水深测量中多站潮位的数据处理程序设计文档格式.docx
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2.2双站潮位改正方法
在双站潮位能够控制测区水位的范围内,进行线型内插潮位。
图1潮位站与测点关系图
图1中a、b是水深点D在潮波传播路径(图中红线)上投影长度,线段长度是潮位计算的重要数据;
如果没有潮波传播路径,程序将两站连线自动作为潮波传播路径。
要获取水深点D的实时改正潮位,可根据水深定位点的位置、时间,利用软件在CAD中绘制的潮位曲线上进行潮位内插实时潮位,
图2潮位计算关系示意图
如图2所示关系,按下列公式计算D点的实时水位hD。
X1=a×
(hB-hA)/(a+b)
hD=hA+X1
2.3三站潮位改正方法
三站分带潮位改正的基本原理:
传统的三站潮位分带改正按图3所示的人工分带,不但计算方法繁琐,工作量大,而且在水位改正中无法实现自动数据处理。
采用软件来实现有着明显优势,其实施原理为:
图3三站潮位人工分带示意图
水深定位点的潮位根据水深原始文件提供水深点的时间及平面位置,在CAD中各潮位站潮位过程线上内插各潮位站的瞬时潮位,再计算内插每点的潮位,自动对水深原始文件进行改正。
具体计算方法如下:
图4三站潮位改正分区示意图
如图4所示,当D点位于单站改正半径范围内时,水深点的潮位按照单站潮位改正方法进行水位改正,程序适时计算单位半径,当点超出单站半径时,程序在图上会显示该点的潮位有较大误差,以警示之。
当D点位于三站A、B、C两两连线的外侧,水深点的潮位按照双站潮位改正方法内插水位进行改正。
当D点位于三站A、B、C三角形内,要获取D点的实时潮位,主要分两步实施,其方法为:
(1)先要求得E点的水位改正数hE
X1=a×
(hB-hA)/(a+b),hE=hA+X1;
(2)根据E、C点的实时潮位按两站潮位改正方法求取D点的潮位
X2=d×
(hC-hD)/(c+d),hD=hE+X2。
2.4多站潮位改正方法
对于多于三站的潮位改正,能够按照三站潮位潮位改正分区的,应按三站潮位改正方法划分测区分区,如三站分区划分明显不合理,可以采取下列方法进行潮位改正:
在其各站连线内定位点的潮位改正,基于各站之间的潮位相关的假设,根据各水位站的瞬时水位,按照潮位与水深点至各站距离的倒数为权,以加权平均值作为内插水深点的瞬时水位,公式如下:
Hp=(h1/S1+h2/S2+h3/S3+...+hn/Sn)/(1/S1+1/S2+1/S3+…+1/Sn)
图5多站潮位站点水位改正示意图
3软件功能的实现步骤
根据生产需求,软件共分6个功能进行设计,具体功能内容如下:
3.1潮位站信息文件制作
潮位站信息文件为txt文本文件,包括潮位站名、东方向坐标、北方向坐标,每一潮位站信息为一行,各数值之间用空格或逗号分隔。
3.2各站潮位数据文件制作
潮位数据文件名应该与潮位站信息文件中的潮位站名完全相同,每行格式为:
日期(yyyy-mm-dd),时间(hh:
mm:
ss),潮位。
3.3根据潮位站分布、潮位改正方案划分测区分区
整个测区应该根据潮位站分布、潮位改正方案划分测区分区,每个测区应该包含其参与潮位改正的相应的潮位站。
测区范围线为封闭的多段线,在“测区分区”层中。
程序自动将测量分区内的潮位站用多段线连结起来,并置于“潮位分区”层中。
测区分区范围线可以跟潮位分区线重合,但不得小于潮位分区线,否则程序会无法正确匹配该测量区域内参与水位改正的水位站,并提示“测区分区内无潮位站!
