水利工程测量中的导线数据处理系统及方法与流程

1.本发明涉及水利工程中的外业测量领域，尤其是涉及水利工程测量中的导线数据处理系统及方法。


背景技术：

2.国家测绘地理信息局为提升我国测绘技术装备正在着重推广应用无人机航摄技术。无人机航摄技术的应用在构建数字水利、检测地理国情，提升水利管理效能等方面发挥了积极的作用。水利工程工程测量中，开始进行无人机航摄前需要先布设导线网，这就要求测绘现场需快速实现导线网布设，而目前外业人员将现场观测数据记录后，需返回室内对观测数据进行平差计算、精度评定，再得到导线控制网成果，然后在返回现场布设导线网。该过程不能及时发现观测数据的错误，容易造成返工，导致工作效率低，劳动强度大，布设导线速度慢，无法与无人机航摄技术的效率相匹配。


技术实现要素：

3.本发明目的在于提供一种水利工程测量中的导线数据处理系统，本发明另一目的在于提供所述导线数据的处理方法。
4.为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：本发明所述水利工程测量中的导线数据处理系统，由服务端和多个用户端组成；其中，所述服务端用于对各所述用户端上传的测量数据进行数据处理，并实时将所述测量数据处理结果反馈给对应的用户端；外业测量人员通过用户端将测量数据导入远程的服务端，通过服务端对测量数据进行处理、保存以及实时反馈，使外业人员及时得到平差成果、精度评定和导线成果，实现及时发现测量数据的问题，实时解决问题避免返工，进而降低了劳动强度和成本，提高了导线布设速度和工作效率；避免了返回室内再次整理测量数据和保存测量结果。
5.其中，所述用户端为具备接入互联网、并且具有数据输入能力的终端设备，包括手机、移动电脑、固定电脑。
6.本发明所述水利工程测量中的导线数据处理方法，其中，包括数据录入、平差计算、报表输出；所述数据录入，包括下述步骤：s1.1，所述外业测量人员通过所述用户端设定确定观测参数，观测参数包括仪器型号、观测等级、观测点数、观测测回数和天气情况；s1.2，外业测量人员进行第1测站点导线观测，通过用户端录入所述第1测站点水平度盘盘左读数、水平度盘盘右读数、垂直度盘盘左读数、垂直度盘盘右读数、斜距、盘左边长、盘右边长、测站高和视点高测量数据；s1.3，用户端计算第1测站点的2c值、指标差和边长较差；所述2c值=水平度盘盘左读数 180
‑
水平度盘盘右读数；所述指标差=（垂直度盘盘左读数 垂直度盘盘右度数
‑
360）/
2；所述边长较差=盘左边长
‑
盘右边长；s1.4，用户端判断第1测站点的2c值、指标差和边长较差是否超过预设的限值；如果第1测站点的2c值、指标差和边长较差中有一个超过预设的限值，第1测站点测量数据作废，重新观测录入；如果均未超过预设的限值，继续下一步；s1.5，用户端计算第1测站点的水平角、垂直角和边长；所述水平角=（水平度盘盘左读数 水平度盘盘右读数）/2；所述垂直角=（垂直度盘盘左读数 垂直度盘盘右读数）/2；所述边长=（盘左边长 盘右边长）/2；s1.6，用户端判断第1测站点的水平角、垂直角和边长数据是否超过预设的限值；如果第1测站点的水平角、垂直角和边长中有一个超过预设的限值，第1测站点测量数据作废，重新观测录入；如果第1测站点均未超过预设的限值，继续下一步；s1.7，第1测站点测量数据录入完成后，用户端首先进行测量数据入库检查，并及时将检查结果反馈给外业测量人员，检查无误后，将第1测站点的测量数据通过网络上传至所述服务端，录入服务端的数据库中；服务端对用户端上传的测量数据进行数据处理及存储；s1.8，外业测量人员继续进行第2测站点导线观测，通过用户端录入第2测站点水平度盘盘左读数、水平度盘盘右读数、垂直度盘盘左读数、垂直度盘盘右读数、斜距、盘左边长、盘右边长、测站高和视点高测量数据；然后重复s1.3
‑ꢀ
s1.7步骤，依次完成其他测站点的测量数据处理及存储；通过以上步骤，实现用户端向外业测量人员实时反馈各测站点的测量数据情况，及时发现各测站点的测量数据是否存在问题，若存在问题现场实时解决，避免外业人员返工，进而降低了劳动强度和成本，提高了工作效率。
