成图系统

成图系统（精选9篇）

成图系统 篇1

作为城市基础地理信息系统主要的空间基础数据, 大比例尺地形图在城市规划管理、可持续发展研究、交通、社会与公众服务等众多领域都有着十分重要的作用。传统的测量方法需要测量人员在野外进行长期和大量的测量工作, 测绘人员的工作特点可以用三个字概括:苦、累、繁。20世纪初, 飞机的出现使得人们可以从空中获取直观的地物影像, 从而产生了航空摄影测量。当前, 计算机技术的迅猛发展使个人计算机也能拥有强大的计算机处理能力和越来越大的存储容量, 这为全数字化摄影测量系统替代传统测量方法提供了设备保障。摄影测量的全数字化处理就是用自动化或半自动化的方式从数字化航摄影像中获取所摄对象的地形信息。实现摄影测量的全数字化处理需要涉及到多个学科的知识, 包括计算机视觉的理论和方法、计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等。本文给出了一种适用于城市的大比例尺影像纠正方法, 并讨论基于该纠正方法的数字化航空摄影测量的相关技术。

一、大比例尺数字化地形图测绘现状及分析

大比例尺数字化地形图测绘的主要方法有全野外数字化测图、航空摄影测量的纸测图内业数字化等。

1.全野外数字化测图。

在野外利用全站仪实地测量, 用数字化方式记录采集到的地形数据并绘制出地形草图, 在室内将数字化的地形数据自动传输给计算机, 利用相关的软件进行包括图幅的管理、等高线的生成、图形的编辑、图廊整饰与接边处理、数据格式转换等的地形数据处理工作, 最后输出并存储最终的数字地形成果。全野外数字化测图方式在大比例尺测图中正逐渐被广泛使用。

2. 航空摄影测量。

由于摄影取得的影像信息能够真实和详尽地记录摄影瞬间的地物形态, 具有良好的量测精度和判读性能, 航空摄影测量是目前大中城市获得大比例尺地形图的主要途径。利用飞机从空中获取测区的航摄相片, 在野外进行实地相片联测和调绘以获得测像控制点的坐标及高程和相关地物的情况, 然后利用专业航测仪器或航测数字化软件从航拍影像中得到地形信息并形成相关的数字地形成果。

3. 白纸测图内业数字化。

主要通过常规方式生产白纸地形图或利用原有的地形图资料, 然后通过数字化仪或扫描仪配上数字化软件将地形图矢量化并生成电子地图, 它是常规白纸测图向数字化测图转换时期自然形成的一种过渡性的生产方式。白纸测图内业数字化的优点在于对作业员素质要求不高, 生产成本及设备投入成本低, 能最大限度地利用原有的地形图资料。这种方法的缺陷在于其精度较低。

二、数字化航测成图技术

1. 概述。

随着计算机特别是笔记本电脑的普及和计算机存储容量的加大及处理速度的加快, 全数字化成图必将全面地替代传统和过渡性的测图方法。航空相片具有信息量大、反映物体细致客观、测图速度快、精度均匀、效率高等特点。全数字型的摄影测量系统是指从影像数据的完全数字化到数据的存储、处理、管理、成果输出全部集成在一个计算机系统中, 可将大量的野外测绘工作移到室内, 大大地减轻了测绘人员的劳动强度。

2. 影像纠正。

因摄影材料的变形、摄影物镜畸变、大气折光、地球曲率、飞行摇摆引起的相片倾斜、飞行时间差、坐标系统转换、比例尺畸变等因素, 航摄影像中像点存在畸变, 要选择合适的方法改正这些畸变, 然后才能从影像中直接获得准确的地形信息。畸变改正的方法又根据不同的误差因素分为分别改正、多项式改正、基于时间序列分析的改正。原始影像经过畸变改正后即可作为中心投影的水平影像来使用。

3. 影像匹配。

摄影测量中双像 (立体像对) 的量测是提取物体三维信息的基础。数字摄影测量中用影像的自动匹配代替传统的人工观测来确定同名像点。影像的匹配按其利用图像信息的不同可划分为两类:一类是直接基于图像灰度信息的匹配定位方法;另一类是基于图像特征信息的匹配定位方法。

4. 地形信息获取。

地形信息获取是指根据两张中心投影水平影像中的同名像点坐标及水平相片比例尺获得地物的三维坐标。解算地物三维坐标的流程:先解算出单张相片的外方位元素, 根据两张相片的摄影基线解算出地物点的高程, 根据地物点的高程解算出投影差, 用投影差修正地物坐标得到地物点的物方三维坐标。

三、系统实现与实验结果

本文采用了VC++.NET语言编程完成了一个利用航测影像计算地形信息的原型系统。利用此原型系统, 可以从航拍影像中计算出人们感兴趣的地物点的地形信息。

1. 影像纠正。

本文的原型系统中采用了基于时间序列分析的纠正方法。利用原型系统对一平坦地区的1∶8000数字化航拍相片进行了实验, 用五个控制点完成对影像的变形纠正, 纠正后的成图比例为1∶1000。纠正后选择了10段道路进行计算精度检查, 纠正后图像上的最大误差为0.3mm。时间序列分析纠正法具有如下特点:控制点个数少, 控制点可以非规则布点, 平坦地区和起伏地区都可以使用。对于平坦地区, 可将纠正后的影像直接作为正射影像使用;对于起伏地区, 影像需要先消除地形的投影差, 才可以作为正射影像使用。

2. 地形信息计算。

利用本文的原型系统对影像纠正后所得的中心投影的水平相片, 采用单像后方交会法求出相片的外方位元素, 并利用人工定位确定相关双像上的待求点, 最后采用本文前述的高程计算方法求解待求点的高程值。利用本文的原型系统对1∶500的成图计算地物点的三维坐标。实验中控制点的最大剩余残差小于0.028m, 对非控制点最大的平面中误差为0.114m。实验对象中的最大平面中误差和最大高程中误差均能满足国标对数字正射影像图DOM的成图精度要求。

四、结束语

本文分析了基于高精度影像纠正的大比例尺数字化航测成图系统实现的相关技术, 研究和实现了从大比例尺航拍影像中计算被摄物体的地形信息的关键技术, 并设计完成了一个地形信息计算的原型系统。本文采用的时间序列分析纠正法具有控制点个数少、控制点可以非规则布点的特点, 在实际的大比例尺测图生产中, 可改变测图外业人员高劳动强度的现状, 大大地减少航空摄影测量外业像控联测的工作量, 缩短处理周期, 降低成图成本, 能够产生可观的经济效益。

成图系统 篇2

地形图上表示地貌的方法有很多种，在测量工作中通常采用等高线法。所谓等高线是指地面上高程相同的相邻点所集合而成的闭合曲线。用等高线表示地貌，不仅能明显表示出地面的起伏状态，而且能表示出地面的坡度和地面点的高程，便于在图上进行工程的规划设计。

本文就如何生成准确合理的等高线作简单的探讨。外业的数据采集采用全站仪，内业等高线的生成利用广州南方测绘仪器公司开发的地形地籍成图软件（CASS）。

一、外业数据采集

为了让成图软件生成准确合理的等高线，在外业用全站仪采集数据时，除了在地貌变向点和坡度变换点都要立镜外，对于陡坎，只要不是接近90度的，一般应该在坎上和坎下立镜测量，并记录陡坎的走向和坎向。

在测量居民区时，有时难免要在房顶上立镜，此类不能代表当地高程的碎部点，应使其高程为零，即让内业建地面高程模型（DTM）时不予考虑该点。外业立镜人的测量经验和碎部点的合理性直接影响内业等高线的生成质量，所以立镜人一般由搞测量多年的老工程师担当。

二、等高线的生成

当外业工作结束后，回到室内启动CASS成图软件，设置好通讯参数，利用CASS软件的数据传输功能把全站仪上的坐标数据传出来保存为*.DAT格式的文件，然后就可以利用此文件开始内业成图了，在这里仅讨论内业成图中等高线的生成。首先在建立地面高程模型（DTM）之前，应剔除明显高出地面不能代表当地高程的碎部点，把其高程改为零即可。重要的一点是要使用“选择地性线”功能，使DTM的三角网边经过地性线，一般要将山脊线、山谷线、坡度变化线、地貌变向线、坡顶线和坡底线等用复合线绘出，在建DTM时考虑地性线，当然陡坎的坎上和坎下没有同时测量时，应在建DTM之前先绘出，并注意输入坎高，然后建DTM时根据提示选择考虑陡坎。只有这样才能生成合理的DTM三角网，进而绘出准确逼真的等高线。如果不考虑这些地性线，而用坐标数据文件直接生成三角网，往往会出现三角网边横穿陡坎、山脊线等不合理现象，以此绘制的等高线将失真。另外在南方CASS软件中提供了对三角网中的三角形进行增加、删除、调整等功能，可使最终的DTM更加合理。

