一、概　述
　　powerset 2000是一种内置与ms-dos完全兼容的操作系统，具有完备的文件管理功能的电脑型全站仪。其屏幕分辨率为120×64，支持图形显示。日本索佳公司已为该系列仪器配备了一套高级测量软件包，出于该软件包主要针对欧美等国外市场，其操作规程、使用规范及显示方式(英文)都不便于中国用户的使用，其软件功能在某些方面也难以达到地面测量工程一体化自动化的要求，如在控制测量方面，仅能完成简单导线的平差处理工作。
　　为了充分发挥该仪器的硬件性能，并结合我国的实际情况，我校与日本索佳公司合作，在我们已完成的“地面测量工程一体化自动化系统”(“科傻”系统)［1、2、3］的基础上，成功地进行了powerset系列全站仪测量工程一体化中文系统的研制和开发。系统自带汉字库，所有操作菜单均实现全汉化显示。针对控制测量中布网和作业方法的多样性，近似坐标自动推算的复杂性，概算和数据处理的繁琐性，该中文系统给出了很好的解决方法。另外在道路测量和工程放样等方面，也颇具特色。
　　整个中文系统包括“基本模式”、“测前准备”和“高级程序模式”三部分，“高级程序模式”是最重要的部分。
　　二、系统功能
　　基本模式主要用于仪器的简单测量，基本模式下的测量数据不在仪器中存储。该模式下主要显示水平度盘和竖盘读数，对于测距部分可进行测距信号检测，精测、粗测、跟踪测量及重复测量等，可选择显示斜距、平距和高差，同时可选择距离改正。在屏幕左上角一直显示电池状态。
　　测前准备包括仪器整平，2c、i角检测，测距信号检测，水平度盘配置，参数设置和输入等功能。
　　高级程序模式按全站仪进行地面测量的主要工作流程设计，分为控制测量、施工放样和大比例尺地形图或地籍图碎部测量(简称测图)三大类。但是控制测量与施工放样和测图都有一定的交叉。一般来说，施工测量和测图时也需要进行控制测量。为此，高级程序模式设计了六大子模块，分别是：系统服务、控制测量、平差计算、碎部测量、施工放样、道路测量。控制测量与平差计算分开，前者主要用于数据采集，后者用于数据处理。值得注意的是，在控制测量数据采集的同时，也可以进行碎部测量，一旦控制网平差计算完成后，通过选择菜单即可自动计算各碎部点的坐标。控制测量、施工放样和测图都按工程名进行管理。对于控制测量来说，一个网是一个工程。道路测量则按道路名进行管理。
　　1.系统服务
　　该部分主要针对工程名、作业日期、时间、文件、内存、数据通信和打印等进行管理。
　　powerset的内存为512kb,系统有a、b、c、d盘，a盘为512kb，存放程序和一、二级汉字库；b盘128kb，存放原始观测数据文件、中间文件及计算结果文件；c盘为外插磁卡，可以从b盘中将数据文件拷贝到c盘上；d盘存放系统监控程序。仪器与微机或打印机可直接进行数据传输。
　　本设计始终把原始观测数据以文件形式存放在b盘，除中间生成文件和结果文件外，原始数据文件必须在经过数据通信或打印之后才能被删除。这样，可以避免误操作造成原始数据的丢失。
　　2.控制测量
　　按国内有关规范，上至二、三、四等国家级网或工程控制网，下至5″、10″级以及最低一级的图根加密网，无论是测角网、测边网、边角网、导线网或混合网，通过该程序模块，都可以在全站仪上进行数据采集、检测、测站平差、记录、显示等。与平差计算模块结合在一起，该模块可实现任意等级任意网形的控制测量数据采集、预处理、网平差的一体化与自动化，功能强，通用性好，特别适用于各种工程网和测图控制网，如桥梁、隧道等工程的施工控制网，变形监测网、城镇大比例尺地形或地籍测量的各级控制网等。
　　控制测量中的基本设置包括观测限差和归算参数两项，限差及参数的默认值按有关规范自动设置，考虑到各工程测量单位的不同需求，也可对基本设置中的各项进行修改。
　　控制测量中的测站观测的组合形式很多，在本设计中考虑到了多种作业方式的不同要求。一个测站上最多可包括15个观测方向，超过6个方向时，必须分组观测。除方向观测外，天顶距与斜距均可以一个目标一个目标地观测，不存在零方向问题，这极大地方便了用户。
　　自由设站系用测角或测边或边角同测进行后方交会以确定测站点的坐标。为一个独立程序模块，在碎部测量、施工放样和道路测量中也作为菜单项提供调用。
　　显示功能项用于供用户查看原始观测值和测站平差后的方向、斜距和天顶距值。点名修改与测站删除仅在极少数情况下使用。
　　3.平差计算
　　平差计算模块的核心是直接根据仪器上记录的原始观测值进行任意网近似坐标的自动推算，在概算与网平差中均要用到。本软件考虑到用全站仪作三角高程测量，因此除能进行平面网平差外，还能作三角高程平差，即把三维网平差化为二维网平差和一维高程网平差分别进行。概算主要包括归算到某投影高程面的归化改正和椭球面向高斯平面的投影改正。未包括归心改正和三差改正，因为上述这几项改正一般很少用到。
