工程測繪系統的研究

鄒俊平，余美義

(上海市測繪院，上海 200063)

工程測繪系統的研究

鄒俊平?，余美義

(上海市測繪院，上海 200063)

工程測繪系統的研究可以概括為外業測量的傻瓜化、內業數據處理的自動化、成果報表的標準化。由工程測量數據采集子系統、工程測量數據處理子系統以及工程測量數據管理子系統三個子系統構成的工程測繪系統是上海市測繪院針對工程測繪領域進行的一次技術革新。本文首先介紹了工程測繪系統的研發背景與研究內容，隨后結合三個子系統分步闡述了工程測繪系統所涉及的一系列關鍵技術，最后對系統特色與應用情況進行了介紹。完善的數據采集子系統，全方位的內業數據處理子系統，基于局域網的數據管理子系統，可以有效摒棄工程測繪外業與內業之間的二次操作帶來的質量控制隱患，推進工程測量體系化、標準化生產流程，實現簡便、適用、高效的工程測量數據的采集、處理和管理。

工程測繪系統；一體化移動終端；自動化；數據庫管理

1 引 言

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

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

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

(3)現成的商業軟件更新及維護未能跟上發展的需要，并很難體現各個應用單位的技術要求差異。

另外，商業軟件未成系統，不能完全覆蓋現有的常規工程測繪項目。由于各部門作業習慣以及使用其他軟件的差異，造成了各部門在數據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測量任務時，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。

為對內外業作業流程進行規范管理，加強質量控制，提高生產效率，統一成果樣式，由上海市測繪院總工室牽頭，聯合各部門對工程測繪系統項目進行調研，并成立專項課題組研究工程數據，從采集到處理再到成果報表輸出、質檢、歸檔的一系列問題，為常規工程測量研制建設一個簡便、適用、高效的生產數據處理與成果管理控制系統。

對于常規的重復性工程測量項目，將測量內容進行歸類、作業流程進行統一，并標準化手簿與成果樣式之后，工程測量數據采集子系統基于移動終端(如PDA)，開發簡便、實用并兼容不同全站儀器設備的外業數據采集記錄手簿。在子系統中結合水準測量、導線測量、碎部點測量、支點測量、放樣測量等功能模塊開發，實現了在統一的硬件平臺上的不同全站儀通訊控制、數據庫管理、簡單圖形操作、標準格式的報表輸出等功能，最終達到無紙化的工程測量數據采集。

工程測量數據處理子系統在PC平臺與移動終端上實現了工程測量數據的自動化處理，實現了CAD圖形重復實體檢查、封閉地塊面積計算、斷面圖形自動繪制等諸多功能。并將規范要求的技術指標與相關的計算功能內置，提高內業作業人員與檢查人員效率與正確率。

工程測量數據管理子系統結合測量項目的業務流程，將客戶、作業人員、檢查人員銜接在一起。子系統全方位覆蓋常規工程測量項目，如選擇規劃全過程監督檢測(放樣檢測、±0、結構到頂、竣工階段測量)、規劃道路紅線定界的數據流轉、管理、應用、歸檔以及提供客戶等工作。

系統技術實施原則:采用成熟穩定技術；操作方便、實用；系統功能符合實際需要。

2 工程測繪技術內涵標準化

確切地說是將各項工程測量內容的作業流程、可能遇到的情況、精度指標、成果樣式等完全細化，保證其準確性、統一性、完整性，實現標準化。

在系統中，統一作業流程、精度指標、成果樣式是系統能否達到目標的關鍵，根據相關規范制定出統一的作業流程、精度指標以及手簿及成果樣式，作為該項目功能模塊的標準文件，指導程序開發工作。標準文件至少應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計階段，要達到生成的這套標準文件即使是讓一個非測繪專業的程序人員亦能按照該標準文件進行系統開發。這樣既統一了標準，又為過程控制，程序設計提供了指導。

圖1 標準文件

3 在移動終端和PC中進行程序開發

確定開發工具，規范數據接口和程序開發標準、界面標準以及測量觀測數據、成果輸出文件的樣式。根據上述接口、規范和標準，項目組共同分工完成測繪各種功能的開發。在此階段主要涉及三個子系統的開發，下面進行重點介紹:

