摘要：為改變地下管網(wǎng)外業(yè)普查的傳統(tǒng)流程，降低管網(wǎng)外業(yè)探測(cè)的復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)信息的數(shù)字化采集，本文提出并設(shè)計(jì)了一種基于Windows Mobile(WM)嵌入式平臺(tái)管網(wǎng)信息采集系統(tǒng)。針對(duì)WM嵌入式平臺(tái)的特點(diǎn)和地下管網(wǎng)普查的專業(yè)要求，結(jié)合系統(tǒng)的應(yīng)用需求對(duì)管網(wǎng)信息采集系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì);并運(yùn)用VC++等開發(fā)工具開發(fā)出了一套地下管網(wǎng)信息采集系統(tǒng)。項(xiàng)目生產(chǎn)驗(yàn)證表明：該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定良好，能有效提高普查的工作效率，使管網(wǎng)普查工作更加方便快捷。

　　關(guān)鍵詞：管網(wǎng)普查,嵌入式平臺(tái),Windows Mobile(WM) ,地下管網(wǎng),數(shù)據(jù)采集

　　0引言

　　作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，城市地下管網(wǎng)已經(jīng)與環(huán)境保護(hù)和人民的生活密切相關(guān)，其資料是城市規(guī)劃建設(shè)和發(fā)展的基礎(chǔ)信息，對(duì)保證人民的正常生產(chǎn)生活和社會(huì)發(fā)展具有重大意義[1]。地下管網(wǎng)大部分埋在城市地下空間，縱橫交錯(cuò)、錯(cuò)綜復(fù)雜，具有隱蔽性、復(fù)雜性、系統(tǒng)性和動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)。然而長(zhǎng)期以來，地下管網(wǎng)的管理維護(hù)大多采用人工測(cè)繪和圖紙管理，效率低下，因此國(guó)內(nèi)外很多生產(chǎn)和科研部門對(duì)管網(wǎng)信息的采集管理進(jìn)行了研究。

　　隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，基于嵌入式平臺(tái)的數(shù)字化產(chǎn)品空前繁榮，其產(chǎn)品體積小，集成功能強(qiáng)，待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，并支持常用的API函數(shù)，便于二次開發(fā)，許多測(cè)繪工作者將其視為理想的外業(yè)信息采集工具。

　　為提高建立數(shù)字化地下管網(wǎng)普查的工作效率，減少數(shù)據(jù)出錯(cuò)機(jī)率，實(shí)現(xiàn)外業(yè)普查信息快速、高效、直觀地自動(dòng)化采集處理，本文將基于WM平臺(tái)的產(chǎn)品引入地下管網(wǎng)外業(yè)探測(cè)作業(yè)中;以該嵌入式平臺(tái)為基礎(chǔ)開發(fā)出了一套地下管網(wǎng)信息采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)普查數(shù)據(jù)的數(shù)字化采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理。

　　1管網(wǎng)信息采集

　　1.1傳統(tǒng)作業(yè)方法

　　管網(wǎng)探測(cè)根據(jù)管網(wǎng)埋設(shè)條件及深度有如下幾種方法：1雙端連接法;2電磁感應(yīng)法;3充電法;即單端連接法;4特征比值法(三角法);5夾鉗(環(huán))感應(yīng)法。在復(fù)雜地段，應(yīng)采用多種方法反復(fù)驗(yàn)證，以精確定位目標(biāo)管網(wǎng)信息。對(duì)準(zhǔn)確定位的管網(wǎng)點(diǎn)需實(shí)地標(biāo)記并編號(hào)，同時(shí)記錄還要記錄管性、點(diǎn)號(hào)、管徑、埋深、材質(zhì)、埋設(shè)日期等信息;接著將各管網(wǎng)點(diǎn)標(biāo)注在草圖上，內(nèi)業(yè)根據(jù)紙質(zhì)記錄信息輸入數(shù)據(jù)庫(kù)并將各管網(wǎng)點(diǎn)連接成管網(wǎng)圖。

　　傳統(tǒng)方法以模擬記錄方式為主，費(fèi)時(shí)易錯(cuò);通過手工輸入進(jìn)行內(nèi)業(yè)建庫(kù)，中間環(huán)節(jié)多而繁雜，自動(dòng)化水平低，無法實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)。因此開發(fā)一套數(shù)字化的信息采集系統(tǒng)，不僅能夠克服這些缺陷，同時(shí)能夠降低管網(wǎng)外業(yè)探測(cè)的復(fù)雜度，提高生產(chǎn)效率。

