基于PDA的道路工程勘測設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究

【摘 要】伴隨我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的日臻完善，道路工程施工越來越多，道路工程勘測設(shè)計(jì)變得越來越重要。為了不斷開發(fā)出更為完善的道路工程勘測設(shè)計(jì)系統(tǒng)，文章立足于PDA，首先對(duì)PDA基本內(nèi)容進(jìn)行簡要介紹，然后對(duì)基于PDA的道路工程勘測設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】PDA；道路工程；勘測設(shè)計(jì)；系統(tǒng)開發(fā)

在道路工程建設(shè)中，勘測設(shè)計(jì)作為工程前期階段主要工作，其勘測水平、設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響著整個(gè)工程建設(shè)情況。由于土地資源的限制，節(jié)能環(huán)保要求，生態(tài)建設(shè)需要等，給現(xiàn)代道路工程勘測設(shè)計(jì)帶來了全新的挑戰(zhàn)，促使道路工程必須開發(fā)出功能更為強(qiáng)大齊全的勘測設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以滿足道路建設(shè)實(shí)際需要。

一、PDA簡介

PDA（Personal Digital Assistant），表面意思是個(gè)人數(shù)字助理，對(duì)于它的理解狹義上指的是電子記事本，而廣義上則指的是掌上電腦。電子記事本主要是對(duì)便簽、日程安排、計(jì)算器、備忘錄等個(gè)人信息進(jìn)行管理，功能相對(duì)簡單單一，且固化，用戶不能根據(jù)自己實(shí)際需求來添加新的功能。而掌上電腦不僅擁有自己的操作系統(tǒng)，而且可以利用編程語言開發(fā)系統(tǒng)，開發(fā)應(yīng)用軟件，當(dāng)前大多使用的是軟鍵盤進(jìn)行輸入。因而文章談?wù)摰腜DA指廣義上的PDA，即掌上電腦。

目前，PDA主要分為兩大系列：基于Windows CE操作系統(tǒng)的PDA和基于Palm OS操作系統(tǒng)的PDA。就國內(nèi)而言，兩種系列相較起來，基于Windows CE操作系統(tǒng)的PDA要更為常見，使用更為廣泛，所以文章采用該類PDA作為道路工程勘測設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)的硬件基礎(chǔ)。

二、基于PDA的道路工程勘測設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)

（一）道路工程勘測設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在道路工程建設(shè)中，勘測能夠?yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)提供所需數(shù)據(jù)信息，而設(shè)計(jì)則是為工程正式施工做好鋪墊，勘測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性決定著工程設(shè)計(jì)的水準(zhǔn)。基于兩者之間的緊密聯(lián)系，為了實(shí)現(xiàn)道路工程勘測與設(shè)計(jì)的一體化運(yùn)作，基于PDA的道路工程勘測設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)需要能夠?qū)ΜF(xiàn)場勘測數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，對(duì)現(xiàn)場設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，能夠?qū)﹀e(cuò)誤測量進(jìn)行處理，能夠?qū)?shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)以可視化圖形顯示出來，并能輸出相應(yīng)的報(bào)表；具備良好的兼容性，可以接入通用道路設(shè)計(jì)軟件，實(shí)用性強(qiáng)。工程測量在整個(gè)工程建設(shè)中起著重要作用，若數(shù)據(jù)測量不準(zhǔn)確、不全面，勢必會(huì)給工程正常建設(shè)造成巨大影響。為了滿足工程測量精確性要求，保證數(shù)據(jù)測量的完整性，采用擁有專門操作系統(tǒng)的、可編程的PDA來開發(fā)工程勘測設(shè)計(jì)系統(tǒng)，用計(jì)算功能強(qiáng)大的系統(tǒng)實(shí)施工程測量工作，可以很好的保證工程測量的精確性，對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效準(zhǔn)確的處理。