(1)工程測量數據采集子系統

采用組件式系統開發模式，系統由一個運行庫、一個可執行程序和若干個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，在可執行程序運行時加載，如圖2所示。

在進行宿主模塊設計時候，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，作為宿主系統的主體部分。將剩下的功能需求按照合理的規則分類，再組合成單個的功能插件。作為工程系統的宿主模塊(主框架)，它在整個系統中起到以下幾個主要的作用:發現功能插件，并作為各個功能模塊的載體；協調各個模塊的關系；提供一些基本的共用功能。

如果在程序啟動的時候發現合法插件，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，宿主系統調用相關功能的時候，就會通知某個功能相關的插件，從而實現用戶的需求，如圖3所示。

圖2 宿主和插件

圖3 插件加載

另外，工程測量數據采集系統使用Microsoft Visual Studio 2005進行開發，建立Pocket PC工程，類庫采用Compact Framework 2.0，開發語言采用C＃。

(2)工程測量數據處理與管理子系統

工程測量數據處理子系統接收前段采集的數據，經處理后，輸入到數據管理子系統進行成果輸出，并融合院生產作業流程，兼顧作業生產與成果檢查及歸檔，三者關系如圖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，數據處理子系統部分功能采用在AutoCAD中Auto LISP的方式開發。

工程測量數據管理系統主要平臺是Windows 9x和Windows NT/2K/XP等32位編程環境、Client/ Server關系型數據庫管理系統及Internet/Intranet網絡環境，體系結構將主要采用B/S結構，部分采用C/ S結構。

硬件環境:Ethernet網絡；基于Intel CPU的微型計算機；打印機；掃描儀。

網絡環境:支持TCP/IP；WEB Server–InternetInformation Server 4.0。

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

數據庫管理系統:SQL Server。

開發工具:.Net、Microsoft Visual C＃、Macromedia Dreamweaver。

圖4 工程測繪系統與業務生產流程

4 工程測繪系統的體系結構與數據流

工程測繪系統在結構上分成工程測量數據采集子系統、工程測量數據處理子系統、工程測量數據管理子系統，三者在形式上雖相互獨立，但是以數據流為紐帶將三個模塊有機的組合起來(如圖5所示)。

(1)外業采集部分由工程測量數據采集系統實現，將各種工程測繪項目類型的作業流程、可能遇到的情況、精度指標等整理后細化，保證其準確性、統一性、完整性，將普通水準測量、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在工程測量數據采集子系統中實現。工程測量數據采集子系統采用.Net和C＃的開發環境，開發基于移動終端和Windows平臺的系統軟件。

(2)由工程測量數據采集子系統采集而來的控制點、支點、地物點等坐標信息，以加密的交換文件形式，由工程測量數據處理子系統導入到數據處理環境中，確保了數據傳輸過程的安全，也在技術上防范了對原始測繪數據的篡改。工程測量數據處理子系統部分功能模塊依托AutoCAD的環境，使用Auto Lisp的腳本開發語言，開發數據處理過程中需要的功能以及接收工程測量數據采集子系統數據并輸出處理后的成果報表數據。

(3)結合已有的元數據系統、測繪項目管理系統等辦公自動化項目中的相關信息，在局域網環境，將經過處理過的數據在工程測量數據管理子系統生成報表，并留存在系統中，實現對工程測量及數據流轉過程中產生的文件進行管理，充分減少內業工作量以及檢查工作量，避免差錯，提高勞動生產率。

圖5 系統體系結構

5 工程測繪系統的功能

工程測繪系統三個模塊實現了不同卻緊密聯系的具體功能。

(1)工程測量數據采集子系統完成了以下幾個方面的內容:

數據輸入，提供從儀器讀取數據方式加手工輸入方式，支持的儀器覆蓋Leica、Topcon以及Sokkia系列；輸入數據具有錯誤提醒及更正功能；觀測數據、計算數據、儀器信息、天氣情況等各種數據源于數據庫管理方式，可以與后續開發的工程數據管理系統做到有效銜接，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等計算功能以及標準手簿生成、打印及成果提供等。

(2)工程測量數據處理子系統在CAD平臺上進行二次開發功能實現了:

