数字地图在上海地铁建设远程监控系统中的应用

杜泽明

（上海申通地铁集团有限公司，上海市201103）

0 引言

随着科技的进步，信息化技术在地铁建设方面得到了很多成功的应用。其中，远程监控系统[1，2]已成为重要的信息化建设安全监控手段，目前应用在很多城市的地铁建设中。

所谓远程监控系统，是指通过网络将视频和监控数据等信息从施工现场传输到监控中心，并在监控中心实现实时监测数据交互和管理，为现场施工质量、安全生产提供辅助监管的系统。远程监控系统一般是基于工点进行信息管理，而工点的地理位置和设计图纸信息通常用静态形式展示，如图片、P D F等。在静态形式下，缩放等操作无法动态调整展示内容，因而造成相关地理信息展示不直观、不全面，给远程监控系统功能充分发挥带来一定的局限性，特别是在应急指挥情况下，静态形式缺乏周围地理环境信息给决策带来困难，这种情况下引入数字地图完善远程监控系统功能就显得尤为重要。

1 数字地图介绍

数字地图[3，4]是一种以数字形式存储和记录的新型地图形式，它集成了多种地理信息技术，可以在计算机或移动终端上浏览、查询地图数据，并进行交互实现地图分幅阅览、比例切换、距离面积测量、兴趣点定位等多种功能，是地理信息技术发展的一个代表。数字地图一般由数据（矢量、栅格、属性等）和平台组成，根据不同的应用目的有不同的表现形式，常见的有车载导航地图、手机端移动地图、网络电子地图等[5]。根据地铁建设远程监控系统特点，本文选择结合开发较多、技术相对成熟的网络电子地图作为应用载体，并在此基础上结合远程监控系统进行开发。

网络电子地图根据服务对象不同分为两类：一类是公众版网络电子地图，如常见的百度地图、高德地图、谷歌地图等。此类地图的特点是依托于互联网，通过购买授权使用A P I接口服务进行开发，其特点是授权使用成本相对较低，但由于地理信息具有保密性，此类地图一般添加变形、无法精确定位坐标。第二类是设有访问权限的政务版网络电子地图。此类地图由特定的测绘职能部门制作，主要服务于城市规划、土地管理、行政执法等方面，不对公共开放，仅对政府机关和部分企业用户开放。其主要特点是采用城建坐标系可精确定位坐标数据，地图形式多样，包含高分辨影像和数字地形图等多种形式。

2 数字地图在上海地铁建设远程监控中的应用

以上海地铁建设远程监控系统为例，将数字地图在其中的应用进行介绍。

2.1 远程监控系统组成及需求

上海地铁建设远程监控系统组成和工作流程[2]，如图1所示。整个系统由工地现场端和监控中心端组成：在工地现场由监测人员输入数据到本地服务器，然后通过网络将本地数据上传到监控中心，接下来由监控中心数据处理人员进行数据处理和分析，并把结果报送工程决策者，最后由工程决策者做出决策，并反馈给工地现场管理人员指导工程开展。

图1 远程监控系统组成和工作流程

在监控中心，数据处理人员在一块由十面独立屏幕拼接而成的大屏上进行信息交互，如图2所示。大屏可以切换显示各种建设信息和视频信息。在引入数字地图前，当系统切换至整体在建车站状态预览时，所有在建车站均显示在一张纸质扫描版的地图上，车站设计等其他相关资料在系统中均为静态图片格式，无法叠加地图显示，也无法动态调整展示详细信息。这不仅给日常信息浏览造成不便，而且如果一旦出现险情，由于缺少车站周围地理信息，将给应急指挥决策带来困难。因此，引入数字地图主要作用就是完善信息展示和应急指挥功能。

图2 监控中心所使用大屏

2.2 应用过程

2.2.1 数字地图选择与开发模式

通过与相关测绘职能部门协商，引入政务版网络电子地图[6]作为结合开发平台，主要考虑以下两点原因：

（1）政务版网络电子地图坐标定位准确，满足地铁建设信息精确展示要求。各类设计坐标数据和用地范围数据均基于城建坐标，可以无损地在地图上准确显示。公众版网络电子地图由于自身存在变形，最后造成坐标与实际位置存在较大偏差，从而大大影响应用效果。