根據(jù)這些需求，道路工程勘測設(shè)計(jì)系統(tǒng)的組織架構(gòu)應(yīng)包括5大部分，即路線測量模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、道路設(shè)計(jì)模塊、控制與碎步測量模塊和路線調(diào)查模塊。路線測量模塊主要完成的是對(duì)線路中線、道路施工、線路縱橫斷面、線路工程控制與竣工、管道施工等進(jìn)行測量，測量可以采用全站儀、經(jīng)緯儀進(jìn)行，也可以將傳統(tǒng)測量方法與現(xiàn)代測量方法相結(jié)合使用。數(shù)據(jù)管理模塊，主要負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場勘測數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，對(duì)限差進(jìn)行測量，對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括常數(shù)參數(shù)、橋涵參數(shù)以及路線的設(shè)計(jì)規(guī)劃等。道路設(shè)計(jì)模塊，包括路線的縱橫斷面設(shè)計(jì)、平面設(shè)計(jì)、端部及交叉口設(shè)計(jì)、坐標(biāo)設(shè)計(jì)及調(diào)整、其它構(gòu)造物幾何控制參數(shù)設(shè)計(jì)等，主要完成的是對(duì)道路及其沿線構(gòu)造物的幾何設(shè)計(jì)與修改。路線的平面設(shè)計(jì)將所需資料（圓曲線半徑、交點(diǎn)坐標(biāo)等）輸入工程軟件當(dāng)中，由軟件對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計(jì)算和修改，直至所有參數(shù)整體優(yōu)化滿足道路工程設(shè)計(jì)。控制與碎步測量，主要負(fù)責(zé)完成施工放樣和勘測設(shè)計(jì)中的各種控制測量與碎步測量，如高程控制測量、平面控制測量、少數(shù)碎部點(diǎn)測量等。路線調(diào)查主要負(fù)責(zé)對(duì)道路工程設(shè)計(jì)所需野外調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，如地質(zhì)水文等。

（二）主要算法及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)通訊采用藍(lán)牙技術(shù)，所需藍(lán)牙適配器選用基于串口協(xié)議的藍(lán)牙串口適配器，以便與串口通訊保持一致。串口通信方式本系統(tǒng)選擇異步通信，并對(duì)奇偶校驗(yàn)位、波特率、終止符、停止位和數(shù)據(jù)位等通信參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。全站儀與PDA之間串口通信的實(shí)現(xiàn)，同樣需要對(duì)通信參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并將全站儀通過藍(lán)牙或串口與PDA連接起來。

圖形顯示界面的實(shí)現(xiàn)，需要做到對(duì)比例尺進(jìn)行準(zhǔn)確確定，對(duì)圖形進(jìn)行放大縮小移動(dòng)等操作，測量坐標(biāo)系與PDA屏幕坐標(biāo)系一致，矢量圖居中顯示等。比例尺的確定可以采用修正的實(shí)際距離值算法，將所需參數(shù)（視圖窗口的高度、寬度，最大值最小值等）帶入到算法公式當(dāng)中即可確定全圖顯示比例。將測量坐標(biāo)系映射到PDA屏幕坐標(biāo)系上，使兩者保持一致，需要將屏幕默認(rèn)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為測量坐標(biāo)系，但基于Windows CE操作系統(tǒng)的PDA不支持坐標(biāo)設(shè)置及轉(zhuǎn)換，因而開發(fā)者需要自己編寫坐標(biāo)映射這部分代碼。代碼需要完成的兩個(gè)關(guān)鍵步驟是將整個(gè)坐標(biāo)系按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90°，將位于屏幕左上角的坐標(biāo)系原點(diǎn)移至視圖窗口的左下角。圖形縮放可以通過修改比例尺大小來實(shí)現(xiàn)，圖形的平移可以通過調(diào)整坐標(biāo)原點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)?？v橫斷面測量的實(shí)現(xiàn)采用全站儀或RTK來完成，先由系統(tǒng)根據(jù)樁號(hào)、中樁點(diǎn)類型等求出縱橫斷面的方程，然后輸入對(duì)應(yīng)的參數(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)繪制出地面線，進(jìn)而得到橫斷面框圖。

三、總結(jié)

綜上，采用PDA來開發(fā)道路工程勘測設(shè)計(jì)系統(tǒng)，既能夠?yàn)橄到y(tǒng)開發(fā)提供專門的操作系統(tǒng)，又能夠保證圖形界面的友好大方，是道路勘測設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)的重要支撐工具。我國在逐漸完善道路建設(shè)的過程中，應(yīng)結(jié)合自身特點(diǎn)，合理選擇PDA類型，并對(duì)各功能模塊進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮勘測設(shè)計(jì)系統(tǒng)優(yōu)勢。

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作者簡介：張昭釗（1991.02- ），男，江蘇省宿遷人，本科，助理工程師，研究方向：測繪、GIS。