三、等高线和高程点的注记

等高线的注记一般只注记计曲线，注记的字头应指向山顶或高地，但字头不应指向图纸的下方，地貌复杂的地方，应注意配置，保持地貌的完整。关于高程点的注记一般选在明显地物点和地形点上，依据地形类别及地物点和地形点的多少，其密度为图上每100cm2内5～10个。

在南方CASS软件中提供了方便快捷的等高线注记和高程点过滤功能。

四、等高线的修饰

等高线在遇到房屋及其它建筑物、双线道路、路堤、坑穴、陡坎、斜坡、湖泊、双线河、双线渠、水库、池塘以及注记等均应中断。

在南方CASS成图软件中提供了自动切除穿陡坎、穿围墙、穿二线间、穿高程注记、穿指定区域内的等高线等功能，完全满足等高线的修剪。当等高线的坡向不能判别时，还应加绘示坡线。

五、结论

要想在数字化成图中自动生成准确逼真的等高线，测量人员的工作经验和强大的成图软件功能缺一不可。在地形图上表示地貌的方法有很多种，在测量工作中通常采用等高线法。所谓等高线是指地面上高程相同的相邻点所集合而成的闭合曲线。用等高线表示地貌，不仅能明显表示出地面的起伏状态，而且能表示出地面的坡度和地面点的高程，便于在图上进行工程的规划设计。

无人机航测成图概况 篇3

1 无人机航测系统组成

无人机航测系统由硬件系统和配套软件二部分组成,其中硬件系统由五部分组成:无人机飞行平台、传感器(数码相机)、飞控系统、地面监控系统与遥控器以及地面运输与保障系统,主要是保障对数据的采集。配套软件部分主要有曝光点设计软件、航摄质量快速检查软件、影像预处理软件,主要是对采集的数据进行处理。最终生成符合国家标准的各种比例尺地形图。

2 无人机航测成图流程

该文无人机航测以基于数码相机的超轻型飞机航空摄影测量仪器成图为例。相比于基于全站仪的传统数字测图方法,无人机航测具有大视角、高精度、云下拍摄、无需专用机场、低成本、高效率等特点,在国土资源管理及其他各领域工作中具有很大的潜力。

无人机航测用于测图主要分为数码相机的检校、航摄外业测量及内业数据处理3个步骤。

2.1 数码相机检校

数码相机为非量测相机,光学畸变大。理想成像条件下,像点、投影中心和相应地面点间应该满足共线条件方程式,受摄影物镜的光学畸变、CCD不平整等因素的影响,使得像点、相机的投影中心和地面坐标的共线方程受到破坏,其结果势必影响摄影测量的精度。检校是基于多片空间后方交会的数学解算模型,该模型以共线条件方程为基础,把控制点的物方空间坐标视为真值,整体求解像片内方位元素、多张像片外方位元素及附加参数。

2.2 外业测量

包括布置控制点、影像获取及影像质量检查三个步骤。布置控制点可采用常规测量手段来获取其坐标(通过GPS测量、像片联测、空三等方法),分为全野外布点和非全野外布点,全野外布点精度较高,但外业工作量很大;非全野外布点野外只测定少量控制点主要由内业采用电算加密所得。影像采集直接采用大面阵数码相机来获取;数据质量检查通过影像拼接软件完成,在现场即可判断影像拍摄是否成功,以便决定是否需要重飞某条航线或补拍某些像片。

2.3 内业数据处理

主要包括影像零级处理及成图,零级处理包括影像匀光与影像重采样。利用空三加密软件对零级处理后的影像进行空三加密,并在数字摄影工作站上最终获取大比例尺图或其他产品。如图1所示。

3 成图比例尺的确定

航测比例尺是航测像片上的线段长度与相应实地水平距离之比,由焦距与航高之比来确定。通过对测图进行放大到可得到1:500、1:1000等成图比例尺。

地形图的精度主要体现在平面精度方面。航测比例尺对平面精度的影响不太显著,而着重要考虑的是其对高程精度的影响,即航摄比例尺对高程中误差的影响,依据不同高程中误差计算相应航高,然后用航摄机焦距f与航高h之比,即可求得相应的航摄比例尺。

根据城市测量规范和航摄规范中“航摄比例尺的选择”的规定,得出表1。

4 结语

与传统数据采集手段相比,无人机航测具有机动灵活、高效快速、精细准确、作业成本低、适用范围广、生产周期短等多项特点,但同时作为与传统的数据采集完全不同的一种生产方式,其也有着对作业硬件、软件有更高投入和对操作人员素质有更高要求的特点。随着我国各行业、各领域加快信息化建设步伐的要求,无人机的应用必将得到更进一步的提升。

参考文献

[1]刘洋,祁琼.无人机航摄技术在国土资源领域的应用[J].地理空间信息,2014(1):29—30.

[2]李军,盛新薄,夏志宇.无人飞行器低空摄影技术探讨[J].测绘科学,2011(4):145—147.

数字化成图实习指导书及报告大纲 篇4

一、实习目的

《数字测图原理与方法》是一门实践性很强的专业基础课，数字测图实习是《数字测图》课程教学的重要组成部分，是巩固和深化课堂所学知识的必要环节。通过数字化测图的实习，使学生熟悉从图根控制到大比例尺数字化测图生产作业的全过程，使所学理论知识与实践相结合，从而巩固和加深对知识的理解，并增强学生的动手能力，培养学生灵活应用课堂所学知识分析和解决实际问题，培养学生严格认真的科学态度、实事求是的工作作风和互相协作的团队精神。

二、实习要求

通过数字测图实习，学生应达到如下要求：（1）较为熟练地掌握全站仪测量的操作技能；

（2）掌握图根控制测量和外业数据采集的原理和方法；（3）掌握数字测图的基本要求和成图、出图过程；

（4）掌握大比例尺数字测图方法和数字成图软件（AutoCAD）的使用。

三、实习任务及内容

（一）实习任务：

1∶500比例尺数字化地形图的测绘。

（二）实习场地：

根据数字化测图实习的具体情况，场地拟订在阳泉学院校区。

（三）实习内容：

（1）实习前准备工作：实习动员，领取仪器、工具，全站仪的检验和操作练习；

（2）图根控制网的布设：搜集资料，测区踏勘、实地选点埋石；（3）图根控制测量：图根导线平面控制测量的内外业工作，水准测量（等外水准）的内外业工作；

（4）数字化图的测绘：测图前的各项准备工作，测区内各种地物、地貌测绘，图面的编辑整饰，图边的拼接，检查验收；

（5）整理上交成果，编写技术总结和个人小结，实习考核。

四、时间安排

序号 2 3 4 5 6 7 8 合计 准备工作

图根控制网的布设

图根控制测量（各组独立完成）

测图前的各项准备工作

地物、地貌测绘和编辑处理（CAD成图与编辑）

图面整饰、图边拼接、检查验收

技术总结和个人小结、考核

机动

实习内容名称

时间分配（天）0.5 5 0.5 8 2 2 1 20.0

注：实习时间为4周，实习内容及时间安排是建议性的，可根据实习期间的野外天气情况适当进行调整。

五、实习上交成果

（一）每小组上交成果：（1）控制网选点图；

（2）各种外业观测的原始数据（记录手簿装订成册）；（3）图根导线及水准测量成果；（4）数字地形图。

（二）个人上交成果

（1）控制点点之记（每人至少两个）；（2）碎部测量草图（每人一份）；（3）实习报告。

六、考核方式与成绩评定

指导教师根据小组的评定结果和学生在实习过程中的表现，包括理论知识的掌握程度、仪器操作的熟练程度、所交成果资料的质量、实习总结的编写水平及分析问题解决问题的能力等进行考核，实习成绩按优秀、良好、中、及格、不及格五级评定。

