行業導航電子地圖在線路工程勘測中的應用

王瑞,班偉,王路,楊歡

(新疆石油工程設計有限公司,新疆 克拉瑪依 834000)

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行業導航電子地圖在線路工程勘測中的應用

王瑞,班偉,王路,楊歡

(新疆石油工程設計有限公司,新疆 克拉瑪依 834000)

在長距離線路工程初步設計階段,傳統的踏勘方式暴露出諸多弊端和局限性,隨著GPS導航定位技術、信息化軟件、無線通信、手機移動終端等多種高新技術的飛速發展,導航電子地圖的出現解決了這一實際難題,本文簡單介紹了國內導航電子地圖的發展現狀及優缺點,著重闡述了奧維互動地圖在實際線路工程勘測中的坐標系轉換、套合CAD圖等行業功能,結果表明,使用帶行業功能的導航電子地圖可以大大提高踏勘選線工作效率,提高線路設計的合理性,減少實地踏勘成本和工作量,縮短設計周期。

導航電子地圖;奧維互動地圖;踏勘選線;坐標系;套合CAD圖

0 引 言

在長距離輸氣管道、公路、電力線等線路工程踏勘選線工作中,往往因路不熟,常為找一個點而繞很多彎路,浪費很多時間,工作效率低下,線路越長,這種情況愈加明顯。傳統的踏勘方式主要有攜帶紙質地形圖、手持GPS導航儀、筆記本上安裝google earth等方法,紙質地形圖往往內容老舊,購買周期長,風雨天易破損,攜帶不方便。手持GPS導航儀雖然能實時顯示位置信息并指明方位,但其地圖信息非常有限,僅能顯示城市主干道、國道,省道等主要道路信息,郊區或礦區的大車路和便道根本無從知曉,再加上手持GPS導航儀出廠時通過保密處理,使之定位數據和地圖無法匹配,這些都導致其無法有效指導野外踏勘找路尋點工作。利用安裝了google earth的筆記本雖然解決了找路的麻煩,但google earth并不能實時顯示當前位置,而需要肉眼識別或者結合第三方軟件使用,比較費時,再加上筆記本的續航能力和緩存能力有限,所以攜帶筆記本的方式在長距離線路踏勘中并不適用。綜上所述,每種傳統的踏勘方式都有它的弊端和局限性。

近年來,隨著GIS電子地圖的出現和快速發展,將GPS實時定位結果和GIS電子地圖直接結合在一起使得導航事業進入了全新的領域。而將具有行業功能的導航電子地圖應用于個人移動終端,和傳統踏勘方式相比,更是有質的飛躍,甚至超乎人們想象[1],該方法集合了傳統方式的所有優點,能實時定位,地圖現勢性好,小巧便攜,在踏勘選線、找點、規劃交通路線、輔助地形圖測繪中有很大幫助。

1 導航電子地圖簡介

國內導航電子地圖應用服務產業已有十幾年的發展,在導航技術不斷成熟以及市場需求日益高漲的推動下,已形成了一定的市場規模和用戶數量,主要應用于車載導航、PND終端、智能手機、互聯網以及各行業指揮調度信息系統等領域,市場需求快速增長、應用模式呈現多樣化。該行業目前尚處于技術引進消化發展階段,整體技術性能與國際水準尚有差距。隨著通訊手段和終端能力提高,導航電子地圖應用服務在向著在線、通訊、數據即時更新方面發展,目前在國內從事導航電子地圖應用服務開發的企業和單位主要有高德、凱立德、百度、新浪、搜狗、騰訊等,上述產品含有豐富的城市地圖服務功能,包含語音識別、電子狗、天氣預報、演示立交橋走法、叫車服務等高級功能,主要側重于全方位滿足人們自駕旅游,隨時隨地掌握出行生活的需要,而勘測工作主要集中在基礎設施并不完善的郊區或偏遠山區,上述城市地圖服務功能在這里便顯得蒼白無力,更需要的是具備測繪行業功能的導航電子地圖,由北京元生華網公司開發的奧維互動地圖的出現填補了這一空當,該地圖是基于Google API、Sogou API、Baidu API的跨平臺地圖瀏覽器。支持ios (iphone、ipad)、android、windows、winphone、Web五大平臺。奧維互動地圖集成了Google混合衛星圖、Google地圖、Bing衛星圖、opencycle等高線地圖、百度地圖、搜狗地圖等多種電子地,并可自由切換[2]。該地圖除了具備上述城市服務地圖的基本功能外,還支持多種航跡格式導出、套合CAD圖、對象關聯、測量坐標系轉換、測量里程、面積、轉角等各種行業功能,該地圖分為手機版和PC版,被廣泛應用于線路工程測量中,是勘測人員野外出行、踏勘選線、找點的必備工具。

