數(shù)字地圖在上海地鐵建設遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

杜澤明

（上海申通地鐵集團有限公司，上海市201103）

0 引言

隨著科技的進步，信息化技術在地鐵建設方面得到了很多成功的應用。其中，遠程監(jiān)控系統(tǒng)[1，2]已成為重要的信息化建設安全監(jiān)控手段，目前應用在很多城市的地鐵建設中。

所謂遠程監(jiān)控系統(tǒng)，是指通過網(wǎng)絡將視頻和監(jiān)控數(shù)據(jù)等信息從施工現(xiàn)場傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，并在監(jiān)控中心實現(xiàn)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)交互和管理，為現(xiàn)場施工質量、安全生產(chǎn)提供輔助監(jiān)管的系統(tǒng)。遠程監(jiān)控系統(tǒng)一般是基于工點進行信息管理，而工點的地理位置和設計圖紙信息通常用靜態(tài)形式展示，如圖片、P D F等。在靜態(tài)形式下，縮放等操作無法動態(tài)調整展示內容，因而造成相關地理信息展示不直觀、不全面，給遠程監(jiān)控系統(tǒng)功能充分發(fā)揮帶來一定的局限性，特別是在應急指揮情況下，靜態(tài)形式缺乏周圍地理環(huán)境信息給決策帶來困難，這種情況下引入數(shù)字地圖完善遠程監(jiān)控系統(tǒng)功能就顯得尤為重要。

1 數(shù)字地圖介紹

數(shù)字地圖[3，4]是一種以數(shù)字形式存儲和記錄的新型地圖形式，它集成了多種地理信息技術，可以在計算機或移動終端上瀏覽、查詢地圖數(shù)據(jù)，并進行交互實現(xiàn)地圖分幅閱覽、比例切換、距離面積測量、興趣點定位等多種功能，是地理信息技術發(fā)展的一個代表。數(shù)字地圖一般由數(shù)據(jù)（矢量、柵格、屬性等）和平臺組成，根據(jù)不同的應用目的有不同的表現(xiàn)形式，常見的有車載導航地圖、手機端移動地圖、網(wǎng)絡電子地圖等[5]。根據(jù)地鐵建設遠程監(jiān)控系統(tǒng)特點，本文選擇結合開發(fā)較多、技術相對成熟的網(wǎng)絡電子地圖作為應用載體，并在此基礎上結合遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行開發(fā)。

網(wǎng)絡電子地圖根據(jù)服務對象不同分為兩類：一類是公眾版網(wǎng)絡電子地圖，如常見的百度地圖、高德地圖、谷歌地圖等。此類地圖的特點是依托于互聯(lián)網(wǎng)，通過購買授權使用A P I接口服務進行開發(fā)，其特點是授權使用成本相對較低，但由于地理信息具有保密性，此類地圖一般添加變形、無法精確定位坐標。第二類是設有訪問權限的政務版網(wǎng)絡電子地圖。此類地圖由特定的測繪職能部門制作，主要服務于城市規(guī)劃、土地管理、行政執(zhí)法等方面，不對公共開放，僅對政府機關和部分企業(yè)用戶開放。其主要特點是采用城建坐標系可精確定位坐標數(shù)據(jù)，地圖形式多樣，包含高分辨影像和數(shù)字地形圖等多種形式。

2 數(shù)字地圖在上海地鐵建設遠程監(jiān)控中的應用

以上海地鐵建設遠程監(jiān)控系統(tǒng)為例，將數(shù)字地圖在其中的應用進行介紹。

2.1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)組成及需求

上海地鐵建設遠程監(jiān)控系統(tǒng)組成和工作流程[2]，如圖1所示。整個系統(tǒng)由工地現(xiàn)場端和監(jiān)控中心端組成：在工地現(xiàn)場由監(jiān)測人員輸入數(shù)據(jù)到本地服務器，然后通過網(wǎng)絡將本地數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心，接下來由監(jiān)控中心數(shù)據(jù)處理人員進行數(shù)據(jù)處理和分析，并把結果報送工程決策者，最后由工程決策者做出決策，并反饋給工地現(xiàn)場管理人員指導工程開展。

