遼寧省等級(jí)測(cè)量標(biāo)志動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)構(gòu)建

李 萌

(遼寧省自然資源事務(wù)服務(wù)中心 遼寧錦州 121003)

測(cè)量標(biāo)志作為測(cè)量工作的基礎(chǔ)，是經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科技研發(fā)的重要國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施之一，但測(cè)量標(biāo)志管理長(zhǎng)期以來(lái)存在管理技術(shù)手段落后、資料繁多和查詢方式不統(tǒng)一等問(wèn)題，另外，測(cè)量標(biāo)志等級(jí)點(diǎn)類型多樣且數(shù)量巨大，具有較高的隨機(jī)性與變化性。遼寧省自然資源事務(wù)服務(wù)中心啟動(dòng)全新測(cè)量標(biāo)志普查工作，對(duì)遼寧省境內(nèi)記錄的所有控制點(diǎn)進(jìn)行普查和巡查。此次普查涉及的控制點(diǎn)具有數(shù)量大、建設(shè)時(shí)間跨度大和坐標(biāo)系統(tǒng)多樣等特點(diǎn)，需要對(duì)原有測(cè)量標(biāo)志管理系統(tǒng)進(jìn)行更新。采用地理信息系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，基于ArcGIS Server平臺(tái)構(gòu)建以Brower/Server為架構(gòu)的測(cè)量標(biāo)志動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)覆蓋了測(cè)量標(biāo)志維護(hù)項(xiàng)目的全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)志信息維護(hù)、管護(hù)和視頻嵌套等多個(gè)功能，集測(cè)量標(biāo)志巡查管理和測(cè)量標(biāo)志信息錄入于一體，能自動(dòng)、完整、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地對(duì)測(cè)量標(biāo)志進(jìn)行有效控制和維護(hù)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量標(biāo)志信息分布統(tǒng)一管理[1]。本文主要介紹系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)的技術(shù)特點(diǎn)。

1 遼寧省境內(nèi)測(cè)量標(biāo)志現(xiàn)狀

截至目前，遼寧省境內(nèi)布設(shè)有原國(guó)家測(cè)繪地理信息局建立的GNSS A、B級(jí)網(wǎng)，總參測(cè)繪局建立的GNSS一、二級(jí)控制網(wǎng)，以及由中國(guó)地震局、總參測(cè)繪局和原國(guó)家測(cè)繪地理信息局等共同建設(shè)的中國(guó)地殼運(yùn)動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)等，共建立測(cè)量標(biāo)志3萬(wàn)多座。2013年初至2021年初，全省新建成B級(jí)GNSS控制點(diǎn)測(cè)量標(biāo)志164座、C級(jí)GNSS控制點(diǎn)測(cè)量標(biāo)志456座，全省的二等水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量標(biāo)志1 619座、一等水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量標(biāo)志642座，連續(xù)運(yùn)行全球衛(wèi)星參考站測(cè)量標(biāo)志65座[2]。這些測(cè)量標(biāo)志發(fā)揮各自的價(jià)值和效能，為遼寧省應(yīng)急測(cè)繪保障、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)技術(shù)研究提供基本保障。2013—2021年，省內(nèi)各級(jí)測(cè)量標(biāo)志完好程度情況如表1所示。

表1 各類型測(cè)量標(biāo)志完好率統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of Perfectness Rates in All Types of Measurement Marks控制點(diǎn)類型普查數(shù)/座完好點(diǎn)位數(shù)/座破壞點(diǎn)位數(shù)(部位)/座完好率/%一、二等水準(zhǔn)點(diǎn)761468278(護(hù)蓋、點(diǎn)位)61現(xiàn)代基準(zhǔn)體系水準(zhǔn)點(diǎn)771669102(護(hù)井、點(diǎn)位)86B、C級(jí)GNSS控制點(diǎn)1 4881 39296(護(hù)蓋、護(hù)井、點(diǎn)位)93二等以上三角點(diǎn)316182134(護(hù)蓋丟失、護(hù)井破壞)58“十二五”之前建的一等三角點(diǎn)446244202(護(hù)架護(hù)井、點(diǎn)位)54