”。
如下图,黑色多段线为测区分区线,红色多段线为潮位分区线。
图6多站潮位分区示意图
※如测区内只有一个潮位站,程序自动在潮位站附近,绘制一条长0.5mm的潮位分区多段线;
※如测区内只有两个潮位站,且两潮位站潮位分区线不能作为潮位传播路径,则需在传播方向上绘制通过测区分区的多段线,作为内插潮位的基准线。
※如果每一测区分区内没有潮位分区范围线(多段线),或多于一条潮位分区多段线,程序提示错误,退出程序。
※如果水深点距离潮位站的长度超过单站有效半径,程序提示潮位误差已大于0.1m,应该加设潮位站,以便正确进行潮位改正,有效控制水位。
※如果两潮位站间最大潮差超过1.0m,程序则在图上和命令行警示。
3.4绘制潮位过程线
要进行潮位数据处理,首先在CAD中,运行潮位绘制程序。
程序会绘制出潮位过程曲线,并自动进行曲线的检查、剔除粗差。
潮位过程曲线如下图,纵横向比例通过潮位放大系数、时间比例系数在可以在程序对话框中设置。
图7潮位过程线绘制界面
图8潮位曲线图(红线为内插时间标志线)
图9潮位曲线详图
3.5潮位改正的数据文件制作
3.5.1潮位数据文件可以为水深原始文本文件,每行格式为:
点名,东方向坐标,北方向坐标,日期(yyyy-mm-dd),时间(hh:
ss.ss),原始水深。
3.5.2程序也可使用HYPACKMAX中编辑文件夹中的日志文件(LOG),格式略(建议在单波束编辑时,保存HYPACKMAX旧格式水深文件)。
3.6水深点潮位改正
图10潮位改正对话框
运行潮位改正程序,选取测区内所有测区分区线、水深原始文本文件,或日志文件,程序自动根据每点的时间、位置坐标,自动选择测区分区线,由测区分区线,得知参与潮位改正的各潮位站,计算内插每点的潮位,将潮位输出到水深原始文件每行的末尾。
程序中如果潮位数据不足,则会潮位曲线上打印蓝色竖线,表示该时间处缺少潮位,并在平面图上打印警示文字。
本软件在长江口、杭州湾的水深测量工程中,得到了实际应用,经过软件自动处理的潮位数据与人工分带改正所得的潮位、HYPACKMAX改正所得的潮位进行比较,水深差值均在水深测量精度0.1米以下,具有较高水位处理精度,能够满足水深测量的相关规范要求。
十七、线型地物绘制
1、轴线绘制(Z&
XHZ)
功能
根据参数文本文件中绘制曲线线元参数绘制(直线、圆曲线、完整缓和曲线、非完整型缓和曲线)
参数说明
(1)以道路中线的前进方向(即里程增大的方向)区分左右;
当线元往左偏时,线元偏向标志=-1;
当线元往右偏时,线元偏向标志=1;
当线元为直线时,线元偏向标志=0。
(2)当所求点位于中线时,边距=0;
当位于中线左铡时,边距取负值;
当位于中线中线右侧时,边距取正值。
(3)当线元为直线时,其起点、止点的曲率半径为无穷大,以(1E99)代替。
(4)当线元为圆曲线时,无论其起点、止点与什么线元相接,其曲率半径均等于圆弧的半径。
(5)当线元为完整缓和曲线时,起点与直线相接时,曲率半径为无穷大,以(1E99)次代替;
与圆曲线相接时,曲率半径等于圆曲线的半径。
止点与直线相接时,曲率半径为无穷大,以(1E99)代替;
(6)当线元为非完整缓和曲线时,起点与直线相接时,曲率半径等于设计规定的值;
止点与直线相接时,曲率半径等于设计规定的值;
2、曲线转化为多段线(QXPL)
需要输入多段线每段的长度
3、园弧转为多段线(ARC-PL)
需要输入多段线最大偏离值
4、提取曲线等分段点坐标(QXCL)
5、绘制数学曲线(FUN)
数学曲线的公式为:
(X=)FUN(U)(Y=)FUN(u)要求输入自变量U的步长和取值范围。
FUN在命令行输入数学公式。
6、文件绘制数学曲线(FUNF)
根据文本文件中的X=f(u),Y=f(u),绘制曲线。
文件格式为:
第一行以U为自变量,横坐标X的表达式,第二行以U为自变量,纵坐标Y的表达式。
7、地物反向(REVERSE)
对标注,text,line,arc,circle,ellipse,
8、spline,orpolyline反向
9、将线性对象的z值赋零O
对
line,arc,circle,spline,orpolyline的Z值赋零
10、陡
坎(DK)
11、斜坡(不平滑)(XPZ)
12、斜坡(平滑)(XPQ)
13、加固斜坡(不平滑)(JGXPZ)
14、加固斜坡(平滑)(JGXPQ)
15、加固陡坎(JGDK)
16、加固陡坎(地形图)(JGDKD)
说明:
要求拾取图上点时,坡顶、坡底应按同一顺序拾取,避免绘出意想不到结果,具体参照程序运行时的说明进行绘图。
十八、点状、线状地物绘制
地物共分为:
控制点、水上符号、植被、地貌和土质、工矿企业、管线及附属设施、居民地和垣栅类地物。
绘制时将ACAD/WLISP/符号库/各分类目录下的符号DWG文件插入图中相应位置。
十九、编者后记
由于编者时间和水平有限,程序还存在许多需要进一步改进之处,敬请诸位不吝赐教。
王朝金
WLISP连云港工作室(QQ393456632)
二O一一年五月一日
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