數字地圖在上海地鐵建設遠程監控系統中的應用

杜澤明

（上海申通地鐵集團有限公司，上海市201103）

0 引言

隨著科技的進步，信息化技術在地鐵建設方面得到了很多成功的應用。其中，遠程監控系統[1，2]已成為重要的信息化建設安全監控手段，目前應用在很多城市的地鐵建設中。

所謂遠程監控系統，是指通過網絡將視頻和監控數據等信息從施工現場傳輸到監控中心，并在監控中心實現實時監測數據交互和管理，為現場施工質量、安全生產提供輔助監管的系統。遠程監控系統一般是基于工點進行信息管理，而工點的地理位置和設計圖紙信息通常用靜態形式展示，如圖片、P D F等。在靜態形式下，縮放等操作無法動態調整展示內容，因而造成相關地理信息展示不直觀、不全面，給遠程監控系統功能充分發揮帶來一定的局限性，特別是在應急指揮情況下，靜態形式缺乏周圍地理環境信息給決策帶來困難，這種情況下引入數字地圖完善遠程監控系統功能就顯得尤為重要。

1 數字地圖介紹

數字地圖[3，4]是一種以數字形式存儲和記錄的新型地圖形式，它集成了多種地理信息技術，可以在計算機或移動終端上瀏覽、查詢地圖數據，并進行交互實現地圖分幅閱覽、比例切換、距離面積測量、興趣點定位等多種功能，是地理信息技術發展的一個代表。數字地圖一般由數據（矢量、柵格、屬性等）和平臺組成，根據不同的應用目的有不同的表現形式，常見的有車載導航地圖、手機端移動地圖、網絡電子地圖等[5]。根據地鐵建設遠程監控系統特點，本文選擇結合開發較多、技術相對成熟的網絡電子地圖作為應用載體，并在此基礎上結合遠程監控系統進行開發。

網絡電子地圖根據服務對象不同分為兩類：一類是公眾版網絡電子地圖，如常見的百度地圖、高德地圖、谷歌地圖等。此類地圖的特點是依托于互聯網，通過購買授權使用A P I接口服務進行開發，其特點是授權使用成本相對較低，但由于地理信息具有保密性，此類地圖一般添加變形、無法精確定位坐標。第二類是設有訪問權限的政務版網絡電子地圖。此類地圖由特定的測繪職能部門制作，主要服務于城市規劃、土地管理、行政執法等方面，不對公共開放，僅對政府機關和部分企業用戶開放。其主要特點是采用城建坐標系可精確定位坐標數據，地圖形式多樣，包含高分辨影像和數字地形圖等多種形式。

2 數字地圖在上海地鐵建設遠程監控中的應用

以上海地鐵建設遠程監控系統為例，將數字地圖在其中的應用進行介紹。

2.1 遠程監控系統組成及需求

上海地鐵建設遠程監控系統組成和工作流程[2]，如圖1所示。整個系統由工地現場端和監控中心端組成：在工地現場由監測人員輸入數據到本地服務器，然后通過網絡將本地數據上傳到監控中心，接下來由監控中心數據處理人員進行數據處理和分析，并把結果報送工程決策者，最后由工程決策者做出決策，并反饋給工地現場管理人員指導工程開展。

圖1 遠程監控系統組成和工作流程

在監控中心，數據處理人員在一塊由十面獨立屏幕拼接而成的大屏上進行信息交互，如圖2所示。大屏可以切換顯示各種建設信息和視頻信息。在引入數字地圖前，當系統切換至整體在建車站狀態預覽時，所有在建車站均顯示在一張紙質掃描版的地圖上，車站設計等其他相關資料在系統中均為靜態圖片格式，無法疊加地圖顯示，也無法動態調整展示詳細信息。這不僅給日常信息瀏覽造成不便，而且如果一旦出現險情，由于缺少車站周圍地理信息，將給應急指揮決策帶來困難。因此，引入數字地圖主要作用就是完善信息展示和應急指揮功能。

圖2 監控中心所使用大屏

2.2 應用過程

2.2.1 數字地圖選擇與開發模式

通過與相關測繪職能部門協商，引入政務版網絡電子地圖[6]作為結合開發平臺，主要考慮以下兩點原因：

（1）政務版網絡電子地圖坐標定位準確，滿足地鐵建設信息精確展示要求。各類設計坐標數據和用地范圍數據均基于城建坐標，可以無損地在地圖上準確顯示。公眾版網絡電子地圖由于自身存在變形，最后造成坐標與實際位置存在較大偏差，從而大大影響應用效果。

