上海地面沉降测量APP的研究与应用

李晓东（上海市地质调查研究院，上海 200072）



上海地面沉降测量APP的研究与应用

李晓东
（上海市地质调查研究院，上海 200072）

摘 要：分析地面沉降测量现状，研究开发出适合地面沉降现场测量的APP应用程序。阐述了上海地面沉降测量APP技术方法与功能装置，并结合应用实测分析了其实际效果。对于规范地面沉降测量，提高野外作业工效，强化监测数据的安全保密具有示范意义。

关键词：地面沉降；水准测量；APP技术

上海地面沉降始于20世纪20年代初期，因工业化导致地下水开采剧增而引起。至20世纪60年代，地面沉降对上海防汛、航运、港口及建筑物安全等方面的影响日益突出，引起了社会各界广泛关注[1]。随后对地面沉降开展了系统勘查与研究，并不断建设和日益完善地面沉降监测网络体系，逐步建立了基于GPS技术的沉降观测一级网及加密网[2]。在地面沉降测量方面，随着科学技术的不断进步，逐渐采用自动化、网络化的测量技术[3～5]，大大提高了沉降测量的效率。但是传统的自动化监测技术仅具有单向传输功能，如常规的电子水准仪测量采集数据仍然需要人工计算和上传发布数据。上海地面沉降测量APP的研究与应用，不仅可实现测量终端与服务器的双向数据传播，同时将数据采集、规范检查、数据上传发布一次性完成，保证了地面沉降测量数据的实时性、准确性及安全性。

1　上海地面沉降测量APP的研究背景

1.1 上海地面沉降测量现状

目前，上海地面沉降测量已采用了一定的自动化、网络化技术，但由于自动化监测自身的一些缺陷，如成本较高和误差累积等，上海的大部分沉降测量仍采用电子水准仪对监测站的分层标、套管等监测设施进行测量采集数据，然后进行手工计算，上传发布数据；如果发现问题，还得到现场进行重新测量。这样，周期长且费时费力，不利于地面沉降监测的监管。同时由于存在人为干预，数据暴露，极易发生信息泄密，影响监测数据的安全与保密。

1.2 APP技术发展现状与特点

APP是Application的简称，指第三方移动应用程序。目前广泛应用于智能手机功能模块，它具有更加丰富的交互设计，更好的用户体验；对设备有更大的控制权以及终端与服务器端更好的互动等特点。而地面沉降的APP应用目前在国内还是空白。地面沉降测量APP，采用无线网络、WebService、蓝牙通讯等技术，结合电子水准仪，减少了沉降监测监管的很多环节，保证了数据的准确性与及时性，同时也节省了人力物力，提高了工作效率。地面沉降测量APP只采集标尺读数，不计算高程和沉降量，高程和沉降量放在后台进行，不存在泄密问题。数据分外网和内网，外网负责数据的接收和计算，内网负责数据的存储，保证了数据的安全。

2　上海地面沉降测量APP的研发与功能实现

2.1 软件架构

根据上海市地面沉降数据的保密要求，并结合沉降观测的外业需求，软件采用三层：移动端、外网数据服务器、内网数据服务器（图1）。移动端采集测量数据；外网数据服务器作为中间数据存储，测量数据上传到外网服务器，再同步到内网服务器；内网数据服务器作为数据终端，用于数据存储、计算、发布。

图1　地面沉降测量APP技术软件架构Fig.1 Software architecture design of the APP technique for land subsidence monitoring

2.2 功能设置

上海地面沉降测量APP在开发时主要考虑到分层标测量的特点，在软件功能设计上主要为用户登录、测量、线路测量、巡查、水位、i角检查、设置7个功能模块。

（1）用户登录

登录页面用于用户登录。用户需要选择水准仪类型、输入用户名和密码（图2）。只有输入正确的用户名和密码，才允许进入系统进行测量。系统可记住用户上次选择的内容。如果是首次使用或服务器数据已更改，需到设置模块中更新数据。

图2　地面沉降测量APP登录界面Fig.2 The user login webpage of the APP for land subsidence monitoring

（2）测量

在测量界面，测量人员可以通过测量仪器读入数据。测量分往返两种测量类型。在每种类型中，基岩标测量两次，分层标和套管测量一次。在每次测量中，读两次标尺和一次距离。如果两次读数超限，须重新读数。根据两次标尺读数计算平均值。录入测量人员信息。测量结束，数据提交。在提交时，会检查数据是否超限，对于往返测量超限的数据，自动删除，进行第二次测量。对于与上次测量差之差超限的数据，数据上传并进行第二次测量，取两次的平均值。只有数据提交成功后，才能进行下一站点进行测量。

（3）线路测量

由于分层标位置的关系，不能采用普通的测量方法，而必须采用水准支线方法进行测量。水准支线是由一已知高程的水准点开始，最后既不附合也不闭合到已知高程的水准点上的一种水准路线。这种形式的水准路线由于不能对测量成果自行检核，因此必须进行往测和返测，或用两组仪器进行并测。测量的各种控制参数与分层标的各种控制参数相同。

（4）巡查

在对分层标的测量过程中，对于不能测量的标组、分层标、套管要进行拍照，上传到服务器，并说明不能测量原因。也可用于对地面沉降监测设施和水位井的巡查。

（5）水位

录入水位数据，并上传到服务器。可以根据拼音、拼音简写、汉字查询区县和水位井。对录入的水位井数据进行有效性检查，不符合要求的数据，要求重新录入。录入时记录录入人员、录入时间、录入数据时所在的位置，可精确到街道和门牌号。

（6）i角检校

用已经进行了i角检校的水准测量仪，按照规范布置测量现场，使用本系统重新读入数据，按照规范进行计算得到i角[6,7]。计算好以后的i角保存到系统中。

（7）设置

设置界面包括更换设备类型、获取当前监测站最后测量数据、查看当前监测站最后测量数据、数据更新、查看各种控制数据、查看不能测量描述信息、查看测量人员、版本更新、关于、退出等功能。

3　上海地面沉降测量APP应用实例

2014年12月，运用地面沉降测量APP对国棉十七厂、塘桥两地的分层标进行实地测量，结果如图3。

图3　上海分层标APP测量成果Fig.3 The results of intensometer measuring by APP technique in Shanghai

测量结果经验证，符合测量规范，达到预期目标。上海地面沉降测量APP完全能够胜任地面沉降的测量任务。

4　结语

上海地面沉降测量APP作为国内首个以分层标测量为主的APP应用软件，对于规范地面沉降测量，数据保密有很好的示范意义。同时，通过对本系统进行一定的升级改造，也可以应用于常规高等级水准测量、重大市政工程[8]及高大建筑物沉降监测等方面。

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Research and application of APP technique for land subsidence monitoring

LI Xiao-Dong
(Shanghai Institute of Geological Survey,Shanghai 200072,China)

Abstract:This paper analyzes the present situation of land subsidence monitoring,research and development using the APP application program to create land subsidence field measurements.The technological method and function of APP monitoring to measure land subsidence in Shanghai is discussed and compared with measured values to determine its accuracy.Land subsidence measurements are used for specification,to improve the working efficiency of the wild,and demonstrate significance for strengthening safety monitoring data confidential.

Key words:land subsidence;level measure;APP technique

基金项目:上海市规划和国土资源管理局科研项目

作者简介:李晓东(1970-),男,工程师,主要从事地质环境监测技术研究.

修订日期:2016-01-20

收稿日期:2015-11-23

doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2016.01.023

中图分类号：P642.26

文献标志码：A

文章编号：2095-1329(2016)01-97-03

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