测量数据处理的网络化模式

胡荣明，杨成斌，陈晓娣

(西安科技大学 测绘科学与技术学院，陕西 西安 710054)

一、引 言

测量数据处理是测绘工作过程中不可或缺的一部分，测量数据处理软件的出现使测量数据处理由手工计算方式转变为半自动计算甚至全自动计算方式，测量数据处理的效率和质量在不断地提高[1-2]。目前，一些单位和机构已经研制出多种各具特色的单机版测量数据处理软件，如武汉大学的控制测量数据处理通用软件包(CODAPS)、清华大学的工程测量控制网平差系统(NASEW)、南方测绘的平差易(Power Adjust)等。随着桌面测量数据处理软件的不断成熟和计算机网络技术的发展，测量平差软件也在向着网络化发展[3]，研发高效、方便、实用的测量数据网络处理系统成为一大热点。

测量数据网络处理系统一方面省去了用户安装单机平差软件的麻烦，只需通过网页浏览器即可进行测量数据处理，原始数据及处理结果都可保存在网络服务器中，大大地避免了测量数据的丢失问题，实现了数据的统一管理和共享，方便单位内部的信息交流；另一方面，Silverlight技术的出现解决了传统Web开发技术研发测量数据处理系统所面临的问题[4]，为本文的研究提供了技术保障。

为此，本文利用Silverlight技术设计并研发基于富客户端的测量数据网络处理系统，在提供完善的数据处理功能的基础上，大大丰富了用户体验，减轻了网络负载，提高了系统运行效率。

二、Silverlight技术

Microsoft Silverlight技术是一种跨浏览器、跨平台的RIA应用开发技术，能够运行在多种操作系统之上，支持.NET框架，拥有大量的类库和控件；具有强大的2D和3D矢量绘图和多媒体文件播放功能，支持LINQ、WCF和跨域访问等[5]。 Silverlight的用户界面由XAML标记语言呈现，逻辑程序可以使用C#和VB.NET等面向对象的编程语言实现，它把界面呈现逻辑和部分程序控制逻辑移到客户端实现，在客户端实现数据约束和程序逻辑控制，发挥了客户端系统的性能，减轻了服务器的负载，提高了性能表现[6]。图1为Silverlight的技术框架。

三、系统设计

1.系统功能设计

测量数据网络处理系统的主要功能包含各种平面网、水准网及GPS网等的平差计算功能，测量数据和网图显绘功能，以及系统的基本管理功能等。系统具体功能设计如图2所示。

图2 系统功能设计

2. 数据输入输出设计

对于任何系统和软件而言，系统的数据输入和输出问题一向是最为重要的问题之一，数据输入的方便程度与速度直接影响一个系统的使用效率，同时也会对系统的精度造成一定的影响[7]。对于以数据为基础的测量数据处理系统而言，数据的输入输出设计显得尤为重要。

(1) 数据输入

本文所研究的测量数据网络处理系统可以提供多种可视化的数据输入方式，用户可以方便、快捷地输入测量数据，提高系统的使用效率。

1) 建立与电子仪器的接口，直接导入观测数据，然后经数据预处理后转换为相应的数据格式进行平差计算[8]。

2) 提前编辑好相应格式的平差数据文件，导入系统后进行计算。

3) 对于系统数据库中已经存在的数据，可以通过访问数据库，查找到相关数据后导出并进行平差计算。

4) 在观测数据量比较小时，用户可以直接依次将平差数据输入系统中，进行平差计算。

(2) 数据输出

数据输出包括原始数据的输出和平差报告的输出。其中，平差报告是在系统平差计算完成后根据平差结果生成的，平差报告的内容由用户进行设定。

1) 用户输入的平差数据及平差结果显示在网页上，这样用户可以第一时间得到平差结果并进行成果评价。

2) 原始数据及平差成果可以以文件方式保存在用户本地。

3) 原始数据及平差成果可以保存到系统的数据库，这样方便用户以后对平差数据的再次查看。

4) 用户可以通过打印方式将平差数据和结果进行输出。

四、关键功能实现

1. 控制网图及误差椭圆绘制

在平面网平差中，仅仅将控制网的边角和控制点坐标的平差结果以文字形式显示，还不能直观地了解控制网的整体情况(如控制点的相对位置、控制网网形等)。因此系统还需要按照用户给定的比例尺大小将控制网图和误差椭圆图绘制出来[7]。

Silverlight中提供了多种Shape对象，其中最基本的是Line对象、Rectangle对象和Ellipse对象。Line用来绘制直线，指定起始和结束的坐标值就可以画一条直线；Rectangle用来绘制一个正方形或矩形，只要设置Rectangle的宽度和高度就能画出正方形或矩形；Ellipse用来绘制圆或椭圆，可以通过调整其Width和Height属性来调整水平和垂直半径。因此，利用这几种Shape对象即可以实现控制网图和误差椭圆的绘制。

(1) 绘图坐标系的转换

如图3所示，利用Silverlight的Shape对象进行矢量图绘制时，它的坐标原点位于容器控件(如Canvas控件)的左上角，而测量坐标系的原点应该为控件的左下角，因此，在绘图之前要将控制点的测量坐标转换为绘图坐标。