7.所述平差计算，包括下述步骤：s2.1，服务端在所有测站点的测量数据入库完成后，计算导线起边方位角和终边方位角；所述起边方位角为起始边已知点a和b的方位角，以下叙述中简称a
ab
，所述终边方位角为终点边已知点c和d的方位角，以下叙述中简称a
cd
；所述已知点是指已经知道该点在测量坐标系中的横坐标和纵坐标；计算按照象限公式计算，计算过程如下：，，，，，，
所述测量坐标系以x轴为纵坐标，y轴为横坐标，将测量坐标系分为四个象限；其中
△
y
ab
=y
b
‑
y
a ，
△
x
ab
=x
b
‑
x
a
；x
a
代表已知点a的纵坐标，y
a
代表已知点a的横坐标；x
b
代表已知点b的纵坐标，y
b
代表已知点b的横坐标；
△
x
ab
代表已知点b和已知点a的纵坐标差值；
△
y ab
代表已知点b和已知点a的横坐标差值；s2.2，按照导线前进方向，依次计算导线边每两个相邻点的方位角；导线前进方向是指导线起始边a点到导线终点边d点所指示的方向；a点与d点之间，除已知点b点和c点外，还由n个未知点，n个所述未知点是按设计要求设置在已知点b和c之间的加密点，其坐标值未知，n个未知点对应n个测站数据；其中s2.1步骤中，已得知导线边已知点a和已知点b之间的方位角a
ab
，以及导线边已知点c和已知点d之间的方位角a
cd
，将n个未知点中的任意一个点标记为m
i
，其中0≤i≤n的自然数；按照导线前进方向，点m
i 1
位于点 m
i
的前方，点m
i
‑1位于点m
i
的后方，计算导线边每两个相邻点m
i
与m
i 1
的方位角；计算过程如下：f
β
= a
ab
∑β
左
‑
n*180
‑ꢀ
a
cd
；a mimi 1 =a mi
‑
1m
β
左
‑
f
β
/n
‑
180；其中：a
mimi 1
代表相邻点m
i
与m
i 1
之间的方位角，a
mi
‑
1mi
代表相邻点m
i
‑1与m
i
之间的方位角；当i=0时，m
i
‑1为m0‑1，即已知点a；m
i
为m0，即已知点b；当i=n时，m
i 1
为m
n 1
,即已知点c；因此，当i=0时，计算已知点b与未知点m1之间的方位角，计算过程如下：s2.2.1，计算a
cd’=a
ab
∑β左
‑
n*180；s2.2.2，计算f
β
= a
cd’‑ꢀ
a
cd
；s2.2.3，计算a bm1 =a ab
β左
‑
f
β
/n
‑
180；当i=1时，表示计算已知点m1与未知点m2之间的方位角，计算过程如下：计算a
cd’=a
ab
∑β左
‑
n*180；计算f
β
= a
cd’‑ꢀ
a
cd
；计算a
m1m2 =a bm1
β左
‑
f
β
/n
‑
180；依次类推，计算出导线边每两个相邻点的方位角；其中：∑β
左
代表n个未知点的水平角之和；β
左
代表未知点mi 1与其后方点mi和点mi
‑
1的水平角之和；s2.3，计算导线上任意未知点mi的增量坐标
△
x
mi
、
△
y
mi
；计算公式如下：
△
x
mi
=d*cosa
mimi 1
，
△
y
mi
=d*sina
mimi 1
；其中，d为相邻点mi与点mi 1之间的边长，边长由外业人员测量获得；s2.4，计算未知点坐标增量闭合差；计算公式如下：fx=∑
△
x
ꢀ–
(x
c
‑
x
b
)，fy=∑
△
y
ꢀ–
(y
c
‑
y
b
)，其中，∑
△
x为s2.3步中计算的
△
x
mi
的总和，∑
△
y为s2.3步中计算的
△
y
mi
的总和； x
b
代表起始边已知点b的纵坐标，y
b
代表起始边已知点b的横坐标；x
c
代表起始边已知点c的纵坐标，y
c
代表起始边已知点c的横坐标；s2.5计算导线全长相对闭合差f；计算公式如下：f=（fx 2
fy 2
）的开平方，k=1/(∑d/f)；其中∑d为所有未知点边长总和； s2.6评定导线全长相对闭合差是否超过预设的限值，如果超限，服务端查找原因
返回用户端；s2.7，如果不超限，服务端计算导线中所有未知点的坐标；计算公式如下：x
mi 1
=x
mi

