Геодезические программы для компьютера

Обновлено: 04.07.2024

Почему геодезические вычисления необходимо автоматизировать.

Предпосылки к автоматизации геодезических вычислений.

В последние пятнадцать лет развитие электронной техники и технологии можно сравнить с лавинообразным процессом - чем выше настоящий уровень компьютерной технологии, тем, соответственно быстрее идет ее развитие. Это связано с тем, что в данном случае продукты технологии служат одновременно и ресурсом, необходимым для ее развития. Поэтому мы стали свидетелями действительно лавинообразного развития разнообразной электронно-вычислительной техники, увеличения ее мощности, снижением стоимости ее производства и, как следствие всего этого, проникновения ее практически во все сферы жизни общества. Это, естественно, породило проблему прикладного использования, которую можно рассмотреть и в аспекте автоматизации обработки результатов геодезических вычислений.

Вообще-то, персональные компьютеры существуют уже достаточно давно, но если, скажем, в начале восьмидесятых годов еще шла «война» различных платформ, среди которых были PC, Spectrum-совместимые, Macintosh, Commondore, Atari, и прочие, которые (практически все из них тогда) характеризовались весьма небольшим объемом оперативной памяти и невысоким быстродействием, что, естественно, рождало за собой проблему разработки соответствующего программного обеспечения. В принципе, разработка средств для автоматизации геодезических вычислений была возможна и тогда, но это приходилось делать непосредственно на языке программирования (который либо выбирался разработчиком, либо, что совсем уж несерьезно, был аппаратно встроен в систему) . Поэтому разработка более или менее нормальной системы, способной выполнять поставленные задачи, требовала недюжинных программистских навыков. И это при том, что, скорее всего, такая система была способна решать только узкий, определенный еще на этапе создания, круг задач. Кроме того, ограниченность системных ресурсов делала практически невозможным создание действительно универсальной системы, которую можно бы было легко приспосабливать под конкретные задачи, требующиеся для автоматизации, и которая бы обладала «дружественным интерфейсом пользователя» , т.е. такой средой взаимодействия пользователя и программы, которая бы позволяла легко взаимодействовать с программой и «добиваться» от нее нужных результатов. Часто вообще взаимодействие с подобными программами вызывало очень большие трудности, поскольку иногда поменять какие-либо настройки было возможно только через модификацию исходного текста программы, поскольку для создания универсальной и конфигурабельной программы не хватало системных ресурсов, т.е. программа просто не умещалась в памяти компьютера.

И, кроме всего прочего, не было совместимости между платформами, т.е. программное средство, разработанное для какой-то определенной платформы, было просто невозможно использовать, а другой без проведения каких-либо дополнительных работ по конвертации, преобразованию форматов представления данных, и[KL1] пр. Но даже на такой базе стало возможным создание средств автоматизации различных вычислений, в т.ч. и геодезических, потому что компьютер уже являлся средством, возможности которого на порядок превосходили возможности программируемых калькуляторов, не говоря уже о калькуляторах обычных. Разработка средств автоматизации являлась задачей программиста, поэтому для разработки средств автоматизации геодезических вычислений либо геодезист должен был обладать программистскими навыками, либо (что встречалось куда реже) программист- геодезическими, либо программист и геодезист должны были работать в паре, что позволяло программисту под руководством геодезиста создать работоспособную программу для автоматизации. Правда, тогда такие программы все равно не обладали универсальностью, поэтому в те времена широко распространения такие разработки не получили - чтобы эффективно работать с программой, надо было знать ее «изнутри» , что, конечно, было очень неудобно.

