城市軌道交通工程測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)優(yōu)化設計及應用

謝媛媛，蒙恬，趙志剛

(西安鐵路職業(yè)技術學院 土木工程學院， 西安 710600)

0 引言

在我國城市化進程不斷發(fā)展的過程中，軌道交通建設也逐漸進入到了快速發(fā)展的階段中。測量工作屬于城市軌道交通設計、規(guī)劃、施工和竣工整個過程中尤為重要的環(huán)節(jié)，因為軌道交通線路都是建設在建筑物、地下管網(wǎng)等較為密集的城市環(huán)境中，所以不僅要保證整體線路相互貫通，并且還要根據(jù)設計需求實現(xiàn)，所以就要提高工程測量的精度。我國目前的軌道交通軌道大部分都是對于軌道交通線路工程測量業(yè)務的數(shù)據(jù)處理，比如利用計算機人工實現(xiàn)計算，通過CAD圖進行人工擬合量取，利用二次開發(fā)簡易程序進行計算。此種計算方法在實際運行過程中都能夠進行操作，但是都普遍缺少操作標準，并且較為分散，以此降低了計算結果的精準性。那么就針對以上問題，結合軌道交通過程中的測量特點，使用VC開發(fā)平臺，基于底層編寫代碼，實現(xiàn)工程測量數(shù)據(jù)處理模塊的開發(fā)，對數(shù)據(jù)對格式進行有效統(tǒng)一，并且對數(shù)據(jù)處理操作流程進行有效簡化。

1 測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設計思路

1.1 數(shù)據(jù)格式設計

此系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式在設計過程中利用海量三維坐標數(shù)據(jù)進行實現(xiàn)，首先要使其能夠有效滿足現(xiàn)現(xiàn)代使用輸出格式需求，比如全站儀中大量的坐標點數(shù)據(jù)。另外，還要實現(xiàn)系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化，根據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)范排列，利用測量儀器輸出的簡單修改實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀?。黄浯?，讀入數(shù)據(jù)文件的大小要在合理范圍中控制，所以其不會對數(shù)據(jù)讀物速度造成影響。那么，可以使用.txt文本格式作為讀入數(shù)據(jù)格式[1]。

1.2 流程的設計

此系統(tǒng)在設計過程中的主要模塊包括功能模塊、系統(tǒng)界面及處理算法，使測量儀器中原始數(shù)據(jù)以設計讀入格式實現(xiàn)排列，對相應數(shù)據(jù)處理模塊進行讀入數(shù)據(jù)，以此對數(shù)據(jù)處理的流程進行實現(xiàn)，并且實現(xiàn)平差報告的生成，通過報告精度結果作為基礎，如果能夠滿足此精度需求，對平差報告進行保存，之后根據(jù)需求實現(xiàn)成果的輸出。反之就對讀入數(shù)據(jù)實現(xiàn)檢查，之后重新輸入并且處理。系統(tǒng)的具體設計流程，如圖1所示。

1.3 功能的劃分

將城市軌道交通工程測量過程中的特點為基礎，劃分測量數(shù)據(jù)處理內(nèi)容，主要包括線路中心線、盾構管片姿態(tài)、盾構機姿態(tài)等測量，在選擇相應模塊之后，就會跳出子模塊，與不同算法進行相互的對應，用戶能夠?qū)ζ渲心K進行算法并且處理。另外，系統(tǒng)界面還包括使用說明、退出和注冊等功能[2]。

圖1 系統(tǒng)的具體設計流程

2 測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設計

2.1 GIS技術

GIS技術也稱之為地理信息系統(tǒng)，其主要是將地理空間數(shù)據(jù)庫作為基礎，基于計算機硬件和軟件的支持，實現(xiàn)空間地理分布數(shù)據(jù)的收集、存儲、運算、分析、管理和描述。其主要功能就是實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、處理、管理、收集和表達，利用此功能使地理現(xiàn)象及事物空間位置、分布形態(tài)、相關屬性、拓撲關系等展現(xiàn)在數(shù)字地圖中。所以，GIS屬于高度集成應用系統(tǒng)，其已經(jīng)被廣泛應用到城市軌道交通工程測量管理中。GIS通過海量地理空間數(shù)據(jù)庫作為寄出，使用地理模型分析方式，能夠提供多空間與動態(tài)地理信息，以此為地理研究及決策提供服務。利用地理信息系統(tǒng)大量空間數(shù)據(jù)管理功能，從而便于軌道交通工程測量數(shù)據(jù)編輯、存儲和檢索等一系列的管理功能。根據(jù)普通信息管理系統(tǒng)中沒有的空間決策功能，以此有效對軌道交通工程測量數(shù)據(jù)中的空間分析功能進行實現(xiàn)[3]。

