施工測量數(shù)據(jù)動態(tài)管理系統(tǒng)開發(fā)介紹

【摘要】以某水電站施工建設(shè)時期測量數(shù)據(jù)管理為例，開發(fā)設(shè)計施工測量數(shù)據(jù)動態(tài)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)共設(shè)有數(shù)據(jù)規(guī)范化處理子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)兩大系統(tǒng)，利用CAD軟件，并結(jié)合多種匯編語言，實現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)動態(tài)管理，具有隨時查詢數(shù)據(jù)，檢驗施工質(zhì)量，獲得工程進(jìn)度等功能。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)完整、可動態(tài)搭建可視化模型、時效性好、推廣價值高等優(yōu)勢。以工程實測數(shù)據(jù)為依托，完成數(shù)據(jù)動態(tài)管理系統(tǒng)開發(fā)，并驗證了該系統(tǒng)的實用性，具有很好的推廣應(yīng)用價值。、

【關(guān)鍵詞】施工測量數(shù)據(jù)；動態(tài)管理系統(tǒng)；施工進(jìn)度；規(guī)范化處理；三維模型

1、引言

我國南方水資源豐富，隨著國家對水能源的開發(fā)利用，大量大中型水電站修建工程日趨增多。在施工各個階段，必須嚴(yán)格把控其質(zhì)量，施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)才能保證工程竣工時驗收通過。

在施工各個階段，對各環(huán)節(jié)進(jìn)行竣工測量會形成大量的數(shù)據(jù)，如果不能有效管理這些數(shù)據(jù)，會造成數(shù)據(jù)不能有效利用，極易造成施工信息丟失或者錯誤。所以建立一套相對完整，利用率高的施工測量數(shù)據(jù)系統(tǒng)，存儲數(shù)據(jù)方便日后數(shù)據(jù)調(diào)取利用的同時能夠為后續(xù)質(zhì)量監(jiān)測提供便利，是很有實用價值的工作。陳金鵬等人關(guān)注水利樞紐工程數(shù)字化問題，將工程數(shù)據(jù)數(shù)字化存儲用于施工建設(shè)。，周英華等人主要關(guān)注竣工驗收工作，將施工工程中各數(shù)據(jù)如何保存方面竣工時檢驗提出各項建議。王浩等人以隧道施工為研究背景，探究如何將監(jiān)測數(shù)據(jù)合理存儲利用。向紅梅等人研究動態(tài)管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新探討，避免數(shù)據(jù)丟失問題。閆志崗、高俊杰分別以燃?xì)夤艿?、橋梁監(jiān)測數(shù)據(jù)為研究背景，開發(fā)相應(yīng)系統(tǒng)，使其數(shù)據(jù)高效應(yīng)用在工程中，指導(dǎo)工程建設(shè)。

本文結(jié)合多年水利施工建設(shè)與測量的工作經(jīng)歷，建立施工測量數(shù)據(jù)動態(tài)管理系統(tǒng)，搭建模型，實現(xiàn)建模實時化、質(zhì)量監(jiān)管自動化、進(jìn)度查詢及時化，為竣工驗收提供幫助，有效管理整合數(shù)據(jù)。

2、系統(tǒng)架構(gòu)

充分結(jié)合實際工作需要，本文建立的水電站施工測量數(shù)據(jù)動態(tài)管理系統(tǒng)包含單機(jī)版數(shù)據(jù)規(guī)范化處理子系統(tǒng)與B/S模式的施工測量數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)，其系統(tǒng)框架見圖1。

數(shù)據(jù)規(guī)范化處理子系統(tǒng)是以AutoCAD2014為搭建平臺，并借助插件進(jìn)行功能二次開發(fā)，完成對測量數(shù)據(jù)規(guī)范化、篩檢合格點、三維模型搭建檢測、工程計算與測量等工作，保證到達(dá)施工測量數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)具有可應(yīng)用性。施工測量數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)其主要功能是管理測量的數(shù)據(jù)、分析工程進(jìn)度、以三維模型展示，并設(shè)計人機(jī)界面實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息可視化。三維控件及與施工測量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)均可以通過Web Service這個媒介交換施工測量數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)規(guī)范化處理子系統(tǒng)主要完成對設(shè)計數(shù)據(jù)與原始施工測量數(shù)據(jù)規(guī)范化處理工作，使之在空間坐標(biāo)中存儲表達(dá)，方便后續(xù)工作利用數(shù)據(jù)，最終形成DAT文件。該文件可以應(yīng)用于后續(xù)動態(tài)建模、可視化及相關(guān)分析等工作。