С течение времени ситуация постепенно изменялась в лучшую сторону, на рынке персональных компьютеров лидерство постепенно завоевала платформа PC, хотя многие до сих пор не соглашаются с подобным утверждением. Так или иначе, вычислительные мощности многократно возросли, что постепенно позволило создать удобный и завоевавший всеобщую популярность «графический интерфейс» - удобную и интуитивно понятную среду взаимодействия пользователя и программ (вполне наглядным примером которого является завоевавшая всеобщую популярность и получившая широчайшее распространение у нас в стране, да и во всем мире операционная система Microsoft Windows, под управлением которой работает огромное множество программ. Стали также возможны разработки и программные средства, о которых раньше приходилось только мечтать, в том числе и программные средства, предназначенные для автоматизации геодезических вычислений (являющиеся подклассом геоинформационных систем) , в том числе и универсальные средства автоматизации вычислений практически любого рода, каковыми являются электронные таблицы. Более того, работа с подобными средствами разработки теперь многократно упростилась, увеличилась ее эффективность, скорость и качество, и снизилась сложность самого процесса разработки, благодаря чему этот процесс перестал быть неким «таинством» , доступным лишь «посвященным» (программистам) , и стал доступен практически любому человеку. Иными словами, геодезисту теперь не обязательно нужен программист для того, чтобы разработать средство автоматизации, и благодаря такому разделению задач эффективность увеличилась - ведь геодезист знает гораздо лучше, чем программист, каким требованиям должно удовлетворять разрабатываемое средство, поэтому и повысилось качество разработки. Удобство интерфейса сделало такие средства более универсальными - ведь теперь можно не просто написать инструкцию, но и, допустим, снабдить свое средство дополнительными интерфейсными элементами, типа всплывающих подсказок, которые бы появлялись при наведении курсора на нужную клетку таблицы, и содержали бы информацию о том, что за информация содержится в данной клетке (или, например, что надо в эту клетку ввести) .

Таким образом, подводя итог этому вступлению, необходимо сказать о том, что в настоящее время информационные технологии все глубже проникают практически во все сферы общества, и скорость этого процесса все еще возрастает. Поэтому для решения прикладных задач теперь уже решающую роль играет не доступность компьютеров и компьютерных технологий, как всего десять-пятнадцать лет назад, но, скорее, правильность выбора средств для решения конкретных задач, которые должны удовлетворять требованиям учета специфики, но в то же время являться универсальными и простыми в освоении. Поэтому данный обзор, ни в коем случае не претендующий на абсолютную полноту, служит для того, чтобы составить представление о целесообразности выбора того или иного программного средства для автоматизации решения какой-либо конкретной задачи.

Обзор средств автоматизации

Два подхода к автоматизации – использование специализированного программного обеспечения геоинформационных систем (ГИС) и использование универсальных средств (электронных таблиц) в целях автоматизации геодезических вычислений.

Существуют два принципиально различающихся подхода к созданию средств автоматизации геодезических вычислений, отраженные в заголовке. Поэтому при выборе программного обеспечения для разработки какого-либо средства автоматизации вычислений необходимо сделать выбор между двумя этими подходами.

Нужно сразу сказать, что собственно использование специализированного программного обеспечения как таковое не является именно разработкой нового средства автоматизации вычислений, по причине того, что это программное обеспечение само по себе является именно таким средством, которое необходимо лишь должным образом сконфигурировать для выполнения той задачи, которую необходимо решить. Иными словами, нет необходимости разрабатывать алгоритмы обработки результатов измерений, но необходимо лишь правильно использовать изначально заложенные программистами возможности системы для решения конкретной задачи. Но тут как раз и возникает проблема.

Дело в том, что в основном специализированные ГИС изначально предназначаются для решения достаточно узкого круга задач, и расширению поддаются с трудом. Поэтому, если решение данной задачи лежит в пределах возможностей данной ГИС, то тогда задача с использованием ее решается без труда, но если изначально ГИС не создавалась для работы с таким типом задач, то решить задачу с использованием данной системы будет весьма проблематично. Иными словами, например, ГИС, предназначенные для изучения и моделирования структуры рельефа будет весьма сложно, если только вообще возможно, приспособить к решению задач из области обработки результатов измерений строительной геодезии.

Таких проблем не возникает при использовании универсальных средств типа электронных таблиц, потому что в этом случае все алгоритмы работы создаются «с нуля» , что обеспечивает их наилучшую приспособленность к решению возникшей задачи по автоматизации, но возникают проблемы иного характера. Дело в том, что разработка качественного средства автоматизации вычислений – это весьма трудоемкий процесс, занимающий иногда достаточно много времени. Конечно, оно потом окупается, но только при достаточно большом объеме вычислительных работ подобного типа, а при решении единичной задачи иногда оказывается быстрее, как ни крамольно это звучит, подсчитать требуемые результаты вручную.