七、其它说明

（一）实习动员

在实习开始之前，为了加强学生对实习的重视程度，加强学生的实习纪律，保证仪器、人身安全，便于实习的开展，必须进行实习前的动员工作。特别注意，学生必须在实习前根据实习指导书了解和熟悉实习任务及要求。

（二）组织落实

实习每班分为五组。每组设组长2人，在实习期间组长负责安排任务和协调管理组员，全班由班长、副班长统一协调。

（三）实习指导教师

为了加强学生的实习辅导，提高学生的动手技能，实习教师每班不得少于2人。实习教师要以身作则，随时有教师在现场指导。

（四）安全保障

实习期间，要求同学们遵守校规校级，配合指导教师和班长、组长的协调工作，加强组员间合作，保障人身和仪器安全。

八、实习报告大纲

目录 1前言

1.1实习目的与要求

1.2实习任务：

巷道剖面图的快速测绘成图方法 篇5

关键词：剖面图,快速测绘成图,数据处理

在煤矿生产过程中, 由于井下巷道设计、设备安装等需要, 经常进行已有巷道剖面图的测绘。传统的测绘方法是采用水准仪测量高差配合钢尺量距或采用经纬仪测竖直角配合钢尺量距, 操作繁琐, 数据量大[1]。防爆型全站仪的广泛应用, 解决了繁琐的操作过程, 但剖面图的绘制仍比较繁琐。利用全站仪快速测量距离和高差的特性, 对测量数据进行简单处理, 结合CAD直接读取测量数据, 实现剖面图的半自动化绘制, 进一步提高了绘图效率[2]。

1 剖面图的现场施测

架设全站仪 (莱卡TCR802型) , 设置好测量作业。为便于后期编图, 设置测站点坐标时不必用真实坐标, 若一次设站可将需要实测剖面巷道测量完毕, 可将全站仪架设在已知坐标点上, 设置仪器坐标时, Y坐标按照实际值进行设置, X坐标由于在后期数据处理及成图过程中不必使用, 可设置为任意值, Z坐标和仪器高按实际值进行设置。仪器定向时, 尽量照准巷道方向, 若巷道实际方向大于等于0°、小于等于180°时, 将仪器定向为90°, 其余方向定向为270°。这样仪器测得坐标点的Y坐标与仪器所架设控制点的Y坐标值之差就等于两点之间的平距, 高程值即为所测点的实际高程值。为方便测量, 可将棱镜安装在花杆上, 然后在仪器内设置好棱镜高度。设置完毕便可根据需要在巷道顶板和底板上选择一定密度的特征点进行测量并记录坐标数据。在测量过程中, 花杆高度虽然可以固定, 但测量顶板点和底板点时, 棱镜高相反, 为避免在仪器上不断修改仪器高的繁琐过程, 可对巷道进行往返测量, 顶板点和底板点分开施测。也可不更改棱镜高的设置, 将顶底板点一次施测完毕, 但测得的顶板或底板高程点与实际值存在一个固定差值 (等于2倍的棱镜高) , 在后期绘图处理时, 可根据棱镜高将其改正为真实值, 成图后根据设站点Y坐标与实际值相等将平面图与剖面图的位置关系进行对正。

若一次设站不能将需要实测剖面巷道测量完毕, 可采用以下2种方案: (1) 将仪器迁至另一已知点, 重复第1次设站测量步骤, 直至整条巷道测量完毕。但在后期的数据处理及成图时要分次进行成图, 否则会出现点位的重叠, 在操作时可以根据平面图上巷道在X轴上投影长度的变化情况, 从第2测站开始设站时将Y坐标依次加上一个固定的值, 使展点成图时从第2次设站开始, 图形在Y轴上都存在一定位移, 避免图像出现重叠, 剖面图绘制完毕后, 再根据每站Y坐标的偏移量和设站点的Y坐标依次将剖面图与平面图位置对正即可。 (2) 在第1次设站测量结束时测设中间转站点, 记录坐标及高程, 迁站后设置测站坐标、高程及仪器高, 同样使仪器尽量照准巷道方向进行定向, 然后测量并记录数据点。这样在后期成图时图形连续绘制, 只需要利用第1次设站控制点进行平面图与剖面图的对正即可, 也可不测设转站点从第2次设站开始Y坐标增加一定偏移量, 并在开始测量时将上次设站的最后一个测量点进行重复测量即可。利用重复测量点将各测站测量图形进行对正, 在成图时, 各测站所测数据形成分段图形, 将各段图形以首尾重复测量点为基准点移动合并成完整图形, 然后通过第1次设站控制点进行平面图与剖面图的对正。该种测量方法简化了现场施测和后期成图的操作过程, 但由于累计误差的存在, 随着测站数的增加, 所采集数据点的高程绝对精度随之降低。

为进一步简化现场施测流程, 现场可在已知点上架设仪器, 考虑现场施测方便, 仪器可随意架设, X值和Z值设为任意值即可, Y坐标也设为任意值, 但转入下一站时要增加一定的偏移量, 防止在CAD中展点时出现点位重叠。每测站在施测过程中联测1~2个已知点, 记录点号, 以便后期制图时进行平面和剖面图的位置关系对正及高程的改正和检核。

2 数据的后期处理

现场测量结束升井后, 利用仪器数据交换软件将全站仪中的坐标数据导入计算机, 在数据文件上右击, 选择打开方式, 用记事本打开。在记事本中不便实现数据的批量编辑处理, 可以复制所有坐标数据, 新建一个Word文档, 打开并粘贴数据。全选数据利用Word文本和表格转换功能将文本快速转换为表格 (Word 2003中操作步骤:表格菜单→转换→文本转换成表格;Word 2007中操作步骤:插入菜单→表格→文本转换成表格) 。再复制表格, 新建一个Excel表格, 打开并粘贴数据, 这样便可在Excel中实现数据的批量编辑。

在Excel表格中将Z坐标值一列复制替换X坐标一列, 即将每个数据点的高程值替换该点的X坐标值。若数据点Z坐标值不是实际值, 可根据测量值与实际值间的差值, 通过Excel公式将Z坐标值改正后再替换X坐标。Z坐标值是否等于实际值不影响后期成图, 但建议用真实值成图, 这样既可在图上利用CAD展高程点功能在图上标注各测点实际高程值, 也可使剖面图中各测量点的X坐标值与高程值相等, 方便在电子图中查询各测点高程。

数据在Excel表格中编辑完毕后, 按照相反流程将数据复制粘贴到Word文件中, 利用文本和表格转换功能, 将表格转换为文本, 最后将数据复制到文本文件中保存为CAD能够直接读取的.dat格式 (在.dat文件中Y坐标在前, X坐标在后, 若X、Y坐标位置相反, 可在Excel表格中编辑时对调位置) 。

3 编图处理

利用CAD软件中展测量点点位和点号功能将编辑好的数据文件读入, 绘制出点位图形, 用多段线按照点位即可绘出巷道剖面图。若在现场施测顶板或底板点时没有改变棱镜高度的设置, 需要将剖面图上顶板或底板点统一向上或向下移动2倍棱镜高度的距离, 便得到真实的巷道高度。若现场施测时, 在已知点一次设站便测量完毕或第1次在已知点设站, 从第2站开始采用测设中间转站点的方法施测完毕, 只需利用已知点Y坐标与剖面图中对应点位相等将剖面图与平面图的相对位置对正, 由于测量点X值于该点Z坐标值相等, 所以可直接利用图上任意一点的高程值绘制剖面图纵轴格网 (图1) 。

若每一测站都联测了已知点没有进行中间转站点的测设, 则需要分站对相应图形进行剖面和平面图的对正。若从第2站开始采用测量重复点的方法, 只需将第1站利用已知点进行对正, 从第2站开始以重复测量点为基点将图形移动到上一测站图形上即可。无论采用何种方法, 最终目的是利用已知点或重复测量点找出剖面图的平面和高程基准点, 从而确定剖面图与平面图对应关系。上述方法绘制的剖面图横轴和纵轴上的绘图比例均为1∶1 000。在实际应用中需要横轴和纵轴的绘图比例不一致时, 可利用CAD中插入图形块功能, 在插入图形时, 通过设置纵横向缩放比例来实现, 也可在Excel中编辑数据时根据最终成图后需要的横轴和纵轴的绘图比例对Y或Z坐标乘上一定系数来实现。

4 结语

在赵固二矿多条巷道的剖面图测绘过程中, 通过采用上述方法, 很大程度上提高了工作效率。因为施测巷道较长, 转站时采用任意架站, 重复测量点配合联测已知点进行检核的方法取得了良好效果。但是上述成图方法仅适用于直线巷道, 对于弧形巷道仍无法实现快速测绘。另外, 由于全站仪三角高程测量本身精度的局限性, 上述方法也无法满足高精度剖面图测绘要求。

参考文献

[1]胡宣斌.全站仪在剖面测量中的应用及数据处理自动化[J].江西测绘, 2007 (增刊) :63-65.

