工程测绘系统的研究

邹俊平，余美义

(上海市测绘院，上海 200063)

工程测绘系统的研究

邹俊平∗，余美义

(上海市测绘院，上海 200063)

工程测绘系统的研究可以概括为外业测量的傻瓜化、内业数据处理的自动化、成果报表的标准化。由工程测量数据采集子系统、工程测量数据处理子系统以及工程测量数据管理子系统三个子系统构成的工程测绘系统是上海市测绘院针对工程测绘领域进行的一次技术革新。本文首先介绍了工程测绘系统的研发背景与研究内容，随后结合三个子系统分步阐述了工程测绘系统所涉及的一系列关键技术，最后对系统特色与应用情况进行了介绍。完善的数据采集子系统，全方位的内业数据处理子系统，基于局域网的数据管理子系统，可以有效摒弃工程测绘外业与内业之间的二次操作带来的质量控制隐患，推进工程测量体系化、标准化生产流程，实现简便、适用、高效的工程测量数据的采集、处理和管理。

工程测绘系统；一体化移动终端；自动化；数据库管理

1 引 言

2004年，上海市测绘院引进一商业公司的工程测绘软件，该软件功能全面，自动化程度较高，改变了传统的工程测绘项目作业方式，减轻了内外业的劳动强度，测绘生产效率得到明显提高。然而，该商业软件投入正式使用之后，外业生产部门对该软件的使用却只局限于水准测量路线记录和计算以及碎步点测量这两个功能模块。通过调研分析后发现，主要存在三个方面的原因:

(1)特定的移动设备硬件平台因电池持续时间以及操作不方便等问题未能给长时间外业操作带来便易；

(2)商业软件功能虽多，却未能完全符合院贯标体系的作业规范要求，生成的外业手簿亦不能直接利用，增加了诸多额外工作；

(3)现成的商业软件更新及维护未能跟上发展的需要，并很难体现各个应用单位的技术要求差异。

另外，商业软件未成系统，不能完全覆盖现有的常规工程测绘项目。由于各部门作业习惯以及使用其他软件的差异，造成了各部门在数据记录手簿以及成果报表上亦存在着一定的差异。各部门在从事各项常规测量任务时，常常感觉面临软件种类繁多，功能类似，而软件之间衔接性不强等特点，给质量检测、流程控制造成了一定的困难，提高了出错几率与生产成本。同时，工程测量项目成果的零散管理模式也不利于对成果的二次利用与开发。

为对内外业作业流程进行规范管理，加强质量控制，提高生产效率，统一成果样式，由上海市测绘院总工室牵头，联合各部门对工程测绘系统项目进行调研，并成立专项课题组研究工程数据，从采集到处理再到成果报表输出、质检、归档的一系列问题，为常规工程测量研制建设一个简便、适用、高效的生产数据处理与成果管理控制系统。

对于常规的重复性工程测量项目，将测量内容进行归类、作业流程进行统一，并标准化手簿与成果样式之后，工程测量数据采集子系统基于移动终端(如PDA)，开发简便、实用并兼容不同全站仪器设备的外业数据采集记录手簿。在子系统中结合水准测量、导线测量、碎部点测量、支点测量、放样测量等功能模块开发，实现了在统一的硬件平台上的不同全站仪通讯控制、数据库管理、简单图形操作、标准格式的报表输出等功能，最终达到无纸化的工程测量数据采集。

工程测量数据处理子系统在PC平台与移动终端上实现了工程测量数据的自动化处理，实现了CAD图形重复实体检查、封闭地块面积计算、断面图形自动绘制等诸多功能。并将规范要求的技术指标与相关的计算功能内置，提高内业作业人员与检查人员效率与正确率。

工程测量数据管理子系统结合测量项目的业务流程，将客户、作业人员、检查人员衔接在一起。子系统全方位覆盖常规工程测量项目，如选择规划全过程监督检测(放样检测、±0、结构到顶、竣工阶段测量)、规划道路红线定界的数据流转、管理、应用、归档以及提供客户等工作。