由表1可知，近幾年測(cè)量標(biāo)志完好率呈逐漸下降趨勢(shì)。一方面，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，各地建筑物重建和修建日益增加，導(dǎo)致測(cè)量標(biāo)志受到不同程度的損毀；另一方面，約有80%的測(cè)量標(biāo)志處于野外(即無(wú)人看管地帶)，加之部分測(cè)量標(biāo)志沒(méi)有妥善賦予其“合法用地身份證”，導(dǎo)致其基礎(chǔ)設(shè)施沒(méi)有形成，人為和自然的破壞程度持續(xù)增長(zhǎng)，測(cè)量標(biāo)志損壞甚至直接報(bào)廢，形成這些點(diǎn)位附近區(qū)域或地帶無(wú)點(diǎn)可用的困境，之前點(diǎn)位埋設(shè)、成果資料采集及處理所付出的人力、物力也失去了其意義[3]。故急需完善和健全測(cè)量標(biāo)志管護(hù)制度和方法，對(duì)測(cè)量標(biāo)志進(jìn)行現(xiàn)代化科學(xué)管理。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)框架構(gòu)建

測(cè)繪標(biāo)志管理的作用主要是實(shí)現(xiàn)大地控制點(diǎn)(三角點(diǎn)、GNSS點(diǎn)、重力點(diǎn)、天文點(diǎn)、地震點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn))的巡查維護(hù)、保管及信息更新與存儲(chǔ)。傳統(tǒng)的測(cè)量標(biāo)志資料管理采用手工管理，管理方式落后且更新周期長(zhǎng)，不利于測(cè)量標(biāo)志的維護(hù)和管理，尤其對(duì)于測(cè)量標(biāo)志的變化情況獵捕效能低。本文針對(duì)遼寧省境內(nèi)測(cè)量標(biāo)志現(xiàn)狀，以ArcGIS Server作為WebGIS的二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用.Net Framework和Oracle大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)構(gòu)建兼顧與標(biāo)石維護(hù)相關(guān)的重要信息、文字和圖形的測(cè)量標(biāo)志動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)[4]，實(shí)現(xiàn)測(cè)量標(biāo)志信息及更新信息的獲取和統(tǒng)計(jì)，以及綜合分析的信息化和智能化。更新的測(cè)量標(biāo)志動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)采用Browser/Server 架構(gòu)，增加了全景視頻、環(huán)視圖和GNSS點(diǎn)構(gòu)圖等服務(wù)，提升了動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)應(yīng)用的深度和廣度。系統(tǒng)框架體系主要包括基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、平臺(tái)服務(wù)層、軟件服務(wù)層，如圖1所示。

圖1 標(biāo)志維護(hù)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架

1)基礎(chǔ)設(shè)施層。負(fù)責(zé)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器的物理結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)設(shè)施層由電腦軟硬件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，是系統(tǒng)形成、客戶端支持前必備的硬件基礎(chǔ)與構(gòu)建條件。

2)數(shù)據(jù)服務(wù)層。負(fù)責(zé)用戶界面呈現(xiàn)和用戶交互數(shù)據(jù)處理。采用Silverlight客戶端技術(shù)，借助云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)服務(wù)層各個(gè)服務(wù)模塊的業(yè)務(wù)功能，還可在電子載體上進(jìn)行巡查、錄入、核對(duì)修改和更新信息等操作。例如，使用VMmare/OpenStack/Huawei支持多用戶管理和維護(hù)，提高了維護(hù)信息的存儲(chǔ)、瀏覽和查詢速度，對(duì)于測(cè)量標(biāo)志維護(hù)項(xiàng)目中龐大的信息量交互，起到了延緩處理和減少數(shù)據(jù)余冗的作用。

