劉國安

(河南省航空物探遙感中心，河南鄭州450053)

地下管線探測是多學(xué)科、多手段、海量數(shù)據(jù)的工程項目，傳統(tǒng)的作業(yè)方式已經(jīng)不適合現(xiàn)代科技手段的作業(yè)模式，且存在不少的弊端:①作業(yè)方式陳舊，工作效率低下;②管線屬性數(shù)據(jù)經(jīng)過多次手工錄入，錯誤率大;③差錯功能不能實現(xiàn)實時跟蹤，可導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯誤、紊亂，直至外業(yè)二次采集;④ 原始資料不易保存;⑤ 資源浪費;⑥ 原始資料不宜保存?；谝陨系脑蚣艾F(xiàn)代科技的發(fā)展，筆者開發(fā)了“平板電腦的地下管線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。

平板電腦隨著組件和技術(shù)的發(fā)展成熟，應(yīng)用日趨廣泛，由于平板電腦攜帶方便，操作簡單，而地下管線探測的外業(yè)工作需要實地記錄，可以和計算機進(jìn)行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換，可以有效地提高地下管線探測的工作效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量。

地下管線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一款基于Android系統(tǒng)開發(fā)的作用于地下管線探測記錄的系統(tǒng)，此系統(tǒng)能夠完全替代手簿記錄和繪制草圖，并可以進(jìn)行圖庫聯(lián)動和數(shù)據(jù)輸出，其操作簡單、攜帶方便，可以極大地縮短工作時間，有效地提高工作效率，并可以減少記錄的錯誤率，是一款比較優(yōu)秀的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

一、系統(tǒng)安裝

地下管線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的安裝文件包括一個名為PPCGIS.apk的文件和一個名為PPC_GISDATA的文件夾，安裝此系統(tǒng)需要進(jìn)行以下步驟:

1)將文件PPCGIS.apk拷貝到平板電腦中的任意位置。在平板電腦中找到PPCGIS.apk并安裝，安裝后的程序名為”地下管線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。

2)將文件夾PPC_GISDATA拷貝到平板電腦SDCard(內(nèi)存空間)的根目錄中。

3)將需要作為底圖的DWG文件拷貝到目錄PPC_GISDATADWG中。

4)將需要用的符號拷貝到目錄PPC_GISDATASYMBOL中。

圖1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

二、系統(tǒng)的使用

地下管線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用繪圖窗口進(jìn)行人機交互，記錄直觀形象，方便用戶使用。

地下管線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主界面如圖1所示。

界面主要分為繪圖區(qū)、工作圖層選擇區(qū)和操作按鈕3個部分。

繪圖區(qū)是數(shù)據(jù)錄入最重要的組成部分，在繪圖區(qū)，通過畫點、畫線等操作可以形象地反映出地下管線的現(xiàn)狀走勢，并自動生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。

工作圖層選擇區(qū)里，有可操作的圖層進(jìn)行選擇，當(dāng)選擇了一類管線以后，在繪圖區(qū)只能操作該圖層上的管線，這樣可以避免在管線密集區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，難以選擇正確的管點或管線，對其他管線造成誤操作，從而保護(hù)數(shù)據(jù)的正確性。

通過對操作按鈕的選擇，可以在繪圖區(qū)執(zhí)行相關(guān)操作完成管線數(shù)據(jù)的錄入。

1.系統(tǒng)配置

該系統(tǒng)使用過程首先要進(jìn)行系統(tǒng)配置，系統(tǒng)配置包括以下幾個方面。

1)管線屬性預(yù)定義:屬性定義是通過對MDB數(shù)據(jù)庫里各字段定義和修改，對系統(tǒng)各字段，如管類、顏色、特征、附屬物等參數(shù)進(jìn)行預(yù)定義，系統(tǒng)只對定義的參數(shù)進(jìn)行識別，可以減少規(guī)范性錯誤的發(fā)生，有效地降低數(shù)據(jù)的錯誤率。對參數(shù)進(jìn)行預(yù)定義以后，導(dǎo)入系統(tǒng)的PPC_GISDATA/DB文件夾中，系統(tǒng)就會讀取定義的字段，屬性定義文件如圖2所示。

圖2 屬性定義文件

2)子圖預(yù)定義:系統(tǒng)的子圖是用戶可以自主定義、修改、刪除的，通過子圖定義可以有效地增刪。這樣可以減少系統(tǒng)的冗余，加快系統(tǒng)的運行速度，系統(tǒng)子圖的文件類型是PNG格式，由于PNG格式的圖片是透明背景，因此子圖不會壓蓋管線，有利于用戶審圖，用戶可以在CAD中自主畫出子圖形狀，然后轉(zhuǎn)成JPG格式的圖片，在Photoshop中轉(zhuǎn)換成PNG格式即可。完成的PNG圖片放在PPC_GISDATA/SYMBOL文件夾下，系統(tǒng)即可自動調(diào)用。