2 奧維地圖在線路工程勘測中的應用

2.1 工程概況

克拉瑪依至烏魯木齊成品油管道工程光纜線路由西北向東南,途經新疆維吾爾自治區克拉瑪依市、石河子市、瑪納斯縣、呼圖壁縣、昌吉市、烏魯木齊市頭屯河區,地勢呈現北低南高趨勢,海拔高度相差近500 m. 全線分為兩個測段:702泵站～703泵站、704泵站～王家溝,總長度約為210 km,此次踏勘的任務為調查全線的公路、鐵路、河流的穿越位置及線路重要拐點,將踏勘成果概略坐標整理后提交設計人員使用。

2.2 地圖下載

在使用奧維互動地圖之前,先要做好準備工作。因手機屏幕過小,操作不便,所以準備工作在電腦上完成。打開奧維互動地圖PC版,登錄帳號密碼,導入點位及路線信息,通常這些線路信息為kml或gpx格式,是設計人員在google earth或手持GPS隨機軟件上設計線路時保存的,奧維互動地圖完全支持這些數據格式,并可以與這些軟件實現數據共享。導入成功后,點擊“與云端同步對象”,選擇將本地對象上傳合并入云端,再點擊“開始同步”,觀察進度條即可將導入的線路信息上傳到云端服務器。上傳成功后,在電腦上的準備工作也隨之結束,這時關閉奧維互動地圖PC版,打開手機版,重新登錄賬號密碼,選擇從云端下載對象合并入本地,將線路信息導入手機中,進入地圖數據管理模塊下載地圖,下載方式分為區(縣)范圍下載和自定義范圍下載[3],通常根據線路信息選擇自定義范圍下載,地圖類型選擇Google混合衛星圖,該地圖現勢性好,對道路情況的變化更新非常及時,連田埂路、戈壁便道、鄉間小道在地圖上都清晰可見。地圖支持18個級別數據下載(如圖1所示),野外踏勘通常選擇16級地圖下載即可,因地圖較大,建議用戶手機在wifi狀態下下載。為了方便起見,也可以依據線路走向拖動軟件視圖窗口自動下載地圖至足夠清晰為止。地圖下載結束后,就可以在野外踏勘時離線瀏覽地圖信息。

圖1 選擇地圖下載級別

2.3 設置坐標系

奧維互動地圖默認采用WGS-84坐標系,而常規測量工作采用較多的是1954年北京坐標系、1980西安坐標系、CGCS2000坐標系以及由這幾個坐標系演變的各種地方坐標系,該地圖可以實現WGS-84坐標系與這幾個坐標系間的相互轉換。打開奧維地圖PC版或者手機版,點擊“系統設置”,將系統坐標系選擇為“橫軸墨卡托投影”,再點擊“設置“,在彈出對話框中可以選擇需轉換的目標坐標系類型,轉換方法有七參數、三參數和四參數法,轉換模式設置為修正模式,對于比較熟悉的測區,可以利用常規的測量坐標系轉換參數計算軟件結合手上已有的控制點信息精確求取測區七參數,輸入到奧維地圖中,再設置中央子午線即可。若測區沒有足夠的控制點,可以利用1-2個控制點簡單的求取測區三參數或四參數,再應用到奧維地圖中。實踐證明,通過七參數法采集的坐標精度可達1 m以內,三參數或四參數法采集的坐標精度在3 m左右,結果表明,無論采用奧維地圖提供的哪種方法,均可以滿足線路工程踏勘選線的精度要求。坐標系設置完成后,便可以在野外勘測過程中隨時隨地獲取物體平面坐標信息,還可以在手機或電腦上將平面位置坐標快速地導入導出。

