基于PDA的內(nèi)外業(yè)一體化技術(shù)在地下管線普查中的應(yīng)用

摘要：本文介紹了一種在地下管線普查中基于掌上電腦的外業(yè)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)直接成圖一體化的工作模式，對系統(tǒng)總體設(shè)計、系統(tǒng)功能實現(xiàn)和地下管線普查內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)流程進(jìn)行了詳細(xì)的描述，為地下管線數(shù)據(jù)采集及圖形繪制提供了一種快速、準(zhǔn)確的方法。結(jié)果表明該作業(yè)模式利用程序自動處理，大幅度提高了作業(yè)速度和精度，極大降低了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的工作量，在生產(chǎn)實踐中證明了其快捷性與實用性。

關(guān)鍵詞：掌上電腦；地下管線；普查；內(nèi)外業(yè)一體化

中圖分類號：TU990.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 20-0000-02

1 引言

隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，地下管線的建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，種類也越來越多，如何解決地下管線資料調(diào)查的快速和高效已經(jīng)成為迫切解決的問題[1]。PDA技術(shù)為城市地下管線外業(yè)調(diào)查工作提供了一種靈活、方便和必要的技術(shù)手段及功能實現(xiàn)的最佳技術(shù)平臺[2]。通過使用PDA改變了傳統(tǒng)的外業(yè)調(diào)查流程，將探查和測量合為一步，PDA既作為探查手簿記錄屬性數(shù)據(jù)，又和全站儀配合，獲取各管線點的三維坐標(biāo)，實現(xiàn)管線屬性信息和空間信息野外采集及傳輸?shù)臄?shù)字化、一體化[3-6] .在本文中利用PDA管線普查記錄程序和全站儀進(jìn)行管線屬性數(shù)據(jù)和空間信息外業(yè)采集，并開發(fā)與北京市推行的地下管線錄入系統(tǒng)接口對接程序，可以無縫無損的將PDA管線數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入到該系統(tǒng)中，直接將管線屬性數(shù)據(jù)分層存儲，并結(jié)合管線點的坐標(biāo)信息和管線點的連接關(guān)系直接生成管線圖形數(shù)據(jù)。

2 總體設(shè)計

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。地下管線普查內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)流程分三個部分：數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)輸出和數(shù)據(jù)讀取。數(shù)據(jù)錄入子系統(tǒng)主要完成管線數(shù)據(jù)的錄入工作，是系統(tǒng)數(shù)據(jù)的主要入口，包括管線點信息、管線點連接信息和工程信息等；數(shù)據(jù)輸出子系統(tǒng)是對已完成管線調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，保證管線數(shù)據(jù)可以直接導(dǎo)入管線錄入系統(tǒng)中；數(shù)據(jù)讀取子系統(tǒng)是在內(nèi)業(yè)利用管線錄入系統(tǒng)讀取外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)，生成可視化的空間圖形和屬性數(shù)據(jù)，最后生成管線成果數(shù)據(jù)庫，如圖2-1。

圖2-1 ：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2.2 設(shè)計規(guī)范。依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《北京市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，結(jié)合北京市地下管線普查的特點，本系統(tǒng)制定了相應(yīng)規(guī)范：管線種類可分為8大類，即上水、污水、雨水、電力、電信、燃?xì)?、熱力、工業(yè)和其它（綜合管廊（溝）、地下通道和不明管線）等，各類管線上設(shè)有不同的建筑物、構(gòu)筑物以及附屬設(shè)施。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計。數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計的重點，本系統(tǒng)運(yùn)行所錄入和產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都保存在SDF數(shù)據(jù)庫中。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，充分考慮不同類別管線信息存儲的合理性以及管線信息瀏覽查詢和更改的高效性，并考慮到地下管線數(shù)據(jù)的重要性，進(jìn)行必要的加密處理。管線調(diào)查數(shù)據(jù)庫設(shè)計的數(shù)據(jù)表有：管線點信息，管線點連接線信息。2.3.1 管線點。管線點數(shù)據(jù)以屏幕直接輸入和下拉菜單選擇輸入的方式入庫，數(shù)據(jù)庫中管線點數(shù)據(jù)表包含該管線點的基本屬性信息（路號、線號、點號、高程種類，以及管線方向、高程、管偏方向、管偏值等），管線點的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見表2-1。2.3.2 管線點連接關(guān)系。管線點連接關(guān)系是對管線點與點之間的關(guān)系描述，即為管點之間的管線線段，包括管線的起止點、管徑、管材等。管線段的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見表2-2。

3 功能實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境。本系統(tǒng)的開發(fā)采用.NET 2005仿真運(yùn)行環(huán)境，可以在計算機(jī)上模擬PDA運(yùn)行和調(diào)試程序代碼，同時可以將應(yīng)用程序及其資源打包到 CAB 文件以便部署到終端用戶設(shè)備。

本系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境配置如下：外業(yè)記錄程序：硬件環(huán)境（HP2210 PDA、TOPCON全站儀、SD存儲卡），操作系統(tǒng)（WinCE 5.0），同步軟件（Microsoft ActiveSync 4 .2）；內(nèi)業(yè)處理程序：操作系統(tǒng)（Window XP SP2）。

