基于HeNCORS 的測量標志普查管理系統設計與實現

牛永力，呂寶奇*，賈 寶，張小紅，郝亞茜，禹 旭

（1. 河南省測繪院，河南 鄭州 450003；2. 河南理工大學自然資源部礦山時空信息與生態修復重點實驗室，河南 焦作 454003；3. 河南省自然資源科技創新中心（北斗高精度定位與應用關鍵技術研究），河南 鄭州 450003；4. 鄭州智象測繪信息技術有限公司，河南 鄭州 450003）

隨著我國經濟社會文化的繁榮發展，人口素質不斷提高，能源日益減少，人們對于自然資源開發利用與保護的需求持續上升。基礎測繪是自然資源精細化管理和經濟社會高質量發展的重要支撐。加強基礎測繪能力建設對提升自然資源管理水平具有重要意義。測量標志是國家重要的基礎設施，是測繪活動的基礎和保障。建立并維護測量標志，在維護國家測繪基準安全，服務經濟建設、國防建設、生態文明建設等方面發揮著重要作用[1-3]。測量標志是指標定地面測量控制點位置的標石、覘標以及其他用于測量的標記物，包括永久性測量標志和臨時性測量標志[4-5]，采用全國測量標志管理信息系統進行統一管理。近年來一些測量標志在自然或人為因素影響下失去原有穩定性，影響了測繪活動的開展[6-7]。因此，全面開展測量標志普查，保持測量標志的完整性、穩定性，是當前基礎測繪面臨的迫切任務之一。

測量標志普查是一項系統性、持續性的工作，時間緊、任務重。如何提高普查工作的效率，是當前迫切需要解決的問題。測量標志普查過程中存在的問題包括：①傳統手工管理方式操作十分不便，測量標志點難找、數據查詢困難、信息化水平不高；②已普查的測量標志信息格式與全國測量標志管理信息系統所需格式不一致；③全國測量標志管理信息系統測重標志管理，忽視了普查內外業的業務聯系，數據更新維護不及時；④測量標志普查采用傳統定位方式，定位精度不高。針對測量標志普查、管理的實際業務需求以及上述問題，本文基于河南省衛星導航定位基準服務系統（HeNCORS）的信號，采用Android、C#Win-Form、Microsoft Office Access、GIS 等技術，設計研發了測量標志普查管理系統（移動端和桌面端），單點定位精度可達2.5～5 m[8]，解決了普查標志內外業信息協同編輯、批量導入導出等問題，實現了與全國測量標志管理信息系統的無縫銜接。鶴壁市測量標志普查的應用結果表明，該系統具有效率高、成本低、精度高等優點，可為全省其他地市和縣（區）測量標志普查工作提供參考。

1 系統設計

1.1 總體架構

基于HeNCORS 的測量標志普查系統采用多層系統架構（圖1）。

圖1 系統總體架構

1）用戶端包括移動端（App 端）和桌面端（PC端）。App 端是在原生Android 的基礎上采用Java 語言設計的，PC 端是基于C#WinForm 研發的，二者在實際普查過程中互為補充，全面高精度地實現測量標志普查[9-17]。二者均采用MD5 消息摘要算法進行不可逆加密，經管理員授權可為用戶提供隨機賬戶與密碼。

2）業務層主要包含錄入信息、拍照存檔、獲取位置與方向、內容管理、保存信息等內容。通過圖像信號處理器實現拍照存檔功能，通過事件源監聽器實現信息的錄入與保存，通過HeNCORS 服務器與差分SDK實現測量標志點的高精度定位。

3）數據層包括存儲過程、數據緩存、自定義函數、事務、讀寫數據庫/SD卡信息、JSON生成等部分。

4）數據庫/SD 卡。PC 端數據庫是測量標志信息管理的核心和基礎，本文采用Microsoft Office Access數據庫，建立測量標志對應的數據庫表，實現數據庫的規范化管理以及數據查詢與分析管理。App 端執行外業測量標志普查時，將普查的點名、點號、標志分類、標志等級、標志質料、概略經緯度、高程、照片、方向角等存儲在移動端的SD卡中。

5）運行環境包括硬件環境和軟件環境。硬件環境要求處理器1 GHz及以上，內存1 GB及以上，顯卡支持DirectX9 128 M 及以上，顯示器分辨率在1 024×768 及以上。軟件環境要求操作系統Windows XP sp3及以上，數據庫Access版本2007 及以上，Office 版本2007及以上。

1.2 功能設計

PC端主要提供對空間數據的訪問、編輯、輸出等功能，包括錄入信息、修改信息、生成信息表和批量處理JSON 模塊。錄入信息模塊主要是對測量標志的屬性、附件、巡查、維修等信息進行數據錄入、建庫以及生成交換數據文件等。修改信息模塊主要是對已錄入數據庫的測量標志信息進行修改編輯、并重新生成附件文件。生成信息表模塊是根據錄入信息生成的結果依次生成對應的Excel 表格，表格記錄測量標志屬性、附件、巡查（普查）、維修、土地利用確權、遷建、保管等信息。批量處理JSON 模塊是將測量標志信息統一轉換為全國測量標志管理信息系統所需格式。

