王瑞,班偉,王路,楊歡

(新疆石油工程設(shè)計有限公司,新疆 克拉瑪依 834000)

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行業(yè)導(dǎo)航電子地圖在線路工程勘測中的應(yīng)用

王瑞,班偉,王路,楊歡

(新疆石油工程設(shè)計有限公司,新疆 克拉瑪依 834000)

在長距離線路工程初步設(shè)計階段,傳統(tǒng)的踏勘方式暴露出諸多弊端和局限性,隨著GPS導(dǎo)航定位技術(shù)、信息化軟件、無線通信、手機(jī)移動終端等多種高新技術(shù)的飛速發(fā)展,導(dǎo)航電子地圖的出現(xiàn)解決了這一實(shí)際難題,本文簡單介紹了國內(nèi)導(dǎo)航電子地圖的發(fā)展現(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn),著重闡述了奧維互動地圖在實(shí)際線路工程勘測中的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、套合CAD圖等行業(yè)功能,結(jié)果表明,使用帶行業(yè)功能的導(dǎo)航電子地圖可以大大提高踏勘選線工作效率,提高線路設(shè)計的合理性,減少實(shí)地踏勘成本和工作量,縮短設(shè)計周期。

導(dǎo)航電子地圖;奧維互動地圖;踏勘選線;坐標(biāo)系;套合CAD圖

0 引 言

在長距離輸氣管道、公路、電力線等線路工程踏勘選線工作中,往往因路不熟,常為找一個點(diǎn)而繞很多彎路,浪費(fèi)很多時間,工作效率低下,線路越長,這種情況愈加明顯。傳統(tǒng)的踏勘方式主要有攜帶紙質(zhì)地形圖、手持GPS導(dǎo)航儀、筆記本上安裝google earth等方法,紙質(zhì)地形圖往往內(nèi)容老舊,購買周期長,風(fēng)雨天易破損,攜帶不方便。手持GPS導(dǎo)航儀雖然能實(shí)時顯示位置信息并指明方位,但其地圖信息非常有限,僅能顯示城市主干道、國道,省道等主要道路信息,郊區(qū)或礦區(qū)的大車路和便道根本無從知曉,再加上手持GPS導(dǎo)航儀出廠時通過保密處理,使之定位數(shù)據(jù)和地圖無法匹配,這些都導(dǎo)致其無法有效指導(dǎo)野外踏勘找路尋點(diǎn)工作。利用安裝了google earth的筆記本雖然解決了找路的麻煩,但google earth并不能實(shí)時顯示當(dāng)前位置,而需要肉眼識別或者結(jié)合第三方軟件使用,比較費(fèi)時,再加上筆記本的續(xù)航能力和緩存能力有限,所以攜帶筆記本的方式在長距離線路踏勘中并不適用。綜上所述,每種傳統(tǒng)的踏勘方式都有它的弊端和局限性。

近年來,隨著GIS電子地圖的出現(xiàn)和快速發(fā)展,將GPS實(shí)時定位結(jié)果和GIS電子地圖直接結(jié)合在一起使得導(dǎo)航事業(yè)進(jìn)入了全新的領(lǐng)域。而將具有行業(yè)功能的導(dǎo)航電子地圖應(yīng)用于個人移動終端,和傳統(tǒng)踏勘方式相比,更是有質(zhì)的飛躍,甚至超乎人們想象[1],該方法集合了傳統(tǒng)方式的所有優(yōu)點(diǎn),能實(shí)時定位,地圖現(xiàn)勢性好,小巧便攜,在踏勘選線、找點(diǎn)、規(guī)劃交通路線、輔助地形圖測繪中有很大幫助。