圖1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)組成和工作流程

在監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)處理人員在一塊由十面獨立屏幕拼接而成的大屏上進行信息交互，如圖2所示。大屏可以切換顯示各種建設信息和視頻信息。在引入數(shù)字地圖前，當系統(tǒng)切換至整體在建車站狀態(tài)預覽時，所有在建車站均顯示在一張紙質掃描版的地圖上，車站設計等其他相關資料在系統(tǒng)中均為靜態(tài)圖片格式，無法疊加地圖顯示，也無法動態(tài)調整展示詳細信息。這不僅給日常信息瀏覽造成不便，而且如果一旦出現(xiàn)險情，由于缺少車站周圍地理信息，將給應急指揮決策帶來困難。因此，引入數(shù)字地圖主要作用就是完善信息展示和應急指揮功能。

圖2 監(jiān)控中心所使用大屏

2.2 應用過程

2.2.1 數(shù)字地圖選擇與開發(fā)模式

通過與相關測繪職能部門協(xié)商，引入政務版網(wǎng)絡電子地圖[6]作為結合開發(fā)平臺，主要考慮以下兩點原因：

（1）政務版網(wǎng)絡電子地圖坐標定位準確，滿足地鐵建設信息精確展示要求。各類設計坐標數(shù)據(jù)和用地范圍數(shù)據(jù)均基于城建坐標，可以無損地在地圖上準確顯示。公眾版網(wǎng)絡電子地圖由于自身存在變形，最后造成坐標與實際位置存在較大偏差，從而大大影響應用效果。

（2）政務版網(wǎng)絡電子地圖包含多種類型地圖數(shù)據(jù)，包括高分辨率影像圖、數(shù)字地形圖和行政區(qū)域圖等，并能提供專業(yè)的各類地理信息輔助工具，切合地鐵建設管理所需。

基于平臺通用性和數(shù)據(jù)安全考慮，開發(fā)模式采用B/S（瀏覽器/服務器）架構，由地圖服務器提供網(wǎng)絡開發(fā)接口，結合原有遠程監(jiān)控功能在網(wǎng)頁上進行集成開發(fā)。

2.2.2 數(shù)據(jù)入庫和系統(tǒng)開發(fā)

在系統(tǒng)集成開發(fā)前，提前搜集需要在數(shù)字地圖上展示的相關信息（如工點狀態(tài)、建設信息、設計圖紙、用地范圍等），完成數(shù)字化并錄入數(shù)據(jù)庫。之后進入系統(tǒng)開發(fā)階段，完成地圖符號庫設計、交互界面設計和功能代碼編寫。

另外，在數(shù)據(jù)入庫和系統(tǒng)開發(fā)過程中需要注意的幾點有：設計圖紙入庫時建議采用規(guī)劃審批CA D圖紙，其中包含圖層全面且信息準確；數(shù)據(jù)庫字段設計要合理綜合考慮多種情況，如避免不同線路同一換乘站點的數(shù)據(jù)矛盾，便于后續(xù)更新維護；地圖符號庫設計盡量與原有遠程系統(tǒng)中的標識一致，保持延續(xù)性；界面設計要適配遠程監(jiān)控大屏布置形式等。

2.2.3 功能實現(xiàn)

完成開發(fā)后的系統(tǒng)界面如圖3所示：界面左側為遠程監(jiān)控功能區(qū)，集成了原有遠程監(jiān)控功能；界面中央部分地圖顯示區(qū)，以數(shù)字地圖為載體展示各種信息，結合界面右上角工具欄可以進行地圖功能操作；此外，為應急指揮功能更好發(fā)揮，在地圖顯示區(qū)添加界面切換按鈕，點擊后顯示應急指揮專用功能界面。