展點功能；采點功能；邊長、房角點、單點標注功能；面積計算、面積報表數據輸出；橫斷面生成；查詢圖符號/圖框外實體剪切、批量圖幅插入；重復實體檢查。

(3)工程測量數據管理子系統采用數據庫管理工程測繪數據，徹底改變了原有工程測繪項目文件管理的模式，并在功能上實現了:

成果數據錄入管理。錄入分類建冊:讀取項目編號項目名稱，根據不同類型的項目分類，以便讀取不同的字段模板。實現技術說明書、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CAD文檔以及相關其他文檔的上傳和刪除、下載。成果數據流轉管理。在流轉管理過程中實現項目跟蹤(測繪項目管理系統)、成果查詢輸出管理、成果查詢打印。實現已有系統的銜接。在流轉過程中，與元數據系統、測繪項目管理系統、數字檔案管理系統實現了信息共享，充分應用了系統之間的相關性。

6 工程測繪系統的研究特色

《工程測繪系統的研究》項目順利完成建設目標，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。工程測繪系統充分考慮了硬件平臺的不確定性，項目完成的工程測量數據采集子系統能實現Windows、PocketPC、WinCE、Windows Mobile、Unix、Linux等不同操作系統的全覆蓋支持，擴大了外業數據采集硬件平臺的選擇范圍。項目完成的工程測量數據管理子系統則采用Web頁面管理系統，也實現了跨系統平臺的兼容。系統能支持Sokkia、Leica和Topcon系列的全站儀的數據實時通訊。并經過大量的測試達到了比較滿意的效果，實現了常用全站儀器的全線支持。

(2)常規工程測繪項目的全覆蓋

系統涵蓋的測量模塊包括導線測量、水準及斷面測量、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，實現了測量模塊化的作業，覆蓋常規工程測繪項目的功能需求；從項目類型上看，系統覆蓋了建設工程規劃檢測開工放樣復驗、建設工程建設、±0的檢測、結構到頂后的檢測、竣工規劃驗收測量、規劃道路定線、訂界、平高控制測量、建設地塊封閉圖測量、數字化地形修測、道路竣工驗收測量等常規工程測繪項目類型。

(3)內外業的高效銜接，成果報表風格統一

工程測繪系統實現了測量數據的記錄文檔與CAD圖形輸出，大大減輕了內業對外業數據的整理匯總工作。系統將相關的精度指標以及作業規范進行了內置，大大減輕了檢查人員的工作量。系統還賦予用戶登記、編輯、刪除、上傳、下載等功能，實現項目基本信息、測繪項目技術說明書、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、外業測量數據、CAD圖形等數據的錄入管理；系統采用網絡報表ActiveX組件ReportX 2.6和JavaScript技術，實現成果報表的瀏覽器查詢及紙質化輸出打印，實現了內外業的高效銜接，并統一了不同工程測繪項目各種報表的風格。

(4)工程測繪成果數據的數據庫管理

工程測繪系統通過上傳下載成果數據至數據庫，改變了以往生產分院成果數據在作業過程中以文件形式各自存放的狀態，方便用戶檢索查詢及各級管理人員跟蹤項目狀態。實現了工程測繪數據的信息化管理。

(5)實現與部分相關系統的銜接和信息共享

工程測繪系統通過《辦公自動化系統》進行統一的用戶認證；工程內容、項目狀態信息與《測繪項目管理系統》銜接共享；并查詢共享在《元數據服務系統》《信息安全應用系統》《數字檔案系統》中的有關信息。實現了與測繪項目管理系統、元數據服務系統、數字檔案系統、辦公自動化系統的有效銜接。

7 實施效果和展望

工程測繪系統推廣使用至今，已在各個外業生產部門得到廣泛應用，并在建設工程規劃檢測開工放樣復驗、建設工程建設、±0的檢測、結構到頂后的檢測、竣工規劃驗收測量、規劃道路定線、訂界、平高控制測量、建設地塊封閉圖測量、數字化地形圖修測、道路竣工驗收測量等常規工程測繪項目中大幅提高了生產效率。

隨著移動設備的硬件升級以及工程測繪系統內外業一體化的概念不斷地為更多作業人員所接受，工程測繪系統必將受益于更多用戶，并在上海測繪行業內產生示范效應，發揮其更大的社會經濟效益。

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[4] 顧孝烈.測量學[M].上海:同濟大學出版社，1990

[5] 季善標，王解先.上海市首級控制網改造[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應用研究工作。