3、各子系統(tǒng)介紹

（1）數(shù)據(jù)規(guī)范化處理

對于野外施工測量的數(shù)據(jù)必須進(jìn)行規(guī)范化處理后才能導(dǎo)入數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)中，方便以后應(yīng)用。以AutoCAD2014為搭載平臺，選擇ObjectARX插件對其二次功能開發(fā)，使之在AutoCAD2014環(huán)境下打開展現(xiàn)并應(yīng)用。數(shù)據(jù)規(guī)范化處理子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見圖2

野外施工測量數(shù)據(jù)大致可以歸結(jié)為兩類：以斷面形式采集的洞挖工程檢測數(shù)據(jù)；以地形散點形式采集的明挖回填工程檢測數(shù)據(jù)。洞挖斷面數(shù)據(jù)的坐標(biāo)是二維直角坐標(biāo)系，必須將其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三維空間立體坐標(biāo)系中的數(shù)據(jù)才能利于后續(xù)應(yīng)用。明挖回填工程的測量數(shù)據(jù)在構(gòu)建三維TIN模型與形成斷面過程時，必須給定馬道線才行，所以數(shù)據(jù)規(guī)范化處理子系統(tǒng)必須具有給定馬道線的功能。

數(shù)據(jù)規(guī)范化管理子系統(tǒng)輸出的成果有：獲得測量斷面，與設(shè)計斷面對比，檢測工程質(zhì)量；搭建三維TIN模型，利于后期數(shù)據(jù)應(yīng)用；數(shù)據(jù)規(guī)范化后以一定規(guī)則存儲于工程測量數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫中，方便以后調(diào)用。

數(shù)據(jù)規(guī)范化處理子系統(tǒng)含有3個模塊，分別為數(shù)據(jù)輸入模板、數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)輸出模塊，具體框架及邏輯關(guān)系見圖3。

①數(shù)據(jù)輸入模塊主要涉及到工程原始測量數(shù)據(jù)與設(shè)計數(shù)據(jù)兩方面的輸入工作。

②數(shù)據(jù)處理模塊主要就洞挖數(shù)據(jù)與明挖回填測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，依據(jù)各自的特點選擇不同的設(shè)定程序完成ASCII明碼標(biāo)記，為數(shù)據(jù)輸出提供合格的數(shù)據(jù)源。

③數(shù)據(jù)輸出模塊，準(zhǔn)確的講不僅僅以數(shù)據(jù)形式輸出，還包括以斷面圖和三維TIN模型等形式輸出。經(jīng)過規(guī)范化處理的數(shù)據(jù)輸出進(jìn)入施工測量數(shù)據(jù)庫，斷面圖輸出主要用于施工質(zhì)量校核，并存檔保留。TIN模型輸出主要復(fù)現(xiàn)原始地貌的明挖或填工程，以檢測工程質(zhì)量。

（2）數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

作為施工測量數(shù)據(jù)動態(tài)管理系統(tǒng)的核心部分，施工測量數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)見圖4。

本子系統(tǒng)選擇利用B/S的結(jié)構(gòu)方式，虛線部分為三維控件與Web Service接口部分。

本子系統(tǒng)由后臺功能模塊與前臺客戶端兩部分組成，前臺客戶端作為人機(jī)交互界面可以充分體現(xiàn)后臺功能。詳細(xì)介紹前臺客戶端功能如下：

①測量數(shù)據(jù)管理。主要涉及到測量數(shù)據(jù)上傳入庫、各級審查與斷面標(biāo)定。經(jīng)過各自的質(zhì)量監(jiān)察部門審查斷面圖后，將合格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)庫，不合格數(shù)據(jù)剔除。

②設(shè)計數(shù)據(jù)管理。主要將設(shè)計數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)管理模塊，并設(shè)計查詢調(diào)取功能，作為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量檢測。