10kV配网单线图自动成图研究 篇6

在广东电网公司的统一部署下, 珠海供电局从2009年9月开始实施营配一体化系统工程, 通过采集和录入全市的配电线路坐标和设备属性, 建立珠海全市配电网络模型。

系统成图包括地理沿布图和单线图。其中地理沿布图和现场走向对应, 对于图元放置的优化主要在于标注的自动避让。单线图由地理图转换而来, 按线路显示, 以变电站为起点, 至联络开关刀闸组结束。单线图应根据不同的绘图习惯来调整效果。图纸调整完毕经审核后, 可以进行发布。10 k V配网地理沿布图和单线图应用范围有所不同, 地理沿布图主要应用于规划、导航、供电方案制定等;10 k V配网单线图广泛应用于倒闸操作、运行管理、工程验收、设备缺陷与停电管理、巡线管理、可靠性管理、线损计算等方面。

由于营配一体化系统较为庞大, 对单线图的成图要求不够细致, 导致成图实用性较差。随着珠海经济的飞速发展, 10 k V配电网络日益庞大且频繁变化, 如何根据配网地理沿布图数据自动生成准确的、合符应用要求的单线图变得十分必要和迫切。本文主要对10 k V配网单线图自动成图相关重点问题进行研究。

1 拓扑自动建立问题的研究

PDA采用的“支线记录方式”, 系统分级记录支线的方式符合逻辑习惯也符合拓扑连接关系。 (1) 首先绘制主干线, 按顺序添加主干线上的各种设备。 (2) 遇到节点类设备, 如杆塔点 (含交叉跨越记录) /电缆头、箱体 (环网柜、分支箱、配电房) 、电房, 可以在该节点添加和实际相符数量的支线, 支线按照在干线上的顺序, 按照单双号分别放置在主干线的两边, 以充分利用纸张空间。 (3) 在支线处, 对设备的处理方式和主干线处理方式一样, 因此可实现无限级拓扑结构。如此, 除了环网柜、分支箱、配电房内部拓扑需要简单编辑, 其余设备能够根据PDA采集的信息自动形成拓扑关系, 不需额外编辑。

2 配网单线图关键设备绘制的研究

2.1 同杆架设线路、开关的自动绘制的要求

对于同杆架设线路, 通过在图纸上显示, 使得在涉及该线路的工程施工方案制定时, 可考虑对同杆线路是否需要全停电。系统通过选择当前线路名称浏览单线图时, 用实线标明当前线路, 而用虚线标出同杆架设其他线路;同杆架设的其他线路的开关亦需标在接线图中, 并有名称编号。

2.2 交叉跨越标注的要求

对于交叉跨越点, 也需要采用虚线方式标记在接线图中, 在PDA上以杆上设备的方式记录下来。交叉点在交叉跨越位置绘制一段线路, 与所交叉线路垂直不用与现实角度相符。交叉线路的电压等级和名称编号标注与交叉线路线段平行。线路、河流、水塘湖泊、公路、铁路等的相应图标和标记可以选择显示或不显示。

2.3 联络开关标注的要求

联络开关分为带联锁装置的联络开关和普通联络开关。带联锁装置的联络开关只能合1个开关, 而不能转供其他用户, 用“▲”标记。用“★”标记普通联络开关, 可转其他负荷。

由于联络开关在调整运行方式等方面的关键作用, 为了便于能在最短时间内找到联络开关, 需对联络开关加阴影进行凸显。对于电房内联络开关, 电房内加阴影;对于户外联络开关, 以联络开关为中心, 可加长宽为开关长宽5倍以上的阴影。

3 图元和属性标注优化

3.1 图元和属性标注优化布局

图形和标注能够充分利用有限的纸张 (如A3纸, 420 mm×297 mm) 进行布局, 横平竖直、错落有致又不重叠。珠海市1001条线路总长度统计状况如表1所示。

从表1的统计可以看出, 如果计算所有设备点, 只有72%～83.5%的线路设备点在312个以下, 单线图可以放在1张A3纸上, 其余需要放置在2张以上A3纸, 最多约需5张A3纸;而只计算关键设备点时, 有95.1%～97.3%的线路关键设备点在312个以下, 可以放在1张A3图纸上, 其余可以放在2张A3图纸上。因此, 系统应充分考虑对非关键点的过滤以及线路总长度问题, 使得总长度30 km及以下图纸在1张A3纸上能较均匀、较清晰地显示, 其余大图纸在A2纸 (或2张A3纸) 上能清晰显示。

在系统绘图时, 主要考虑采用以下策略对图形布局进行优化: (1) 系统首先对干线和所有支线进行关键点统计, 将关键点最多的那条干线或支线放置在与A3纸长边平行的方向上; (2) 对于线路主干线很长、分支线很短的类型, 系统应当能够自动将主干线作折返处理; (3) 系统在绘制某一级线路前, 首先统计一下该级线路下关键点的数量, 为其预留足够的画布空间; (4) 系统对下一级支线, 按顺序分别放置在本级支线的两侧, 以充分利用两侧空间。

3.2 图元占用空间的优化

为了使绘制出来的单线图纸分布均匀合理, 一个杆塔或设备 (含标注) 约需占用20 mm×20 mm的空间。由于受纸张大小限制, 在日常工作中, 打印10 k V单线图用的纸张一般是A3纸, 大小是420 mm×297 mm, 按照充满纸张估算, 在A3纸上最多可放置312个点。设备标记优化方案如表2所示。

通过上述非关键杆塔的隐藏, 标记的优化, 在输出单线图时, 可以省略较多空间, 使得图元分布较均匀合理。

4 图纸导出要求的研究

4.1 图纸的分页

系统应提供单线图的导出功能, 可以支持分页打印, 系统在分页时应考虑各页面接线图的完整性, 各页间宜用按最长的一条分支 (主干看作分支) 进行连接, 即两页间不应同时出现两条分支的断口。

4.2 图纸导出格式

计算机中显示的图形一般可以分为两大类——位图和矢量图。 (1) 位图, 亦称为点阵图像或绘制图像, 是由称作像素 (图片元素) 的单个点组成的, 扩大位图或缩小位图尺寸会使原图变形。 (2) 矢量图使用直线和曲线来描述图形, 这些图形的元素是一些点、线、矩形、多边形、圆和弧线等, 它们都是通过数学公式计算获得的, 所以无论放大、缩小或旋转等不会失真。

基于10 k V单线图的复杂性, 常常需要放大局部查看线路结构, 因此, 要求系统能够输出矢量图, 同时为了预留给数字供电功能扩展能力, 输出格式建议包括“.dwg”、“.pdf”和“.svg”格式。

5 结语

细化单线图的成图要求, 对于根据10 k V配网地理沿布图数据自动生成准确的、合符应用要求的10 k V配网单线图十分重要。通过对自动成图的相关重点问题进行研究, 对于提高10 k V配网单线图的实用化程度具有重要意义。

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散列节点网络成图方法分析研究 篇7

1.1 应用背景

面对当前纷繁复杂的网络,网络管理系统已经成为企业或者个人对于网络进行安全有效管理所需要的必不可少的工具。为了提高网络管理系统的高效性与时效性,更多更好的网管软件在不断涌现。然而一切的网络管理软件中给人最直观的一项功能应当就是网络拓扑图的展现。网络拓扑图的展现不仅仅是一个图形界面的呈现,如今更复杂,更优秀的网络成图还应包含在图上对于网络结点的直接操作与监测,这样不仅提高了效率,也使得网管人员对于企业网络的构成以及出现的问题获得一个更快更直接的了解。这对不光提升了企业内部网络管理的便捷性,也使得企业内部网络更加安全。因此,对网络成图方法已经逐步成为网管软件开发的重点。