2.2 系統(tǒng)結構設計

根據(jù)以上系統(tǒng)設計分析，得到系統(tǒng)設計的總體結構，如圖2所示。

圖2 軌道交通測量管理信息系統(tǒng)的總體結構

其中登錄模塊的主要目的就是接收用戶輸入的部門、口令和用戶名，對用戶驗證進行調(diào)用，如果返回驗證結果，那么表示登錄成功，以用戶權限為基礎將主菜單顯示出來，之后根據(jù)用戶的輸入功能對各個功能模塊進行調(diào)用。相反，表示登錄失??；

用戶驗證模塊的主要目的就是實現(xiàn)用戶與口令的接收，之后對用戶名和口令進行驗證，然后返回到驗證結果中。

數(shù)據(jù)維護模塊的主要目的就是將數(shù)據(jù)記錄進行輸入、修改和編輯[4]。

數(shù)據(jù)處理模塊能夠?qū)τ脩糨斎霚y量信息進行接收，其主要包括測量準備階段的曲線要素、極坐標放樣、緩和曲線、前方交會和測量之后導線的嚴密平差等進行計算。

信息查詢模塊能夠?qū)τ脩糨斎氩樵兊臈l件進行接收，從而對橋墩承臺、頂部、樁機頂部、橋墩蓋梁、相鄰墩柱間距信息及支座中心距離進行查詢，之后在屏幕中將結果進行展現(xiàn)。

統(tǒng)計模塊能夠?qū)⒔y(tǒng)計條件輸入之后實現(xiàn)橋墩基礎、承臺、墩身頂部、軌道梁架設、支座中心距離等信息進行統(tǒng)計，之后在屏幕中將結果進行展現(xiàn)出來。

系統(tǒng)維護的功能包括用戶新建、口令修改及日志的管理等[5]。

2.3 系統(tǒng)模塊設計

B/S子系統(tǒng)屬于城市軌道交通工程測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主要工作平臺，其核心模塊都是基于GIS平臺系統(tǒng)中實現(xiàn)運行，系統(tǒng)模塊的流程管理應用，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)模塊的流程管理應用

2.3.1 測量信息的查詢

測量信息查詢模塊的主要目的就是滿足用戶多種信息的查詢需求，比如工程信息、進度、控制點和合同標書等，此模塊主要是利用用戶選擇城市和路線就能夠到具體軌道交通數(shù)據(jù)庫中定位，之后選擇滿足用戶條件的各級別軌道交通控制需求，選擇測量點之后就能夠?qū)唧w工程設計和實際形象進度對比結果進行查詢，并且還能夠?qū)Ω麟A段軌道交通實施情況進行查詢[6]。

2.3.2 測量生產(chǎn)流程管理

此流程模塊主要是通過和GIS系統(tǒng)進行結合，從而能夠?qū)y量產(chǎn)品和系統(tǒng)進行結合，比如任務啟動、制定方案、審核方案、審核成果等。在節(jié)點之間操作的時候，自動處理測量數(shù)據(jù)。首先，啟動任務。以GSI為基礎的任務啟動能夠以實際任務需求進行接收與處理，然后接收任務之后實現(xiàn)綱要的自動制定與審核，相關人員對工程測量成果報告編制之后，就能夠?qū)崿F(xiàn)之后的操作。在審核完成之后自動進入到下個流程審核工作過程中，最后保證任務數(shù)據(jù)信息不出現(xiàn)錯誤，以此實現(xiàn)整體成果的發(fā)布和信息反饋[7]。

2.4 數(shù)據(jù)庫的設計

在城市軌道交通工程測量處理系統(tǒng)優(yōu)化設計過程中，根據(jù)數(shù)據(jù)的存儲需求及規(guī)范化數(shù)據(jù)庫設計的理論為基礎，結合處理速度實際的需求，設計以下數(shù)據(jù)表文件，實現(xiàn)相關數(shù)據(jù)的存儲。如表1、表2所示。