3.2 系統(tǒng)功能介紹?；赑DA和PC機(jī)的內(nèi)外業(yè)一體化操作系統(tǒng)功能的實現(xiàn)主要包括三個方面內(nèi)容：外業(yè)PDA數(shù)據(jù)采集功能、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能和智能化功能。3.2.1 外業(yè)PDA數(shù)據(jù)采集功能。1）數(shù)據(jù)錄入：系統(tǒng)可進(jìn)行管線調(diào)查數(shù)據(jù)的錄入，其中包括管線點的信息、管線點間的連接信息的錄入。2）瀏覽和查詢：瀏覽包括對管線點、管線點連接信息以及管線整體信息的瀏覽，可以實時對目前調(diào)查的管線信息進(jìn)行顯示，通過“首記”、“前一”、“后一”、“尾記”等功能進(jìn)行信息的瀏覽顯示。并可以通過條件查詢直接查詢想要查看和修改的已錄入管線信息。3）數(shù)據(jù)修改：通過瀏覽和查詢管線數(shù)據(jù)，可以對錄入的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，從而保證數(shù)據(jù)的可編輯性，為數(shù)據(jù)錄入錯誤提供可以修改的功能。4）數(shù)據(jù)存儲：利用SDF數(shù)據(jù)庫，通過表的形式對管線信息進(jìn)行存儲，使數(shù)據(jù)的組織形式更加規(guī)范，數(shù)據(jù)管理更加高效，并具有加密的功能。3.2.2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能。1）讀?。汗芫€SDF數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入到PC機(jī)后，利用內(nèi)業(yè)管線導(dǎo)入系統(tǒng)提供的接口直接將管線數(shù)據(jù)導(dǎo)入，導(dǎo)入的數(shù)據(jù)包括管線點信息和管線點間的連接信息。2）成圖：管線錄入系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)入的數(shù)據(jù)庫信息，直接按類別分層矢量化成圖顯示，并對圖形數(shù)據(jù)和屬性信息進(jìn)行了SDE數(shù)據(jù)庫存儲。3.2.3 智能化功能。1）自動化功能：在管線數(shù)據(jù)調(diào)查過程中，實現(xiàn)智能化數(shù)據(jù)錄入功能。若點號尾數(shù)為數(shù)字，在進(jìn)行下一點調(diào)查時自動加1；根據(jù)管線的方向自動來確定管偏的方向。2）減少輸入功能：盡可能在下拉列表框中選擇錄入信息，無須在PDA上手下輸入，降低了錄入管線屬性數(shù)據(jù)時容易產(chǎn)生的人為錯誤。3）PDA小鍵盤：考慮到實際的管線普查需要，屏蔽了PDA自身的繁瑣的錄入鍵，開發(fā)了數(shù)字小鍵盤，為作業(yè)人員提供了大而清晰的數(shù)字鍵，避免了不必要的錄入錯誤，提高了錄入效率。

4 一體化操作流程

管線外業(yè)普查采用PDA和全站儀配合完成管線數(shù)據(jù)屬性信息和空間信息采集，再將外業(yè)調(diào)查的管線數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入到PC機(jī)后進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，具體操作流程如下：1）每一次管線調(diào)查前要新建一個工程（SDF數(shù)據(jù)庫）或者打開已有的工程（SDF數(shù)據(jù)庫），并錄入相關(guān)工程信息。2）管線數(shù)據(jù)錄入，作業(yè)人員手持PDA在每個井位，進(jìn)行管線數(shù)據(jù)的錄入，包括管線種類、管線線號、點號，方向、高程種類、管偏、管偏值、管徑、量高等信息，如圖4-1。3）全站儀測量每一個管線點坐標(biāo)和對應(yīng)的井面高，包括：管點號、X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)和井面高。全站儀記錄管點號和PDA錄入的管點號可以唯一性匹配識別。4）外業(yè)記錄管線數(shù)據(jù)預(yù)處理，主要是完成屬性信息和全站儀坐標(biāo)信息的匹配，從而使每一個管線點都有空間坐標(biāo)信息。5）外業(yè)管線數(shù)據(jù)庫的導(dǎo)入，利用管線導(dǎo)入程序直接讀取外業(yè)管線數(shù)據(jù)庫的信息，通過坐標(biāo)信息，結(jié)合相應(yīng)的算法實現(xiàn)管線的空間矢量化成圖，并將屬性信息同步存儲在相應(yīng)的SDE數(shù)據(jù)庫中，見圖4-2。

6）成果輸出，對導(dǎo)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)成果的輸出，可以輸出ESRI ShapeFile格式文件和AutoCAD格式文件，以及多種格式的表格。

5 結(jié)束語

開發(fā)基于PDA的管線調(diào)查系統(tǒng)能實時、快捷、有效地完成管線野外采集及輸出，使調(diào)查工作更加規(guī)范化、智能化，全面提高了地下管線信息調(diào)查的科學(xué)化和自動化水平，減少了大量的內(nèi)業(yè)處理工作量，提高了工作效率。同時，內(nèi)外業(yè)程序的無縫集成，使管線數(shù)據(jù)采集的管線屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)可以有機(jī)的結(jié)合起來，完成同步導(dǎo)入和建庫。本系統(tǒng)的應(yīng)用效果以北京市順義區(qū)地下管線普查為例，通過采用該P(yáng)DA內(nèi)外業(yè)一體化軟件實現(xiàn)了低碳無紙化、高質(zhì)量、高效率的完成管線普查任務(wù)，比以往傳統(tǒng)的管線采集方式節(jié)省了50%的工作量，并提高了數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

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