Поэтому необходимо четко представлять возможности различных геоинформационных систем для того, чтобы отдать предпочтение той или иной из них при решении конкретной задачи, а если среди них не окажется нужной, то тогда средство необходимо разработать вручную, если это оправдано с точки зрения затраченного времени.

Краткий обзор средств автоматизации, основанных на использовании специализированных ГИС. Требования, предъявляемые к ним.

Использование специализированных ГИС позволяет сократить время, требуемое для проведения расчетов в процессе камеральной обработки и многократно увеличить надежность и безошибочность вычислений.

Появление электронных геодезических приборов привело к возможности существенного изменения методик полевых работ при выполнении топографических съемок различного назначения. Сегодня электронные тахеометры и спутниковые геодезические системы обеспечивают требуемую точность измерений для большинства видов работ. Неотъемлемой частью современных приборов является наличие устройств для регистрации измерений. Это позволяет полностью отказаться от записи результатов измерений в полевые журналы. Ясно, что автоматическая регистрация данных в поле становится практически бессмысленной, если данные обрабатываются без использования соответствующего программного обеспечения. В связи с этим большинство компаний, поставляющих геодезическую технику, предлагают не поставку отдельных приборов, а внедрение законченных технологий. Заметим, что производители приборов тоже переходят к поставке технологий. Например, фирма Spectra Precision в рамках концепции IS™ (Integrated Surveying - Интегрированные Съемки) начала распространение пакета программ GeoTool, полный набор модулей которого позволит выполнять работы от импорта данных до проектирования сооружений и выноса проектов в натуру. Но именно здесь и кроется еще одна проблема - ведь приобретя технологию, компания оказывается «привязана» к ней, и вынуждена использовать приборы одной и той же фирмы, а также обращаться к ней за обновлениями, потому что очень часто переход на технологию другой фирмы может обойтись намного дороже, чем продолжение использования уже купленной и освоенной. Поэтому предлагается краткий обзор некоторых программных продуктов для обработки результатов геодезических измерений.

Критерии включения в обзор

Параллельно с эволюцией вычислительной техники шло развитие программ обработки геодезических измерений. Большинство подразделений бывшего ГУГК и проектно-изыскательских организаций самостоятельно разрабатывали те или иные программы. Отличительными особенностями таких программ является их ориентированность на решение задач той организации (а зачастую даже подразделения организации) , для которой они созданы. Обычно они разрабатывались и поддерживались собственными отделами автоматизации. Подавляющее большинство таких «ведомственных» программ не были ориентированы на работу с накопителями электронных приборов просто из-за их недоступности. Большинство таких программных продуктов не стали коммерческими и прекратили свое развитие. Поэтому в настоящем обзоре они не рассматриваются.

Сегодня на рынке геодезических технологий России присутствует небольшое (по сравнению с рынком ГИС-приложений) количество программных продуктов. Реально распространяются и поддерживаются, пожалуй, только продукты Caddy фирмы Ziegler (Германия) , «Кредо-Диалог» (Белоруссия) , «Топоград» (Украина) , Topocad фирмы SMT Datateknik (Швеция) и FieldWorks корпорации Intergraph. Скорее всего, этот список неполный, однако информация именно об этих продуктах в той или иной форме распространяется среди потенциальных пользователей.

Выделенные таким образом продукты можно в свою очередь разделить по используемым операционным системам. По всей видимости, 32-ти разрядные MS Windows 95 и NT становятся наиболее популярными и распространенными операционными системами. Преимущества многозадачных операционных систем Windows с их единым пользовательским интерфейсом, возможностью обмена данными между различными приложениями, простотой подключения периферийных устройств, совершенными справочными системами, руссификацией и т.д. привлекают все большее количество пользователей в России. Из приведенного выше списка приложением для Windows является только Topocad. Пакет FieldWorks является приложением интегрированной графической среды MicroStation, которая в свою очередь работает с Windows 95 и NT. Разработчики пакета «Топоград» только предполагают выпустить версию для Windows в 1997 году. Работы по переводу Caddy и «Кредо-Диалог» под Windows пока не ведутся.