　　网平差中的观测值随机模型由测角、测距精度确定，方向观测中误差根据仪器类型和测回数确定。测距仪的固定误差和比例误差根据仪器鉴定资料或厂家资料确定。格式转换时对斜距进行了仪器改正、气象改正和倾斜改正。平差参数确定时除迭代限值外，根据实际需要，还给出了两种边长定权公式和验前、验后单位权精度的选择。
　　该中文系统在powerset 2000全站仪上可对多达40～60个点的任意网型的控制网进行从数据采集到平差的一体化自动化处理。对于25个点(最常见的情况)以下的任意网，平差计算时间约为5分钟。
　　4.碎部测量
　　用全站仪进行碎部测量时，常使用的是极坐标法测碎部点，直接得到并存储碎部点的三维坐标。软件中包含了极坐标法和三种偏心观测(角度偏心、单距偏心、双距偏心)，角度前方交会适用于棱镜无法到达的点。软件中的悬高测量、对边测量、基线偏距以及建筑物面测量也是全站仪必备的一些特殊功能。相似变换功能在地籍图测量以及竣工测量中常常用到。这里还提供了各种计算功能，如面积计算(含分割)、交会计算、碎部点坐标计算等，其中碎部计算考虑了控制与碎部测量同时进行的情况，这时采用标准碎部测量方法获取并存放原始观测值。当测站及定向点已知后通过碎部计算，可批量地得到碎部点的三维坐标。许多不能直接观测的点通过皮尺量距也可以计算其解析坐标。此外，还可输入碎部点代码，建立代码文件。碎部测量中丰富的测算功能可满足各种大比例尺测图的需要。
　　据估算，对于存放原始观测值和直接存放坐标的情况，在128 kb存储容量下，可分别存放2 500～3 500个碎部点。
　　5.施工放样
　　通用的施工放样程序包括单点的平面、高程放样，直线和圆弧放样。对于直线和圆弧，首先要定义基线和弧线，然后计算待放样点的坐标。放样时，测站既可架设在已知点上，用另一已知点定向，也可以按自由设站方法设置在任一有利位置，放样点的检测也是必不可少的。此外，归算参数、温度和气压的输入系用于放样时距离值的改正计算。这在道路测量与碎部测量中也进行了考虑。
　　6.道路测量
　　道路测量主要用于道路(铁路、高等线公路)中心桩及任意加桩点的三维坐标计算、放样和横断面测量。为此，本系统可以根据道路的设计参数(如导线坐标、起点桩里程、缓和曲线长度、圆曲线、竖曲线半径、加宽、超高值等)自动计算出道路中心主要桩点和加密桩点在统一坐标系下的平面坐标及高程。本模块的特点是可以同时计算出道路中心线和道路左右两边任意间距下的桩点三维坐标，并根据计算出的桩点坐标进行道路放样的测量。
　　　　三、系统特点
　　本中文系统具有以下特点：
　　1.功能强大，通用性好。覆盖了地面测量工程中的控制测量、施工放样和大比例尺数字化测图，最大限度地发挥了全站仪的软件功能，特别是高级程序模式中的几个模块如控制测量、平差计算、碎部测量、施工放样、道路测量，不仅功能很全，而且通用性很强。由于软件系统的集成性好，智能化程度高，使powerset成为智能型全站仪和全能型全站仪。
　　2.具有独创性。完全按照国内的有关规范和作业模式进行设计和研制，而不是对厂家已有软件包的移植、修改或汉化。
　　3.汉字菜单操作。逻辑关系清楚，人机界面友好，操作简单方便，符合中国用户习惯，易学易用。
　　4.控制测量与平差计算两种功能的实现。首次在全站仪上实现了从等级控制到图根加密的任意等级任意网的控制测量数据采集、检查、预处理、概算到平差计算的一体化和自动化。
　　5.控制测量与碎部测量可同时进行。进行控制测量观测时，可同时进行碎部点测量，一旦控制测量完成和平差后，可自动完成碎部点坐标计算。同时可进行多个工程的测量。用户完全按工程名进行文件管理和存取操作，加强了系统服务和通信、打印等功能。
　　6.全部程序采用borland c++语言编写。采用了面向对象的程序设计方法，程序优化精练，算法先进、正确，计算的容量大、运行的速度快。控制测量可处理多达40～60个点的二、三维网，碎部测量可记录2 500～3 500个点，道路测量可计算放样约2 000个点。
　　7. 该汉化软件是在进行大量用户调查与已有商品化程度高的成果基础上实现的。
　　综上所述，全站仪的软件具有全能型、智能型、电脑型特色，加上汉化、一体化、自动化、数字化、智能化，必将为广大用户所喜爱并产生显著的社会经济效益。
　　　　四、结束语
　　为验证系统的正确性及实用性，我们进行了大量的野外实验和室内测试，结果表明程序运行可靠，计算成果正确，使用方便灵活，已达到商品化程度要求。