App端主要用于測量標志的野外普查工作，運行于Android 平臺平板電腦上，主要包括屬性信息、附件信息、巡查（普查）信息等模塊。屬性信息模塊負責外業獲取并記錄測量標志點的點名、點號、原點號、標志分類、標志等級、標石類型、概略經緯度和高程等信息。附件信息模塊用于獲取測量標志點的附件類型、經緯度、照片和方位角信息。巡查（普查）信息模塊用于獲取并記錄測量標志點的窖井情況、指示樁埋設情況、損毀原因、標志巡查情況等信息。

2 關鍵技術與流程

2.1 移動端測量標志普查管理系統

測量標志普查需要對每個測量標志點的屬性、位置、現狀等進行全方位的記錄，而由于測量標志普查時測量標志數量較多，每個測量標志普查信息繁雜，因此本文在Android 操作系統下利用Java 的多線程進行編程，采用基于TCP 協議的Socket 通信方式，在保證字節流可靠性的同時使用戶雙方都可以主動發送信息，進而加快野外測量標志普查的響應速度。基于TCP協議的Socket通信的基本路徑見圖2。

圖2 基于TCP協議的Socket通信基本路徑

2.2 基于C# WinForm的測量標志普查管理系統

通過測量標志普查管理系統（App 端）獲取了位置、方位角、照片等測量標志點的部分信息，還需利用某種工具轉化這些信息，并對測量標志普查所需的全部成果信息進行補充。本文以.NET Framework 為開發平臺，基于C#WinForm研發了測量標志普查管理系統（PC 端），有效解決了上述問題，實現了成果數據與全國測量標志管理信息系統的無縫對接。

2.3 基于HeNCORS的測量標志普查技術

基于HeNCORS的測量標志普查利用HeNCORS服務器獲取差分數據流，首先對原始數據觀測值進行多普勒平滑偽距處理，獲得處理后的位置信息；再將其傳輸到HeNCORS 服務器，獲取更精準的差分信息，終端接收信息后，進行定位解算并返回高精度位置信息。采用測量標志普查管理系統（App 端）獲取定位點的高精度位置信息，采集其屬性信息、附件信息、巡查（普查）信息，再將其導入測量標志普查管理系統（PC 端），對普查信息進行修改與補充，生成測量標志信息表。

測量標志普查管理系統（App 端）用于獲取點名、概略經緯度、概略高程等測量標志屬性信息，精準經緯度、照片、方位角等附件信息以及指示樁埋設情況、標志巡查情況等巡查（普查）信息。測量標志普查管理系統（PC端）接收App端獲取的信息并進行標準化，生成與全國測量標志管理信息系統所需格式一致的測量標注普查信息，存入數據庫。基于HeNCORS的測量標志普查系統充分利用HeNCORS高精度定位的優勢，提高了定位精度，擴展了測量標志普查功能，解決了與全國測量標志管理信息系統格式不統一的問題，實現了測量標志普查的精準性與高效性，滿足了測量標志高質量普查的要求。

3 系統實現與應用

3.1 開發環境

測量標志普查管理系統（App 端）基于Android Studio開發平臺，采用Java的多線程開發技術；PC端以.NET Framework為開發平臺，采用C#語言進行系統開發，二者的功能模塊相輔相成，互為補充。系統主界面見圖3。

圖3 系統主界面

3.2 系統應用

基于HeNCORS 的測量標志普查管理系統已成功應用于鶴壁市測量標志點普查中。利用測量標志普查管理系統（App 端）進行外業測量標志普查，獲取并存儲124 個測量標志點的屬性信息、附件信息、巡查（普查）信息。信息錄入界面見圖4，標志點統計見表1，可以看出，鶴壁市原始測量標志點124 個，包括4 大類、9小類。

表1 鶴壁市測量標志點普查信息統計表

在PC 端對外業不方便或不用獲取的信息進行補充，并可對已有測量標志點信息進行修改；再將測量標志點信息批量生成與全國測量標志管理信息系統一致的JSON 文件，并導入全國測量標志管理信息系統（圖5）。由基于HeNCORS的測量標志普查管理系統可知，鶴壁市測量標志點共計117 個（除去重復測量標志點7 個），其中有效點位100 個，占全部點位的85.5%；損毀點位17 個，占全部點位的14.5%，因此鶴壁市測量標志點存在一定的損毀，需要及時采取有效措施對已損毀的測量標志點進行保護或重建。

圖5 導入全國測量標志管理信息系統界面

4 結 語

根據測量標志普查的實際需求，結合當前測量標志管理存在的問題，本文引入了HeNCORS 高精度定位技術，基于Java的多線程和C#WinForm開發了基于HeNCORS 的測量標志普查管理系統（App 端和PC端），完善了測量標志普查功能，提高了測量標志點的定位精度，統一了測量標志信息格式，為河南省全域測量標志普查提供了有力的技術支撐。