Поэтому в настоящем обзоре остановимся только на программных продуктах Topocad и FieldWorks.

Требования к геодезической программе.

Прежде чем перейти к обсуждению программных продуктов, необходимо выделить возможности, которые должны быть реализованы в топографических пакетах.

•Импорт данных из полевых накопителей электронных тахеометров или полевых компьютеров. Желательна поддержка форматов различных фирм. Данные можно импортировать непосредственно через последовательный порт компьютера или считывать из текстового файла соответствующего формата. Хотя производители приборов практически всегда предлагают необходимые интерфейсы для формирования текстовых файлов результатов измерений на диске компьютера, представляется полезной поддержка обеих возможностей импорта. Необходимо также иметь средства для редактирования полевых измерений.

•Обеспечение импорта координат точек местности, полученных спутниковыми методами. Постепенно такие методы начинаются использоваться при выполнении крупномасштабных съемок. Обычно для вычисления координат используется программное обеспечение, входящее в комплект спутниковой аппаратуры. Однако предлагаемые производителями GPS-аппаратуры «картографические» программы в большинстве случаев не позволяют обрабатывать результаты наземных измерений, без которых трудно обойтись при съемке.

•Обработка результатов измерений в сети обоснования. Наиболее популярными способами построения обоснования на сегодняшний день являются пространственная полигонометрия и различного рода засечки. Полезной представляется возможность автоматического вычисления координат точек обоснования, контроль грубых ошибок, уравнивание и оценка точности. Контроль грубых ошибок по-прежнему весьма важен, поскольку даже при наличии автоматической регистрации результатов измерений остается вероятность ошибочного кодирования точек, неточного центрирования и измерения высот прибора и визирных целей.

•Вычисление прямоугольных координат пикетов по результатам полярных измерений. Большинство электронных тахеометров позволяют вычислять и записывать в память прямоугольные координаты непосредственно в поле.

•Средства графического редактора и структурирования графических объектов, например, размещение объектов в различных слоях. При этом наличие многих функций мощных графических редакторов, например пространственная визуализация и т.д., необязательно.

•Наличие библиотеки российских условных знаков и возможность создания собственных символов.

•Построение и редактирование моделей рельефа и горизонталей.

•Вывод графики на внешние устройства и экспорт данных в другие системы. Необходимость вывода построенных планов на плоттеры не вызывают сомнений. Зачастую именно необходимость создания качественных «твердых» копий является главной причиной внедрения автоматизированных технологий. Однако практически всегда создание топографического плана не является самоцелью, план содержит необходимую информацию для проектирования инженерных сооружений, информационных систем и т.д. В законченных цифровых технологиях эти задачи решаются программными средствами. Ясно, что специализированный топографический пакет вовсе не обязан содержать средства, например, для проектирования дренажных систем. Однако обеспечение экспорта моделей местности для дальнейшей обработки должно быть обязательно.

Основные характеристики Основные параметры включенных в настоящий обзор пакетов программ приведены в таблице.

Работа в геодезии связана с большим объёмом вычислений, и без автоматизированной обработки этих измерений в наше время очень непросто обойтись. Представим небольшой, но универсальный набор программ для обмена данными с большинством приборов, для редактирования и сохранения результатов работы.

Поддержка импорта файлов: Sokkia, Leica, Geodimeter, Nikon, Topcon GTS, Trimble (формат M5, R4), 3ta5
Экспорт в форматы: gre, gsi (Leica), sdr(Sokkia), rdf(Nikon), txt(Trimble M5), txt(Topcon GTS-7), sdr для K-MINE, fbk для AutoCAD Civil 3D, htm, xls(excel)

OS: Win9x, Win2k, WinXP, Windows VISTA, Win7

2. Total Station Agent

Описание:
Программа для обмена данными с тахеометром.

