城市轨道交通工程测量数据处理系统优化设计及应用

谢媛媛，蒙恬，赵志刚

(西安铁路职业技术学院 土木工程学院， 西安 710600)

0 引言

在我国城市化进程不断发展的过程中，轨道交通建设也逐渐进入到了快速发展的阶段中。测量工作属于城市轨道交通设计、规划、施工和竣工整个过程中尤为重要的环节，因为轨道交通线路都是建设在建筑物、地下管网等较为密集的城市环境中，所以不仅要保证整体线路相互贯通，并且还要根据设计需求实现，所以就要提高工程测量的精度。我国目前的轨道交通轨道大部分都是对于轨道交通线路工程测量业务的数据处理，比如利用计算机人工实现计算，通过CAD图进行人工拟合量取，利用二次开发简易程序进行计算。此种计算方法在实际运行过程中都能够进行操作，但是都普遍缺少操作标准，并且较为分散，以此降低了计算结果的精准性。那么就针对以上问题，结合轨道交通过程中的测量特点，使用VC开发平台，基于底层编写代码，实现工程测量数据处理模块的开发，对数据对格式进行有效统一，并且对数据处理操作流程进行有效简化。

1 测量数据处理系统的设计思路

1.1 数据格式设计

此系统的数据格式在设计过程中利用海量三维坐标数据进行实现，首先要使其能够有效满足现现代使用输出格式需求，比如全站仪中大量的坐标点数据。另外，还要实现系统输出数据的统一化，根据数据规范排列，利用测量仪器输出的简单修改实现数据的读取；其次，读入数据文件的大小要在合理范围中控制，所以其不会对数据读物速度造成影响。那么，可以使用.txt文本格式作为读入数据格式[1]。

1.2 流程的设计

此系统在设计过程中的主要模块包括功能模块、系统界面及处理算法，使测量仪器中原始数据以设计读入格式实现排列，对相应数据处理模块进行读入数据，以此对数据处理的流程进行实现，并且实现平差报告的生成，通过报告精度结果作为基础，如果能够满足此精度需求，对平差报告进行保存，之后根据需求实现成果的输出。反之就对读入数据实现检查，之后重新输入并且处理。系统的具体设计流程，如图1所示。

1.3 功能的划分

将城市轨道交通工程测量过程中的特点为基础，划分测量数据处理内容，主要包括线路中心线、盾构管片姿态、盾构机姿态等测量，在选择相应模块之后，就会跳出子模块，与不同算法进行相互的对应，用户能够对其中模块进行算法并且处理。另外，系统界面还包括使用说明、退出和注册等功能[2]。

图1 系统的具体设计流程

2 测量数据处理系统的设计

2.1 GIS技术

GIS技术也称之为地理信息系统，其主要是将地理空间数据库作为基础，基于计算机硬件和软件的支持，实现空间地理分布数据的收集、存储、运算、分析、管理和描述。其主要功能就是实现数据分析、处理、管理、收集和表达，利用此功能使地理现象及事物空间位置、分布形态、相关属性、拓扑关系等展现在数字地图中。所以，GIS属于高度集成应用系统，其已经被广泛应用到城市轨道交通工程测量管理中。GIS通过海量地理空间数据库作为寄出，使用地理模型分析方式，能够提供多空间与动态地理信息，以此为地理研究及决策提供服务。利用地理信息系统大量空间数据管理功能，从而便于轨道交通工程测量数据编辑、存储和检索等一系列的管理功能。根据普通信息管理系统中没有的空间决策功能，以此有效对轨道交通工程测量数据中的空间分析功能进行实现[3]。

2.2 系统结构设计

根据以上系统设计分析，得到系统设计的总体结构，如图2所示。

图2 轨道交通测量管理信息系统的总体结构

其中登录模块的主要目的就是接收用户输入的部门、口令和用户名，对用户验证进行调用，如果返回验证结果，那么表示登录成功，以用户权限为基础将主菜单显示出来，之后根据用户的输入功能对各个功能模块进行调用。相反，表示登录失败；

