移動終端調查系統在鐵路勘測中的應用

童思奇

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢 430063）

勘測為鐵路建設提供了基礎數據、地理信息平 臺、技術支撐和空間數據服務，是鐵路建設的關鍵技術之一。目前傳統外業調查方法由于效率低下、成果格式不統一、調查人員無法協同工作等原因，已逐漸不能滿足生產需要，所以如何縮短工作流程、減少野外工作、提高勘測效率和水平是目前鐵路勘測亟須解決的問題。隨著移動終端設備的普及，越來越多的相關應用也投入各行業的外業調查工作。羅超[1]研究了一種基于安卓和RTK的鐵路外業勘測作業系統，該系統基于Android系統進行開發，集成了RTK和CAD基礎功能，實現了一套可行的鐵路外業勘測系統；方衎等[2]研究了一種移動端數字化調查系統，該系統基于Android系統開發，用電子底圖替代了傳統的紙質地圖，提高了工作效率；黃海洋[3]研究了一種基于移動終端的國土調查系統，該系統針對國土調查任務進行設計開發，利用信息化手段提高了工作效率；陳旭帥等[4]研究了一種基于移動GIS的農戶調查系統，該系統采用了ArcGIS離線編輯技術，有效解決了網絡通信對外業調查的限制問題；徐選清等[5]研究了一種基于移動GIS的公路工程外業調查系統，該系統采用了移動GIS系統，實現了離線、在線兩種調查模式；趙昕等[6]研究了基于移動端不動產權籍調查系統，利用傾斜攝影測量技術和移動終端開發了一套不動產權籍的調查系統，該系統能夠大幅提升外業調查的效率；顧芳等[7]研究了基于移動平板的土壤侵蝕調查系統，該系統通過移動平板獲取外業調查數據，再使用桌面端軟件進行數據處理，形成了一套內外業一體化的調查系統；劉建等[8]研究了時空信息眾包采集移動調查系統，運用眾包技術和移動互聯網技術構建了一套以高精度地圖為背景的實時調查系統；朱曉武等[9]研究了自然資源外業調查通用平臺，根據領域驅動設計技術設計了一套通用性高拓展性強的調查軟件；秦芬芬等[10]研究了電腦端和移動端結合的交通運輸行業調查系統；丁勝等[11]研究了廣東省林草濕綜合監測調查系統；潘明巖等[12]研究了基于移動端的專業認證調查系統。這些研究均取得了一定成果，但上述系統的功能都是基于單個移動終端實現，無法將多個移動終端的調查成果實時匯總整合，導致外業調查人員之間存在信息孤島，造成調查信息重復、缺失等問題，所以研究一種基于移動終端的鐵路勘測調查內外業一體化軟件具有一定的現實意義。本文結合實際項目，設計并實現了一款基于Android移動終端的鐵路移動調查軟件，可實現鐵路內外業調查協同化、數字化、智能化，數據成果統一化、規范化。

1 鐵路移動調查系統作業總體設計

鐵路移動調查系統的總體設計思路四層架構體系，分別為基礎設施層、數據資源層、平臺服務層以及應用服務層，如圖1所示。

圖1 鐵路移動調查系統構架

基礎設施層包括系統運行的環境以及計算機的硬件環境和網絡環境或各自的虛擬硬件資源，包括CPU、存儲、網絡、內存、物理機等設備。

數據資源層主要用來管理移動端需要的GIS底圖以及業務采集的數據，數據分為兩大類：一類是直接與空間位置有關系的，如數字正射影像圖、激光點云、實景三維模型等，直接采用地理數據庫進行管理；另一類是與空間位置沒有關系的，如調查屬性、量測數據等，可以通過關聯的方式與空間庫建立聯系。

平臺服務層為后端Portal用來管理數據資源層發布的全部GIS服務，可提供調用與高效檢索以及目錄結構化管理，主要包括了三個方面的內容：第一，服務共享能力，集中管理外業調查數據系統需要的地理信息相關服務，包括有影像和柵格數據、地形數據、傾斜數據、激光點云數據、三維模型數據以及其他與業務相關的數據等；同時可以通過權限設置與服務目錄的形式與其他的業務系統或平臺提供共享資源；第二，在線繪制能力，用戶可以將業務數據處理后通過平臺服務層進行數據上圖與服務發布；第三，應用構建能力，服務平臺層提供了GIS應用構建器，目前內置了46種通用的GIS功能模塊，可以讓用戶零代碼搭建自己的行業應用。

應用服務層是為外業調查系統提供專業的功能服務和專題數據應用服務，如用戶管理，資源文件加載、查看及定位，調查數據錄入，調查成果上傳與導出等。

2 鐵路移動調查系統作業流程

鐵路移動調查系統作業流程可分為準備階段、外業調查階段、數據同步階段與成果導出提交階段。鐵路移動調查系統作業流程如圖2所示。

2.1 準備階段

輸入賬號密碼在線登錄鐵路移動調查系統，用戶信息與賬號綁定，通過賬號進行用戶權限管理。

在進行外業調查工作前，下載各專業管理員配置的項目模板或自定義項目模板。調查數據以項目工程形式進行儲存管理，便于查詢和檢查。

導入離線地圖包tpk、線位文件kml、調查對象圖形shp文件、數字正射影像tif文件等資源至文件管理對應文件夾中。用數字化測繪產品替代傳統的紙質地圖，讓外業調查人員能夠更簡便、直觀地使用測繪成果。