系统技术实施原则:采用成熟稳定技术；操作方便、实用；系统功能符合实际需要。

2 工程测绘技术内涵标准化

确切地说是将各项工程测量内容的作业流程、可能遇到的情况、精度指标、成果样式等完全细化，保证其准确性、统一性、完整性，实现标准化。

在系统中，统一作业流程、精度指标、成果样式是系统能否达到目标的关键，根据相关规范制定出统一的作业流程、精度指标以及手簿及成果样式，作为该项目功能模块的标准文件，指导程序开发工作。标准文件至少应该包括以下几个部分(如图1所示)，该阶段也可理解为对工程测绘过程的概念设计阶段，要达到生成的这套标准文件即使是让一个非测绘专业的程序人员亦能按照该标准文件进行系统开发。这样既统一了标准，又为过程控制，程序设计提供了指导。

图1 标准文件

3 在移动终端和PC中进行程序开发

确定开发工具，规范数据接口和程序开发标准、界面标准以及测量观测数据、成果输出文件的样式。根据上述接口、规范和标准，项目组共同分工完成测绘各种功能的开发。在此阶段主要涉及三个子系统的开发，下面进行重点介绍:

(1)工程测量数据采集子系统

采用组件式系统开发模式，系统由一个运行库、一个可执行程序和若干个dll文件组成。运行库包含所有接口的定义和公用的组件；可执行程序是一个exe工程；功能插件名称由每个模块自行定义，在可执行程序运行时加载，如图2所示。

在进行宿主模块设计时候，首先按照需求将每个独立的功能抽析出来，将一些最基本的或者常用的功能分离出来，把它们放到宿主程序中实现，作为宿主系统的主体部分。将剩下的功能需求按照合理的规则分类，再组合成单个的功能插件。作为工程系统的宿主模块(主框架)，它在整个系统中起到以下几个主要的作用:发现功能插件，并作为各个功能模块的载体；协调各个模块的关系；提供一些基本的共用功能。

如果在程序启动的时候发现合法插件，并且插件属性确定在启动时候加载，则对这个插件进行加载。此时，宿主系统调用相关功能的时候，就会通知某个功能相关的插件，从而实现用户的需求，如图3所示。

图2 宿主和插件

图3 插件加载

另外，工程测量数据采集系统使用Microsoft Visual Studio 2005进行开发，建立Pocket PC工程，类库采用Compact Framework 2.0，开发语言采用C＃。

(2)工程测量数据处理与管理子系统

工程测量数据处理子系统接收前段采集的数据，经处理后，输入到数据管理子系统进行成果输出，并融合院生产作业流程，兼顾作业生产与成果检查及归档，三者关系如图4所示。考虑到CAD软件的升级和方便性，以及不同CAD软件版本的兼容性，数据处理子系统部分功能采用在AutoCAD中Auto LISP的方式开发。

工程测量数据管理系统主要平台是Windows 9x和Windows NT/2K/XP等32位编程环境、Client/ Server关系型数据库管理系统及Internet/Intranet网络环境，体系结构将主要采用B/S结构，部分采用C/ S结构。

硬件环境:Ethernet网络；基于Intel CPU的微型计算机；打印机；扫描仪。

网络环境:支持TCP/IP；WEB Server–InternetInformation Server 4.0。

操作系统:Windows 9x/Windows NT/2K/XP；Windows NT Server。

数据库管理系统:SQL Server。

开发工具:.Net、Microsoft Visual C＃、Macromedia Dreamweaver。

图4 工程测绘系统与业务生产流程

4 工程测绘系统的体系结构与数据流

工程测绘系统在结构上分成工程测量数据采集子系统、工程测量数据处理子系统、工程测量数据管理子系统，三者在形式上虽相互独立，但是以数据流为纽带将三个模块有机的组合起来(如图5所示)。