1 導(dǎo)航電子地圖簡介

國內(nèi)導(dǎo)航電子地圖應(yīng)用服務(wù)產(chǎn)業(yè)已有十幾年的發(fā)展,在導(dǎo)航技術(shù)不斷成熟以及市場需求日益高漲的推動下,已形成了一定的市場規(guī)模和用戶數(shù)量,主要應(yīng)用于車載導(dǎo)航、PND終端、智能手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)以及各行業(yè)指揮調(diào)度信息系統(tǒng)等領(lǐng)域,市場需求快速增長、應(yīng)用模式呈現(xiàn)多樣化。該行業(yè)目前尚處于技術(shù)引進(jìn)消化發(fā)展階段,整體技術(shù)性能與國際水準(zhǔn)尚有差距。隨著通訊手段和終端能力提高,導(dǎo)航電子地圖應(yīng)用服務(wù)在向著在線、通訊、數(shù)據(jù)即時更新方面發(fā)展,目前在國內(nèi)從事導(dǎo)航電子地圖應(yīng)用服務(wù)開發(fā)的企業(yè)和單位主要有高德、凱立德、百度、新浪、搜狗、騰訊等,上述產(chǎn)品含有豐富的城市地圖服務(wù)功能,包含語音識別、電子狗、天氣預(yù)報、演示立交橋走法、叫車服務(wù)等高級功能,主要側(cè)重于全方位滿足人們自駕旅游,隨時隨地掌握出行生活的需要,而勘測工作主要集中在基礎(chǔ)設(shè)施并不完善的郊區(qū)或偏遠(yuǎn)山區(qū),上述城市地圖服務(wù)功能在這里便顯得蒼白無力,更需要的是具備測繪行業(yè)功能的導(dǎo)航電子地圖,由北京元生華網(wǎng)公司開發(fā)的奧維互動地圖的出現(xiàn)填補(bǔ)了這一空當(dāng),該地圖是基于Google API、Sogou API、Baidu API的跨平臺地圖瀏覽器。支持ios (iphone、ipad)、android、windows、winphone、Web五大平臺。奧維互動地圖集成了Google混合衛(wèi)星圖、Google地圖、Bing衛(wèi)星圖、opencycle等高線地圖、百度地圖、搜狗地圖等多種電子地,并可自由切換[2]。該地圖除了具備上述城市服務(wù)地圖的基本功能外,還支持多種航跡格式導(dǎo)出、套合CAD圖、對象關(guān)聯(lián)、測量坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、測量里程、面積、轉(zhuǎn)角等各種行業(yè)功能,該地圖分為手機(jī)版和PC版,被廣泛應(yīng)用于線路工程測量中,是勘測人員野外出行、踏勘選線、找點(diǎn)的必備工具。

2 奧維地圖在線路工程勘測中的應(yīng)用

2.1 工程概況

克拉瑪依至烏魯木齊成品油管道工程光纜線路由西北向東南,途經(jīng)新疆維吾爾自治區(qū)克拉瑪依市、石河子市、瑪納斯縣、呼圖壁縣、昌吉市、烏魯木齊市頭屯河區(qū),地勢呈現(xiàn)北低南高趨勢,海拔高度相差近500 m. 全線分為兩個測段:702泵站～703泵站、704泵站～王家溝,總長度約為210 km,此次踏勘的任務(wù)為調(diào)查全線的公路、鐵路、河流的穿越位置及線路重要拐點(diǎn),將踏勘成果概略坐標(biāo)整理后提交設(shè)計人員使用。