2.建立和打開工程

通過系統(tǒng)主界面上的“創(chuàng)建工程”按鈕可以新建一個工程。

如圖3所示，點擊“創(chuàng)建工程”按鈕可以調(diào)出此對話框，在對話框中“DWG文件”的下拉列表，以及“組號”“工程名”文本框和“流水號規(guī)則”的單選按鈕組和“新建工程項目”的按鈕。

“DWG文件”下拉列表選擇的是地形底圖，底圖存放在PC_GISDATA/DWG文件夾中，組號文本框輸入的是作業(yè)組的組號，流水號規(guī)則選擇的是系統(tǒng)錄入時點號是“管類+組號+流水號”還是“組號+管類+流水號”。工程名定義的是新建工程的名稱，以后可以通過該工程名對工程繼續(xù)操作，“新建工程項目”即“OK”鍵，點擊“新建工程項目”即可打開一個新工程，開始記錄。

圖3 新建工程

點擊系統(tǒng)主面板上的“打開工程”按鈕，可以彈出如圖4所示的對話框，在該對話框上有“選擇工程項目”“DWG文件”兩個下拉列表，以及“組號”、“工程名”兩個文本框和“流水號規(guī)則”一個單選按鈕組，還有“確定”和“刪除”兩個按鈕。

圖4 “打開工程”后界面

“選擇工程項目”下拉列表中出現(xiàn)的是已經(jīng)存在的工程項目，以及建立工程項目的時間，可以選擇要打開的工程文件。

“DWG文件”下拉菜單出現(xiàn)的是存在的地形底圖，通過選擇，可以選擇工程項目要加載的地形底圖。

“組號”文本框和“流水號規(guī)則”按鈕組是灰色的不可選的，這里顯示選擇的工程文件在建立時定義好的組號和流水號排序規(guī)則。

“確定”按鈕點擊后就會加載選擇的工程文件。

“刪除”按鈕和“工程名”文本框是配套使用的，在“選擇工程項目”下拉列表中選擇一個工程，然后在“工程名”文本框中輸入相對應(yīng)的工程名，并點擊“刪除”按鈕，系統(tǒng)就會刪掉該工程文件，這樣操作可以避免誤操作刪掉有用的工程文件。

3.管線草圖繪制和數(shù)據(jù)錄入

本系統(tǒng)采取的是繪制草圖和數(shù)據(jù)錄入同步進(jìn)行的模式，這樣操作可以減少操作步驟，提高工作效率。

在建立工程之后，通過系統(tǒng)下方的按鈕“畫點”、“畫線”、“畫井框線”可以對管線圖進(jìn)行繪制和記錄。

天空部分，我選擇了漸變?yōu)V鏡工具，單擊曝光滑塊前方的減號將其設(shè)置為-0.50，其余所有選項也在同時被歸零。我從上到下繪制了若干個漸變條，逐步壓暗天空。對效果滿意之后，我又創(chuàng)建了一個曝光設(shè)置為+0.50的漸變，從下往上拖動提亮前景。

首先通過在“工作圖層選擇區(qū)”選擇要進(jìn)行操作的圖層，選擇后，其他圖層為鎖定狀態(tài)，不可編輯，只有選擇的圖層可以進(jìn)行編輯操作。這樣操作不會導(dǎo)致由于管線過于密集而點擊操作到其他管類管線，減少錯誤的發(fā)生。選擇要操作的圖層之后，通過點擊“畫點”按鈕，并在繪圖區(qū)任意位置點擊，可以在繪圖區(qū)域中繪制一個管線點，并彈出如圖5所示的點屬性對話框，并通過對點屬性的錄入，對管線點的屬性進(jìn)行記錄，

在點屬性對話框中，“外業(yè)點號”是系統(tǒng)自動編的流水號，格式與建立工程時選擇的“流水號規(guī)則”有關(guān)，如果選擇的是“組號在前”規(guī)則，則編出的管線點號為“組號+管類+流水號”;如果選擇的是“組號在后”規(guī)則，則編出的管線點號為“管類+組號+流水號”。系統(tǒng)自動編寫點號，可以有效避免重復(fù)點號的產(chǎn)生，降低內(nèi)業(yè)修改數(shù)據(jù)的工作量，提高工作效率。在點屬性對話框中，“特征”、“附屬物”、“井蓋材質(zhì)”、“井蓋類型”字段采用下拉列表的形式，下拉列表內(nèi)的選項都是在系統(tǒng)配置中定義的，這樣可以規(guī)范輸入，減少因錯別字導(dǎo)致的特征等字段的輸入錯誤，避免因此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫錯誤，降低內(nèi)業(yè)改錯工作量。

