasic和Visual Basic为开发环境，开发前方交会内外业一体化系统。系统实现了外业测量数据的自动化采集、电子观测手簿生成、平差计算、历史数据提取以及变形曲线图绘制等实用功能，提高了作业效率，节约了劳动成本，实现了大坝外观前方交会测量的内外业一体化。结合某电站大坝外观前方交会测量详述了系统的设计与开发。
　　关键词：边角前方交会；内外业一体化；GeoBasic；Visual Basic；作业效率
　　中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）26-6070-02
　　大坝外观的安全监测主要采用前方交会法、视准线方法和水准测量来监测坝表面的变形情况，这些目前都是采用人工方法观测，需要手工记录边长、水平角、垂直角以及大气元素等，而且需要记录者现场算出差值，检查限差，这些对观测者和记录者的能力要求比较高，一旦出错，也不易检查；内业工作也相当繁琐，需要进行观测值的改正、平差、坐标转换等，而且重复计算，出错机率达；目前该项工作的内业和外业耗时都比较长，自动化程度低，满足不了变形监测快速反映变形的要求。
　　为了解决上述问题，逐步实现内外业一体化的作业模式，开发一个外业自动观测机载软件和内业数据处理软件系统显得必然且迫切。该文以某电站防浪墙变形监测为例，以全站仪为数据采集手段，采用边角前方交会方法，野外数据采集通过基于GeoBasic[1]开发的前方交会机载软件实现自动观测并生成原始观测文件，内业通过基于Visual Baisc[2]内业数据处理软件导出数据，完成数据的平差处理工作，实现内外业一体化。
　　1 系统设计与开发
　　1.1 系统设计目标
　　以实现大坝防浪墙位移监测内外业一体化作业为宗旨，将外业数据采集、内业数据传输及预处理和平差分析三个子系统有机结合，降低劳动强度，提高生产率。外业数据采集采用TCA2003测量机器人，配合自主开发的前方交会自动观测机载软件[3]，实现操作简单化、运行智能化、限差控制自动化为程序设计目标；内业数据预处理部分以实现外业数据的预处理和观测手簿和表格的生成为目标；数据的平差和分析以完成监测点位移量计算和过程线为目标。
　　1.2 前方交会机载软件
　　TCA2003是在机载软件的控制下实现自动化的，根据工程需要应用GeoBasic语言开发相应的机载程序。针对大坝防浪墙位移监测精度高，观测工作量大，方向数多等特点，开发了一套前方交会机载软件完成外业数据采集工作。
　　1.3 LYSWGS内业数据处理系统
　　LYSWGS系统在Windows XP平台上使用Visual Basic语言进行开发，界面友好，操作简单。它采用数据库来组织与管理各种测量数据，该系统具有对测量数据进行分析和计算的功能，生成各种监测点的位移变化图；还可以将数据和结果输出到外部指定的文件。系统功能主要包括数据传输、数据预处理、数据库管理、数据分析、图表生成以及报表生成等模块。系统的总体结构图如图2。
　　2 内外业一体化系统的基本功能
　　1） 外业数据的自动采集。外业数据采集采用测量机器人配置自主开发的前方交会机载软件，系统完全按照测量规范中的相应条款设置外业观测的各项技术要求，在自动测量过程中，若有超限情况，能即时告诉操作人员，作出相应的处理，大大减少了外业出错几率。
　　2） 数据通信功能。内业数据传输系统可以实现TCA2003与计算机通信的功能，通过数据线将外业测量数据导入计算机，同时也可将数据导入仪器的PCMCIA卡。
　　3） 数据预处理功能。系统实现外业观测气象信息的整理以及电子观测手簿的生成功能。
　　4） 数据平差功能。采用最小二乘原理实现对三维边角前方交会的平差计算，获取点位平差后的三维信息。
　　5） 数据统计分析功能。系统完成主、副坝防浪墙监测点位移值变化的计算、变相曲线图的生成、变形矢量图的生成。
　　6） 数据查询与管理功能。利用系统后台的Access数据库查询当期或往期数据，并可根据用户需求导出相应数据。
　　7） 成果输出功能。系统将整个过程中的原始数据、边长改正数据、前方交会结果、三角高程数据以及过程线图形数据等按用户要求进行输出（如EXCEL表格、PDF等）。
　　3 实例分析
　　本系统已成功应用于琅琊山抽水蓄能电站大坝外观变形监测及内业数据处理过程中，该文以某期监测及数据处理为例进行说明。
　　1） 外业自动监测。采用TCA2003配备开发的机载软件选择大气较为稳定的时间进行野外观测，观测员实时记录测站与镜站的干温、湿温、气压以及棱镜高、仪器高等。
　　2） 原始数据导出。将仪器中的数据导出至计算机，包含水平角文件（*.TPT），垂直角文件（*.TZT）和距离文件（*.TXT）。
　　3） 原始数据预处理。对野外测量过程中记录的温度、气压、仪高、镜高等数据整理成相应的格式，导入平差系统；对斜距进行气象改正、周期改正、倾斜改正以及投影改正[4]，改正后平距用于后期的前方交会平差计算。
　　4） 前方交会平差计算。将预处理后的平距、角度等信息导入平差系统，按下“计算”键，软件自动在后台进行计算，并把平差计算后的结果以表格的形式在窗口显示。
　　5） 入库与图表显示。经过平差计算后，窗口列表显示了平差后监测点的点位坐标以及点位中误差等技术指标，如果本期数据合格，将数据导入Access数据库；如果数据库已有多期平差后成果，这时就可以对各期数据进行分析，计算各个点相邻两期的变形量以及累计变形量，绘图的测期、测点可以方便、随意地选择，操作简便、快捷。这里以某期数据为例，作出各个点的△E（平行于坝方向）和△F（垂直于坝方向）变化曲线图，见图3。
　　6） 成果输出。以Excel和PDF等形式输出电子手簿（水平角观测手簿、距离观测手簿等）以及成果表。
　　4 结论
　　采用基于Basic语言的前方交会内外业一体化系统完成大坝的变形监测及内业数据处理，既保证了监测质量又大大提高了监测速度。系统是基于特定工程需要而开发出的专用系统，在工程中取得了较好的效果，但在实现内外业一体化的过程中，发现以下问题需要进一步研究与思考：
　　1） 本系统尚未实现野外用计算机控制测量机器人，因此研究GeoCom接口[5]技术成为下一阶 段需要突破的难点；
　　2） 内业数据处理尚需到室内完成，不能实现实时解算成果，因此如何在野外实时获取监测点的平差成果，以便能够及时发现错误，成为下一阶段研究重点。
　　参考文献：
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