(1)外业采集部分由工程测量数据采集系统实现，将各种工程测绘项目类型的作业流程、可能遇到的情况、精度指标等整理后细化，保证其准确性、统一性、完整性，将普通水准测量、放样及检测测量、支点测量、多测回测量以及碎部点测量等测绘作业在工程测量数据采集子系统中实现。工程测量数据采集子系统采用.Net和C＃的开发环境，开发基于移动终端和Windows平台的系统软件。

(2)由工程测量数据采集子系统采集而来的控制点、支点、地物点等坐标信息，以加密的交换文件形式，由工程测量数据处理子系统导入到数据处理环境中，确保了数据传输过程的安全，也在技术上防范了对原始测绘数据的篡改。工程测量数据处理子系统部分功能模块依托AutoCAD的环境，使用Auto Lisp的脚本开发语言，开发数据处理过程中需要的功能以及接收工程测量数据采集子系统数据并输出处理后的成果报表数据。

(3)结合已有的元数据系统、测绘项目管理系统等办公自动化项目中的相关信息，在局域网环境，将经过处理过的数据在工程测量数据管理子系统生成报表，并留存在系统中，实现对工程测量及数据流转过程中产生的文件进行管理，充分减少内业工作量以及检查工作量，避免差错，提高劳动生产率。

图5 系统体系结构

5 工程测绘系统的功能

工程测绘系统三个模块实现了不同却紧密联系的具体功能。

(1)工程测量数据采集子系统完成了以下几个方面的内容:

数据输入，提供从仪器读取数据方式加手工输入方式，支持的仪器覆盖Leica、Topcon以及Sokkia系列；输入数据具有错误提醒及更正功能；观测数据、计算数据、仪器信息、天气情况等各种数据源于数据库管理方式，可以与后续开发的工程数据管理系统做到有效衔接，并加入了CASS文件格式接口；此外，包括测量成果的提取，平差计算，线路测量是否满足精度指标等计算功能以及标准手簿生成、打印及成果提供等。

(2)工程测量数据处理子系统在CAD平台上进行二次开发功能实现了:

展点功能；采点功能；边长、房角点、单点标注功能；面积计算、面积报表数据输出；横断面生成；查询图符号/图框外实体剪切、批量图幅插入；重复实体检查。

(3)工程测量数据管理子系统采用数据库管理工程测绘数据，彻底改变了原有工程测绘项目文件管理的模式，并在功能上实现了:

成果数据录入管理。录入分类建册:读取项目编号项目名称，根据不同类型的项目分类，以便读取不同的字段模板。实现技术说明书、测绘成果表、成果对比表、成果汇总表等所有成文成果表的登记和编辑，实现CAD文档以及相关其他文档的上传和删除、下载。成果数据流转管理。在流转管理过程中实现项目跟踪(测绘项目管理系统)、成果查询输出管理、成果查询打印。实现已有系统的衔接。在流转过程中，与元数据系统、测绘项目管理系统、数字档案管理系统实现了信息共享，充分应用了系统之间的相关性。

6 工程测绘系统的研究特色

《工程测绘系统的研究》项目顺利完成建设目标，并形成以下特色:

(1)多平台与常用全站仪器的全线支持

常规的工程测量软件为满足某些特定的需要，通常针对某一种硬件平台或某款特定仪器来进行特定功能的开发。工程测绘系统充分考虑了硬件平台的不确定性，项目完成的工程测量数据采集子系统能实现Windows、PocketPC、WinCE、Windows Mobile、Unix、Linux等不同操作系统的全覆盖支持，扩大了外业数据采集硬件平台的选择范围。项目完成的工程测量数据管理子系统则采用Web页面管理系统，也实现了跨系统平台的兼容。系统能支持Sokkia、Leica和Topcon系列的全站仪的数据实时通讯。并经过大量的测试达到了比较满意的效果，实现了常用全站仪器的全线支持。

(2)常规工程测绘项目的全覆盖

系统涵盖的测量模块包括导线测量、水准及断面测量、支点及碎部点测量、多测回测角、距离测量、放样测量等模块，并附带大量辅助计算功能，实现了测量模块化的作业，覆盖常规工程测绘项目的功能需求；从项目类型上看，系统覆盖了建设工程规划检测开工放样复验、建设工程建设、±0的检测、结构到顶后的检测、竣工规划验收测量、规划道路定线、订界、平高控制测量、建设地块封闭图测量、数字化地形修测、道路竣工验收测量等常规工程测绘项目类型。