△
x mi
‑ꢀ
fx*d mi /∑d，y
mi 1
=y
mi

△
y
mi
‑ꢀ
fy*d mi /∑d；其中x
mi 1
为点mi 1的纵坐标，y
mi 1
为点mi 1的横坐标；x
mi
为点mi 1后方相邻点mi的纵坐标，x
mi
为点mi 1后方相邻点mi的横坐标；
△
x mi
和
△
y
mi
为mi 1后方相邻点mi的增量坐标的；d mi
为点mi 1后方相邻点mi的边长；s2.8，计算完成后，服务端将所计算出来的数据存储到服务端的数据库中；所述报表输出，包括下述步骤：s3.1，用户端向服务端请求报表输出；s3.2，服务端自动将计算结果绘制控制测量路线图，同时生成控制点成果表并返回给用户端；通过服务端自动化计算和绘制控制测量路线图，使外业工作人员可以快速、便捷的获得测量结果，减少了外业人员的劳动强度，也避免了返回室内再次整理测量数据和保存测量结果，提高了工作效率。
8.本发明优点在于外业工作人员可以通过用户端将测量数据导入远程的服务端，通过服务端对测量数据的自动化处理、保存及实时反馈，使外业人员能及时得到平差成果，精度评定和导线成果，实现及时发现测量数据的问题，实时解决问题避免返工，进而降低了劳动强度和成本，提高了导线布设速度和工作效率；避免了返回室内再次整理测量数据和保存测量结果。
附图说明
9.图1是本发明所述水利工程测量中的导线数据处理系统架构图。
10.图2是本发明所述方法流程图。
11.图3是本发明所述数据录入流程图。
12.图4是本发明所述平差计算流程图。
13.图5是本发明所述四象限示意图。
14.图6是本发明所述报表输出流程图。
15.图7是本发明方法所生成的控制点成果表。
16.图8是本发明方法所生成的控制测量路线图。
具体实施方式
17.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.如图1所示，本发明所述水利工程测量中的导线数据处理系统，由服务端和多个用户端组成；所述服务端用于对各用户端上传的测量数据进行数据处理，并实时将所述数据处理结果反馈给对应的用户端；所述用户端可以是手机、移动电脑、固定电脑等任何可以接入互联网，并且具有数据输入能力的设备；外业工作人员可以通过用户端将测量数据导入远程的服务端，通过服务端对测量数据的自动化处理、保存及实时反馈，使外业人员能及时
得到平差成果、精度评定和导线成果，实现及时发现测量数据的问题，实时解决问题避免返工，进而降低了劳动强度和成本，提高了导线布设速度和工作效率；避免了返回室内再次整理测量数据和保存测量结果。
19.如图2所示，本发明所述水利工程测量中的导线数据处理方法，包括数据录入、平差计算、报表输出；如图3所示，所述数据录入，包括下述步骤：s1.1，外业测量人员通过用户端设定确定观测参数，观测参数包括仪器型号、观测等级、观测点数、观测测回数和天气情况；s1.2，外业测量人员进行第1测站点导线观测，通过用户端录入所述第1测站点水平度盘盘左读数、水平度盘盘右读数、垂直度盘盘左读数、垂直度盘盘右读数、斜距、盘左边长、盘右边长、测站高和视点高等测量数据；所述用户端可以是手机、移动电脑和固定电脑；s1.3，用户端计算第1测站点的2c值、指标差和边长较差；所述2c值=水平度盘盘左读数 180
‑
水平度盘盘右读数；所述指标差=（垂直度盘盘左读数 垂直度盘盘右度数
‑
360）/2；所述边长较差=盘左边长
‑