　　1.2基于WM的采集系統(tǒng)

　　管網(wǎng)信息普查的目的是為查明地下管網(wǎng)的空間位置、規(guī)格、性質(zhì)、材質(zhì)、走向、埋深、埋設(shè)時(shí)間和權(quán)屬單位等信息。其具體的工作包含以下內(nèi)容：1空間數(shù)據(jù)信息的采集，如各管網(wǎng)點(diǎn)的位置信息等;2管網(wǎng)屬性信息的采集，如材質(zhì)、規(guī)格等。信息采集時(shí)要充分利用測(cè)區(qū)內(nèi)已有的測(cè)繪資料及相關(guān)管網(wǎng)資料等[2]。

　　本信息采集系統(tǒng)基于微軟公司的WM嵌入式平臺(tái)。通過探測(cè)儀探測(cè)管網(wǎng)部分屬性信息，空間位置信息可在外業(yè)采集系統(tǒng)上利用已有資料進(jìn)行交互式的實(shí)時(shí)獲取。管網(wǎng)屬性信息按管網(wǎng)種類分別存儲(chǔ)，使用統(tǒng)一的文件接口自動(dòng)化的導(dǎo)入內(nèi)業(yè)處理系統(tǒng)中(如CAD等)。該采集系統(tǒng)能夠避免人工記錄的錯(cuò)誤，有效保證數(shù)據(jù)處理內(nèi)外業(yè)處理一體化。

　　2系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)

　　2.1管網(wǎng)數(shù)據(jù)分析設(shè)計(jì)

　　管網(wǎng)空間結(jié)構(gòu)一般由管網(wǎng)點(diǎn)、管網(wǎng)段及其附屬設(shè)施構(gòu)成。根據(jù)管網(wǎng)的屬性特征可將管網(wǎng)數(shù)據(jù)分為點(diǎn)庫(kù)與線庫(kù)兩類;即管網(wǎng)由管網(wǎng)段構(gòu)成，每一管網(wǎng)段由直接相連的兩個(gè)管網(wǎng)點(diǎn)組成。該“兩點(diǎn)一線”數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠使管網(wǎng)連接方式相對(duì)簡(jiǎn)單，連接關(guān)系僅有起點(diǎn)和終點(diǎn)，便于數(shù)據(jù)的后續(xù)內(nèi)業(yè)處理。為更好地進(jìn)行探測(cè)追蹤，避免具有上下連接關(guān)系，管徑、用途、所屬單位等屬性一致的“管線段”的重復(fù)性記錄，本系統(tǒng)在通用的“兩點(diǎn)一線”數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上加入“管線段”結(jié)構(gòu)，使得管線相對(duì)關(guān)系和邏輯關(guān)系更加清晰。

　　針對(duì)管線屬性數(shù)據(jù)信息的空間構(gòu)成特點(diǎn)，根據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低冗余度、易于管理的原則設(shè)計(jì)了表1所示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

 

　　2.2系統(tǒng)顯示分析設(shè)計(jì)

　　嵌入式產(chǎn)品CPU運(yùn)算速度低，內(nèi)存小，分辨率小。若以傳統(tǒng)矢量存儲(chǔ)顯示方式，將矢量存儲(chǔ)的空間數(shù)據(jù)(已有的各種地形圖等)讀入計(jì)算機(jī)，根據(jù)用戶選擇將數(shù)據(jù)以圖像形式顯示于屏幕上，該方式顯示速度慢而密，無法辨認(rèn)。任意時(shí)刻信息采集平臺(tái)顯示的圖形數(shù)據(jù)只是全部數(shù)據(jù)的一部分，適當(dāng)減少屏幕顯示區(qū)域的數(shù)據(jù)，可在不影響數(shù)據(jù)顯示的同時(shí)大大提高顯示速度[3]。按照這種方法，將應(yīng)用于Mobile平臺(tái)的空間數(shù)據(jù)采取分塊分級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行組織管理。