2.2 地圖下載

在使用奧維互動地圖之前,先要做好準(zhǔn)備工作。因手機(jī)屏幕過小,操作不便,所以準(zhǔn)備工作在電腦上完成。打開奧維互動地圖PC版,登錄帳號密碼,導(dǎo)入點(diǎn)位及路線信息,通常這些線路信息為kml或gpx格式,是設(shè)計人員在google earth或手持GPS隨機(jī)軟件上設(shè)計線路時保存的,奧維互動地圖完全支持這些數(shù)據(jù)格式,并可以與這些軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。導(dǎo)入成功后,點(diǎn)擊“與云端同步對象”,選擇將本地對象上傳合并入云端,再點(diǎn)擊“開始同步”,觀察進(jìn)度條即可將導(dǎo)入的線路信息上傳到云端服務(wù)器。上傳成功后,在電腦上的準(zhǔn)備工作也隨之結(jié)束,這時關(guān)閉奧維互動地圖PC版,打開手機(jī)版,重新登錄賬號密碼,選擇從云端下載對象合并入本地,將線路信息導(dǎo)入手機(jī)中,進(jìn)入地圖數(shù)據(jù)管理模塊下載地圖,下載方式分為區(qū)(縣)范圍下載和自定義范圍下載[3],通常根據(jù)線路信息選擇自定義范圍下載,地圖類型選擇Google混合衛(wèi)星圖,該地圖現(xiàn)勢性好,對道路情況的變化更新非常及時,連田埂路、戈壁便道、鄉(xiāng)間小道在地圖上都清晰可見。地圖支持18個級別數(shù)據(jù)下載(如圖1所示),野外踏勘通常選擇16級地圖下載即可,因地圖較大,建議用戶手機(jī)在wifi狀態(tài)下下載。為了方便起見,也可以依據(jù)線路走向拖動軟件視圖窗口自動下載地圖至足夠清晰為止。地圖下載結(jié)束后,就可以在野外踏勘時離線瀏覽地圖信息。

圖1 選擇地圖下載級別

2.3 設(shè)置坐標(biāo)系

奧維互動地圖默認(rèn)采用WGS-84坐標(biāo)系,而常規(guī)測量工作采用較多的是1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系、CGCS2000坐標(biāo)系以及由這幾個坐標(biāo)系演變的各種地方坐標(biāo)系,該地圖可以實(shí)現(xiàn)WGS-84坐標(biāo)系與這幾個坐標(biāo)系間的相互轉(zhuǎn)換。打開奧維地圖PC版或者手機(jī)版,點(diǎn)擊“系統(tǒng)設(shè)置”,將系統(tǒng)坐標(biāo)系選擇為“橫軸墨卡托投影”,再點(diǎn)擊“設(shè)置“,在彈出對話框中可以選擇需轉(zhuǎn)換的目標(biāo)坐標(biāo)系類型,轉(zhuǎn)換方法有七參數(shù)、三參數(shù)和四參數(shù)法,轉(zhuǎn)換模式設(shè)置為修正模式,對于比較熟悉的測區(qū),可以利用常規(guī)的測量坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù)計算軟件結(jié)合手上已有的控制點(diǎn)信息精確求取測區(qū)七參數(shù),輸入到奧維地圖中,再設(shè)置中央子午線即可。若測區(qū)沒有足夠的控制點(diǎn),可以利用1-2個控制點(diǎn)簡單的求取測區(qū)三參數(shù)或四參數(shù),再應(yīng)用到奧維地圖中。實(shí)踐證明,通過七參數(shù)法采集的坐標(biāo)精度可達(dá)1 m以內(nèi),三參數(shù)或四參數(shù)法采集的坐標(biāo)精度在3 m左右,結(jié)果表明,無論采用奧維地圖提供的哪種方法,均可以滿足線路工程踏勘選線的精度要求。坐標(biāo)系設(shè)置完成后,便可以在野外勘測過程中隨時隨地獲取物體平面坐標(biāo)信息,還可以在手機(jī)或電腦上將平面位置坐標(biāo)快速地導(dǎo)入導(dǎo)出。

2.4 套合CAD圖

外業(yè)踏勘之前或施工圖測量之后,可以將電子版CAD圖與奧維互動地圖套合,再到實(shí)地進(jìn)行巡查,這樣不僅可以檢查已有CAD圖的現(xiàn)勢性和可利用性,還可以及時發(fā)現(xiàn)已測地形圖中漏測、繪錯的地物和等高線與實(shí)地不符的地形,該方法在很大程度上保證了地形圖繪制的準(zhǔn)確性,在測繪項目檢查驗收中可以發(fā)揮巨大作用。首先將已有的電子版CAD圖轉(zhuǎn)換為“dfx”格式,然后打開奧維互動地圖PC版,將做好的“kml”控制點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入奧維互動地圖中,直接拖動“dfx”格式CAD圖到奧維互動地圖視圖界面,彈出對話框如圖2所示,選擇關(guān)聯(lián)點(diǎn)轉(zhuǎn)換坐標(biāo),在關(guān)聯(lián)點(diǎn)管理中輸入2個以上控制點(diǎn)的大地坐標(biāo)和CAD平面坐標(biāo),點(diǎn)擊“開始解析”,軟件自動分析內(nèi)存和圖紙大小后,再點(diǎn)擊“導(dǎo)入”即可完成套合工作,如圖3所示。最后通過云端服務(wù)器同步至手機(jī)中即可進(jìn)行相應(yīng)的踏勘、查圖、檢查驗收等工作。

