城市軌道交通工程測量數據處理系統優化設計及應用

謝媛媛，蒙恬，趙志剛

(西安鐵路職業技術學院 土木工程學院， 西安 710600)

0 引言

在我國城市化進程不斷發展的過程中，軌道交通建設也逐漸進入到了快速發展的階段中。測量工作屬于城市軌道交通設計、規劃、施工和竣工整個過程中尤為重要的環節，因為軌道交通線路都是建設在建筑物、地下管網等較為密集的城市環境中，所以不僅要保證整體線路相互貫通，并且還要根據設計需求實現，所以就要提高工程測量的精度。我國目前的軌道交通軌道大部分都是對于軌道交通線路工程測量業務的數據處理，比如利用計算機人工實現計算，通過CAD圖進行人工擬合量取，利用二次開發簡易程序進行計算。此種計算方法在實際運行過程中都能夠進行操作，但是都普遍缺少操作標準，并且較為分散，以此降低了計算結果的精準性。那么就針對以上問題，結合軌道交通過程中的測量特點，使用VC開發平臺，基于底層編寫代碼，實現工程測量數據處理模塊的開發，對數據對格式進行有效統一，并且對數據處理操作流程進行有效簡化。

1 測量數據處理系統的設計思路

1.1 數據格式設計

此系統的數據格式在設計過程中利用海量三維坐標數據進行實現，首先要使其能夠有效滿足現現代使用輸出格式需求，比如全站儀中大量的坐標點數據。另外，還要實現系統輸出數據的統一化，根據數據規范排列，利用測量儀器輸出的簡單修改實現數據的讀取；其次，讀入數據文件的大小要在合理范圍中控制，所以其不會對數據讀物速度造成影響。那么，可以使用.txt文本格式作為讀入數據格式[1]。

1.2 流程的設計

此系統在設計過程中的主要模塊包括功能模塊、系統界面及處理算法，使測量儀器中原始數據以設計讀入格式實現排列，對相應數據處理模塊進行讀入數據，以此對數據處理的流程進行實現，并且實現平差報告的生成，通過報告精度結果作為基礎，如果能夠滿足此精度需求，對平差報告進行保存，之后根據需求實現成果的輸出。反之就對讀入數據實現檢查，之后重新輸入并且處理。系統的具體設計流程，如圖1所示。

1.3 功能的劃分

將城市軌道交通工程測量過程中的特點為基礎，劃分測量數據處理內容，主要包括線路中心線、盾構管片姿態、盾構機姿態等測量，在選擇相應模塊之后，就會跳出子模塊，與不同算法進行相互的對應，用戶能夠對其中模塊進行算法并且處理。另外，系統界面還包括使用說明、退出和注冊等功能[2]。

圖1 系統的具體設計流程

2 測量數據處理系統的設計

2.1 GIS技術

GIS技術也稱之為地理信息系統，其主要是將地理空間數據庫作為基礎，基于計算機硬件和軟件的支持，實現空間地理分布數據的收集、存儲、運算、分析、管理和描述。其主要功能就是實現數據分析、處理、管理、收集和表達，利用此功能使地理現象及事物空間位置、分布形態、相關屬性、拓撲關系等展現在數字地圖中。所以，GIS屬于高度集成應用系統，其已經被廣泛應用到城市軌道交通工程測量管理中。GIS通過海量地理空間數據庫作為寄出，使用地理模型分析方式，能夠提供多空間與動態地理信息，以此為地理研究及決策提供服務。利用地理信息系統大量空間數據管理功能，從而便于軌道交通工程測量數據編輯、存儲和檢索等一系列的管理功能。根據普通信息管理系統中沒有的空間決策功能，以此有效對軌道交通工程測量數據中的空間分析功能進行實現[3]。

2.2 系統結構設計

根據以上系統設計分析，得到系統設計的總體結構，如圖2所示。

圖2 軌道交通測量管理信息系統的總體結構

其中登錄模塊的主要目的就是接收用戶輸入的部門、口令和用戶名，對用戶驗證進行調用，如果返回驗證結果，那么表示登錄成功，以用戶權限為基礎將主菜單顯示出來，之后根據用戶的輸入功能對各個功能模塊進行調用。相反，表示登錄失敗；

