城市軌道測(cè)量信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

徐欽國(guó)，彭 濤，劉 根，朱傳華

（1.中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230041；2.安徽建筑大學(xué) 環(huán)境與能源工程學(xué)院，安徽 合肥 230601）

高速鐵路鋪軌架梁工程、城市軌道交通工程對(duì)工程測(cè)量業(yè)務(wù)要求很高，不僅測(cè)量業(yè)務(wù)內(nèi)容多，項(xiàng)目施工前、施工中以及施工后運(yùn)營(yíng)維護(hù)都需要參與；而且精度要求高，責(zé)任重大，錯(cuò)誤代價(jià)高昂。在實(shí)際工程項(xiàng)目中，往往面臨測(cè)量人員不夠、專業(yè)基礎(chǔ)較弱、計(jì)算困難、工作面太多、內(nèi)業(yè)計(jì)算忙不過來以及測(cè)量復(fù)核落實(shí)不到位等問題，迫切需要利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)工程測(cè)量業(yè)務(wù)進(jìn)行信息化、流程化管理。這種管理方式不僅能降低對(duì)一線測(cè)量工程技術(shù)人員的專業(yè)基礎(chǔ)要求，而且能提高測(cè)量工作效率、提升整個(gè)工程測(cè)量業(yè)務(wù)的信息化管理水平，更好地為公司工程項(xiàng)目建設(shè)服務(wù)。

近年來，“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)發(fā)展迅速，Web端、移動(dòng)端、Web端與移動(dòng)端相結(jié)合的應(yīng)用系統(tǒng)逐漸應(yīng)用到各行各業(yè)[1-7]。本文設(shè)計(jì)的城市軌道測(cè)量信息系統(tǒng)采用Web端與移動(dòng)端相結(jié)合的方式，將工程項(xiàng)目中的外業(yè)測(cè)繪布置在移動(dòng)端、內(nèi)業(yè)計(jì)算布置在Web端，二者通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，既可保證測(cè)量工作的效率，又可提高測(cè)量業(yè)務(wù)信息化管理水平。該業(yè)務(wù)系統(tǒng)已成功應(yīng)用于城市化軌道測(cè)量中，為實(shí)際工程項(xiàng)目順利進(jìn)行提供了技術(shù)支撐。

1 總體思路

城市軌道測(cè)量信息系統(tǒng)基于云平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，采用面向服務(wù)的架構(gòu)設(shè)計(jì)，屏蔽了運(yùn)行平臺(tái)和數(shù)據(jù)來源上的差異，統(tǒng)一了系統(tǒng)Web端與移動(dòng)端的登錄認(rèn)證和訪問權(quán)限服務(wù)。該系統(tǒng)分為主站端和移動(dòng)端兩個(gè)部分，主站端負(fù)責(zé)新建測(cè)量項(xiàng)目、確定業(yè)務(wù)流程、分配測(cè)量人員和管理測(cè)量?jī)x器，確定業(yè)務(wù)流程后，通過網(wǎng)絡(luò)下發(fā)到移動(dòng)端；移動(dòng)端負(fù)責(zé)外業(yè)采集、信息錄入、業(yè)務(wù)流程提醒和業(yè)務(wù)參數(shù)計(jì)算，再將結(jié)果信息上傳至主站端云服務(wù)器中。針對(duì)城市軌道復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程和繁瑣的參數(shù)計(jì)算，主站端實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目業(yè)務(wù)管理；與移動(dòng)端進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)處理和有效審核，提高了測(cè)量業(yè)務(wù)的效率，保證了業(yè)務(wù)的精準(zhǔn)性。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

城市軌道測(cè)量信息系統(tǒng)是基于已有的單機(jī)版本，針對(duì)野外工程測(cè)量人員工作需求進(jìn)行的擴(kuò)充和升級(jí)，包括測(cè)量業(yè)務(wù)管理、測(cè)量項(xiàng)目管理、測(cè)量人員管理、測(cè)量?jī)x器管理和系統(tǒng)管理等5大模塊。測(cè)量業(yè)務(wù)管理是核心模塊，包括內(nèi)業(yè)會(huì)審、導(dǎo)線復(fù)測(cè)、水準(zhǔn)復(fù)測(cè)、SCP網(wǎng)測(cè)量、加密基樁測(cè)量、軌道精調(diào)和數(shù)據(jù)分析等功能。系統(tǒng)整體功能架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體功能架構(gòu)圖