　　3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

　　3.1系統(tǒng)開發(fā)運(yùn)行環(huán)境

　　受系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的限制，運(yùn)行在模擬器或設(shè)備上的開發(fā)環(huán)境必須以一定的PC機(jī)開發(fā)環(huán)境為基礎(chǔ);同時(shí)PC機(jī)須保證USB串口能夠連接Mobile平臺(tái)，以便系統(tǒng)下載到平臺(tái)上運(yùn)行。PC機(jī)的性能直接影響了數(shù)據(jù)下載的能力、對(duì)平臺(tái)的管理能力。開發(fā)環(huán)境既要考慮開發(fā)環(huán)境和技術(shù)支持也要考慮經(jīng)濟(jì)效益[4]。本系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境配置如下：筆記本電腦，同步電纜線及外設(shè)，操作系統(tǒng)(Windows7)，開發(fā)工具(VS2005、Windows Mobile 6 SDK)，同步軟件。系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境配置如下：硬件環(huán)境(Trimble PDA、ROM128M、CPU 533MHz、分辨率為240×320);操作系統(tǒng)(Windows Mobile6.1)。

　　3.1系統(tǒng)關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)

　　該系統(tǒng)關(guān)鍵在于將已有的多種數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成WM采集系統(tǒng)能夠直接利用的數(shù)據(jù)。將已有的信息(如地形圖、設(shè)計(jì)圖等)轉(zhuǎn)換成圖片文件，并將坐標(biāo)信息存儲(chǔ)于文件名中。外業(yè)探測(cè)時(shí)將空間信息和屬性信息保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而實(shí)現(xiàn)外業(yè)數(shù)據(jù)的數(shù)字化采集。

　　利用函數(shù)SHLoadImageFile()載入圖像，并根據(jù)圖像文件名自動(dòng)加入坐標(biāo)系統(tǒng)信息。假定圖像上左上角坐標(biāo)為(X0，Y0)，圖面上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)(X，Y)為： 。圖像的顯示及縮放操作通過StretchBlt()函數(shù)完成，在作業(yè)過程中自動(dòng)化的根據(jù)當(dāng)前鼠標(biāo)點(diǎn)擊位置截取部分圖像進(jìn)行縮放、平移顯示。值得注意的是：為加快顯示速度和提高系統(tǒng)利用效率，本系統(tǒng)中圖像顯示采用分塊管理的方式，即實(shí)時(shí)顯示需要的圖像塊。

　　系統(tǒng)運(yùn)行界面如圖1所示，可使用按鈕(1:1)預(yù)覽整圖大小。如圖2所示，鼠標(biāo)框選屏幕感興趣的圖像區(qū)域，系統(tǒng)將框選區(qū)域中心自動(dòng)縮放至屏幕中心;更新StretchBlt()函數(shù)中圖像顯示的區(qū)域大小坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)圖像的平移操作。

 

　　系統(tǒng)將數(shù)據(jù)按管網(wǎng)類別分別存儲(chǔ)(圖3)，同時(shí)可進(jìn)行點(diǎn)號(hào)重復(fù)性等錯(cuò)誤檢查。如圖4所示：將保存的數(shù)據(jù)庫(kù)文件(.ecb)通過特定的數(shù)據(jù)接口直接讀入CAD系統(tǒng)中，顯示的各種管網(wǎng)信息點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集。

 

　　4結(jié)束語(yǔ)

　　本文針對(duì)地下管網(wǎng)普查的作業(yè)需要，通過系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)，開發(fā)了一套基于Windows Mobile的管網(wǎng)信息采集系統(tǒng)，并將其用于實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目，取得了令人滿意的效果，開拓了地下管網(wǎng)外業(yè)數(shù)字化普查的新視角。該采集系統(tǒng)能實(shí)時(shí)記錄外業(yè)探測(cè)數(shù)據(jù)，能夠剔除部分作業(yè)粗差，為管線探測(cè)一體化進(jìn)程奠定了基礎(chǔ)，已成為我單位地下管網(wǎng)普查的有力工具。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]田應(yīng)中,張正祿,楊旭.地下管網(wǎng)網(wǎng)探測(cè)與信息管理[M].北京:測(cè)繪出版社,1997

　　[2]李黎,李劍.基于管理的地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)探討[J].地理空間信息,2004,2(4):40242

　　[3]李魯群,李成名,林宗堅(jiān).一種適合掌上電腦GIS矢量的柵格存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2002(7):1182120

　　[4]傅曦,齊宇.嵌入式系統(tǒng)Windows CE開發(fā)技巧與實(shí)例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:6216