若绘图比例尺为m，Canvas控件的宽为width，高为height，则可以得到测量坐标与绘图坐标的转换关系式为

图3 坐标系转换

(2) 控制网图及误差椭圆绘制

控制网是由控制点组成的网形，利用Line和Circle对象即可实现控制网图的绘制，其中，已知边长使用双Line表示，未知边长使用单一Line表示，已知控制点以两个同心圆表示，未知点以一个圆表示。若某一边长平差后精度超限，则会以加粗的红线来表示。同样，若某一观测角度平差后精度超限，则该角度的测站(控制点)会以一红色实心圆表示，如图4所示，边P2P6、BP6平差后精度超限，以P3、P6点为测站的某些角度值平差后精度超限，此时需要根据平差结果判断具体是哪些角度。

图4 控制网和误差椭圆

误差椭圆的绘制是在控制网图的基础上，以控制点坐标为中心，根据椭圆的长短半轴和旋转角度进行绘制。同样，对于长短半轴较大的椭圆也以红色表示。

对于系统绘制的控制网和误差椭圆，不仅可以在系统界面上显示，也可以以平差报告附图的形式输出保存，或者单独以各种图片格式输出或存入数据库。

2. 图形查询

系统绘制的网图不仅能直观地反映控制网的网形信息、误差椭圆大小，用户还可以通过移动鼠标来查看控制点的平差信息。当鼠标移动到某一控制点(即Ellipse对象)上时，系统将自动弹出信息显示窗口，显示该控制点的类型、坐标平差值、点位精度，以及相关的边长和角度平差值。示例逻辑代码如下

<-Ellipse对象->

Ellipse eps=new Ellipse()；

<-鼠标移到Ellipse对象上时要执行的事件->

eps.MouseMove+=new MouseEventHandler

(Ellipse_MouseMove);

private void Ellipse_MouseMove

(object sender,MouseEventArgs e)

{

Ellipse eps=(Ellipse) sender;

string name=eps.Name;

<-通过控制点名查找该点的平差信息->

nametoinfo(name);

<-显示信息窗口->

showwindowinfo()；

}

3. 可视化平差

当控制网规模较小、网形较简单时，用户可以直接手工输入观测数据进行平差计算，但是对于大型、复杂的控制网，其包含有大量的观测数据，数据之间的关系也相对复杂，因此数据的手工输入需要技术人员具有较高的专业水平才能完成。如果数据的输入能够在屏幕上参照控制网草图来进行，然后进行平差，即实现数据输入的可视化，那么一般的技术人员也能进行大型、复杂网形的平差[9-10]。

可视化平差的作业流程有以下几步：首先，用户在屏幕的绘图区域绘制出控制网草图，即按野外控制网的网形大致确定出控制点的相对位置，标注点名，并根据测量边将控制点连接起来；然后在草图上选取已知点，输入已知点数据，选取角度观测测站和观测边，输入观测角度和边长；最后根据输入的数据进行平差计算，显示平差结果，绘制平差后的控制网图和误差椭圆。

利用Silverlight的矢量绘图功能为用户提供一个绘制草图的窗口，在该窗口中包括要素选择工具和要素绘制工具，可以绘制控制点、观测边、误差椭圆，可以添加文字描述，通过选择工具可以为这些要素添加观测数据[11]，如图5所示。

图5 可视化数据输入

五、结束语

利用Silverlight技术研发的测量数据处理网络系统，通过Web进行测量数据处理，是测量数据处理模式的一次革命，无需安装任何客户端，只需要通过浏览器即可在线处理测绘数据，用户不仅能体验到如同桌面软件一样丰富的功能，而且省去了安装、升级和维护桌面软件的麻烦，同时还方便了用户通信和数据共享，提高了测绘数据处理的效率。通过试运行表明，该系统可以安全高效地处理测量数据，可以清晰准确地绘制控制网图和误差椭圆，能够以多种方式进行数据的查询、统计和输出，系统功能较为完善，实现了预期设计目标。

参考文献：

[1] 黑志坚,周秋生,曲建光.基于网络的测绘数据处理系统设计[J].黑龙江工程学院学报,2008,22(4):26-28.

[2] 谢智颖,李清泉,彭军还.面向对象的测量平差软件设计与网络化应用[J].武汉大学学报：信息科学版,2003,28(5):604-607.

[3] 徐莹,聂桂根,吕乔森.GNSS在线数据处理系统的比较与分析[J].测绘通报,2010(12):30-33.

[4] 吴涛,戚铭尧,黎勇，等.WebGIS开发中的RIA技术应用研究[J].测绘通报,2006(6):34-37.

[5] 骆正茂,王娟.基于Silverlight的在线CAD绘图平台[J].计算机系统应用,2011,20(6):216-220.

[6] 程国雄,胡世清.基于Silverlight的RIA系统架构与设计模式研究[J].计算机工程与设计,2010,31(8):1706-1709,1713.

[7] 王岩.高精度施工控制网平差系统的研究与开发[D].南京:河海大学,2005.

[8] 冯传勇,魏猛.断面测量数据处理系统的设计与开发[J].测绘通报,2011(4):47-48,61.

[9] 李沛鸿,徐昌荣,曾宪.图形化方式的测量平差程序开发与研究[J].测绘科学,2007,32(1):38-39,161.

[10] 赵东保,张书毕,盛业华,等.可视化平差软件的设计与开发[J].四川测绘,2003,26(2):68-71.

[11] 王靓,范德辉.基于Silverlight的在线制图和通讯系统[J].吉林师范大学学报：自然科学版,2011，32(3):131-133.