上海地面沉降測量APP的研究與應用

李曉東（上海市地質調查研究院，上海 200072）

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上海地面沉降測量APP的研究與應用

李曉東
（上海市地質調查研究院，上海 200072）

摘 要：分析地面沉降測量現狀，研究開發出適合地面沉降現場測量的APP應用程序。闡述了上海地面沉降測量APP技術方法與功能裝置，并結合應用實測分析了其實際效果。對于規范地面沉降測量，提高野外作業工效，強化監測數據的安全保密具有示范意義。

關鍵詞：地面沉降；水準測量；APP技術

上海地面沉降始于20世紀20年代初期，因工業化導致地下水開采劇增而引起。至20世紀60年代，地面沉降對上海防汛、航運、港口及建筑物安全等方面的影響日益突出，引起了社會各界廣泛關注[1]。隨后對地面沉降開展了系統勘查與研究，并不斷建設和日益完善地面沉降監測網絡體系，逐步建立了基于GPS技術的沉降觀測一級網及加密網[2]。在地面沉降測量方面，隨著科學技術的不斷進步，逐漸采用自動化、網絡化的測量技術[3～5]，大大提高了沉降測量的效率。但是傳統的自動化監測技術僅具有單向傳輸功能，如常規的電子水準儀測量采集數據仍然需要人工計算和上傳發布數據。上海地面沉降測量APP的研究與應用，不僅可實現測量終端與服務器的雙向數據傳播，同時將數據采集、規范檢查、數據上傳發布一次性完成，保證了地面沉降測量數據的實時性、準確性及安全性。

1　上海地面沉降測量APP的研究背景

1.1 上海地面沉降測量現狀

目前，上海地面沉降測量已采用了一定的自動化、網絡化技術，但由于自動化監測自身的一些缺陷，如成本較高和誤差累積等，上海的大部分沉降測量仍采用電子水準儀對監測站的分層標、套管等監測設施進行測量采集數據，然后進行手工計算，上傳發布數據；如果發現問題，還得到現場進行重新測量。這樣，周期長且費時費力，不利于地面沉降監測的監管。同時由于存在人為干預，數據暴露，極易發生信息泄密，影響監測數據的安全與保密。

1.2 APP技術發展現狀與特點

APP是Application的簡稱，指第三方移動應用程序。目前廣泛應用于智能手機功能模塊，它具有更加豐富的交互設計，更好的用戶體驗；對設備有更大的控制權以及終端與服務器端更好的互動等特點。而地面沉降的APP應用目前在國內還是空白。地面沉降測量APP，采用無線網絡、WebService、藍牙通訊等技術，結合電子水準儀，減少了沉降監測監管的很多環節，保證了數據的準確性與及時性，同時也節省了人力物力，提高了工作效率。地面沉降測量APP只采集標尺讀數，不計算高程和沉降量，高程和沉降量放在后臺進行，不存在泄密問題。數據分外網和內網，外網負責數據的接收和計算，內網負責數據的存儲，保證了數據的安全。

2　上海地面沉降測量APP的研發與功能實現

2.1 軟件架構

根據上海市地面沉降數據的保密要求，并結合沉降觀測的外業需求，軟件采用三層：移動端、外網數據服務器、內網數據服務器（圖1）。移動端采集測量數據；外網數據服務器作為中間數據存儲，測量數據上傳到外網服務器，再同步到內網服務器；內網數據服務器作為數據終端，用于數據存儲、計算、發布。

圖1　地面沉降測量APP技術軟件架構Fig.1 Software architecture design of the APP technique for land subsidence monitoring

2.2 功能設置

上海地面沉降測量APP在開發時主要考慮到分層標測量的特點，在軟件功能設計上主要為用戶登錄、測量、線路測量、巡查、水位、i角檢查、設置7個功能模塊。

（1）用戶登錄

登錄頁面用于用戶登錄。用戶需要選擇水準儀類型、輸入用戶名和密碼（圖2）。只有輸入正確的用戶名和密碼，才允許進入系統進行測量。系統可記住用戶上次選擇的內容。如果是首次使用或服務器數據已更改，需到設置模塊中更新數據。