(3)内外业的高效衔接，成果报表风格统一

工程测绘系统实现了测量数据的记录文档与CAD图形输出，大大减轻了内业对外业数据的整理汇总工作。系统将相关的精度指标以及作业规范进行了内置，大大减轻了检查人员的工作量。系统还赋予用户登记、编辑、删除、上传、下载等功能，实现项目基本信息、测绘项目技术说明书、工程资料来源抄录表、项目跟踪单、测绘成果表成果汇总表成果对比表、外业测量数据、CAD图形等数据的录入管理；系统采用网络报表ActiveX组件ReportX 2.6和JavaScript技术，实现成果报表的浏览器查询及纸质化输出打印，实现了内外业的高效衔接，并统一了不同工程测绘项目各种报表的风格。

(4)工程测绘成果数据的数据库管理

工程测绘系统通过上传下载成果数据至数据库，改变了以往生产分院成果数据在作业过程中以文件形式各自存放的状态，方便用户检索查询及各级管理人员跟踪项目状态。实现了工程测绘数据的信息化管理。

(5)实现与部分相关系统的衔接和信息共享

工程测绘系统通过《办公自动化系统》进行统一的用户认证；工程内容、项目状态信息与《测绘项目管理系统》衔接共享；并查询共享在《元数据服务系统》《信息安全应用系统》《数字档案系统》中的有关信息。实现了与测绘项目管理系统、元数据服务系统、数字档案系统、办公自动化系统的有效衔接。

7 实施效果和展望

工程测绘系统推广使用至今，已在各个外业生产部门得到广泛应用，并在建设工程规划检测开工放样复验、建设工程建设、±0的检测、结构到顶后的检测、竣工规划验收测量、规划道路定线、订界、平高控制测量、建设地块封闭图测量、数字化地形图修测、道路竣工验收测量等常规工程测绘项目中大幅提高了生产效率。

随着移动设备的硬件升级以及工程测绘系统内外业一体化的概念不断地为更多作业人员所接受，工程测绘系统必将受益于更多用户，并在上海测绘行业内产生示范效应，发挥其更大的社会经济效益。

[1] 李永隆.PDA程序设计[M].北京:清华大学出版社，2002

[2] 桑楠.嵌入式系统原理及应用开发技术[M].北京:北京航空航天大学出版社，2002

[3] Microsoft公司.MicrosoftWindowsCE程序员指南[M].北京:北京大学出版社，2000

[4] 顾孝烈.测量学[M].上海:同济大学出版社，1990

[5] 季善标，王解先.上海市首级控制网改造[J].工程勘察，2004(5)

Engineering Survey System Research

Zou JunPing，Yu MeiYi
(Shanghai Municipal Institute of Surveying and Mapping，Shanghai 200063，China)

Overall，the engineering survey system can be summarized as that simplification of outside surveying，automation of data processing and standardization of results reporting.The engineering survey system which consists of dada collection subsystem，data processing subsystem and data management subsystem is a technological innovation in engineering survey field of Shanghai Municipal Institute of Surveying and Mapping(SMISM).This paper describes the background and content of the engineering survey system research at first，and then combining the three subsystems describes a series of key technology features that is used in engineering survey system，at last applications of the system is introduced.Complete data collection subsystem，comprehensive data processing subsystem，and data management subsystem which based on intranet，make seamless as possible between outside and inside and effective management of operating procedures.Then enhance quality control，make engineering survey standardization and system.At last in the conventional project the system achieves a simple，suitable and efficient data collection，processing and management.

engineering survey system；integration；mobile terminal；automation；database management

1672－8262(2010)06－15－05

P209

A

2010—05—11

邹俊平(1982—)，男，工程师，主要从事精密工程测量与GNSS应用研究工作。