1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層負(fù)責(zé)存儲(chǔ)系統(tǒng)中各類信息數(shù)據(jù)，包括項(xiàng)目信息、員工信息、項(xiàng)目過程信息等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)以及照片、項(xiàng)目文件等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL中，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在文件管理系統(tǒng)中。

2）基礎(chǔ)服務(wù)層。為了方便主站端和移動(dòng)端對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的操作以及屏蔽業(yè)務(wù)邏輯層對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的依賴，該層對(duì)數(shù)據(jù)訪問、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)緩存、消息管理、日志管理等進(jìn)行了封裝，供業(yè)務(wù)邏輯層的調(diào)用。

3）業(yè)務(wù)邏輯層通過對(duì)城市軌道測(cè)量信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)進(jìn)行梳理，響應(yīng)移動(dòng)終端和主站端用戶的業(yè)務(wù)服務(wù)請(qǐng)求，并將請(qǐng)求分發(fā)到各功能模塊，再根據(jù)業(yè)務(wù)處理流程將處理的結(jié)果返回給用戶。

4）應(yīng)用層包括城市軌道測(cè)量移動(dòng)端信息系統(tǒng)和主站端信息系統(tǒng)。兩個(gè)信息系統(tǒng)采用統(tǒng)一的風(fēng)格樣式，主站端信息系統(tǒng)基于J2EE架構(gòu)開發(fā)，頁(yè)面采用Angualr8樣式風(fēng)格，符合測(cè)量信息系統(tǒng)用戶使用習(xí)慣；移動(dòng)端信息系統(tǒng)采用 MVP 架構(gòu)，基于Android SDK 原生接口開發(fā)，利用RESTful風(fēng)格接口與服務(wù)端數(shù)據(jù)互操作，為用戶提供流暢友好的交互方式。

3 主要功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 流程模板管理

城市軌道測(cè)量業(yè)務(wù)復(fù)雜，包括內(nèi)業(yè)會(huì)審、導(dǎo)線復(fù)測(cè)、水準(zhǔn)復(fù)測(cè)、SCP網(wǎng)測(cè)量、加密基樁測(cè)量等，全程需要公司領(lǐng)導(dǎo)、精測(cè)部門和項(xiàng)目部門的參與。公司領(lǐng)導(dǎo)需了解掌握各項(xiàng)目各測(cè)量業(yè)務(wù)的進(jìn)度；精測(cè)部門需針對(duì)各具體測(cè)量業(yè)務(wù)，創(chuàng)建項(xiàng)目單元，制定業(yè)務(wù)流程模板，設(shè)定各流程節(jié)點(diǎn)的完成時(shí)間；項(xiàng)目部門需根據(jù)精測(cè)部門制定的業(yè)務(wù)流程模板，參與具體項(xiàng)目流程，把握業(yè)務(wù)進(jìn)度，以此來規(guī)范業(yè)務(wù)流程管理，追蹤業(yè)務(wù)流程進(jìn)度，落實(shí)業(yè)務(wù)執(zhí)行人員職責(zé)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各項(xiàng)目各測(cè)量業(yè)務(wù)的流程化管理。

業(yè)務(wù)流程由審核流程和執(zhí)行流程兩部分組成。審核流程是指業(yè)務(wù)流程中需要審核確認(rèn)的操作步驟，目的在于規(guī)范實(shí)際業(yè)務(wù)的操作流程、明確操作人員職責(zé)，是系統(tǒng)的必須流程，包括流程步驟數(shù)、步驟名稱等固定參數(shù)以及參與人員、執(zhí)行時(shí)間、是否需要審核意見等可調(diào)參數(shù)，固定參數(shù)為系統(tǒng)設(shè)定，用戶無(wú)法更改；可調(diào)參數(shù)為系統(tǒng)預(yù)設(shè)，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況修改。執(zhí)行流程是指審核流程結(jié)束后，后續(xù)的業(yè)務(wù)執(zhí)行流程，目的在于監(jiān)控工作進(jìn)度，參數(shù)類型以及參數(shù)類型的可調(diào)性與審核流程一樣。