Импорт из приборов: Sokkia, Nikon, Trimble, Leica TC600/TCR800
Экспорт в приборы: Sokkia, Nikon, Trimble M3
OS: Win9x, Win2k, WinXP, Windows VISTA, Win7

3. Transline

Описание:
Программа преобразования координат из одной системы в другую.

Системы координат: СК42, СК 63, МСК64 (Спб и область), и другие.

4. Geoterminal

Для работы с измерениями, точками в координатах, обменом данными с тахеометрами и спутниковым геодезическим оборудованием

скриншот программы Geoterminal

5. Инструменты для автокад и другое

Множество полезных инструментов так же можно найти на форуме геодезист.ру

Лицензионный ключ на обновление облегченной версии SmartWorx LT до полной версии SmartWorx Full.

Полевое программное обеспечение SmartWorx – профессиональный инструмент для решения геодезических задач.

Лицензия LEICA CS SmartWorx Viva Worksite+ (включает в себя следующие приложения - Разбивка ЦММ, Базовая линия, Поверхности и объемы.

Опция активации в приемнике второй частоты GPS L2 и GPS L2C для одночастотных приемников.

Опция активации в приемнике приема сигналов ГЛОНАСС. Лицензия для GS14.

Работа в RTK в сетях базовых станций. Лицензия для GS14.

Данная опция необходима для возможности передачи RTK поправок. Лицензия для GS14.

Опция активирует возможность записи данных измерений в универсальном формате RINEX для их постобработки как в офисном Программном Обеспечении Leica, так и в Программном Обеспечении других производителей.

Данная опция необходима для возможности передачи RTK поправок.

Опция активации в приемнике третьей частоты (L5) для GPS (NavStar).

Опция активации в приемнике приема сигналов Galileo.

Опция увеличения частоты вычисления и обновления местоположения в приемнике с 1Гц до 5Гц (5 раз в секунду).

Опция увеличения частоты вычисления и обновления местоположения в приемнике с 1Гц до 20Гц (20 раз в секунду).

Опция увеличения частоты вычисления и обновления местоположения в приемнике с 5Гц до 20Гц (20 раз в секунду).

Опция активирует возможность записи в приемнике «сырых» данных в собственном формате Leica для их постобработки или конвертирования в формат RINEX, в офисном Программном Обеспечении Leica Geo Office или Leica Spider.

Работа в RTK в сетях базовых станций – опция активации в приемнике приема сетевых поправок: VRS, FKP, iMAX; по стандарту MAC (Master Auxiliary Concept) под RTCM SC 104.

Лицензия LEICA LOP53 (L2, L5 и L-band; GS10/GS15/GS16/GS25)

Лицензия LEICA LOP59, Multi-frequency option (L2, L5 и L-band; GS18) открывает возможность приема сигналов на частотах L2, L5 и L-band.

Лицензия LEICA LOP68, unlimited RTK option (RTK; GS18)

Лицензия LEICA LOP69, unlimited RTK and Network RTK (RTK сети; GS18).

Лицензия LEICA LOP70, Upgrade option from RTK unlimited to RTK Network (с RTK до RTK сети; GS18)

Лицензия LEICA LOP71, RTK Reference station option (передача данных RTK).

Лицензия LEICA LOP65, RINEX option (запись RINEX; GS18). Активирует возможность записи статических наблюдений в формате RINEX.

Право на использование программного продукта LEICA LOP56 (BeiDou; GS10/GS15/GS16)

Опция активации в приемнике приема сигналов ГЛОНАСС.

Опция увеличения частоты вычисления и обновления местоположения в приемнике с 1Гц до 5Гц (5 раз в секунду).

Лицензия LEICA RINEX option (CS20/GS08plus; запись RINEX)

LEICA LOP74 эта опция открывает возможность приема спутниковых сигналов Российской навигационной системы ГЛОНАСС в приемнике GS07.

Открывает возможность приема спутниковых сигналов Европейской спутниковой навигационной системы Galileo в приемнике Leica GS07.

Опция LEICA LOP76 открывает возможность приема сигналов Китайской навигационной системы Beidou в приемниках GS07.