表1 測量信息表

表2 用戶信息表

3 城市軌道軌道交通工程測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的實現(xiàn)

全面考慮城市軌道交通工程現(xiàn)場測量需求，本文所研究的系統(tǒng)使用具有較強兼容性的B/S框架模式，基于系統(tǒng)實現(xiàn)方面，主要包括以下兩部分，分別為測量生產(chǎn)流程管理和測量信息查詢。

3.1 測量生產(chǎn)流程管理

為了能夠?qū)y量生產(chǎn)流程管理進行有效實現(xiàn)，此模塊主要包括任務啟動、制定綱要、發(fā)布成果、組織生產(chǎn)與信息反饋，用戶通過順序性操作能夠?qū)Ξa(chǎn)品、數(shù)據(jù)及信息進行自動化的測量和傳輸。

其一，啟動任務。此子模塊主要是利用主管主任接收的委托測量通知之后，根據(jù)多項任務實際情況和接收時間，人工實現(xiàn)任務接收和處理。在對任務進行處理的過程中，工程任務會實現(xiàn)自動分類，并且利用系統(tǒng)將任務書到制定工程人員進行下發(fā)。

其二，綱要制定。工程人員接收以上任務列表之后，根據(jù)多項任務情況和接收時間實現(xiàn)資料收集和外業(yè)勘查的工作，并且將接收之后的數(shù)據(jù)資料到主任工程師進行上報，從而實現(xiàn)下一步工作[8]。

其三，結果審核。審核的過程并不是不變的，但是其主要包括專業(yè)總工和總工程師實現(xiàn)，院長最終的審核對報告是否通過進行決定。如果不需要修改，那么可以利用電子簽名對下一個審核人員進行傳遞。

其四，結果發(fā)布。制定工程人員在接收到最終通知之后，如果不合格，那么就交給原來的工程師進行設計。如果合格，那么就由工程人員實現(xiàn)最后的檢查，保證沒有遺留數(shù)據(jù)或者技術錯誤的時候，通過委托單位和施工單位共同將成果進行發(fā)布。并且，檔案管理人員要將成果進行歸檔并且打印，從而實現(xiàn)現(xiàn)場的交接[9]。

3.2 測量信息查詢模塊

此模塊比較復雜，要求其能夠滿足不同用戶需求，比如標書、進度、工程資料等。首先，設置篩選的條件。以工程信息查詢的較強針對性，比如具體的轄區(qū)、城市和線路等，之后到專門數(shù)據(jù)庫進行定位，利用之后選項對查詢條件進行組合，從而實現(xiàn)查詢結果的獲得。之后，定點控制查詢。利用對滿足類型信息實現(xiàn)查詢，最后得到各級的測量控制點信息，之后從中進行瀏覽。最后，工程進度的查詢。查詢?nèi)藛T選擇某個工程的測量對象，選擇工程進度查詢按鈕就能夠?qū)ψ钚碌膭討B(tài)進行查詢，使其和計劃進度、實際進度進行對比，并且對各階段詳細的說明進行掌握。其屬于良好的控制機制，其能夠提供較為詳細的計劃執(zhí)行情況，并且對施工中的問題進行觀察[10]。

在使用本文所設計系統(tǒng)之后，能夠有效提高斷面測量的數(shù)據(jù)處理效果。內(nèi)業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)海量斷面點位數(shù)據(jù)的統(tǒng)一編輯，通過文本格式進行存儲，選擇系統(tǒng)斷面測量模塊中圓形的斷面程序，實現(xiàn)快速批量處理，幾分鐘內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，并且能夠生成斷面數(shù)據(jù)成果。以此表示，測量數(shù)據(jù)良好的處理能夠滿足工程實際及施工需求。

4 總結

城市軌道交通工程測量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)已經(jīng)在我院軌道交通工程測量日常管理中使用，并且在軌道交通建設、設計、運營、施工等的單位內(nèi)部推廣并且使用。另外，系統(tǒng)還有效實現(xiàn)了工程測量專業(yè)業(yè)務流程自動化的管理，并且對測量成果進行可視化的查詢與統(tǒng)計分析，以此能夠使城市軌道交通工程測量管理數(shù)據(jù)處理的效率及質(zhì)量得到進一步的提高。