圖5 點屬性對話框

在點屬性對話框中，還有“使用上次的值”和“復(fù)制其他管線屬性”兩個按鈕，通過點擊“使用上次的值”可以直接復(fù)制上次錄入的管線點的屬性，通過點擊“復(fù)制其他管線屬性”按鈕可以選擇其他的管線點的屬性進(jìn)行復(fù)制，提高外業(yè)記錄的工作效率。

點擊按扭區(qū)的“畫線”按鈕，可以連接管線圖上的兩個管線點，繪制出管線，并彈出線屬性對話框，彈出的線屬性對話框如圖6所示。

圖6 線屬性對話框

在線屬性對話框中，“外業(yè)起點號”和“外業(yè)終點號”是自動調(diào)用的被連接的兩個點的點號，通過檢查，可以確認(rèn)是否要連接的兩個管線點?！安馁|(zhì)”、“套管材質(zhì)”、“埋設(shè)方式”、“流向”、“壓力”都是下拉列表，列表中的選項也都是在“系統(tǒng)配置”中定義的字段，同樣有利于規(guī)范性輸入，降低輸入錯誤，其他文本框是需要手工輸入的。當(dāng)點擊文本框時，系統(tǒng)會根據(jù)要輸入的項目的數(shù)據(jù)類型，自動調(diào)用相應(yīng)的輸入法，自動調(diào)節(jié)數(shù)字，文本格式，提高工作效率。

在管類配置中，可以選擇哪些管類屬于“共通”管線，通過屬性框下方的“選擇共通層”的復(fù)選框，選擇哪些管線是共通管線，并根據(jù)所繪制的管線自動生成相應(yīng)的管線記錄，如此操作可以減少管線記錄量，提高工作效率。在屬性對話框的最下方同樣有“使用上次的值”和“復(fù)制其他管線屬性”按鈕，這兩個按鈕的作用和點屬性對話框上的這兩個按鈕作用是相同的。

點選按鈕區(qū)的“畫井框線”按鈕，可以繪制井框線，并生成相應(yīng)的“地物點”記錄。

需要說明的是，對于共通管線只需編寫一種管線代碼(如Tx)，但在規(guī)定的字段內(nèi)注明權(quán)屬分類(Dx/Yx/Lx/Jx等)，系統(tǒng)會根據(jù)這一字段，自動生成各類管線的分布區(qū)段，并自動建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。

4.管線編輯修改

圖層開關(guān):在系統(tǒng)右方有一個按鈕“選擇可見圖層”，點擊此按鈕可以彈出對話框，如圖7所示。

圖7 “選擇可見圖層”對話框

通過在彈出對話框中的復(fù)選框中選擇，可以選擇顯示哪些管類或者不顯示哪些管類。圖層開關(guān)可以瀏覽單管類的管線，有助于對管線連接關(guān)系的檢查。

全圖按鈕可以一鍵顯示繪圖區(qū)中所有的管線圖形，可以完整地查看所有管線，有利于對管線點的定位與查找。系統(tǒng)可以通過平板電腦的多點觸控對圖形進(jìn)行放大縮小，顯示任意大小區(qū)域內(nèi)的管線。管線探測在外業(yè)記錄時，經(jīng)常會出現(xiàn)漏測井蓋或分支的情況，本系統(tǒng)加入了管線打斷的功能，該功能可以將原有管線打斷，并在打斷位置加入一個新的管線點，并保持被打斷的管線屬性不變。點選系統(tǒng)下方的“管線打斷”按鈕，然后選擇要打斷的管線，即可打斷原有管線，可以通過屬性編輯對新管線和管點屬性進(jìn)行補充，完善管線屬性。界面如圖8所示。

圖8 “管線打斷”界面

點選下方按鈕區(qū)的“屬性編輯”按鈕可以對已錄入的管線屬性進(jìn)行編輯，點選“屬性編輯”按鈕后，在繪圖區(qū)選擇要修改屬性的管點或管線，可以相應(yīng)地調(diào)出管點或管線的相關(guān)屬性。而“移動管點”按鈕可以改變管點在繪圖區(qū)的坐標(biāo)位置，并修改連接管點的管線坐標(biāo)，而“查詢管點”可以通過管點的點號，快速定位管點位置，通過以上幾個按鈕的配合操作，可以快速地定位、查詢、修改管線和管點的屬性，保證管點的位置準(zhǔn)確。