1.2 本文研究意义

现实网络系统中,网络的需求和应用各不相同,因此网络结构是千变万化的,网络结构的设计与搭建是根据现实情况进行调整的,是在不停的应用、调整中形成最终的网络结构。有时为了特定意义的应用而增加网络节点,从而又改变了既定的网络结构。如我们所知,在一些特定行业的应用中,如:用于环保的传感节点,军事应用中的随机散落节点,专网建设中的增加节点等等均会出现类似情况。现在的网络成图系统大部分都是基于已有的成熟的网络通信协议进行设计,这种方法设计简单而且方便,但是应用场合局限,当某些设备无法应用这种协议,那么全网都不能应用,因此设备的开销就会比较大。那么对于偏远地区而言,建设与外界联通的网络首先考虑的就应该是设备价格,其次考虑的就是可操作性。如果对于偏远地区网络建设采用昂贵的设备和复杂的协议,将会出现极大的资源浪费,也不适合当地实情。因此,研究一种简单有效的不依赖于特定协议的网络成图方法是很有意义的。

2 系统与算法设计

本文将根据一个实例进行仿真研究,通过数据库设计完成对散列节点坐标的入库存储操作,以数据库文字形式反应当前网络拓扑结构。在这一过程中通过建立一个路由表,为后面的拓扑算法做铺垫达到对数据访问与读取,之后进行拓扑图绘制。

2.1 系统设计

上列中给出了一种6个散列节点的分布情况,本文将根据这个实例,进行进一步的研究分析。

按照一个网管系统的搭建方法,对于一个呈现拓扑图的系统来说,系统模块主要分为读取IP地址方法模块,数据库模块和成图系统模块。如图2所示。

系统模块分为IP地址读取,数据库搭建以及最后的成图系统。整个系统在最后呈现出来的会有三大部分,第一提供IP地址显示功能。第二,提供数据库管理功能,当出现设备改变,线路变更,可以直接在系统中对数据库进行修改,达到管理目的。第三,成图系统,根据改变及时呈现拓扑结构图,当然成图的排列方式是根据主观意愿产生。下面将围绕系统模块进行进一步研究分析。

2.2 实例录入与数据库设计

数据库设计方面,以Access数据库为基本数据库配合MFC的ODBC数据库编程,完成数据库的各项操作。数据库设计流程可以概括为:Access构造数据库,在Windows中定义ODBC数据源,MFC的ODBC数据库编程,MFC界设计。

在搭建Access数据库时,数据库表项设计就是路由表的设计,按照实例要求设计出的Access数据库如图3所示。

完成上述数据库搭建后,将进行数据库设计。数据库界面信息应当包括:IP地址,设备ID号以及下一跳地址。对于网络通信,如何自动读取设备的网络信息,本文采用的是套接字(socket)编程,通过Socket编程可以很容易的读取到设备的所有网络信息,包括设备ID,设备IP地址以及与其相连的设备信息。Socket编程不作为本文讨论重点,具体实现算法不在这里阐述。

下面进行数据库设计。在MFC中新建一个AppWizard工程,搭建好数据库模块,进行ODBC数据库编程。对于ODBC数据库编程最关键的一点是变量的命名与赋值,对于每一个属性框,都要一一对应为其命名,这也是对后面的拓扑算法分析做铺垫。系统设计的数据库结构为图4所示。

可以看出4个属性框体和4个数据库功能。数据库功能模块编程设计不在这里讨论,对其中前三个属性框体的命名与赋值将直接关系到后面的拓扑算法分析。按照ODBC命名规则与要求,三个属性框体在数据库各项功能中的命名规则与赋值如图5所示。

数据库具体的算法设计不再讨论,区分了这些属性框体之间的关系,下面将进行拓扑算法分析。

2.3 拓扑算法分析

拓扑图的绘制离不开坐标,有了坐标就能知道两者该怎么相连,那么现在这个问题的焦点就集中在系统如何通过数据库中的信息得知坐标信息,简单说系统如何通过数据库知道到底该怎么把这些设备在屏幕上给按照一定的秩序、比例相互连接起来。由图3可知散列节点相互连接的情况,数据库中,因为它们是相互关联的,所以数据库的读取操作是非常容易的,那么,系统如何实现路由表像坐标映射的转化,将是拓扑图绘制的重点。

无论绘制任何图形,绘图程序开始必须确定一个基准点,不妨预设R1为基准点,并对其设置坐标(50,50)。这里有必要一提的是,MFC绘图功能,坐标计算是从对话框左上角开始,左上角坐标为(0,0),之后的坐标按照像素横向为X轴,纵向为Y轴,不存在负坐标。从表中和数据库的显示中可以看出连接信息,因为那是一条一条的读取,再存储进数据库的,不存在坐标问题,但是拓扑图形算法中,如何让每个节点准确的连接到与它相邻的节点,是很关键的。本文采用的方法是二维数组存储扫描以及字符串比较。

由Socket编程,读取到设备的各项信息,它们是与图5的变量表是一一对应的。通过扫描每个节点的设备信息即路由表的NEXT选项,可以获知每个节点的连接信息并将它们存入一个二维数组NEXT[][]。

数组的每一行就是对应设备的连接情况。以R1为例,扫描完毕,NEXT数组第一行应包含R1的NEXT信息,NEXT[0][0]=R2,NEXT[0][1]=R4,NEXT[0][2]=R5,NEXT[0][3]=R6;如此往下直至全部设备扫描完毕,当然数组定义前得指定数组大小以节约资源。全部扫描完毕后NEXT数组为:

对于设备列表同样,在全部读取完毕后,存放在一个一维数组中,命名为ID[],最后存储结果为ID[6]={R1,R2,R3,R4,R5,R6}。算法设计为,从基准点R1开始,按照路由表,逐行扫描比较,就是说,从ID[0]即R1开始,扫描NEXT[1][]的所有元素,将R1与NEXT[1][]即第二行所有元素比较,通过strcmp()函数,若有相同即strcmp()==0,则可以确定ID[0]与ID[0+1]相连,接着扫描NEXT[2][]的所有元素,若有相同说明ID[0]与ID[0+2]相连,如此往下,直到扫描完NEXT[5][],由扫描结果知道,R1与R2,R4,R5,R6相连。接下来则以基准点R1开始按照一定比例尺画出R1到这四个点的直线,这里,比例尺将自行设定。按照同样的方法,跨行扫描直至完毕。扫描完毕后,程序将得到所有点的坐标情况并绘制出拓扑图。下面继续以这个例子按照自己设定的坐标展现出一副地址映射表。对于不同的系统,因为没有对设备添加别特的位置标识,因此成图结果不尽相同,很有可能和实际设备位置布局都不符合,本例中,以R1为基准点,按照树形结构往下分散,进行绘图。按照这个思想,以R1(50,50)为基点,向下先分出4个节点,R2,R4,R5,R6,Y轴距离按照以基点4倍作调整,X轴距离以两点间距2倍调整,以此往下,得出拓扑图。

3 结果与分析

3.1 拓扑图展示

在分析完算法后,将展示按照上述算法呈现的拓扑图。如图6所示。

从上图可以看出,上图绘制的图标位置与程序中设想的是一样的,因为程序是按照树形结构往下搜索,从R1开始,没搜索到一个与R1相连的节点,就把它当做是R1的子节点,如R2,垂直下来,最后搜索完毕发现了R1的4个子节点,由于程序要求Y轴不变,因此4个子节点的Y轴都相同,X轴按照2倍距离保持间隔,也符合要求。当R1搜索完毕,搜索R2时,R2发现了它的子节点R3,于是同样向下画出R3,之后的节点都有搜索过,所以不再划线。这就是网络拓扑图绘制模块实现的功能。

3.2 结果分析

从上面的成果展示中可以看出系统的实现与第四章中所设计的结果大部分相符,也符合实际结果。但是,到了绘制拓扑图的时候,最终的拓扑图和第四章中预先设定好的这个实例结果不相符合。实例中的拓扑图结构包含了互联、交叉等各种情况。但是由最后呈现出的拓扑图结构和实例比较,不仔细分析互联情况,光从直观上看,两幅图在呈现设备位置关系的问题上,差别还是很大的。