盘右边长；s1.4，用户端判断第1测站点的2c值、指标差和边长较差是否超过预设的限值；如果第1测站点数据的2c值、指标差和边长较差中有一个超过预设的限值，第1测站点测量数据作废，需重新观测录入；如果均未超过预设的限值，继续下一步；s1.5，用户端计算第1测站点的水平角、垂直角和边长；所述水平角=（水平度盘盘左读数 水平度盘盘右读数）/2；所述垂直角=（垂直度盘盘左读数 垂直度盘盘右读数）/2；所述边长=（盘左边长 盘右边长）/2；s1.6，用户端判断第1测站点的水平角、垂直角和边长数据是否超过预设的限值；如果第1测站点数据的水平角、垂直角和边长中有一个超过预设的限值，第1测站点测量数据作废，需重新观测录入；如果第1测站点均未超过预设的限值，继续下一步；s1.7，第1测站点测量数据录入完成后，用户端首先进行测量数据入库检查，并及时将检查结果反馈给外业测量人员，检查无误后，将第1测站点的测量数据通过网络上传至服务端，录入服务端的数据库中；所述服务端对用户端上传的测量数据进行数据处理及存储；s1.8，外业测量人员继续进行第2测站点导线观测，通过用户端录入第2测站点水平度盘盘左读数、水平度盘盘右读数、垂直度盘盘左读数、垂直度盘盘右读数、斜距、盘左边长、盘右边长、测站高和视点高等测量数据；重复s1.3
‑ꢀ
s1.7步骤，依次完成其他测站点的测量数据处理及存储；通过以上步骤，实现用户端向外业测量人员实时反馈各测站点的测量数据情况，及时发现各测站点的测量数据是否存在问题，若存在问题现场实时解决，避免外业人员返工，进而降低了劳动强度和成本，提高了工作效率。
20.如图4所示，所述平差计算，包括下述步骤：s2.1，服务端在所有测站点的测量数据入库完成后，计算导线起边方位角和终边方位角；所述起边方位角为起始边已知点a和b的方位角，以下叙述中简称a
ab
，所述终边方位角为终点边已知点c和d的方位角，以下叙述中简称a
cd
；所述已知点是已经知道该点的横
坐标和纵坐标；所述计算按照象限公式计算，以a
ab
为例，计算过程如下：，，，，，，测量坐标系如图5所示，该测量坐标系以x轴为纵坐标，y轴为横坐标，将测量坐标系分为四个象限；其中
△
y
ab
=y
b
‑
y
a ，
△
x
ab
=x
b
‑
x
a
，x
a
代表已知点a的纵坐标，y
a
代表已知点a的横坐标；x
b
代表已知点b的纵坐标，y
b
代表已知点b的横坐标；
△
x
ab
代表已知点b和已知点a的纵坐标差值；
△
y ab
代表已知点b和已知点a的横坐标差值；s2.2，按照导线前进方向，依次计算导线边每两个相邻点的方位角；导线前进方向是指导线起始边a点到导线终点边d点所指示的方向；a点与d点之间，除已知点b点和c点外，还由n个未知点，n个所述未知点是按设计要求设置在已知点b和c之间的加密点，其坐标值未知，n个未知点对应n个测站数据；其中s2.1步骤中，已得知导线边已知点a和已知点b之间的方位角a
ab
，以及导线边已知点c和已知点d之间的方位角a
cd
，将n个未知点中的任意一个点标记为m
i
，其中0≤i≤n的自然数；按照导线前进方向，点m
i 1
位于点 m
i
的前方，点m
i
‑1位于点m
i
的后方，计算导线边每两个相邻点m
i
与m
i 1
的方位角；计算过程如下：f
β
= a
ab
∑β
左
‑
n*180
‑ꢀ
a
cd
；a mimi 1 =a mi
‑
1m
β
左
‑
f
β
/n
‑
180；其中：a
mimi 1
代表相邻点m
i
与m
i 1
之间的方位角，a
mi