圖2 設(shè)置關(guān)聯(lián)點(diǎn)信息

圖3 套合CAD圖

2.5 踏勘路線規(guī)劃

在野外用手機(jī)使用奧維互動地圖時,常因要瀏覽線路總體走向而縮小地圖比例尺,導(dǎo)致一些鄉(xiāng)村路,施工便道、機(jī)耕路等路況信息在地圖上無法顯示,這時就需要頻繁放大比例尺,如果不及時,容易錯過一些重要的道路交叉口,走很多冤枉路,影響工作效率。可以利用已下載好的高分辨率google混合衛(wèi)星圖在室內(nèi)提前規(guī)劃好交通路線。在奧維互動地圖PC版上瀏覽將要踏勘的點(diǎn)位信息,將可以到達(dá)點(diǎn)位并與主干道路相連的簡易道路信息以航跡或多線段的形式提前勾繪出來,如圖4所示,然后上傳到云端服務(wù)器,再通過奧維互動地圖手機(jī)版的同步功能將云端服務(wù)器中規(guī)劃的道路信息下載至手機(jī)里,在野外進(jìn)行實(shí)時導(dǎo)航,提高工作效率。同理,該方法在控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計、水準(zhǔn)路線布設(shè)中同樣適用。

圖4 規(guī)劃的道路信息

2.6 信息檢索,實(shí)時定位與導(dǎo)航

奧維互動地圖集成了GPS導(dǎo)航軟件和各種電子地圖的主要功能,實(shí)現(xiàn)了信息檢索、實(shí)時定位、軌跡記錄以及語音導(dǎo)航等功能一體化,是踏勘選線的有力助手。在野外踏勘時,尤其在沙漠、偏遠(yuǎn)山區(qū)等地,可以開啟航跡記錄功能,以便能快速找到出去的路,防止迷路。當(dāng)車輛在野外發(fā)生故障時,奧維互動地圖可以快速將當(dāng)前位置信息和航跡信息以短信和上傳云端的方式分享給同事、好友,使救援隊伍能快速地找到自己。在踏勘過程中還可以利用奧維互動地圖的信息檢索功能搜索沿線最近的賓館、飯店、加油站、銀行、醫(yī)院等信息,這些都給踏勘工作提供了有力的后勤保障,大大提高了人員的安全性和工作效率。

2.7 踏勘數(shù)據(jù)整理

外業(yè)踏勘結(jié)束后,可以將手機(jī)采集的點(diǎn)位信息和記錄的航跡通過云端服務(wù)器同步至電腦中,并以相應(yīng)的格式導(dǎo)出,再結(jié)合google earth、gis office、mapsource等測量設(shè)計軟件,在電腦上對線路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和局部調(diào)整,通過該方法可以大大提高線路設(shè)計的合理性,減少實(shí)地踏勘成本和工作量,縮短設(shè)計周期[4]。本次踏勘工作從開始到提交成果共計4天,平均日行里程100 km,選擇沿線生活點(diǎn)3處,采集線路拐點(diǎn)78處,踏勘沿線省道、縣道穿越28處,呼圖壁河、三屯河、頭屯河等大中型河流穿越9處,鐵路穿越2處,居民地、規(guī)劃區(qū)、林地保護(hù)區(qū)、軍事用地等重要途徑點(diǎn)9處,工作量巨大,較常規(guī)踏勘方式相比,數(shù)據(jù)采集質(zhì)量準(zhǔn)確,縮短工期6至10天,基本上避免了因找路而造成的時間上的浪費(fèi),多數(shù)情況下是依據(jù)規(guī)劃好的路徑直奔目的地,大大提高了踏勘工作效率,充分體現(xiàn)了導(dǎo)航電子地圖的行業(yè)功能在線路勘測工作中的優(yōu)越性。