产生这个问题的原因其实很简单。在复杂的网络中,系统仅仅获得的是设备间的路由信息,然而路由信息中并不包含实际的地理位置信息。当任何问题涉及成图的话,最重要的就是坐标和比例尺这两点,在系统中不包含这些信息的时候只能依赖于算法自身设定的基准点和比例尺来进行地图模拟分布。这样一来,往往就会与实际情况产生较大差别。从这点入手,如果每台设备上都能装有地理信息,那么成图上将会非常准确,但是如果是这样,那通过路由信息绘制拓扑图将变的毫无意义,直接从地理信息入手不是更加方便。因此,能否在给定几个关键点的位置后,完成一幅与实际情况较为接近的拓扑图的研究将变得很有意义。

还是依照上例,先以基准点R1开始,程序进行逐行扫描,当对比出路由表两个参数符合的时候,可以得出这两台设备互联。最后以树形的自顶向下的成图方法来展现拓扑图。下面还是以这个原则来分析以上问题。

假设1:假设1-6设备,知道1-5这五台设备的坐标信息。如果知道五台设备信息,那么不需要在程序中进行复杂的坐标赋值操作,只需通过第一步的遍历,发现有相连的设备时,直接使用LineTo(x,y)实现。当扫描到1号与6号相连时,依然采用Y轴不变,X轴扩展2倍的原则,以树形扫描方式扫描,R1(50,,50),R2(300,50),R3(350,200),R4(40,200),R5(100,200)得出以下结果。

假设2:知道R1,R2,R3,R4。具体算法以上已经说过,还是按照保持同树下的Y轴不变,X轴两倍为原则。

假设3:R1,R2,R3。对于R4--R6,还是按照树形检索成图,最后结果为。

假设4:R1和R2已知。先对R1开始按照树形检索,得到并排存在的R4,R5,R6,然后再对R2进行树形检索,得到R3,最后有下面的效果图。

假设5:只知道R1。将产生如图6所示的拓扑图。

通过上面的五个假设,假设的点数越多,成图效果就越好,比如从假设了5个点的图5-8与只假设了一个点的图5-12相比较,可以看出图5-8更接近实际。然而,图5-10和图5-11再假设了三个点和两个点的基础上,也得打到了与实际相差不大的拓扑图,这是因为,图5-10和图5-11假设的点中,包含了一些关键点,一些可以决定图形形状的关键点,如R2,R2确定后,通过R1的树形遍历,和R2的树形遍历,就可以遍历出实际结果。

综上分析,对于实际中的拓扑图绘制,不光依赖于算法本身定义的比例尺和成图规则如本研究中成图规则是一种自顶向下的树形检索,更多的依赖于关键点的确定,定的点越多成图效果就越好,但是如果定的点多了,那么通过路由表自动成图将变的没有意义,因此要通过确定关键点,来达到更好的成图效果。

本次研究采用的是树形检索方式,当然对于不同的检索方式得到的图形也不尽相同,就如同本文开头所说,不同的网络结构需要采用不同的设计方法以达到对网络更加直观的印象。对于关键点的确定可以通过上面的比较看出,选择节点连接数较多的点作为关键点会达到很好的效果。在大型网络中,这些关键点也就是各个子网的网关,在小型网络中,这些关键点就是主机,在更小型的临时搭建的网络中,这些关键点就是其中的主要节点,即端口连接最多的节点。

4 总结与展望

本节从各个模块进行了系统实现,在一个完整的网络成图系统中,通过数据库和拓扑图把拓扑信息表现出来。提出的问题是如何得到与实际相符合的拓扑图,通过给定数量较多的点的坐标和通过给定极少数关键点的坐标都可以获得效果比较好的拓扑图。如果在企业内部,要求设备之间的地理位置相符合或者相差不大,那么如何进行位置控制,也是值得研究的内容。另外,成图的规则是可以各种各样的,本文采用树形结构画图,这样减少了交叉结点的产生,这也是得到了一种如何避免较少的交叉结点产生的方法。通过讨论和假设,得到结论是:确定的点数越多,得到的图越精密,以及在点数限制的范围内,确定的关键点越好,得到的图越与实际相符。

通过此次研究,本文还有三点值得进一步研究的地方。第一,因为本文采用的主要方法是仿真,所以一切条件都是在理想状况下进行,包括环境因素以及数据的给予,这点对于现实中的专网来说是存在隐患的。对于专网必然存在环境因素影响和数据的不稳定,所以,如果能在现实允许的条件下,自行组网研究,那肯定会得到更加深刻的结论。第二点,如何才能在更复杂的网络中,减少交叉结点数量,虽然文章用一个例子证明了,以树形结构进行拓扑能有效减少交叉结点数量,但是能否进行数学论证。第三点,突发的散列节点可以理解为一种专网,那么其中必然存在流量问题,必然存在线路利用率问题,如何在拓扑图上显示出每条线路的流量,这将会给流量管理带来极大的方便。

以上这些研究问题,有的通过书籍资料看到了现在已经研究成功,有的问题仍然处于研究阶段,特别是不可控的如流量和分布问题。对于拓扑图的研究不光在网络上运用广泛,在各行各业现在涉及GIS(Geographic Information System)的都很受欢迎,因此对于网络拓扑结构的研究还远远不够。

在实际应用中,网络管理系统除了文章开头所说的企业管理中的运用,军事运用,农业运用,无线传感网之外,网络管理系统的建设对于一个地区的经济开发是非常重要的。对于偏远地区进行网络建设,设计出一个方便快捷的网络管理系统,不仅能为企业与政府节约资源,更大程度上是符合当地实情,易于维护。本次研究的方法,完全可以运用于小型网络的管理系统之中,不依赖于任何特定协议,方便、简单、明了。

摘要：网络管理就是维护一个网络系统的正常运行,其中给人最直观的呈现就是网络拓扑图。网络拓扑图的绘制方法有很多种,目前广泛采用的方法有基于ICMP、ARP和SNMP协议的拓扑算法,其中以基于SNMP协议的拓扑算法最为主流。对于任意网络中的散列节点如何不依赖于特定协议而自发的进行拓扑图绘制,这在各种小型网络建设中是非常重要的。本文将根据一个实例,对散列节点网络成图方法进行研究与分析。除了研究得到拓扑图的方法外还将对最终成图结果如何与实际相符合做出讨论。

关键词：散列节点,SNMP,拓扑图,网管系统

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成图系统 篇8

钻孔柱状图是地质勘探分析中的基础图件,可形象刻画岩层、矿体等的地质结构及相互关系,是编制其它综合图件基本依据[1]。编制钻孔柱状图是地勘单位的基本工作,也是投入精力最多的工作之一。我国钻孔柱状图的绘制工作主要有两种形式,一是在手工精细绘制基础上,然后利用GIS、CAD或Coredraw软件进行矢量化成图,成图慢、效率低[2];另一种则利用各种程序设计语言基于AutoCAD或各类GIS平台进行二次开发[3],效果较好,但是对于广大的地质工作者来说,平台开发比较复杂,需进行专门培训,从而限制了系统的推广和应用。此外,国内外现有成熟软件,如uMap、GeoMaster、RockWare等软件,行业性强若只需生成钻孔柱状图一项功能,仍需要购买整个应用平台,需要培训;且国外工程地质软件,对中文不支持或支持较差,添加中文注释信息困难[4]。

因此,现行软件由于其功能不完善、不易使用等问题而未普及,钻孔柱状图的自动成图技术的研究探讨就有其必要性[5]。本文基于Access数据库(或改变连接字符串使用SqlSever),采用ADO.NET与GDI+相结合,在Visual Studio环境下实现了钻孔柱状图的自动绘制,并对图例填充、薄层处理等细节问题进行了探讨。

1 数据库的设计

1.1 钻孔数据库

根据钻孔要表达信息,建立ACCESS格式的钻孔数据库,建立钻孔的基本信息(包括名称、位置、坐标、标高、勘察单位、完探深度等)、分层特征(顶高、底高、厚度、累积厚度等)、地层特征(地层系、统、组年代信息、岩性描述等)、测试数据(室外岩心采取率、动探测试、井下电视、标贯信息、抽水试验数据等和室内土工试验等)、岩性图例(岩性图例填充符号编号、名称)等总共7个数据表。

1.2 表与表之间关系

在已建好的7个表中,采用基本信息表(Location)作为主表,其余6表作为子表,均采用“钻孔编号”为关键字(Data表中有值均为“钻孔编号”的数据列),每个表中都可依据关键字调出所需信息以供查询或操作。