3)平臺(tái)服務(wù)層。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)持久(Persistence)化和再檢索。從基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)取必要要素，利用ArcGIS Server制作“數(shù)據(jù)服務(wù)”中的切片數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)用于建立要素圖層，并發(fā)布成基于OGC標(biāo)準(zhǔn)的WMS服務(wù)和WFS服務(wù)。屬性數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在服務(wù)器的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中，以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

4)軟件服務(wù)層。負(fù)責(zé)發(fā)布資源接口。利用ArcGIS Server發(fā)布空間數(shù)據(jù)和功能，并在各客戶端使用ArcGIS REST API對(duì)其進(jìn)行解析，實(shí)現(xiàn)地圖功能服務(wù)和編輯查詢。通過(guò)Internet Information Server的發(fā)送服務(wù)，Web服務(wù)即可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)送到各級(jí)客戶端。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是測(cè)量標(biāo)志動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)建設(shè)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)包括空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)兩部分。其中，空間數(shù)據(jù)庫(kù)借助數(shù)據(jù)庫(kù)引擎ArcSDE，通過(guò)運(yùn)行ArcCatalog將空間三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入ArcGIS數(shù)據(jù)庫(kù)；屬性數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具采用Oracle大型數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)。Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)具有完整的數(shù)據(jù)管理功能，可作為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)分布式處理功能，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)高密度壓縮和分層可整合多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)[6]。針對(duì)標(biāo)石“管+護(hù)”形式，具有數(shù)據(jù)量大、開(kāi)發(fā)操作多、實(shí)時(shí)性要求高的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行由系統(tǒng)全局控制和后臺(tái)進(jìn)程管理兩部分組成。利用數(shù)據(jù)庫(kù)分布式處理數(shù)據(jù)的特性將空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)獨(dú)立存放，二者之間通過(guò)關(guān)鍵字相關(guān)聯(lián)，在為測(cè)量標(biāo)志維護(hù)信息存儲(chǔ)提供空間及屬性信息的服務(wù)方面發(fā)揮最大化性能。

2.3 控制點(diǎn)信息管理

測(cè)量動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)主要是由控制點(diǎn)信息錄入、控制點(diǎn)信息更新和控制點(diǎn)信息審核3部分組成，控制點(diǎn)信息管理分為空間數(shù)據(jù)管理和屬性數(shù)據(jù)管理兩大部分。空間數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)核心部分的主要依據(jù)，在空間數(shù)據(jù)導(dǎo)入和實(shí)時(shí)更新后，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)形式進(jìn)行操作管理。數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)測(cè)量標(biāo)志普查結(jié)果進(jìn)行匯總，便于查詢其中某一類控制點(diǎn)的核查信息[7]。

控制點(diǎn)信息是標(biāo)志維護(hù)的核心內(nèi)容，控制點(diǎn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于存儲(chǔ)控制點(diǎn)的空間信息和屬性信息及其相關(guān)內(nèi)容?？刂泣c(diǎn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)表是測(cè)量標(biāo)志動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，用于儲(chǔ)存控制點(diǎn)原始及變動(dòng)更新的詳細(xì)信息。控制點(diǎn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)表如表2所示。

2.4 系統(tǒng)新增功能的實(shí)現(xiàn)

測(cè)量標(biāo)志動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)是在原有系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，基于ArcGIS Server數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)框架，Oracle大型數(shù)據(jù)庫(kù)作為支撐，為標(biāo)石維護(hù)專項(xiàng)設(shè)計(jì)研發(fā)。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，針對(duì)測(cè)量標(biāo)志的不同類型、不同狀態(tài)及標(biāo)志巡查與看護(hù)情況，對(duì)一些功能進(jìn)行完善和補(bǔ)充[7]。測(cè)量標(biāo)志動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)的運(yùn)行基礎(chǔ)是測(cè)量標(biāo)志數(shù)據(jù)庫(kù)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息來(lái)自遼寧省各市區(qū)等級(jí)點(diǎn)的巡查資料。