3 結(jié)束語

帶行業(yè)功能導(dǎo)航電子地圖的出現(xiàn),給線路工程測量帶來一種全新的工作思路和方法,它突破了傳統(tǒng)踏勘選線方式的弊端和局限性,集合了傳統(tǒng)方法的所有優(yōu)點(diǎn),大大提高了線路踏勘的工作效率,降低了選線難度,節(jié)約了生產(chǎn)成本。盡管導(dǎo)航電子地圖在野外踏勘選線中具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢,但也存在一些不足之處,踏勘時使用手機(jī)的GPS定位功能會消耗大量的電池電量,需要備用充電寶等外接電源。由于需要下載大量瓦片影像數(shù)據(jù),導(dǎo)航電子地圖往往對手機(jī)內(nèi)存、處理器、外部存儲等硬件配置要求較高。不過,隨著GPS導(dǎo)航定位、GIS、計算機(jī)、無線通信、互聯(lián)網(wǎng)等多種高新技術(shù)的飛速發(fā)展,相信在導(dǎo)航電子地圖這一領(lǐng)域的研究會更深入,導(dǎo)航電子地圖的功能將會更加完善,在測繪領(lǐng)域中應(yīng)用也將更加廣泛[5]。

[1] 王三軍.GPS導(dǎo)航電子地圖的應(yīng)用研究 [D].上海:同濟(jì)大學(xué),2008.

[2] 張亮. 電子地圖在水利工程測量中的應(yīng)用[J].黑龍江水利科技,2015(11):43-44.

[3] 黃貝. 奧維互動地圖在云南省森林資源二類調(diào)查中的應(yīng)用[J].林業(yè)建設(shè),2015(2):4-6.

[4] 王江宇,吳沙,張智禹，等. 奧維地圖移動終端踏勘選線技術(shù)的研究與應(yīng)用 [J].技術(shù)研究,2016(6):115-116.

[5] 周友生. 導(dǎo)航電子地圖在移動設(shè)備中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代測繪,2012(5):58-59.

Application of Navigation Electronic Map in Line Engineering Survey

WANG Rui,BAN Wei,WANG Lu,YANG Huan

(XinjiangPetroleumEngineeringDesignCo.,Ltd.,Karamay834000,China)

In the preliminary design phase of long distance transmission line,The traditional way of investigation revealed many shortcomings and limitations,With GPS navigation and positioning technology、Information software、wireless communication、The rapid development of mobile terminals and other high-tech,The emergence of navigation electronic map has solved this practical problem. This paper briefly introduces the development status and advantages and disadvantages of domestic navigation electronic map,Orville focuses on the interactive map in practical engineering survey coordinate transformation and CAD chart of industry function.Last show,The use of navigation electronic map industry function can greatly improve the working efficiency of survey line selection,Can greatly improve the working efficiency of the survey line selection technology,Improve the rationality of line design, To reduce the cost and workload of field reconnaissance,Shorten design period。

Navigation electronic map; Orville interactive map; reconnaissance line selection; coordinate system; set CAD chart

10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.018

2016-11-11

P228.4

A

1008-9268(2017)02-0079-04

王瑞 (1984-),男,安徽壽縣人,工程師,現(xiàn)主要從事油氣田工程測量方面的工作。

班偉 (1985-),女,新疆烏魯木齊人,工程師,現(xiàn)主要從事油氣田工程測量方面的工作。

王路 (1983-),女,四川南充人,工程師,現(xiàn)主要從事油氣田數(shù)字化方面的工作。

楊歡 (1985-),女,四川重慶人,工程師,現(xiàn)主要從事油氣田數(shù)字化方面的工作。

聯(lián)系人: 王瑞E-mail: 343037946@qq.com