根據(jù)業(yè)務(wù)要求，系統(tǒng)提供了系統(tǒng)級(jí)流程模板和項(xiàng)目級(jí)流程模板，如圖2所示，系統(tǒng)級(jí)流程模板由公司精測(cè)隊(duì)長(zhǎng)對(duì)模板中的可調(diào)參數(shù)和流程步驟進(jìn)行配置，設(shè)置項(xiàng)目總時(shí)長(zhǎng)、流程步驟、步驟限制時(shí)間和預(yù)警時(shí)間等（圖3），一旦配置完成，可重復(fù)使用，模板對(duì)系統(tǒng)所有工程項(xiàng)目均適用；各工程項(xiàng)目隊(duì)長(zhǎng)在系統(tǒng)級(jí)流程模板的基礎(chǔ)上，細(xì)化配置適合自身工程項(xiàng)目的項(xiàng)目級(jí)流程模板（圖4），確定項(xiàng)目步驟執(zhí)行人，模板適用于當(dāng)前項(xiàng)目對(duì)應(yīng)類型的業(yè)務(wù)流程，根據(jù)工程進(jìn)度和項(xiàng)目級(jí)流程模板，創(chuàng)建并啟動(dòng)具體的業(yè)務(wù)流程。根據(jù)具體流程配置，項(xiàng)目測(cè)量隊(duì)員、項(xiàng)目總工等人員參與到具體的業(yè)務(wù)流程步驟，產(chǎn)生具體流程相關(guān)信息記錄。

圖2 流程模板配置示意圖

圖3 系統(tǒng)級(jí)流程模板配置

圖4 項(xiàng)目級(jí)流程模板配置

3.2 內(nèi)業(yè)會(huì)審模塊

測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性關(guān)系到工程的質(zhì)量，內(nèi)業(yè)計(jì)算更是測(cè)量工作的核心。內(nèi)業(yè)會(huì)審模塊是系統(tǒng)的核心功能，需要測(cè)量隊(duì)員、測(cè)量隊(duì)長(zhǎng)和項(xiàng)目總工等不同角色的測(cè)量人員共同完成，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和精度。內(nèi)業(yè)會(huì)審流程如圖5所示。

圖5 內(nèi)業(yè)會(huì)審流程圖

內(nèi)業(yè)會(huì)審主要包括數(shù)據(jù)輸入、手工復(fù)核、總工審核和參數(shù)計(jì)算4個(gè)步驟。在外業(yè)采集處理完成后、進(jìn)行內(nèi)業(yè)參數(shù)計(jì)算前，需逐一通過數(shù)據(jù)輸入、手工復(fù)核和總工審核，從而保證數(shù)據(jù)的正確性。首先由兩位測(cè)量隊(duì)員分別輸入外業(yè)取得的導(dǎo)線點(diǎn)、平曲線、豎曲線、斷鏈等參數(shù)（圖6），輸入方式可采用單個(gè)數(shù)據(jù)逐一輸入或直接導(dǎo)入規(guī)定格式的Excel文件，并由系統(tǒng)檢查兩份數(shù)據(jù)是否一致，初步檢查數(shù)據(jù)的一致性；然后由測(cè)量隊(duì)長(zhǎng)手工輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行手工復(fù)核，反向驗(yàn)證輸入數(shù)據(jù)的有效性（圖7）；最后由項(xiàng)目總工完成總工審核，從數(shù)據(jù)合理性上審核數(shù)據(jù)，給出審核意見。數(shù)據(jù)通過審核，即可計(jì)算測(cè)量業(yè)務(wù)中需要的參數(shù)，如精調(diào)線型參數(shù)、坐標(biāo)、樁號(hào)和高程等，如圖8所示。