基于Oracle平臺(tái)建立的動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)，利用并行處理在建庫(kù)時(shí)省略了數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)表中的相同字符和字段，運(yùn)用索引技術(shù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)間的關(guān)聯(lián)聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)模塊之間的數(shù)據(jù)共享和調(diào)用。系統(tǒng)新增了以下功能：

1)基本信息維護(hù)。動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)加載了高度記憶模塊，為避免丟失標(biāo)志維護(hù)信息，建立中間過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)。所有錄入、編輯和更新信息計(jì)入操作庫(kù)中，標(biāo)志巡查完成后將更新信息保存至用戶的原始數(shù)據(jù)庫(kù)中。新增的基本信息維護(hù)功能可支持基本信息多步驟、多操作環(huán)節(jié)的并行操作，允許大量調(diào)查信息的反復(fù)操作與修改[8]。

2)測(cè)量標(biāo)志管護(hù)功能。動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)添加了“標(biāo)志維修”菜單，在外業(yè)巡查時(shí)，對(duì)標(biāo)志及其附件的檢查，將維護(hù)和維修信息詳細(xì)錄入到“標(biāo)志維修”中。填寫(xiě)的信息要求詳細(xì)到破壞點(diǎn)需要維修的每個(gè)部件。細(xì)化標(biāo)志管護(hù)步驟有助于統(tǒng)計(jì)分析標(biāo)志破壞程度，督促管護(hù)普查工作。

3)增加“回填內(nèi)容”選擇項(xiàng)，主要用于統(tǒng)計(jì)標(biāo)志破壞情況。用戶還可自行定制信息分類，包括巡查時(shí)間、保修部位和巡查后評(píng)價(jià)等。“回填內(nèi)容”主要是對(duì)巡查過(guò)程中出現(xiàn)的特殊情況進(jìn)行修改和補(bǔ)充，將標(biāo)志回填產(chǎn)生的原因及維修結(jié)果細(xì)化分類。此項(xiàng)功能充分體現(xiàn)了基于ArcGIS Server架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有支持多用戶和多分類操作的性能特性。

4)嵌入多媒體“全景視頻”功能。將標(biāo)志維護(hù)“全景視頻”納入系統(tǒng)菜單中，用于記錄標(biāo)志巡查的全部過(guò)程，對(duì)標(biāo)志巡查、標(biāo)志維修和查詢匯總成果等起到輔助作用。系統(tǒng)按照匯總表數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)名提供的順序進(jìn)行存儲(chǔ)，輸入時(shí)可運(yùn)用OLE技術(shù)實(shí)現(xiàn)影像視頻及圖形的自動(dòng)嵌入[9]。

表2 控制點(diǎn)信息數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)Tab.2 Database Structure of Control Point Information屬性名稱數(shù)據(jù)類型長(zhǎng)度備 注IDInt— 采用自增長(zhǎng)序列CODEChar64 即“編碼”,主鍵NAME屬性結(jié)構(gòu)Char36 即“點(diǎn)名”空間結(jié)構(gòu)Char36 即“點(diǎn)名”CODE空間結(jié)構(gòu)Char— 即“編碼”,主鍵STYLE屬性結(jié)構(gòu)Number— 即“類型”空間結(jié)構(gòu)Char24 即“類型”PLEVELNumber— 即“等級(jí)”LEVELChar24 即“等級(jí)”AREA屬性結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)Char36 即“所在地”LOCATIONChar64 即“地理位置”TRAFFICChar255 即“交通情況”DESCRIPTIONChar255 即“點(diǎn)位詳細(xì)說(shuō)明”PSTATEBoolcan— 0—未保護(hù),1—已保護(hù)STATEInt— 0—未見(jiàn)點(diǎn);1—完好;2—部分完好;可利用,3—完全損壞;4—?dú)鐏G失;10—其他