（2）政务版网络电子地图包含多种类型地图数据，包括高分辨率影像图、数字地形图和行政区域图等，并能提供专业的各类地理信息辅助工具，切合地铁建设管理所需。

基于平台通用性和数据安全考虑，开发模式采用B/S（浏览器/服务器）架构，由地图服务器提供网络开发接口，结合原有远程监控功能在网页上进行集成开发。

2.2.2 数据入库和系统开发

在系统集成开发前，提前搜集需要在数字地图上展示的相关信息（如工点状态、建设信息、设计图纸、用地范围等），完成数字化并录入数据库。之后进入系统开发阶段，完成地图符号库设计、交互界面设计和功能代码编写。

另外，在数据入库和系统开发过程中需要注意的几点有：设计图纸入库时建议采用规划审批CA D图纸，其中包含图层全面且信息准确；数据库字段设计要合理综合考虑多种情况，如避免不同线路同一换乘站点的数据矛盾，便于后续更新维护；地图符号库设计尽量与原有远程系统中的标识一致，保持延续性；界面设计要适配远程监控大屏布置形式等。

2.2.3 功能实现

完成开发后的系统界面如图3所示：界面左侧为远程监控功能区，集成了原有远程监控功能；界面中央部分地图显示区，以数字地图为载体展示各种信息，结合界面右上角工具栏可以进行地图功能操作；此外，为应急指挥功能更好发挥，在地图显示区添加界面切换按钮，点击后显示应急指挥专用功能界面。

结合需求对系统功能进行简要介绍，其中在完善信息展示方面，基于数字地图实现以下功能（见图 4）。

图4 基于数字地图的信息展示功能示意

（1）实现展示信息的动态调整：地图缩放在较小比例尺时，在地图页面上用不同图例符号显示工点施工进度和风险报警等情况，点击工点后弹出详细信息列表；在缩放至较大比例尺时，地图信息进一步详细，显示工点本体及出入口设计轮廓线、施工借地范围线、征地范围线等；实现在不同缩放等级下工点信息的动态调整显示，点击指定对象可查询其详细信息。

（2）叠加显示多种地图形式，如高分辨影像图、数字线划图、行政区域划分图，工点周边相关地理信息情况一目了然。

（3）多种地图工具，实现距离测量、面积测量、定位等功能。

在应急指挥方面，基于数字地图主要实现以下功能（见图5）。

图5 基于数字地图的应指挥急功能示意

（1）周围兴趣点搜索：按照指定区域或半径，搜索医院、消防局、警察局、学校、居民区等兴趣信息，为应急指挥提供地理信息支持。

（2）电子沙盘：在紧急情况下，可结合设计图纸在地图上标注救援队车辆位置、人员配备、行动路线等，将应急资源和应急方案准确在地图上展示。

（3）监测数据展示：一键查询相应工点最新监测数据、显示数据曲线，直观展示变化趋势。

（4）应急预案查询：将应急预案等相关文档关联到各工点、实现一键查询，为应急指挥提供依据。

以上功能基本展示了数字地图与地铁远程监控初步结合的应用效果，在信息展示和应急指挥方面充分发挥了数字地图优势，实现了地铁建设信息查询、展示的直观性、便利性，同时全方位整合了各种资源、为应急指挥决策提供有效辅助。

3 结语

本文对数字地图与上海地铁建设远程监控系统结合应用的开发过程和功能进行了简要介绍，希望能为其他城市地铁建设提供一定的参考。目前，本文所介绍的结合开发后的系统已上线运行，取得了预期的应用效果，同时也说明了数字地图技术在工程建设管理领域有很大的应用前景。最后，面对信息化的未来，期待数字地图为代表的地理信息技术应用能有更深入的探索。

参考文献：

[1]刘朝明，文志云.远程监控管理技术及在轨道交通建设中的应用[J].上海建设科技,2005(5):11-12.

[2]刘朝明，刘国彬.上海轨道交通建设工程风险远程监控管理的探索与研究[J].地下工程与隧道,2005(4):21-23.

[3]齐清文，梁雅娟，何晶，等.数字地图的理论、方法和技术体系探讨[J].测绘科学,2005,30(6):15-18.

[4]高俊.地图学四面体一数字化时代地图学的诠释 [J].测绘学报,2004,33(1):6-11.

[5]齐清文，姜莉莉，张岸.数字地图的研究进展和应用新方向[J].地球信息科学学报,2011,13(6):727-734.

[6]罗晓燕，陈品祥，顾娟，等.北京市政务版电子地形图的研制和共享服务[J].测绘科学,2011,36(4):223-225.