2.2 外業調查階段

在野外進行外業調查工作時，部分區域移動信號不穩定，影響數據傳輸。

使用GeodatabaseSyncTask 接口將FeatureServer在移動端生成Geodatabase本地數據庫，使用離線模式進行外業調查工作，調查數據暫時存儲在Geodatabase本地數據庫中，可有效解決野外信號不穩定，數據傳輸不流暢的問題。

將1∶500、1∶1 000、1∶2 000等大比例尺地形圖中的房屋、水系、管線等圖層提取出來，使用Arcgis安卓庫中的ShapefileFeatureTable讀取所有shp圖形，批量添加到FeatureServer離線的Geodatabase本地數據庫中，生成可編輯的調查對象，可節省大量外業繪制工作，對于現場與地形圖上有變更的對象，也可以根據現場實際情況進行繪制。

圖形繪制完成后，調用項目調查模板，利用各專業的專用調查屬性表進行外業調查工作，得到統一、完整的調查成果。專業調查表錄入調查數據界面如圖3所示。

圖3 專業調查表錄入調查數據界面

在有高清數字正射影像資料的區域，外業調查人員可利用量測功能快速獲取調查目標的面積與長度信息，提高外業調查工作的效率。基于正射影像的量測功能如圖4所示。

圖4 基于正射影像的量測功能

2.3 數據同步階段

外業調查工作完成后，連接上移動網絡信號，切換為在線模式，點擊同步數據選項，通過SyncGeodatabaseParameters接口，將存儲在本地數據庫Geodatabase中的調查數據同步至FeatureServer要素服務中，與內業數據整合，實現內外業調查數據一體化。

在后臺數據庫中，通過日志功能記錄修改人員，管理員可登錄數據庫查看，便于追溯管理。

2.4 成果導出提交

由復核人員根據現場二次抽查的結果對調查要素進行檢查，對不滿足規范要求的成果需要再次進行外業調查直至滿足要求。在所有調查成果均滿足要求后，平板聯網后接入在線模式，調查成果自動上傳至服務器中。依據集成于軟件中的鐵路地理信息數據庫模板對調查項目進行數據導出配置，支持導出kml、shp、excel等格式，使所有調查人員的最終結果能夠保持一致，便于管理和使用。

3 工程應用

本文依托長贛鐵路定測項目進行工程實踐應用，通過線路、站場、通防專業使用鐵路移動調查系統進行外業調查的應用情況，驗證本系統的可行性，通過統計外業調查耗費的人工時，對比長贛鐵路初測使用傳統調查方法耗費的人工時，驗證利用本系統進行外業調查的優勢。

3.1 項目背景

長沙至贛州鐵路（簡稱“長贛鐵路”）位于湖南省東部和江西西南部。西起湖南省長沙，途經瀏陽和江西省上栗、萍鄉、蓮花、永新、井岡山、遂川，東至贛州市，在贛縣站東端區間接上贛瑞龍鐵路；以聯絡線引入贛州西站，溝通長沙經贛州至深圳方向徑路。

3.2 工程實踐

在長贛鐵路定測項目DK56～DK105里程段進行工程應用，征求各專業使用本系統進行外業調查的反饋意見，驗證本系統的可行性。統計各專業使用本系統進行外業調查耗費的人工時，計算外業調查成本。

線路專業使用移動終端調查系統進行外業調查，調查征遷房屋1 680個，由5名調查人員10天完成，總計耗費50人天。線路專業使用移動終端調查系統進行外業調查，共調查征遷房屋345個，由3名調查人員4天完成，總耗費12人天。通防專業使用移動終端調查系統進行外業調查，調查管線56 km，由5名調查人員12天完成，總計耗費60人天。對比使用傳統方法進行外業調查耗費的人天，在完成同等工作量的情況下，共計節省61人天，工作效率提升30%，經濟效益顯著。

各專業使用本系統完成外業調查后，認為本系統操作方便，界面友好，可在生產項目中推廣使用。本系統使用電子地圖替代紙質資料，并且可以在外業調查現場實時定位，減少了外業尋址時間，提高了外業調查作業效率。通過使用統一的調查模板可節省外業數據錄入和內業數據導出的工作，提升了數據處理的效率及統一性。通過在線模式將調查成果統一儲存到服務器，便于查詢與管理數據。對比傳統外業調查方法，本系統在數智化、便捷性等方面得到了顯著提升。

4 結語

從工程應用的整體情況來看，使用移動調查系統進行外業調查能降低生產成本，提高經濟效益，具有很大的推廣價值。調查系統實現了調查成果的數字化，基于該成果可實現一鍵成圖和出表等功能，提升了專業調查工作的智能化水平。基于移動終端的調查系統能夠將傳統圖紙電子化，便于外業調查時查閱，實現無紙化作業，節約成本；利用移動調查系統進行外業調查工作，可以實時定位，減少尋址時間，提高作業效率；利用在線模式上傳調查數據至服務器，可以對調查成果進行統一管理，具有統一的數據接口，方便作業人員查找使用調查成果。