用户验证模块的主要目的就是实现用户与口令的接收，之后对用户名和口令进行验证，然后返回到验证结果中。

数据维护模块的主要目的就是将数据记录进行输入、修改和编辑[4]。

数据处理模块能够对用户输入测量信息进行接收，其主要包括测量准备阶段的曲线要素、极坐标放样、缓和曲线、前方交会和测量之后导线的严密平差等进行计算。

信息查询模块能够对用户输入查询的条件进行接收，从而对桥墩承台、顶部、桩机顶部、桥墩盖梁、相邻墩柱间距信息及支座中心距离进行查询，之后在屏幕中将结果进行展现。

统计模块能够将统计条件输入之后实现桥墩基础、承台、墩身顶部、轨道梁架设、支座中心距离等信息进行统计，之后在屏幕中将结果进行展现出来。

系统维护的功能包括用户新建、口令修改及日志的管理等[5]。

2.3 系统模块设计

B/S子系统属于城市轨道交通工程测量数据处理系统的主要工作平台，其核心模块都是基于GIS平台系统中实现运行，系统模块的流程管理应用，如图3所示。

图3 系统模块的流程管理应用

2.3.1 测量信息的查询

测量信息查询模块的主要目的就是满足用户多种信息的查询需求，比如工程信息、进度、控制点和合同标书等，此模块主要是利用用户选择城市和路线就能够到具体轨道交通数据库中定位，之后选择满足用户条件的各级别轨道交通控制需求，选择测量点之后就能够对具体工程设计和实际形象进度对比结果进行查询，并且还能够对各阶段轨道交通实施情况进行查询[6]。

2.3.2 测量生产流程管理

此流程模块主要是通过和GIS系统进行结合，从而能够将测量产品和系统进行结合，比如任务启动、制定方案、审核方案、审核成果等。在节点之间操作的时候，自动处理测量数据。首先，启动任务。以GSI为基础的任务启动能够以实际任务需求进行接收与处理，然后接收任务之后实现纲要的自动制定与审核，相关人员对工程测量成果报告编制之后，就能够实现之后的操作。在审核完成之后自动进入到下个流程审核工作过程中，最后保证任务数据信息不出现错误，以此实现整体成果的发布和信息反馈[7]。

2.4 数据库的设计

在城市轨道交通工程测量处理系统优化设计过程中，根据数据的存储需求及规范化数据库设计的理论为基础，结合处理速度实际的需求，设计以下数据表文件，实现相关数据的存储。如表1、表2所示。

表1 测量信息表

表2 用户信息表

3 城市轨道轨道交通工程测量数据处理系统的实现

全面考虑城市轨道交通工程现场测量需求，本文所研究的系统使用具有较强兼容性的B/S框架模式，基于系统实现方面，主要包括以下两部分，分别为测量生产流程管理和测量信息查询。

3.1 测量生产流程管理

为了能够对测量生产流程管理进行有效实现，此模块主要包括任务启动、制定纲要、发布成果、组织生产与信息反馈，用户通过顺序性操作能够对产品、数据及信息进行自动化的测量和传输。

其一，启动任务。此子模块主要是利用主管主任接收的委托测量通知之后，根据多项任务实际情况和接收时间，人工实现任务接收和处理。在对任务进行处理的过程中，工程任务会实现自动分类，并且利用系统将任务书到制定工程人员进行下发。

其二，纲要制定。工程人员接收以上任务列表之后，根据多项任务情况和接收时间实现资料收集和外业勘查的工作，并且将接收之后的数据资料到主任工程师进行上报，从而实现下一步工作[8]。

其三，结果审核。审核的过程并不是不变的，但是其主要包括专业总工和总工程师实现，院长最终的审核对报告是否通过进行决定。如果不需要修改，那么可以利用电子签名对下一个审核人员进行传递。

其四，结果发布。制定工程人员在接收到最终通知之后，如果不合格，那么就交给原来的工程师进行设计。如果合格，那么就由工程人员实现最后的检查，保证没有遗留数据或者技术错误的时候，通过委托单位和施工单位共同将成果进行发布。并且，档案管理人员要将成果进行归档并且打印，从而实现现场的交接[9]。

3.2 测量信息查询模块

此模块比较复杂，要求其能够满足不同用户需求，比如标书、进度、工程资料等。首先，设置筛选的条件。以工程信息查询的较强针对性，比如具体的辖区、城市和线路等，之后到专门数据库进行定位，利用之后选项对查询条件进行组合，从而实现查询结果的获得。之后，定点控制查询。利用对满足类型信息实现查询，最后得到各级的测量控制点信息，之后从中进行浏览。最后，工程进度的查询。查询人员选择某个工程的测量对象，选择工程进度查询按钮就能够对最新的动态进行查询，使其和计划进度、实际进度进行对比，并且对各阶段详细的说明进行掌握。其属于良好的控制机制，其能够提供较为详细的计划执行情况，并且对施工中的问题进行观察[10]。

在使用本文所设计系统之后，能够有效提高断面测量的数据处理效果。内业能够实现海量断面点位数据的统一编辑，通过文本格式进行存储，选择系统断面测量模块中圆形的断面程序，实现快速批量处理，几分钟内实现数据处理，并且能够生成断面数据成果。以此表示，测量数据良好的处理能够满足工程实际及施工需求。

4 总结

城市轨道交通工程测量数据处理系统已经在我院轨道交通工程测量日常管理中使用，并且在轨道交通建设、设计、运营、施工等的单位内部推广并且使用。另外，系统还有效实现了工程测量专业业务流程自动化的管理，并且对测量成果进行可视化的查询与统计分析，以此能够使城市轨道交通工程测量管理数据处理的效率及质量得到进一步的提高。