Опция LEICA LOP78 (Multi-Frequency option) открывает в приемнике Leica GS07 возможность прима сигналов по дополнительным частотам GPS (L1, L2, L2C, L5), Glonass (L1, L2, L32 ), BeiDou (B1, B2, B32 ), Galileo (E1, E5a, E5b, Alt-BOC, E62 ), QZSS (L1, L2, L5, LEX2 ), NavIC L53 , SBAS (WAAS, EGNOS, MSAS, GAGAN).

Прикладная программа для SmartWorxViva «Опорная плоскость».

Прикладная программа для SmartWorxViva «Опорная линия».

Разделение площади в COGO делит площадь по определенной линии, по процентному значению или по размеру подплощади. Элементы, которые должны быть известны для вычисления, зависят от метода разделения площади. Для формирования площади необходимо не менее трех точек.

Прикладная программа для SmartWorxViva «Разбивки ЦММ (Цифровой модели местности)».

Уравнивание плановых, высотных и спутниковых геодезических сетей. Обработка результатов топографической съемки.

Адрес: 115230, Россия, г. Москва,
1-й Нагатинский проезд, д.2 стр.35

Программа для градуировки вертикальных стальных резервуаров в соответствии с МИ 1823-87. Выполняет расчет параметров резервуара, составляет протокол измерений, градуировочную таблицу, а так же чертит схему резервуара.

Автор программы: Юрий Левыкин

Nivelir 1.02 - Уравнивание высокоточных нивелирных сетей

Программа для обработки данных высокоточного и технического нивелирования (инварные и простые и рейки), формирования и уравнивания нивелирных сетей по данным измерений.

Автор программы: Юрий Левыкин

Уравнивание высокоточных нивелирных сетей для Excel 2000/XP - редакция 29.05.2005

Программа для обработки данных высокоточного нивелирования (инварные рейки), формирования и уравнивания нивелирных сетей размером до 40 узловых точек. Доступны две версии - большой и малый шаблон. В "Шаблоне малом" в ручную вводятся предварительно вычисленные превышения и длины ходов. Программы снабжены комментариями.

Автор программы: Александр Шаламов

Геодезический калькулятор для Excel 2000/XP - редакция 01.06.2005

Геодезический калькулятор, предназначен для решения элементарных геодезических задач. Представлен широкий спектр задач встречающихся при выполнении полевых работ и обработке данных.

Автор программы: Александр Шаламов

Geodezia 1.00 - Геодезический калькулятор для Win32

Геодезический калькулятор, предназначен для решения элементарных геодезических задач. В данной версии программы доступна только одна функция - решение треугольника. Полная версия программы создана в формате Excel 2000, она представлена выше.

Автор программы: Юрий Левыкин

Подкрановые пути для Excel 2000/XP

Программа для обработки данных планово-высотной съемки подкрановых и подъездных железнодорожных путей.

Автор программы: Александр Шаламов

GeoCalc

Программа для пересчета и сложения углов. Углы могут представляться в одном из форматов:
- Гр.МинСек
- Гр.МинДес
- Гр.Десятые,
где Гр(градусы), Мин(Минуты), Дес(Десятые минут) Программа позволяет перевести угол данный в одном из форматов в другой вышеописанный формат. Так же в программу встроена возможность сложения и вычитания углов, результат этих операций представляется в том формате в котором были введены углы.

Автор программы: Владимир Нигматуллин

Обработка теодолитного хода для Excel - редакция 29.11.2004

Автор программы: Геннадий Драчев

trassa 1.00 - Вычисление пикета и смещения от оси трассы

Программа рассчитывает значение пикета и смещения по координатам и, наоборот, по значению пикета и смещения находит координаты.

Программа trassa работает и с неправильными пикетами.

Используемые материалы: ВСН 160-69, геометрические схемы проектного института "Метрогипротранс".

Поможет упростить и ускорить геодезические вычисления при строительстве автодорожных, железнодорожных тоннелей и дорог, в частности, при разбивочных работах и контрольных съемках.

PS: Если существуют аналоги этой программы, сообщите пожалуйста автору программы по электронной почте.

Автор программы: Олег Косоруков

Читайте также: