鄒俊平，余美義

(上海市測繪院，上海 200063)

工程測繪系統(tǒng)的研究

鄒俊平?，余美義

(上海市測繪院，上海 200063)

工程測繪系統(tǒng)的研究可以概括為外業(yè)測量的傻瓜化、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的自動化、成果報表的標(biāo)準(zhǔn)化。由工程測量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、工程測量數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)以及工程測量數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)三個子系統(tǒng)構(gòu)成的工程測繪系統(tǒng)是上海市測繪院針對工程測繪領(lǐng)域進行的一次技術(shù)革新。本文首先介紹了工程測繪系統(tǒng)的研發(fā)背景與研究內(nèi)容，隨后結(jié)合三個子系統(tǒng)分步闡述了工程測繪系統(tǒng)所涉及的一系列關(guān)鍵技術(shù)，最后對系統(tǒng)特色與應(yīng)用情況進行了介紹。完善的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，全方位的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，基于局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)，可以有效摒棄工程測繪外業(yè)與內(nèi)業(yè)之間的二次操作帶來的質(zhì)量控制隱患，推進工程測量體系化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程，實現(xiàn)簡便、適用、高效的工程測量數(shù)據(jù)的采集、處理和管理。

工程測繪系統(tǒng)；一體化移動終端；自動化；數(shù)據(jù)庫管理

1 引 言

2004年，上海市測繪院引進一商業(yè)公司的工程測繪軟件，該軟件功能全面，自動化程度較高，改變了傳統(tǒng)的工程測繪項目作業(yè)方式，減輕了內(nèi)外業(yè)的勞動強度，測繪生產(chǎn)效率得到明顯提高。然而，該商業(yè)軟件投入正式使用之后，外業(yè)生產(chǎn)部門對該軟件的使用卻只局限于水準(zhǔn)測量路線記錄和計算以及碎步點測量這兩個功能模塊。通過調(diào)研分析后發(fā)現(xiàn)，主要存在三個方面的原因:

(1)特定的移動設(shè)備硬件平臺因電池持續(xù)時間以及操作不方便等問題未能給長時間外業(yè)操作帶來便易；

(2)商業(yè)軟件功能雖多，卻未能完全符合院貫標(biāo)體系的作業(yè)規(guī)范要求，生成的外業(yè)手簿亦不能直接利用，增加了諸多額外工作；

(3)現(xiàn)成的商業(yè)軟件更新及維護未能跟上發(fā)展的需要，并很難體現(xiàn)各個應(yīng)用單位的技術(shù)要求差異。

另外，商業(yè)軟件未成系統(tǒng)，不能完全覆蓋現(xiàn)有的常規(guī)工程測繪項目。由于各部門作業(yè)習(xí)慣以及使用其他軟件的差異，造成了各部門在數(shù)據(jù)記錄手簿以及成果報表上亦存在著一定的差異。各部門在從事各項常規(guī)測量任務(wù)時，常常感覺面臨軟件種類繁多，功能類似，而軟件之間銜接性不強等特點，給質(zhì)量檢測、流程控制造成了一定的困難，提高了出錯幾率與生產(chǎn)成本。同時，工程測量項目成果的零散管理模式也不利于對成果的二次利用與開發(fā)。

為對內(nèi)外業(yè)作業(yè)流程進行規(guī)范管理，加強質(zhì)量控制，提高生產(chǎn)效率，統(tǒng)一成果樣式，由上海市測繪院總工室牽頭，聯(lián)合各部門對工程測繪系統(tǒng)項目進行調(diào)研，并成立專項課題組研究工程數(shù)據(jù)，從采集到處理再到成果報表輸出、質(zhì)檢、歸檔的一系列問題，為常規(guī)工程測量研制建設(shè)一個簡便、適用、高效的生產(chǎn)數(shù)據(jù)處理與成果管理控制系統(tǒng)。

對于常規(guī)的重復(fù)性工程測量項目，將測量內(nèi)容進行歸類、作業(yè)流程進行統(tǒng)一，并標(biāo)準(zhǔn)化手簿與成果樣式之后，工程測量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)基于移動終端(如PDA)，開發(fā)簡便、實用并兼容不同全站儀器設(shè)備的外業(yè)數(shù)據(jù)采集記錄手簿。在子系統(tǒng)中結(jié)合水準(zhǔn)測量、導(dǎo)線測量、碎部點測量、支點測量、放樣測量等功能模塊開發(fā)，實現(xiàn)了在統(tǒng)一的硬件平臺上的不同全站儀通訊控制、數(shù)據(jù)庫管理、簡單圖形操作、標(biāo)準(zhǔn)格式的報表輸出等功能，最終達到無紙化的工程測量數(shù)據(jù)采集。

工程測量數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)在PC平臺與移動終端上實現(xiàn)了工程測量數(shù)據(jù)的自動化處理，實現(xiàn)了CAD圖形重復(fù)實體檢查、封閉地塊面積計算、斷面圖形自動繪制等諸多功能。并將規(guī)范要求的技術(shù)指標(biāo)與相關(guān)的計算功能內(nèi)置，提高內(nèi)業(yè)作業(yè)人員與檢查人員效率與正確率。

工程測量數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)結(jié)合測量項目的業(yè)務(wù)流程，將客戶、作業(yè)人員、檢查人員銜接在一起。子系統(tǒng)全方位覆蓋常規(guī)工程測量項目，如選擇規(guī)劃全過程監(jiān)督檢測(放樣檢測、±0、結(jié)構(gòu)到頂、竣工階段測量)、規(guī)劃道路紅線定界的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、管理、應(yīng)用、歸檔以及提供客戶等工作。

系統(tǒng)技術(shù)實施原則:采用成熟穩(wěn)定技術(shù)；操作方便、實用；系統(tǒng)功能符合實際需要。

2 工程測繪技術(shù)內(nèi)涵標(biāo)準(zhǔn)化

確切地說是將各項工程測量內(nèi)容的作業(yè)流程、可能遇到的情況、精度指標(biāo)、成果樣式等完全細化，保證其準(zhǔn)確性、統(tǒng)一性、完整性，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

在系統(tǒng)中，統(tǒng)一作業(yè)流程、精度指標(biāo)、成果樣式是系統(tǒng)能否達到目標(biāo)的關(guān)鍵，根據(jù)相關(guān)規(guī)范制定出統(tǒng)一的作業(yè)流程、精度指標(biāo)以及手簿及成果樣式，作為該項目功能模塊的標(biāo)準(zhǔn)文件，指導(dǎo)程序開發(fā)工作。標(biāo)準(zhǔn)文件至少應(yīng)該包括以下幾個部分(如圖1所示)，該階段也可理解為對工程測繪過程的概念設(shè)計階段，要達到生成的這套標(biāo)準(zhǔn)文件即使是讓一個非測繪專業(yè)的程序人員亦能按照該標(biāo)準(zhǔn)文件進行系統(tǒng)開發(fā)。這樣既統(tǒng)一了標(biāo)準(zhǔn)，又為過程控制，程序設(shè)計提供了指導(dǎo)。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)文件

3 在移動終端和PC中進行程序開發(fā)

確定開發(fā)工具，規(guī)范數(shù)據(jù)接口和程序開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)、界面標(biāo)準(zhǔn)以及測量觀測數(shù)據(jù)、成果輸出文件的樣式。根據(jù)上述接口、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，項目組共同分工完成測繪各種功能的開發(fā)。在此階段主要涉及三個子系統(tǒng)的開發(fā)，下面進行重點介紹:

(1)工程測量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

采用組件式系統(tǒng)開發(fā)模式，系統(tǒng)由一個運行庫、一個可執(zhí)行程序和若干個dll文件組成。運行庫包含所有接口的定義和公用的組件；可執(zhí)行程序是一個exe工程；功能插件名稱由每個模塊自行定義，在可執(zhí)行程序運行時加載，如圖2所示。

在進行宿主模塊設(shè)計時候，首先按照需求將每個獨立的功能抽析出來，將一些最基本的或者常用的功能分離出來，把它們放到宿主程序中實現(xiàn)，作為宿主系統(tǒng)的主體部分。將剩下的功能需求按照合理的規(guī)則分類，再組合成單個的功能插件。作為工程系統(tǒng)的宿主模塊(主框架)，它在整個系統(tǒng)中起到以下幾個主要的作用:發(fā)現(xiàn)功能插件，并作為各個功能模塊的載體；協(xié)調(diào)各個模塊的關(guān)系；提供一些基本的共用功能。

如果在程序啟動的時候發(fā)現(xiàn)合法插件，并且插件屬性確定在啟動時候加載，則對這個插件進行加載。此時，宿主系統(tǒng)調(diào)用相關(guān)功能的時候，就會通知某個功能相關(guān)的插件，從而實現(xiàn)用戶的需求，如圖3所示。

圖2 宿主和插件

圖3 插件加載

另外，工程測量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用Microsoft Visual Studio 2005進行開發(fā)，建立Pocket PC工程，類庫采用Compact Framework 2.0，開發(fā)語言采用C＃。

(2)工程測量數(shù)據(jù)處理與管理子系統(tǒng)

工程測量數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)接收前段采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后，輸入到數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)進行成果輸出，并融合院生產(chǎn)作業(yè)流程，兼顧作業(yè)生產(chǎn)與成果檢查及歸檔，三者關(guān)系如圖4所示。考慮到CAD軟件的升級和方便性，以及不同CAD軟件版本的兼容性，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)部分功能采用在AutoCAD中Auto LISP的方式開發(fā)。

工程測量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要平臺是Windows 9x和Windows NT/2K/XP等32位編程環(huán)境、Client/ Server關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，體系結(jié)構(gòu)將主要采用B/S結(jié)構(gòu)，部分采用C/ S結(jié)構(gòu)。

硬件環(huán)境:Ethernet網(wǎng)絡(luò)；基于Intel CPU的微型計算機；打印機；掃描儀。

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境:支持TCP/IP；WEB Server–InternetInformation Server 4.0。

操作系統(tǒng):Windows 9x/Windows NT/2K/XP；Windows NT Server。

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng):SQL Server。

開發(fā)工具:.Net、Microsoft Visual C＃、Macromedia Dreamweaver。

圖4 工程測繪系統(tǒng)與業(yè)務(wù)生產(chǎn)流程

4 工程測繪系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)流

工程測繪系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上分成工程測量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、工程測量數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、工程測量數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)，三者在形式上雖相互獨立，但是以數(shù)據(jù)流為紐帶將三個模塊有機的組合起來(如圖5所示)。

(1)外業(yè)采集部分由工程測量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)，將各種工程測繪項目類型的作業(yè)流程、可能遇到的情況、精度指標(biāo)等整理后細化，保證其準(zhǔn)確性、統(tǒng)一性、完整性，將普通水準(zhǔn)測量、放樣及檢測測量、支點測量、多測回測量以及碎部點測量等測繪作業(yè)在工程測量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)中實現(xiàn)。工程測量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采用.Net和C＃的開發(fā)環(huán)境，開發(fā)基于移動終端和Windows平臺的系統(tǒng)軟件。

(2)由工程測量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采集而來的控制點、支點、地物點等坐標(biāo)信息，以加密的交換文件形式，由工程測量數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)處理環(huán)境中，確保了數(shù)據(jù)傳輸過程的安全，也在技術(shù)上防范了對原始測繪數(shù)據(jù)的篡改。工程測量數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)部分功能模塊依托AutoCAD的環(huán)境，使用Auto Lisp的腳本開發(fā)語言，開發(fā)數(shù)據(jù)處理過程中需要的功能以及接收工程測量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)數(shù)據(jù)并輸出處理后的成果報表數(shù)據(jù)。

(3)結(jié)合已有的元數(shù)據(jù)系統(tǒng)、測繪項目管理系統(tǒng)等辦公自動化項目中的相關(guān)信息，在局域網(wǎng)環(huán)境，將經(jīng)過處理過的數(shù)據(jù)在工程測量數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)生成報表，并留存在系統(tǒng)中，實現(xiàn)對工程測量及數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的文件進行管理，充分減少內(nèi)業(yè)工作量以及檢查工作量，避免差錯，提高勞動生產(chǎn)率。

圖5 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

5 工程測繪系統(tǒng)的功能

工程測繪系統(tǒng)三個模塊實現(xiàn)了不同卻緊密聯(lián)系的具體功能。

(1)工程測量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)完成了以下幾個方面的內(nèi)容:

數(shù)據(jù)輸入，提供從儀器讀取數(shù)據(jù)方式加手工輸入方式，支持的儀器覆蓋Leica、Topcon以及Sokkia系列；輸入數(shù)據(jù)具有錯誤提醒及更正功能；觀測數(shù)據(jù)、計算數(shù)據(jù)、儀器信息、天氣情況等各種數(shù)據(jù)源于數(shù)據(jù)庫管理方式，可以與后續(xù)開發(fā)的工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)做到有效銜接，并加入了CASS文件格式接口；此外，包括測量成果的提取，平差計算，線路測量是否滿足精度指標(biāo)等計算功能以及標(biāo)準(zhǔn)手簿生成、打印及成果提供等。

(2)工程測量數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)在CAD平臺上進行二次開發(fā)功能實現(xiàn)了:

展點功能；采點功能；邊長、房角點、單點標(biāo)注功能；面積計算、面積報表數(shù)據(jù)輸出；橫斷面生成；查詢圖符號/圖框外實體剪切、批量圖幅插入；重復(fù)實體檢查。

(3)工程測量數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫管理工程測繪數(shù)據(jù)，徹底改變了原有工程測繪項目文件管理的模式，并在功能上實現(xiàn)了:

成果數(shù)據(jù)錄入管理。錄入分類建冊:讀取項目編號項目名稱，根據(jù)不同類型的項目分類，以便讀取不同的字段模板。實現(xiàn)技術(shù)說明書、測繪成果表、成果對比表、成果匯總表等所有成文成果表的登記和編輯，實現(xiàn)CAD文檔以及相關(guān)其他文檔的上傳和刪除、下載。成果數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)管理。在流轉(zhuǎn)管理過程中實現(xiàn)項目跟蹤(測繪項目管理系統(tǒng))、成果查詢輸出管理、成果查詢打印。實現(xiàn)已有系統(tǒng)的銜接。在流轉(zhuǎn)過程中，與元數(shù)據(jù)系統(tǒng)、測繪項目管理系統(tǒng)、數(shù)字檔案管理系統(tǒng)實現(xiàn)了信息共享，充分應(yīng)用了系統(tǒng)之間的相關(guān)性。

6 工程測繪系統(tǒng)的研究特色

《工程測繪系統(tǒng)的研究》項目順利完成建設(shè)目標(biāo)，并形成以下特色:

(1)多平臺與常用全站儀器的全線支持

常規(guī)的工程測量軟件為滿足某些特定的需要，通常針對某一種硬件平臺或某款特定儀器來進行特定功能的開發(fā)。工程測繪系統(tǒng)充分考慮了硬件平臺的不確定性，項目完成的工程測量數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)能實現(xiàn)Windows、PocketPC、WinCE、Windows Mobile、Unix、Linux等不同操作系統(tǒng)的全覆蓋支持，擴大了外業(yè)數(shù)據(jù)采集硬件平臺的選擇范圍。項目完成的工程測量數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)則采用Web頁面管理系統(tǒng)，也實現(xiàn)了跨系統(tǒng)平臺的兼容。系統(tǒng)能支持Sokkia、Leica和Topcon系列的全站儀的數(shù)據(jù)實時通訊。并經(jīng)過大量的測試達到了比較滿意的效果，實現(xiàn)了常用全站儀器的全線支持。

(2)常規(guī)工程測繪項目的全覆蓋

系統(tǒng)涵蓋的測量模塊包括導(dǎo)線測量、水準(zhǔn)及斷面測量、支點及碎部點測量、多測回測角、距離測量、放樣測量等模塊，并附帶大量輔助計算功能，實現(xiàn)了測量模塊化的作業(yè)，覆蓋常規(guī)工程測繪項目的功能需求；從項目類型上看，系統(tǒng)覆蓋了建設(shè)工程規(guī)劃檢測開工放樣復(fù)驗、建設(shè)工程建設(shè)、±0的檢測、結(jié)構(gòu)到頂后的檢測、竣工規(guī)劃驗收測量、規(guī)劃道路定線、訂界、平高控制測量、建設(shè)地塊封閉圖測量、數(shù)字化地形修測、道路竣工驗收測量等常規(guī)工程測繪項目類型。

(3)內(nèi)外業(yè)的高效銜接，成果報表風(fēng)格統(tǒng)一

工程測繪系統(tǒng)實現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)的記錄文檔與CAD圖形輸出，大大減輕了內(nèi)業(yè)對外業(yè)數(shù)據(jù)的整理匯總工作。系統(tǒng)將相關(guān)的精度指標(biāo)以及作業(yè)規(guī)范進行了內(nèi)置，大大減輕了檢查人員的工作量。系統(tǒng)還賦予用戶登記、編輯、刪除、上傳、下載等功能，實現(xiàn)項目基本信息、測繪項目技術(shù)說明書、工程資料來源抄錄表、項目跟蹤單、測繪成果表成果匯總表成果對比表、外業(yè)測量數(shù)據(jù)、CAD圖形等數(shù)據(jù)的錄入管理；系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)報表ActiveX組件ReportX 2.6和JavaScript技術(shù)，實現(xiàn)成果報表的瀏覽器查詢及紙質(zhì)化輸出打印，實現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)的高效銜接，并統(tǒng)一了不同工程測繪項目各種報表的風(fēng)格。

(4)工程測繪成果數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理

工程測繪系統(tǒng)通過上傳下載成果數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)庫，改變了以往生產(chǎn)分院成果數(shù)據(jù)在作業(yè)過程中以文件形式各自存放的狀態(tài)，方便用戶檢索查詢及各級管理人員跟蹤項目狀態(tài)。實現(xiàn)了工程測繪數(shù)據(jù)的信息化管理。

(5)實現(xiàn)與部分相關(guān)系統(tǒng)的銜接和信息共享

工程測繪系統(tǒng)通過《辦公自動化系統(tǒng)》進行統(tǒng)一的用戶認證；工程內(nèi)容、項目狀態(tài)信息與《測繪項目管理系統(tǒng)》銜接共享；并查詢共享在《元數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)》《信息安全應(yīng)用系統(tǒng)》《數(shù)字檔案系統(tǒng)》中的有關(guān)信息。實現(xiàn)了與測繪項目管理系統(tǒng)、元數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)字檔案系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)的有效銜接。

7 實施效果和展望

工程測繪系統(tǒng)推廣使用至今，已在各個外業(yè)生產(chǎn)部門得到廣泛應(yīng)用，并在建設(shè)工程規(guī)劃檢測開工放樣復(fù)驗、建設(shè)工程建設(shè)、±0的檢測、結(jié)構(gòu)到頂后的檢測、竣工規(guī)劃驗收測量、規(guī)劃道路定線、訂界、平高控制測量、建設(shè)地塊封閉圖測量、數(shù)字化地形圖修測、道路竣工驗收測量等常規(guī)工程測繪項目中大幅提高了生產(chǎn)效率。

隨著移動設(shè)備的硬件升級以及工程測繪系統(tǒng)內(nèi)外業(yè)一體化的概念不斷地為更多作業(yè)人員所接受，工程測繪系統(tǒng)必將受益于更多用戶，并在上海測繪行業(yè)內(nèi)產(chǎn)生示范效應(yīng)，發(fā)揮其更大的社會經(jīng)濟效益。

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[2] 桑楠.嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用開發(fā)技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2002

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[5] 季善標(biāo)，王解先.上海市首級控制網(wǎng)改造[J].工程勘察，2004(5)

Engineering Survey System Research

Zou JunPing，Yu MeiYi
(Shanghai Municipal Institute of Surveying and Mapping，Shanghai 200063，China)

Overall，the engineering survey system can be summarized as that simplification of outside surveying，automation of data processing and standardization of results reporting.The engineering survey system which consists of dada collection subsystem，data processing subsystem and data management subsystem is a technological innovation in engineering survey field of Shanghai Municipal Institute of Surveying and Mapping(SMISM).This paper describes the background and content of the engineering survey system research at first，and then combining the three subsystems describes a series of key technology features that is used in engineering survey system，at last applications of the system is introduced.Complete data collection subsystem，comprehensive data processing subsystem，and data management subsystem which based on intranet，make seamless as possible between outside and inside and effective management of operating procedures.Then enhance quality control，make engineering survey standardization and system.At last in the conventional project the system achieves a simple，suitable and efficient data collection，processing and management.

engineering survey system；integration；mobile terminal；automation；database management

1672－8262(2010)06－15－05

P209

A

2010—05—11

鄒俊平(1982—)，男，工程師，主要從事精密工程測量與GNSS應(yīng)用研究工作。