1.3 岩性符号的管理

通过Windows提供的绘图软件或者专业的绘图软件如GIS、CAD、PS或者CoreDraw等依据《区域地质图图例》规范,按照标准岩性划分建立一套常用岩性符号图例,格式可以为bmp、jpg或gif,文件进行编码后存放到指定的目录,以便按编码直接调用,进行地质断面的填充。

2 技术思路

2.1 实现思路

本文钻孔资料自动成图主要思路是应用数据库ADO.NET,基于C#语言开发实现钻孔资料编辑管理模块与钻孔柱状图的成图算法。应用ADO接口提取钻孔数据的空间坐标和岩性特征生成相应的图斑,并在窗体的图形控件中实现成图显示。

在开发过程(见图1)中,数据库采用Microsoft Access作为数据平台,应用SQL数据库语言,建立钻孔资料的数据库,进行钻孔数据的输入、编辑、管理及提取;而成图则采用GDI+基本绘图模块,设置绘图参数以及柱状图的格式、框架,用ADO中读取分层和岩性描述数据进行框架填充,实现钻孔柱状图的自动成图,最终以方便的图片形式供研究人员分析。

2.2 开发中遇到的技术难点

2.2.1 绘图缓慢

工程地质软件有时要创建十分复杂的柱状图,将要绘制图形直接在窗口中绘出,即使配置较高的机器,也需较长时间才能显示。另外,图形或者文本在屏幕上绘制,会有意外闪烁。

2.2.2 分页问题

钻孔柱状图当前页绘制完成以后,会有当前钻孔未绘制完毕的情况,需要在新的一页甚至两到三页进行剩余部分的绘制,这就需要注意分层深度、岩性描述以及填充的衔接。有时某些钻孔剩余很少部分未绘制,需从实际应用考虑是否调整绘图比例,是否进行分页。

2.2.3 薄层处理

在绘制柱状图的沉积构造绘制时,由于薄层厚度太小,按既定的比例空间不够绘制分层数据和岩性描述,这就要求我们将薄层的绘出后,将要填写文字和数据的地方进行必要处理。

2.3 开发过程中的关键技术

所用程序设计语言C#.NET是微软在2000年7月推出.NET Framework的第一版是提供的一种新语言,近年来,由于其派生于C/C++简洁语法,仍能保持C/C++原来功能,对象定位简单,类型安全。尽管是新语言,已经成为Windows及Web开发人员的首选开发工具[6]。

GDI+(Graphics Device Interface,图形设备接口),将应用程序与图形硬件隔离,从而允许开发人员创建与设备无关的应用程序。它以继承类的方式,通过调用GDI+类提供方法,此方法又反过来调用相应特定设备的驱动程序,进而实现图形在屏幕或其它特定设备上的显示。GDI+提供的服务分为3个大类:二位矢量图形、图像处理和版式[7]。

ADO.NET是微软提供一组可用于和多种数据源(主要为数据库)进行交互的面向对象类库,其提供用与数据源进行交互的相关公共方法,可保证平台互用性和可伸缩的数据访问。类库主要有用于交互连接的Connection类,用于执行查询、修改、插入等操作的Command对象以及用于暂存数据的DataReader、DataAdapter类和DataSet对象等来撷取、处理与更新数据。

模块在开发过程中,针对开发中遇到的技术难点,一是采用双倍缓冲技术解决在计算机中直接绘图的速度缓慢并消除意外的闪烁效果,其次应用缓冲线绘制技术进行钻孔柱状图的薄层注释填充并用数组自动判断来实现分页,使得柱状图可以快速、美观的自动成图[8]。

3 基于GDI+进行地质钻孔柱状图的自动绘制

柱状图主要由表头、图框与填充内容等几大部分组成[9],其均绘制于Picture Box窗体中,具体各部分绘制分别实现,绘制代码所需命名空间为System.Drawing.2D。具体实现如下:

3.1 表头的绘制

表头包括钻孔的基本信息及柱状图的各列对应内容的列名,内容固定不变而且是各个钻孔的公用必需部分,可以在程序中事先设计好格式。与数据库的交互操作由数据连接读写类DataMean()与操作类DataOperate()实例化后执行。

(1)画表头线。不需连接数据库基于Pen()函数,已绘图控件左上为坐标原点,用屏幕起始点坐标绘制表头线,典型代码如下:

(2)填写表头。由Connection类连接数据库,应用DataReader类按关键字逐条读取数据并进行绘制,以DrawString()函数绘制表头数据,同时,以主表中的“钻孔编号”列值绑定钻孔选择下拉框comboBox1,典型代码如下:

调节下拉ComboBox值,即可得所钻孔柱状图表头,如图2:

3.2 图体框架部分及数据填充

因表头图幅已确定,图体框架的绘制也可以由DrawLine()函数绘出柱状图中固定的列线,而地层线的绘制则需要应用DataSet对象调用Data数据表中相应内容,转化为双精度值后进行绘制。程序的实现如下:

(1)读取分层数据,绘制地层线。读取数据以后,需要用数组有选择存储“累积厚度”字段值,然后进行定义Value[0与Value[*],进一步进行绘制,典型代码如下。

(2)分页处理

若柱状图在当前页未能绘制完毕,就要考虑分页问题。表头,表体和表尾三部分,在钻孔深度较大不能绘制完毕时,具体分层步骤实现如下:

(1)计算表体(是累计厚度和岩性描述区域累计值的最大值)和表尾的高度,查看剩余部分,若仅剩表尾,则调整表体的(绘图控件)的大小,尽量绘制成一页,若剩余数层地层,则另起一个新窗体进行绘制,格式固定;

(2)新窗体绘制时,事先定义好String全局变量,分别存储文字型的岩性描述,系统组等地层信息;Double全局变量,存储上层表尾处剩余的分层数值,以便下层继续绘制。并且注意变量即是清零。

画地层界线填写层底标高,深度,厚度,岩性名称以岩性描述以及水位、动探、钎击数的绘制,绘制过程与上两步大体相同,不再赘述。

3.3 应用双倍缓冲进行岩性图例的填充

针对在屏幕中绘制文字或图像时的速度缓慢或意外闪烁问题,可首先将存储好的图形绘制到图像对象,绘制完图像后,再将图像绘制至窗口,这个技巧就是双倍缓冲`。同理,该技巧也可先进行背景绘制,然后再在背景上进行图像绘制,这样,既可以缩短绘图时间,亦可以消除闪烁。具体的实现步骤如下:

(1)事先将图例数据库存贮至项目文件夹得Bin/Debug目录下。

(2)首先在窗体类中添加Image变量声明,在构造函数中创建SmallImage对象,创建纹理画笔,典型代码如下:

(3)编写窗体的OnPaintEvents()函数,将图像绘至Brush对象,而后由Brush绘成纹理画笔填充柱状图断面矩形,并注意画笔Dispose(),释放内存以避免耗尽。

3.4 运用缓冲线绘制技术,进行薄层处理。

当地层划分较薄而岩性描述文字又多、所显示比例尺较小的情况下(见图3),既定岩性描述区不能容纳全部岩性描述,则需要画缓冲线来解决,使其能较美观地显示。

具体的算法如下:

(1)定义一个数组,每次画完一行,记录这个行线的累积深度,根据ADO读出的岩性描述和岩性名称所占字符,计算出需要的最大行距,适当安排岩石名称和描述的位置;

(2)如果描述文字所占的总高度大于该层厚度,则以岩性描述文字的最低位置画横线来结束该层,否则,则以岩性描述文字所占的总高度来结束该层;最后一层应特别处理,如果最后一层的层厚大于或等于该层岩性描述文字所占的总高度,则按照层厚来画底界限。

(3)画线完毕后,将这个行线和岩层厚度的底板线连成缓冲线。

本文所作的柱状图是单孔柱状图,旨在快速生成涵盖勘察工程中钻孔的绝大部分信息,以供研究人员分析。完整柱状图的生成效果如图4所示。

4 结语

通过本程序模块开发,利用ADO.NET与GDI+相结合,以ACCESS数据库作为数据源进行交互,实现了钻孔柱状图的自动生成,可比较现有的柱状图成图的低效率,低精度以及分享性不足等缺点,缩短了绘图时间,简化了图件绘制程序,解决了一般编程制图过程中绘制缓慢以及意外效果等问题,并对地质图例的填充及薄层处理等进行探讨阐述。对实现钻孔柱状图成图标准化与规范化,以及其它测绘研究领域(如水文钻孔综合柱状图,测井曲线图等)的柱状图绘制技术进一步拓展具有较好的借鉴性意义。

但该程序的也存在不足之处:虽然该程序编制与应用十分方便、简单,但是在数据录入和其它图件的集成应用方面还存在繁琐流程,有待于加强对数据管理与集成模式的优化改进。

摘要：针对勘测设计企业业务信息管理的具体需求,分析了勘察设计企业业务信息管理系统的主要功能,建设的系统主要包括项目管理、合同管理、费用管理及系统管理等功能;在此基础上,阐述了系统的开发原则、应用效果和特点。

关键词：勘察设计企业,合同管理,费用管理,设计与开发

参考文献

[1]贾柳静.地质剖面数据库管理及自动成图系统的研究与设计[D].中国地质大学(北京),2006年.