③工程信息管理。主要記錄工程名稱、工程編號及長度、設(shè)計用料等信息，將其儲存管理，方便后期查詢調(diào)用。

④查詢分析模塊。該模塊是該子系統(tǒng)的核心部分，通過對數(shù)據(jù)查詢，完成工程質(zhì)量檢測與獲取施工進(jìn)度。其展現(xiàn)形式多樣化，涉及到三維TIN模型、斷面圖、土石方柱形圖、施工進(jìn)度圖等。

⑤系統(tǒng)管理模塊。主要涉及到用戶權(quán)限管理、資料管理、模塊管理、字典管理等方面。是對本系統(tǒng)本身功能的維護(hù)及使用權(quán)限的設(shè)定。

4、系統(tǒng)開發(fā)

本文施工測量數(shù)據(jù)動態(tài)管理系統(tǒng)的開發(fā)主要以某電站建設(shè)為研究背景，對工程建設(shè)中的實測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，檢驗系統(tǒng)的實用性。數(shù)據(jù)規(guī)范化管理子系統(tǒng)借助插件技術(shù)，選擇C++匯編語言，對AutoCAD進(jìn)行功能二次開發(fā)，完成測量數(shù)據(jù)規(guī)范化處理。該系統(tǒng)可在不聯(lián)網(wǎng)情況下單機(jī)運(yùn)行，經(jīng)過數(shù)據(jù)輸入，各個模塊處理后，完成數(shù)據(jù)規(guī)范化處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)多元形式的輸出，方便后續(xù)工作，其功能展示見圖5。

施工測量數(shù)據(jù)子系統(tǒng)選擇B/S結(jié)構(gòu)方式，結(jié)合多種匯編語言進(jìn)行組合如C++、JavaScript、python等語言完成系統(tǒng)開發(fā)。三維控件選擇ActiveX的插件形式與網(wǎng)頁結(jié)合，獲得規(guī)范化的數(shù)據(jù)，完成斷面與模型的展示。工程進(jìn)度展示圖則借助JavaScript語言完成開發(fā)，以工程實踐的測量數(shù)據(jù)形成的工程進(jìn)度為例展示見圖6。

圖6 施工測量數(shù)據(jù)動態(tài)管理子系統(tǒng)功能展示

在水電站施工建設(shè)中，測量數(shù)據(jù)及時輸入動態(tài)管理系統(tǒng)中，該系統(tǒng)定期對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理上傳數(shù)據(jù)庫，施工監(jiān)管部門定期對其測量數(shù)據(jù)及施工進(jìn)度，施工質(zhì)量等查詢。

5、結(jié)論

本文以某水電站施工建設(shè)時期測量數(shù)據(jù)管理為例，開發(fā)設(shè)計施工測量數(shù)據(jù)動態(tài)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)共設(shè)有數(shù)據(jù)規(guī)范化處理子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)，以CAD軟件平臺環(huán)境為載體，并結(jié)合多種匯編語言編制嵌入完成功能二次開發(fā)，實現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)動態(tài)管理、并能夠動態(tài)隨時查詢、及時獲得施工質(zhì)量及進(jìn)度等信息。概況起來該系統(tǒng)具有如下4個優(yōu)勢：

①結(jié)構(gòu)相對完整。其功能主要包含數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢利用等。

②具有動態(tài)搭建可視化模型功能。設(shè)定起始時間后，可依據(jù)其測量數(shù)據(jù)動態(tài)建立可視化的模型，供查詢者使用。

③時效性好。本系統(tǒng)可對輸入的測量數(shù)據(jù)高速處理，并定期對所處理數(shù)據(jù)完成相應(yīng)指標(biāo)輸出，提高了數(shù)據(jù)管理的時效。在數(shù)據(jù)處理時均轉(zhuǎn)化成三維坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，節(jié)省后期工作量。

④推廣價值高。本系統(tǒng)開發(fā)成本較低，均搭載現(xiàn)有的平臺完成，功能強(qiáng)大且與工程需要相結(jié)合，并且對后續(xù)工作有利，所以推廣應(yīng)用的意義重大。

綜述所示本文開發(fā)的水電站施工測量數(shù)據(jù)動態(tài)管理系統(tǒng)具有一定的推廣應(yīng)用，但仍有存在需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方，如簡單割裂地下洞室與地上設(shè)施在實際工程中是不合理的。后期對此應(yīng)繼續(xù)研究，力求與實際工程需求相切合。

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作者簡介：王勛飛（1983-），男，工程師，大專學(xué)歷，從事水利工程施工管理。