動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)操作界面如圖2所示(圖中箭頭代表新增菜單功能)。

圖2 測(cè)量標(biāo)志動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)功能界面

3 信息錄入應(yīng)用實(shí)例

以大連市區(qū)內(nèi)某GNSS B級(jí)點(diǎn)標(biāo)志維護(hù)為例，介紹利用測(cè)量標(biāo)志動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)進(jìn)行信息錄入。普查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)位于某區(qū)域西側(cè)的點(diǎn)位完整并且護(hù)蓋完好，而且附屬設(shè)施沒(méi)有受到任何破壞。標(biāo)志巡查人員在現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)情況，填寫(xiě)測(cè)量標(biāo)志巡查登記表，并與該標(biāo)志看護(hù)者溝通后填寫(xiě)委托報(bào)管登記表協(xié)議，最后對(duì)該點(diǎn)位進(jìn)行多角度拍照并錄制環(huán)繞視頻；內(nèi)業(yè)進(jìn)行處理時(shí)，將該點(diǎn)位登記表信息按照測(cè)量標(biāo)志動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)標(biāo)志巡查填寫(xiě)格式進(jìn)行錄入。巡查信息錄入及確認(rèn)軟件界面如圖3所示。

圖3 巡查信息錄入及確認(rèn)軟件界面

當(dāng)控制點(diǎn)的巡查信息錄入完畢后，選擇“托管信息表格維護(hù)”菜單，錄入標(biāo)志委托保管登記表的內(nèi)容，并上傳委托方負(fù)責(zé)人照片及其相關(guān)資料。如果測(cè)量標(biāo)志完好，不需要選擇“維修表格維護(hù)”，直接上傳現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)近照片和維護(hù)全景視頻錄像，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)比生成信息加載到“查詢匯總報(bào)表”中。

遼寧省基礎(chǔ)測(cè)繪院參加了遼東及大連市區(qū)測(cè)量標(biāo)志管護(hù)項(xiàng)目中約5 500個(gè)等級(jí)控制點(diǎn)的巡查與維修工作。目前，遼東地區(qū)測(cè)量標(biāo)志巡查與管護(hù)原始數(shù)據(jù)已全部入庫(kù)，經(jīng)過(guò)多次對(duì)部分點(diǎn)位信息的再調(diào)查，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，雖然數(shù)據(jù)量增大，但系統(tǒng)運(yùn)行正常，服務(wù)器和軟硬平臺(tái)操作良好，說(shuō)明系統(tǒng)的魯棒性很好。通過(guò)對(duì)外業(yè)和內(nèi)業(yè)上交成果進(jìn)行抽查，差錯(cuò)率低于5%，總體合格率達(dá)到92%。遼東地區(qū)點(diǎn)位數(shù)據(jù)的查詢和顯示結(jié)果如圖4所示 (箭頭處為遼東測(cè)區(qū)標(biāo)志維護(hù)信息顯示界面)。

圖4 巡查管護(hù)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)顯示

4 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)遼寧省測(cè)量標(biāo)志普查工作中控制點(diǎn)具有數(shù)量大、建設(shè)時(shí)間跨度大和坐標(biāo)系統(tǒng)多樣等特點(diǎn)，對(duì)原有測(cè)量標(biāo)志管理系統(tǒng)進(jìn)行更新，基于ArcGIS Server平臺(tái)，以Web技術(shù)為基礎(chǔ)，采用B/S并行架構(gòu)體系，構(gòu)建具有空間信息和屬性查詢相結(jié)合的等級(jí)測(cè)量標(biāo)志動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)。這次系統(tǒng)更新對(duì)部分功能進(jìn)行了完善，增加了全景視頻、環(huán)視圖和GNSS點(diǎn)構(gòu)圖等服務(wù)，提升了動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)應(yīng)用的深度廣度。該系統(tǒng)在遼東及大連地區(qū)測(cè)量標(biāo)志普查中得到全部應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)標(biāo)志點(diǎn)的立點(diǎn)、維護(hù)、遷建、破壞和信息保存等各個(gè)環(huán)節(jié)的信息化管理，為遼寧省測(cè)量標(biāo)志的動(dòng)態(tài)管理和長(zhǎng)效更新提供了有力支持和常態(tài)化監(jiān)管。