結合需求對系統(tǒng)功能進行簡要介紹，其中在完善信息展示方面，基于數(shù)字地圖實現(xiàn)以下功能（見圖 4）。

圖4 基于數(shù)字地圖的信息展示功能示意

（1）實現(xiàn)展示信息的動態(tài)調整：地圖縮放在較小比例尺時，在地圖頁面上用不同圖例符號顯示工點施工進度和風險報警等情況，點擊工點后彈出詳細信息列表；在縮放至較大比例尺時，地圖信息進一步詳細，顯示工點本體及出入口設計輪廓線、施工借地范圍線、征地范圍線等；實現(xiàn)在不同縮放等級下工點信息的動態(tài)調整顯示，點擊指定對象可查詢其詳細信息。

（2）疊加顯示多種地圖形式，如高分辨影像圖、數(shù)字線劃圖、行政區(qū)域劃分圖，工點周邊相關地理信息情況一目了然。

（3）多種地圖工具，實現(xiàn)距離測量、面積測量、定位等功能。

在應急指揮方面，基于數(shù)字地圖主要實現(xiàn)以下功能（見圖5）。

圖5 基于數(shù)字地圖的應指揮急功能示意

（1）周圍興趣點搜索：按照指定區(qū)域或半徑，搜索醫(yī)院、消防局、警察局、學校、居民區(qū)等興趣信息，為應急指揮提供地理信息支持。

（2）電子沙盤：在緊急情況下，可結合設計圖紙在地圖上標注救援隊車輛位置、人員配備、行動路線等，將應急資源和應急方案準確在地圖上展示。

（3）監(jiān)測數(shù)據(jù)展示：一鍵查詢相應工點最新監(jiān)測數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)曲線，直觀展示變化趨勢。

（4）應急預案查詢：將應急預案等相關文檔關聯(lián)到各工點、實現(xiàn)一鍵查詢，為應急指揮提供依據(jù)。

以上功能基本展示了數(shù)字地圖與地鐵遠程監(jiān)控初步結合的應用效果，在信息展示和應急指揮方面充分發(fā)揮了數(shù)字地圖優(yōu)勢，實現(xiàn)了地鐵建設信息查詢、展示的直觀性、便利性，同時全方位整合了各種資源、為應急指揮決策提供有效輔助。

3 結語

本文對數(shù)字地圖與上海地鐵建設遠程監(jiān)控系統(tǒng)結合應用的開發(fā)過程和功能進行了簡要介紹，希望能為其他城市地鐵建設提供一定的參考。目前，本文所介紹的結合開發(fā)后的系統(tǒng)已上線運行，取得了預期的應用效果，同時也說明了數(shù)字地圖技術在工程建設管理領域有很大的應用前景。最后，面對信息化的未來，期待數(shù)字地圖為代表的地理信息技術應用能有更深入的探索。

參考文獻：

[1]劉朝明，文志云.遠程監(jiān)控管理技術及在軌道交通建設中的應用[J].上海建設科技,2005(5):11-12.

[2]劉朝明，劉國彬.上海軌道交通建設工程風險遠程監(jiān)控管理的探索與研究[J].地下工程與隧道,2005(4):21-23.

[3]齊清文，梁雅娟，何晶，等.數(shù)字地圖的理論、方法和技術體系探討[J].測繪科學,2005,30(6):15-18.

[4]高俊.地圖學四面體一數(shù)字化時代地圖學的詮釋 [J].測繪學報,2004,33(1):6-11.

[5]齊清文，姜莉莉，張岸.數(shù)字地圖的研究進展和應用新方向[J].地球信息科學學報,2011,13(6):727-734.

[6]羅曉燕，陳品祥，顧娟，等.北京市政務版電子地形圖的研制和共享服務[J].測繪科學,2011,36(4):223-225.