‑
1mi
代表相邻点m
i
‑1与m
i
之间的方位角；当i=0时，m
i
‑1为m0‑1，即已知点a；m
i
为m0，即已知点b；当i=n时，m
i 1
为m
n 1
,即已知点c；因此，当i=0时，计算已知点b与未知点m1之间的方位角，计算过程如下：s2.2.1，计算a
cd’=a
ab
∑β左
‑
n*180；s2.2.2，计算f
β
= a
cd’‑ꢀ
a
cd
；s2.2.3，计算a bm1 =a ab
β左
‑
f
β
/n
‑
180；当i=1时，表示计算已知点m1与未知点m2之间的方位角，计算过程如下：计算a
cd’=a
ab
∑β左
‑
n*180；计算f
β
= a
cd’‑ꢀ
a
cd
；计算a
m1m2 =a bm1
β左
‑
f
β
/n
‑
180；依次类推，计算出导线边每两个相邻点的方位角；
其中：∑β
左
代表n个未知点水平角之和；β
左
代表未知点mi 1与其后方点mi和点mi
‑
1的水平角之和；a mimi 1
代表需计算的相邻点mi与点mi 1之间的方位角，a mi
‑
1mi
代表相邻点mi
‑
1与点mi之间的方位角；s2.3，计算导线上任意未知点mi的增量坐标；所述增量坐标简称
△
x
mi
、
△
y
mi
；所述计算过程如下：
△
x
mi
=d*cosa
mimi 1
，
△
y
mi
=d*sina
mimi 1
；其中，d为相邻点mi与点mi 1之间的边长，由外业人员测量获得；s2.4，计算未知点坐标增量闭合差；计算过程如下：fx=∑
△
x
ꢀ–
(x
c
‑
x
b
)，fy=∑
△
y
ꢀ–
(y
c
‑
y
b
)，其中∑
△
x为s2.3步中计算的
△
x
mi
的总和；其中∑
△
y为s2.3步中计算的
△
y
mi
的总和； x
b
代表起始边已知点b的纵坐标，y
b
代表起始边已知点b的横坐标；x
c
代表起始边已知点c的纵坐标，y
c
代表起始边已知点c的横坐标；s2.5计算导线全长相对闭合差f；f=（fx 2
fy 2
）的开平方，k=1/(∑d/f)；其中∑d为所有未知点边长总和；s2.6评定导线全长相对闭合差是否超过预设的限值，判断精度等级；如果超限，服务端查找原因返回用户端；s2.7，如果不超限，服务端计算导线中所有未知点的坐标；计算过程以未知点mi 1为例，说明如下：x
mi 1
=x
mi

△
x mi
‑ꢀ
fx*d mi /∑d，y
mi 1
=y
mi

△
y
mi
‑ꢀ
fy*d mi /∑d；其中x
mi 1
为点mi 1的纵坐标，y
mi 1
为点mi 1的横坐标；x
mi
为点mi 1后方相邻点mi的纵坐标，x
mi
为点mi 1后方相邻点mi的横坐标；
△
x mi
和
△
y
mi
为mi 1后方相邻点mi的增量坐标的；d mi
为点mi 1后方相邻点mi的边长；s2.8，计算完成后，服务端将所计算出来的数据存储到服务端的数据库中；如图6示，所述报表输出，包括下述步骤：s3.1，用户端向服务端请求报表输出；s3.2，服务端自动将计算结果绘制控制测量路线图，如图7示，同时生成控制点成果表，如图8示；并返回给用户端；通过服务端自动化计算和绘制控制测量路线图，使外业工作人员可以快速、便捷的获得测量结果，减少了外业人员的劳动强度，也避免了返回室内再次整理测量数据和保存测量结果，提高了工作效率；s3.3，用户端可以将该计算成果分享给相关的工作人员；实现项目组内测量数据和成果共享，提高工作效率。