圖2　地面沉降測量APP登錄界面Fig.2 The user login webpage of the APP for land subsidence monitoring

（2）測量

在測量界面，測量人員可以通過測量儀器讀入數據。測量分往返兩種測量類型。在每種類型中，基巖標測量兩次，分層標和套管測量一次。在每次測量中，讀兩次標尺和一次距離。如果兩次讀數超限，須重新讀數。根據兩次標尺讀數計算平均值。錄入測量人員信息。測量結束，數據提交。在提交時，會檢查數據是否超限，對于往返測量超限的數據，自動刪除，進行第二次測量。對于與上次測量差之差超限的數據，數據上傳并進行第二次測量，取兩次的平均值。只有數據提交成功后，才能進行下一站點進行測量。

（3）線路測量

由于分層標位置的關系，不能采用普通的測量方法，而必須采用水準支線方法進行測量。水準支線是由一已知高程的水準點開始，最后既不附合也不閉合到已知高程的水準點上的一種水準路線。這種形式的水準路線由于不能對測量成果自行檢核，因此必須進行往測和返測，或用兩組儀器進行并測。測量的各種控制參數與分層標的各種控制參數相同。

（4）巡查

在對分層標的測量過程中，對于不能測量的標組、分層標、套管要進行拍照，上傳到服務器，并說明不能測量原因。也可用于對地面沉降監測設施和水位井的巡查。

（5）水位

錄入水位數據，并上傳到服務器。可以根據拼音、拼音簡寫、漢字查詢區縣和水位井。對錄入的水位井數據進行有效性檢查，不符合要求的數據，要求重新錄入。錄入時記錄錄入人員、錄入時間、錄入數據時所在的位置，可精確到街道和門牌號。

（6）i角檢校

用已經進行了i角檢校的水準測量儀，按照規范布置測量現場，使用本系統重新讀入數據，按照規范進行計算得到i角[6,7]。計算好以后的i角保存到系統中。

（7）設置

設置界面包括更換設備類型、獲取當前監測站最后測量數據、查看當前監測站最后測量數據、數據更新、查看各種控制數據、查看不能測量描述信息、查看測量人員、版本更新、關于、退出等功能。

3　上海地面沉降測量APP應用實例

2014年12月，運用地面沉降測量APP對國棉十七廠、塘橋兩地的分層標進行實地測量，結果如圖3。

圖3　上海分層標APP測量成果Fig.3 The results of intensometer measuring by APP technique in Shanghai

測量結果經驗證，符合測量規范，達到預期目標。上海地面沉降測量APP完全能夠勝任地面沉降的測量任務。

4　結語

上海地面沉降測量APP作為國內首個以分層標測量為主的APP應用軟件，對于規范地面沉降測量，數據保密有很好的示范意義。同時，通過對本系統進行一定的升級改造，也可以應用于常規高等級水準測量、重大市政工程[8]及高大建筑物沉降監測等方面。

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Research and application of APP technique for land subsidence monitoring

LI Xiao-Dong
(Shanghai Institute of Geological Survey,Shanghai 200072,China)

Abstract:This paper analyzes the present situation of land subsidence monitoring,research and development using the APP application program to create land subsidence field measurements.The technological method and function of APP monitoring to measure land subsidence in Shanghai is discussed and compared with measured values to determine its accuracy.Land subsidence measurements are used for specification,to improve the working efficiency of the wild,and demonstrate significance for strengthening safety monitoring data confidential.

Key words:land subsidence;level measure;APP technique

基金項目:上海市規劃和國土資源管理局科研項目

作者簡介:李曉東(1970-),男,工程師,主要從事地質環境監測技術研究.

修訂日期:2016-01-20

收稿日期:2015-11-23

doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2016.01.023

中圖分類號：P642.26

文獻標志碼：A

文章編號：2095-1329(2016)01-97-03

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