（2）政務版網絡電子地圖包含多種類型地圖數據，包括高分辨率影像圖、數字地形圖和行政區域圖等，并能提供專業的各類地理信息輔助工具，切合地鐵建設管理所需。

基于平臺通用性和數據安全考慮，開發模式采用B/S（瀏覽器/服務器）架構，由地圖服務器提供網絡開發接口，結合原有遠程監控功能在網頁上進行集成開發。

2.2.2 數據入庫和系統開發

在系統集成開發前，提前搜集需要在數字地圖上展示的相關信息（如工點狀態、建設信息、設計圖紙、用地范圍等），完成數字化并錄入數據庫。之后進入系統開發階段，完成地圖符號庫設計、交互界面設計和功能代碼編寫。

另外，在數據入庫和系統開發過程中需要注意的幾點有：設計圖紙入庫時建議采用規劃審批CA D圖紙，其中包含圖層全面且信息準確；數據庫字段設計要合理綜合考慮多種情況，如避免不同線路同一換乘站點的數據矛盾，便于后續更新維護；地圖符號庫設計盡量與原有遠程系統中的標識一致，保持延續性；界面設計要適配遠程監控大屏布置形式等。

2.2.3 功能實現

完成開發后的系統界面如圖3所示：界面左側為遠程監控功能區，集成了原有遠程監控功能；界面中央部分地圖顯示區，以數字地圖為載體展示各種信息，結合界面右上角工具欄可以進行地圖功能操作；此外，為應急指揮功能更好發揮，在地圖顯示區添加界面切換按鈕，點擊后顯示應急指揮專用功能界面。

結合需求對系統功能進行簡要介紹，其中在完善信息展示方面，基于數字地圖實現以下功能（見圖 4）。

圖4 基于數字地圖的信息展示功能示意

（1）實現展示信息的動態調整：地圖縮放在較小比例尺時，在地圖頁面上用不同圖例符號顯示工點施工進度和風險報警等情況，點擊工點后彈出詳細信息列表；在縮放至較大比例尺時，地圖信息進一步詳細，顯示工點本體及出入口設計輪廓線、施工借地范圍線、征地范圍線等；實現在不同縮放等級下工點信息的動態調整顯示，點擊指定對象可查詢其詳細信息。

（2）疊加顯示多種地圖形式，如高分辨影像圖、數字線劃圖、行政區域劃分圖，工點周邊相關地理信息情況一目了然。

（3）多種地圖工具，實現距離測量、面積測量、定位等功能。

在應急指揮方面，基于數字地圖主要實現以下功能（見圖5）。

圖5 基于數字地圖的應指揮急功能示意

（1）周圍興趣點搜索：按照指定區域或半徑，搜索醫院、消防局、警察局、學校、居民區等興趣信息，為應急指揮提供地理信息支持。

（2）電子沙盤：在緊急情況下，可結合設計圖紙在地圖上標注救援隊車輛位置、人員配備、行動路線等，將應急資源和應急方案準確在地圖上展示。

（3）監測數據展示：一鍵查詢相應工點最新監測數據、顯示數據曲線，直觀展示變化趨勢。

（4）應急預案查詢：將應急預案等相關文檔關聯到各工點、實現一鍵查詢，為應急指揮提供依據。

以上功能基本展示了數字地圖與地鐵遠程監控初步結合的應用效果，在信息展示和應急指揮方面充分發揮了數字地圖優勢，實現了地鐵建設信息查詢、展示的直觀性、便利性，同時全方位整合了各種資源、為應急指揮決策提供有效輔助。

3 結語

本文對數字地圖與上海地鐵建設遠程監控系統結合應用的開發過程和功能進行了簡要介紹，希望能為其他城市地鐵建設提供一定的參考。目前，本文所介紹的結合開發后的系統已上線運行，取得了預期的應用效果，同時也說明了數字地圖技術在工程建設管理領域有很大的應用前景。最后，面對信息化的未來，期待數字地圖為代表的地理信息技術應用能有更深入的探索。

參考文獻：

[1]劉朝明，文志云.遠程監控管理技術及在軌道交通建設中的應用[J].上海建設科技,2005(5):11-12.

[2]劉朝明，劉國彬.上海軌道交通建設工程風險遠程監控管理的探索與研究[J].地下工程與隧道,2005(4):21-23.

[3]齊清文，梁雅娟，何晶，等.數字地圖的理論、方法和技術體系探討[J].測繪科學,2005,30(6):15-18.

[4]高俊.地圖學四面體一數字化時代地圖學的詮釋 [J].測繪學報,2004,33(1):6-11.

[5]齊清文，姜莉莉，張岸.數字地圖的研究進展和應用新方向[J].地球信息科學學報,2011,13(6):727-734.

[6]羅曉燕，陳品祥，顧娟，等.北京市政務版電子地形圖的研制和共享服務[J].測繪科學,2011,36(4):223-225.