5.數(shù)據(jù)備份與導(dǎo)出

為了保證數(shù)據(jù)安全，避免數(shù)據(jù)丟失，每日工作完成后，應(yīng)該將探測的數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出備份，因此系統(tǒng)增加了“備份”和“還原”功能，通過按扭區(qū)下方的“備份/恢復(fù)”按鈕可以在任意時間對數(shù)據(jù)進(jìn)行備份和恢復(fù)。

首先打開工程，然后點擊工作區(qū)中的“備份/恢復(fù)”按鈕，系統(tǒng)會在平板電腦根目錄下的PPC_GISDATA/BACKUP文件夾中會生成一個和工程名稱同名的文件，該文件即為此工程的備份文件，需要恢復(fù)工程時，將此文件同樣拷貝至該文件夾下，創(chuàng)建一個同名工程，然后點擊“備份/恢復(fù)”按鈕，即可恢復(fù)工程。

數(shù)據(jù)導(dǎo)出的目的是將平板電腦數(shù)據(jù)導(dǎo)出成文本格式的數(shù)據(jù)，以達(dá)到平板電腦數(shù)據(jù)和計算機數(shù)據(jù)的相互交換。由于管線探測數(shù)據(jù)最終要入庫，需要要在計算機中實現(xiàn)，因此，系統(tǒng)一定要有轉(zhuǎn)換功能，使系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)最終導(dǎo)入計算機中。

在系統(tǒng)右下方的按扭區(qū)，有“導(dǎo)出數(shù)據(jù)”按鈕，打開工程后，點擊“導(dǎo)出數(shù)據(jù)”按鈕后，會彈出對話框如圖9所示。

圖9 導(dǎo)出數(shù)據(jù)

通過選擇管類，可以導(dǎo)出相應(yīng)管類的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會在平板根目錄下的PPC_GISDATA/EXPORTDATA文件夾中生成一個以工程名+工程創(chuàng)建時間為文件夾名的子文件夾，在此文件夾中即為導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，導(dǎo)出的數(shù)據(jù)是GB2312編碼格式的文本文件，分為＊＊LINE，＊＊POINT，＊＊JKX 3 種文件，分別對應(yīng)理效率和決策的科學(xué)化水平，為相關(guān)管理和研究工作提供參考和借鑒。

“數(shù)字燃?xì)狻本C合管理平臺是一個深度整合企業(yè)內(nèi)部資源的平臺，它的應(yīng)用將對燃?xì)庑袠I(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，重大意義表現(xiàn)在:充分提高工作、調(diào)度效率，增強快速反應(yīng)能力;保障資源和業(yè)務(wù)模塊的最大化重用性，共享性;充分整合各種資源，有效利用社會力量;系統(tǒng)與開發(fā)方式無關(guān)、與數(shù)據(jù)庫無關(guān);能夠有效降低后期維護(hù)成本;能夠建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，具有輔助決策分析，數(shù)據(jù)價值挖掘等功能。

［1］CEMBRANO G，QUEV EDO J，SALAMERO M，et al.Optimal Control of Urban Drainage Systems［J］.Control Eng Practice，2004，12(1):1-9.

［2］SCHMITT TG，THOMASM，ETTRICH N.Analysis and Modeling of Flooding in Urban Drainage Systems［J］.JHydrology，2004，29(9):300-311.

［3］江永偉，王卿，郭峰，等.杭州市城市排水綜合自動化系統(tǒng)及其應(yīng)用［J］.中國給水排水，26(22):6-10.

［4］史廷玉，黃勇，張志全.面向多種應(yīng)用主題的地下綜合管線數(shù)據(jù)組織方法的研究［J］.測繪通報，2005(1):45-51.

［5］彭文祥，賈嶸，薛惠鋒，等.基于GIS的城市排水管網(wǎng)信息系統(tǒng)［J］.西安理工大學(xué)學(xué)報，2008，17(4):396-399.

［6］閭國年，張書亮，龔敏霞，等.地理信息系統(tǒng)集成原理與方法［M］.北京:科學(xué)出版社，2003.

［7］田中凱，劉曉燕，李木子.武漢市排水設(shè)施管理GIS項目實施經(jīng)驗［J］.中國給水排水，2007，23(6):55-58.

［8］王淑瑩，馬勇，王曉蓮，等.GIS在城市給水排水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2005，37(1):123-126.

［9］顧鮑超.基于GIS的城市排水管網(wǎng)綜合管理系統(tǒng)［J］.中國給水排水，2007，23(20):31-34.