用戶驗證模塊的主要目的就是實現用戶與口令的接收，之后對用戶名和口令進行驗證，然后返回到驗證結果中。

數據維護模塊的主要目的就是將數據記錄進行輸入、修改和編輯[4]。

數據處理模塊能夠對用戶輸入測量信息進行接收，其主要包括測量準備階段的曲線要素、極坐標放樣、緩和曲線、前方交會和測量之后導線的嚴密平差等進行計算。

信息查詢模塊能夠對用戶輸入查詢的條件進行接收，從而對橋墩承臺、頂部、樁機頂部、橋墩蓋梁、相鄰墩柱間距信息及支座中心距離進行查詢，之后在屏幕中將結果進行展現。

統計模塊能夠將統計條件輸入之后實現橋墩基礎、承臺、墩身頂部、軌道梁架設、支座中心距離等信息進行統計，之后在屏幕中將結果進行展現出來。

系統維護的功能包括用戶新建、口令修改及日志的管理等[5]。

2.3 系統模塊設計

B/S子系統屬于城市軌道交通工程測量數據處理系統的主要工作平臺，其核心模塊都是基于GIS平臺系統中實現運行，系統模塊的流程管理應用，如圖3所示。

圖3 系統模塊的流程管理應用

2.3.1 測量信息的查詢

測量信息查詢模塊的主要目的就是滿足用戶多種信息的查詢需求，比如工程信息、進度、控制點和合同標書等，此模塊主要是利用用戶選擇城市和路線就能夠到具體軌道交通數據庫中定位，之后選擇滿足用戶條件的各級別軌道交通控制需求，選擇測量點之后就能夠對具體工程設計和實際形象進度對比結果進行查詢，并且還能夠對各階段軌道交通實施情況進行查詢[6]。

2.3.2 測量生產流程管理

此流程模塊主要是通過和GIS系統進行結合，從而能夠將測量產品和系統進行結合，比如任務啟動、制定方案、審核方案、審核成果等。在節點之間操作的時候，自動處理測量數據。首先，啟動任務。以GSI為基礎的任務啟動能夠以實際任務需求進行接收與處理，然后接收任務之后實現綱要的自動制定與審核，相關人員對工程測量成果報告編制之后，就能夠實現之后的操作。在審核完成之后自動進入到下個流程審核工作過程中，最后保證任務數據信息不出現錯誤，以此實現整體成果的發布和信息反饋[7]。

2.4 數據庫的設計

在城市軌道交通工程測量處理系統優化設計過程中，根據數據的存儲需求及規范化數據庫設計的理論為基礎，結合處理速度實際的需求，設計以下數據表文件，實現相關數據的存儲。如表1、表2所示。

表1 測量信息表

表2 用戶信息表

3 城市軌道軌道交通工程測量數據處理系統的實現

全面考慮城市軌道交通工程現場測量需求，本文所研究的系統使用具有較強兼容性的B/S框架模式，基于系統實現方面，主要包括以下兩部分，分別為測量生產流程管理和測量信息查詢。

3.1 測量生產流程管理

為了能夠對測量生產流程管理進行有效實現，此模塊主要包括任務啟動、制定綱要、發布成果、組織生產與信息反饋，用戶通過順序性操作能夠對產品、數據及信息進行自動化的測量和傳輸。

其一，啟動任務。此子模塊主要是利用主管主任接收的委托測量通知之后，根據多項任務實際情況和接收時間，人工實現任務接收和處理。在對任務進行處理的過程中，工程任務會實現自動分類，并且利用系統將任務書到制定工程人員進行下發。

其二，綱要制定。工程人員接收以上任務列表之后，根據多項任務情況和接收時間實現資料收集和外業勘查的工作，并且將接收之后的數據資料到主任工程師進行上報，從而實現下一步工作[8]。

其三，結果審核。審核的過程并不是不變的，但是其主要包括專業總工和總工程師實現，院長最終的審核對報告是否通過進行決定。如果不需要修改，那么可以利用電子簽名對下一個審核人員進行傳遞。

其四，結果發布。制定工程人員在接收到最終通知之后，如果不合格，那么就交給原來的工程師進行設計。如果合格，那么就由工程人員實現最后的檢查，保證沒有遺留數據或者技術錯誤的時候，通過委托單位和施工單位共同將成果進行發布。并且，檔案管理人員要將成果進行歸檔并且打印，從而實現現場的交接[9]。

3.2 測量信息查詢模塊

此模塊比較復雜，要求其能夠滿足不同用戶需求，比如標書、進度、工程資料等。首先，設置篩選的條件。以工程信息查詢的較強針對性，比如具體的轄區、城市和線路等，之后到專門數據庫進行定位，利用之后選項對查詢條件進行組合，從而實現查詢結果的獲得。之后，定點控制查詢。利用對滿足類型信息實現查詢，最后得到各級的測量控制點信息，之后從中進行瀏覽。最后，工程進度的查詢。查詢人員選擇某個工程的測量對象，選擇工程進度查詢按鈕就能夠對最新的動態進行查詢，使其和計劃進度、實際進度進行對比，并且對各階段詳細的說明進行掌握。其屬于良好的控制機制，其能夠提供較為詳細的計劃執行情況，并且對施工中的問題進行觀察[10]。

在使用本文所設計系統之后，能夠有效提高斷面測量的數據處理效果。內業能夠實現海量斷面點位數據的統一編輯，通過文本格式進行存儲，選擇系統斷面測量模塊中圓形的斷面程序，實現快速批量處理，幾分鐘內實現數據處理，并且能夠生成斷面數據成果。以此表示，測量數據良好的處理能夠滿足工程實際及施工需求。

4 總結

城市軌道交通工程測量數據處理系統已經在我院軌道交通工程測量日常管理中使用，并且在軌道交通建設、設計、運營、施工等的單位內部推廣并且使用。另外，系統還有效實現了工程測量專業業務流程自動化的管理，并且對測量成果進行可視化的查詢與統計分析，以此能夠使城市軌道交通工程測量管理數據處理的效率及質量得到進一步的提高。