圖6 數(shù)據(jù)輸入

圖7 手工復(fù)核

圖8 參數(shù)計(jì)算

3.3 移動(dòng)端數(shù)據(jù)處理

系統(tǒng)的移動(dòng)端用于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員接收測(cè)量任務(wù)、獲取測(cè)算結(jié)果和一些基礎(chǔ)信息的查詢變更。因此，移動(dòng)端數(shù)據(jù)處理問題的關(guān)鍵是與服務(wù)端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，包括主動(dòng)獲取和被動(dòng)接收兩個(gè)方面的數(shù)據(jù)。主動(dòng)獲取是指用戶在移動(dòng)端 App上通過 UI操作主動(dòng)向服務(wù)端發(fā)起數(shù)據(jù)請(qǐng)求。移動(dòng)信息系統(tǒng)采用MVP架構(gòu)，如圖9所示。用戶操作View層發(fā)起獲取數(shù)據(jù)指令；Presenter層接收View層發(fā)出的事件，并觸發(fā)自身去操作Model層；Model層調(diào)用服務(wù)端開放的接口獲取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)返回給 Presenter層；在對(duì)應(yīng)的 Presenter層中通過接口調(diào)用View層的方法，達(dá)到獲取、更新頁(yè)面數(shù)據(jù)的目的。被動(dòng)接收是指由服務(wù)端發(fā)起的數(shù)據(jù)推送，用戶在移動(dòng)端無(wú)需任何操作即可獲取。本文設(shè)計(jì)的移動(dòng)端信息系統(tǒng)采用基于長(zhǎng)鏈接的推送方法實(shí)現(xiàn)消息的及時(shí)推送。

圖9 MVP架構(gòu)

移動(dòng)端信息系統(tǒng)包括內(nèi)業(yè)會(huì)審、導(dǎo)線復(fù)測(cè)、水準(zhǔn)復(fù)測(cè)、SCP網(wǎng)測(cè)量、基樁加密測(cè)量、系統(tǒng)管理等模塊，如圖10所示。

圖10 移動(dòng)端信息系統(tǒng)功能列表

內(nèi)業(yè)會(huì)審是核心模塊，會(huì)審?fù)瓿珊螅?wù)端將成功消息推送給現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量人員；測(cè)量人員被動(dòng)接收消息后，在移動(dòng)端App中主動(dòng)刷新獲取成果數(shù)據(jù)，包括導(dǎo)線點(diǎn)、平曲線、豎曲線等參數(shù)信息，如圖11所示。

圖11 內(nèi)業(yè)會(huì)審參數(shù)信息

為了輔助測(cè)量人員計(jì)算，移動(dòng)端App還提供了坐標(biāo)、樁號(hào)、高程等計(jì)算工具。在操作界面中輸入對(duì)應(yīng)參數(shù)后，移動(dòng)端App將調(diào)用服務(wù)端開放的接口主動(dòng)獲取計(jì)算結(jié)果，并進(jìn)行顯示，如圖12所示。

圖12 計(jì)算工具

4 結(jié) 語(yǔ)

為滿足提高傳統(tǒng)工程測(cè)量業(yè)務(wù)信息化和流程化管理水平以及降低一線測(cè)量工程人員技術(shù)要求的需求，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了城市軌道測(cè)量信息系統(tǒng)。系統(tǒng)分為主站端和移動(dòng)端兩個(gè)部分，其中主站端信息系統(tǒng)負(fù)責(zé)軌道測(cè)量涉及的平曲線、豎曲線等內(nèi)業(yè)計(jì)算，完全在系統(tǒng)內(nèi)部解決，不必借助第三方工具或手工計(jì)算，提供了一系列格式化表格或文本文件，以確保圖紙會(huì)審、模型建立、坐標(biāo)計(jì)算、復(fù)核流程、線型導(dǎo)出、坐標(biāo)導(dǎo)出等內(nèi)業(yè)計(jì)算過程和成果輸出的標(biāo)準(zhǔn)化；移動(dòng)端信息系統(tǒng)能與常用電子全站儀、電子水準(zhǔn)儀相連，所有測(cè)量外業(yè)作業(yè)和部分測(cè)量計(jì)算在系統(tǒng)內(nèi)解決。移動(dòng)端信息系統(tǒng)與主站端信息系統(tǒng)無(wú)縫鏈接，下載前期準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，上傳外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)，全程信息化、智能化作業(yè)；同時(shí)系統(tǒng)提前設(shè)定了各類測(cè)量外業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工序，提供了一系列格式化表格或文本文件，確保了外業(yè)測(cè)量工作的一致性。該系統(tǒng)通過相關(guān)機(jī)構(gòu)的測(cè)試，已成功應(yīng)用于中鐵四局第八工程分公司城市軌道交通工程測(cè)量業(yè)務(wù)中，為公司城市地鐵建設(shè)項(xiàng)目提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，不僅提高了測(cè)量工作效率，而且提升了整個(gè)工程測(cè)量業(yè)務(wù)的管控水平。