2.4 套合CAD圖

外業踏勘之前或施工圖測量之后,可以將電子版CAD圖與奧維互動地圖套合,再到實地進行巡查,這樣不僅可以檢查已有CAD圖的現勢性和可利用性,還可以及時發現已測地形圖中漏測、繪錯的地物和等高線與實地不符的地形,該方法在很大程度上保證了地形圖繪制的準確性,在測繪項目檢查驗收中可以發揮巨大作用。首先將已有的電子版CAD圖轉換為“dfx”格式,然后打開奧維互動地圖PC版,將做好的“kml”控制點數據導入奧維互動地圖中,直接拖動“dfx”格式CAD圖到奧維互動地圖視圖界面,彈出對話框如圖2所示,選擇關聯點轉換坐標,在關聯點管理中輸入2個以上控制點的大地坐標和CAD平面坐標,點擊“開始解析”,軟件自動分析內存和圖紙大小后,再點擊“導入”即可完成套合工作,如圖3所示。最后通過云端服務器同步至手機中即可進行相應的踏勘、查圖、檢查驗收等工作。

圖2 設置關聯點信息

圖3 套合CAD圖

2.5 踏勘路線規劃

在野外用手機使用奧維互動地圖時,常因要瀏覽線路總體走向而縮小地圖比例尺,導致一些鄉村路,施工便道、機耕路等路況信息在地圖上無法顯示,這時就需要頻繁放大比例尺,如果不及時,容易錯過一些重要的道路交叉口,走很多冤枉路,影響工作效率。可以利用已下載好的高分辨率google混合衛星圖在室內提前規劃好交通路線。在奧維互動地圖PC版上瀏覽將要踏勘的點位信息,將可以到達點位并與主干道路相連的簡易道路信息以航跡或多線段的形式提前勾繪出來,如圖4所示,然后上傳到云端服務器,再通過奧維互動地圖手機版的同步功能將云端服務器中規劃的道路信息下載至手機里,在野外進行實時導航,提高工作效率。同理,該方法在控制網優化設計、水準路線布設中同樣適用。

圖4 規劃的道路信息

2.6 信息檢索,實時定位與導航

奧維互動地圖集成了GPS導航軟件和各種電子地圖的主要功能,實現了信息檢索、實時定位、軌跡記錄以及語音導航等功能一體化,是踏勘選線的有力助手。在野外踏勘時,尤其在沙漠、偏遠山區等地,可以開啟航跡記錄功能,以便能快速找到出去的路,防止迷路。當車輛在野外發生故障時,奧維互動地圖可以快速將當前位置信息和航跡信息以短信和上傳云端的方式分享給同事、好友,使救援隊伍能快速地找到自己。在踏勘過程中還可以利用奧維互動地圖的信息檢索功能搜索沿線最近的賓館、飯店、加油站、銀行、醫院等信息,這些都給踏勘工作提供了有力的后勤保障,大大提高了人員的安全性和工作效率。

