基于PDA 的实时检测数据处理方法的研究

陈素贞

(上海市建筑科学研究院，上海 200032)

1 概论

PDA(Personal Digital Assistant)，字面翻译是个人数码助理，作为一种新兴的电子智能产品，是数据采集的理想载体［1］。PDA系统具有便携、快捷、方便地对现场采集数据并进行计算等特点，在公路测量和桥梁检测等方面有着广泛的应用。测绘的行业特点，使得许多的测绘工作需要在野外进行，人工数据处理的速度远远达不到工程进度的需要，且纸质手簿记录数据十分繁琐，不能提示拼写错误。PDA的开放性，使得用户可以根据自己的需要，开发适合自己的软件，在PDA上进行安装，让PDA完成特定的功能。工业或工程产品在制造或安装过程中，经常需要对其制造或安装精度进行检测，常用的检测方法为高精度全站仪极坐标法、前方交会法等。目前，外业观测数据多采用纸质手簿记录，由记录人员现场记录测量数据，再将数据输入到计算机内，利用相关测绘软件进行内业计算。这种外业测量与内业计算分开进行的方法，不能实现现场的实时检测，甚至会影响到工程进度。本文研究了基于PDA的外业数据处理和实时数据处理的方法，实现外业数据的记录、现场处理和有关分析，及时报告检测结果，这样将极大减少作业量，提高工作效率。

2 坐标转换模型

以钢箱梁外形规格检测为例，在检测过程中，为了测量的快捷，经常采用自由设站的模式观测各个角点坐标，然后进行坐标转换，转换到统一的坐标系后，将观测坐标与设计坐标进行比较，判断产品的合格性。测站的平面坐标通过相似变换进行坐标转换，转换过程可分3步进行［2］:

1)坐标系旋转。

首先将原始坐标系旋转一个角度a，使旋转后的坐标系与目标坐标系平行，则［x，y］S在旋转后的坐标系下的坐标为［x，y］R:

2)坐标系平移。

再将旋转后的坐标系平移［Δx，Δy］，使平移后的坐标系与目标坐标系的原点重合，则［x，y］R在平移后的坐标系下的坐标为［x，y］M:

3)尺度修正。

最后将平移后的坐标系进行尺度修正，使修正后的坐标系与目标坐标系统尺度一致。设k为尺度因子，则［x，y］M在修正后的坐标系下的坐标为［x，y］T:

综合上面3步，得:

通过解算转换参数A，B，C，D来进行坐标转换。

利用坐标系之间的公共点，建立间接平差误差方程式:

根据最小二乘原理:

求得转换参数的平差值:

3 PDA结合全站仪作业模式

“内外业一体化”要求测绘工作者在完成外业采集数据后，能快速、准确地计算出测量结果数据。这种测绘模式，要求数据采集、数据存储、数据处理、结果输出的一体化。利用PDA作为平台，以嵌入式语言编写测量数据的自动采集、存储、处理的相关软件，将PDA作为电子手簿。根据不同的工程需要，可以设计出符合实际测绘工作需要的产品［3］。PDA结合全站仪的测绘模式见图1。在这个过程中，PDA起到了一个很大的协助作用，是数据采集、数据处理、数据输出的载体。图2为基于PDA的数据采集程序的流程图。

图1 数据处理流程图

4 应用实例

本文中采用鄂东长江公路大桥钢箱梁制造第一轮测量的三组数据为例，一组是固定测量坐标系统中的观测数据，另外两组是任意设站数据。利用这三组数据，对基于PDA开发的电子手簿进行了测试，主要分数据采集、数据处理和坐标转换三个大模块。

数据采集用于现场记录观测数据，用电子手簿代替纸质手簿，实现自动计算测量限差功能，及时发现现场实测中的粗差，减少测量的返工率。数据采集的界面如图3所示。

采集的数据为观测的距离和角度值，数据采集后，进入到【坐标计算】界面，先导入之前的【数据采集】界面保存的观测数据，再计算出每一站的坐标，界面如图4所示。坐标计算后，要将不在固定测量坐标系中的坐标转换到固定坐标系中，因为坐标转换利用的是公共点法，必须保证有足够的公共点。如果某个任意站不是和基准站有公共点，而是和其他任意站有公共点，要通过公共点进行传递，最后传递到固定坐标系中。坐标转换的界面如图5所示。

图2 程序流程图

图3 测量数据采集

图4 坐标计算

图5 坐标转换

通过坐标转换后的所有钢箱梁角点坐标位于相同的坐标系内，即可与实际的设计坐标进行比较，判断产品的合格性。

5 结语

全站仪观测速度快，精度高，结合PDA应用程序，可以快速采集现场数据，提高工作效率，达到内外业一体化。利用嵌入该程序的PDA，可以在钢箱梁检测现场实现数据的采集、处理，从而省略了检测外业到内业的作业过程，提高了工作效率。在检测现场，将测得的几何控制点坐标与其设计坐标进行比较，必要时进行坐标反算，可以对钢箱梁的制造精度进行实时分析和评价，为控制钢箱梁的制造质量提供依据。

［1］宋晓明，冯 晓，唐代华.路基施工检测数据处理PDA系统［J］.重庆交通大学学报(自然科学版)，2008(27):941.

［2］李 剑.平面坐标转换计算程序的开发及应用［J］.勘察、测绘与测试技术，2008(3):44-43.

［3］李永隆.Windows CE程序设计实务［M］.北京:中国电力出版社，2002.