[2]许哲平,陈建强,迟文学.基于Delphi7和CoreDraw 9VBA的钻孔柱状图自动成图系统[J].桂林工学院学报,27(1),81-85.

[3]郑洁红,吴名彬.工程地震钻孔柱状图的微机绘图系统[J].华南地震,1998,18(2):72-77.

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[8]迟文学,陈建强,许哲平等.钻孔柱状图中缓冲线绘制技术[J].地质科技情报,2006,25(5),2-5.

[9]陈文杰,应轶.第四系钻孔柱状图成图系统的设计与实现[J].地矿测绘,2007,23(4),12-16.

矢量点在克里格法成图中的研究 篇9

计算机辅助制图技术随着计算机技术的进步得到极大提高,double fox软件及surfer软件是地质成图软件,克里格法是常用的数学插值方法。以上三者结合,在double fox软件完成获取图片矢量点,surfer软件完成对矢量点的插值运算,最终完成构造成图。提高了地质工作者的效率,可以基本满足地质工作者的做图需要。其中,矢量点的获取直接影响最终结果的成败,对构造成图的完成具有重要意义。

1 克里格法

克里格法是以法国D.G.Krige的名字命名的一种最优内插法[1]。克里格法的概念为对空间场进行结构分析,提出变差函数模型,然后利用变差函数模型中由已知点获取的估点值进行克里格计算。按照空间场是否存在漂移(drift)可将克里格插值分为普通克里格和泛克里格[2]。

克里格法以数据空间场的结构性质为基础进行估值,在充分了解了该数据场的特点后分析出其性质进行差值,在插值过程中根据数据点之间的空间相关性,自动识别矢量点的空间分布,根据变差函数分析由已知矢量点推算出待估点,从而完成差值。利用变差函数进行差值过程中,由于空间场的各向异性,如果已知矢量点距离较近而且在同一方向,那么离待估点较近的矢量点的权值较大,而其他点的权值较小,这就消除了由于采样不均带来的误差,这种现象在克里格插值中称为“屏蔽效应”。[2]

1.1 变差函数分析

在Surfer中构造成图的研究主要利用克里格法提出变差函数模型,由获取矢量点推算出待估点,然后进行插值成图。其基本公式为[3]:

Z(X0):待估点的值

Z(Xi):已知点的值

λi:已知点对待估值点贡献的权系数

待估值点贡献权系数的求取是进行插值成图的关键,而待估点的获取是由已知矢量点推算而来,已知矢量点在插值成图中意义重大。地质统计学认为一个地质参数往往不能用一个简单的确定性函数来表示,它们是随机的,但这些值又呈现出一定的空间连续性,相互之间有一定的相关性。地质统计学引进了变差函数来研究这种区域化变量[3]。变差函数公式为[3]:

一般假设与x取值无关,以公式中的h为横坐标,x为纵坐标做出的图叫变差图。变差分析是在插值过程中重要分析方法,而获取的矢量点是成图的数据来源,通过分析可知矢量点的获取在插值成图、等值线平滑中意义重大,如何获取图片上已知的矢量点成为构造成图的关键。通过实验分析,double fox软件能够有效地获取矢量点,再通过surfer软件的克里格法找到待估点,然后插值成图效果显著。

2 应用实例

以制作新疆油田巴楚地区的一张ST小层构造图为例,简要介绍将double fox软件和surfer软件的结合进行地质制图的过程,简要阐述如何将图片格式的地质构造图用surfer软件制作出来。

2.1 应用double fox软件对图片进行矢量化

第一步:启动double fox软件中的dfdraw模块,插入位图文件:某油田某地区构造图.jpg,因为图片文件来源不同,当出图需要将矢量图转换成实际坐标时候,就需要对坐标进行校正。

校正的步骤如下:

2.1.1 找出图中坐标明显的四个点,这四个点需要坐标准确读出,分布范围广,可以覆盖整图,分别读出各点的x,y坐标;

2.1.2 在增加一个类别名中增加一个类来增加一个校位用的辅助线,在位图中找准原图中对应的那四个点[4];

2.1.3校正:单击菜单“处理—校正坐标—任意四点校正”,这时屏幕左下角提示“确定左下角点”,用鼠标点中四个点中左下角的点,这时弹出输入实际坐标对话框,顺时针方向分别输入在原图上读取的实际坐标[4];

第二步:等值线和断层矢量化,校正结束后,在树状类别管理器中用鼠标右键增加新层名,然后进行线类信息矢量化,单击画笔工具,鼠标变成画笔状态,以位图中的等值线走势以及断层的走向为准,将等值线和断层分别矢量化;(见图1)

第三步:数据点均一化,将位图中等值线矢量化完以后,删除导入的位图,启动double fox软件中df Faultage Process模块,将矢量化的等值线和断层按步长加密曲线中的点,将数据点均一化[4];

第四步:边界数据的制作,在位图中将位图的边界矢量化后,同样进行均一化处理;

第五步:surfer制图数据准备,将均一化的等值线和边界数据从double fox的dfdraw中导出,保存成.dat文件,得到surfer制图的准备数据。

2.2 surfer制图过程

第一步:数据分类整理,启动surfer.exe程序,打开新建工作表,将已准备好的.dat文件分别打开后,对等值线、断层、边界数据行列准确标定后保存成.bln格式。

第二步:等值线的网格化,选择网格栏中的“数据”,从文件中选择要等值线图的数据文件,点击该数据文件后打开网格化数据,在其中分别选择xyz对应的数据,在网格化方法中选择“最小曲率方法”,点击“高级选项”,选择折断线和断层,点击包含“断层跟踪文件”选择断层数据文件,并点击断层数据文件,点击确认后即可形成*.grd网格图文件;

第三步:网格图的白化,在“网格”一栏中选择“白化”,目的是网格文件区域边界化,使之受边界限制,点击“白化”后,出现*.grd文件,选择*.grd文件后接着选择一个边界文件,点击边界文件后出现输出一个白化后的*.grd文件[5];

第四步:带断层的等值线图生成,成功白化后的文件进行样条平滑,然后在地图栏中选择“等值线图”中的“新建等值线图”。(见图2)

3 小结

通过以上实例可见,获取图片的矢量点在克里格成图中意义重大,是生成待估点的来源,是插值成图的关键,利用double fox软件和surfer软件就可以获取较为准确地矢量点,并进行克里格插值运算,生成构造图。由于获取图片矢量点有一定难度,例如在Surfer软件中无法准确对图片格式的构造图矢量化,而将double fox和surfer软件结合起来使用,就能很好的解决这一难题,因此为将图片矢量化,然后运用克里格法成图提供了一个很好的思路。

参考文献

[1]KRIGE D G.A statistical approach to some basic mine valuation problems on the Witwatersrand[J].J Chem Metall and Min Soc South Africa,1951,52(6):119-139.

[2]文雅,郭治兴.应用Win-Surfer软件绘制降水等值线图[J].土壤与环境,2002,11(4):360-362.

[3]王泽华,李庆.地质统计学方法在储层预测中的应用[J].新疆石油学院学报,2001,13(1):26-30.

[4]双狐软件有限公司.双狐软件使用手册[S].

[5]裴丽娜.MAPGIS及Surfer软件在海底地形图中的应用[J].科技信息,2009,1.

[6]马志霞,王佳峰,韩艳超.双狐软件在安徽煤田勘探开发中的应用[J].煤炭技术,2006,25(6).