2.7 踏勘數據整理

外業踏勘結束后,可以將手機采集的點位信息和記錄的航跡通過云端服務器同步至電腦中,并以相應的格式導出,再結合google earth、gis office、mapsource等測量設計軟件,在電腦上對線路進行優化設計和局部調整,通過該方法可以大大提高線路設計的合理性,減少實地踏勘成本和工作量,縮短設計周期[4]。本次踏勘工作從開始到提交成果共計4天,平均日行里程100 km,選擇沿線生活點3處,采集線路拐點78處,踏勘沿線省道、縣道穿越28處,呼圖壁河、三屯河、頭屯河等大中型河流穿越9處,鐵路穿越2處,居民地、規劃區、林地保護區、軍事用地等重要途徑點9處,工作量巨大,較常規踏勘方式相比,數據采集質量準確,縮短工期6至10天,基本上避免了因找路而造成的時間上的浪費,多數情況下是依據規劃好的路徑直奔目的地,大大提高了踏勘工作效率,充分體現了導航電子地圖的行業功能在線路勘測工作中的優越性。

3 結束語

帶行業功能導航電子地圖的出現,給線路工程測量帶來一種全新的工作思路和方法,它突破了傳統踏勘選線方式的弊端和局限性,集合了傳統方法的所有優點,大大提高了線路踏勘的工作效率,降低了選線難度,節約了生產成本。盡管導航電子地圖在野外踏勘選線中具有得天獨厚的優勢,但也存在一些不足之處,踏勘時使用手機的GPS定位功能會消耗大量的電池電量,需要備用充電寶等外接電源。由于需要下載大量瓦片影像數據,導航電子地圖往往對手機內存、處理器、外部存儲等硬件配置要求較高。不過,隨著GPS導航定位、GIS、計算機、無線通信、互聯網等多種高新技術的飛速發展,相信在導航電子地圖這一領域的研究會更深入,導航電子地圖的功能將會更加完善,在測繪領域中應用也將更加廣泛[5]。

[1] 王三軍.GPS導航電子地圖的應用研究 [D].上海:同濟大學,2008.

[2] 張亮. 電子地圖在水利工程測量中的應用[J].黑龍江水利科技,2015(11):43-44.

[3] 黃貝. 奧維互動地圖在云南省森林資源二類調查中的應用[J].林業建設,2015(2):4-6.

[4] 王江宇,吳沙,張智禹，等. 奧維地圖移動終端踏勘選線技術的研究與應用 [J].技術研究,2016(6):115-116.

[5] 周友生. 導航電子地圖在移動設備中的應用[J].現代測繪,2012(5):58-59.

Application of Navigation Electronic Map in Line Engineering Survey

WANG Rui,BAN Wei,WANG Lu,YANG Huan

(XinjiangPetroleumEngineeringDesignCo.,Ltd.,Karamay834000,China)

In the preliminary design phase of long distance transmission line,The traditional way of investigation revealed many shortcomings and limitations,With GPS navigation and positioning technology、Information software、wireless communication、The rapid development of mobile terminals and other high-tech,The emergence of navigation electronic map has solved this practical problem. This paper briefly introduces the development status and advantages and disadvantages of domestic navigation electronic map,Orville focuses on the interactive map in practical engineering survey coordinate transformation and CAD chart of industry function.Last show,The use of navigation electronic map industry function can greatly improve the working efficiency of survey line selection,Can greatly improve the working efficiency of the survey line selection technology,Improve the rationality of line design, To reduce the cost and workload of field reconnaissance,Shorten design period。

Navigation electronic map; Orville interactive map; reconnaissance line selection; coordinate system; set CAD chart

10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.018

2016-11-11

P228.4

A

1008-9268(2017)02-0079-04

王瑞 (1984-),男,安徽壽縣人,工程師,現主要從事油氣田工程測量方面的工作。

班偉 (1985-),女,新疆烏魯木齊人,工程師,現主要從事油氣田工程測量方面的工作。

王路 (1983-),女,四川南充人,工程師,現主要從事油氣田數字化方面的工作。

楊歡 (1985-),女,四川重慶人,工程師,現主要從事油氣田數字化方面的工作。

聯系人: 王瑞E-mail: 343037946@qq.com