摘要：為改變地下管網外業(yè)普查的傳統流程，降低管網外業(yè)探測的復雜度，實現管網信息的數字化采集，本文提出并設計了一種基于Windows Mobile(WM)嵌入式平臺管網信息采集系統。針對WM嵌入式平臺的特點和地下管網普查的專業(yè)要求，結合系統的應用需求對管網信息采集系統進行了分析和設計;并運用VC++等開發(fā)工具開發(fā)出了一套地下管網信息采集系統。項目生產驗證表明：該系統運行穩(wěn)定良好，能有效提高普查的工作效率，使管網普查工作更加方便快捷。

　　關鍵詞：管網普查,嵌入式平臺,Windows Mobile(WM) ,地下管網,數據采集

　　0引言

　　作為城市基礎設施的重要組成部分，城市地下管網已經與環(huán)境保護和人民的生活密切相關，其資料是城市規(guī)劃建設和發(fā)展的基礎信息，對保證人民的正常生產生活和社會發(fā)展具有重大意義[1]。地下管網大部分埋在城市地下空間，縱橫交錯、錯綜復雜，具有隱蔽性、復雜性、系統性和動態(tài)性的特點。然而長期以來，地下管網的管理維護大多采用人工測繪和圖紙管理，效率低下，因此國內外很多生產和科研部門對管網信息的采集管理進行了研究。

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

　　為提高建立數字化地下管網普查的工作效率，減少數據出錯機率，實現外業(yè)普查信息快速、高效、直觀地自動化采集處理，本文將基于WM平臺的產品引入地下管網外業(yè)探測作業(yè)中;以該嵌入式平臺為基礎開發(fā)出了一套地下管網信息采集系統，實現了管網普查數據的數字化采集和內業(yè)數據的自動化處理。

　　1管網信息采集

　　1.1傳統作業(yè)方法

　　管網探測根據管網埋設條件及深度有如下幾種方法：1雙端連接法;2電磁感應法;3充電法;即單端連接法;4特征比值法(三角法);5夾鉗(環(huán))感應法。在復雜地段，應采用多種方法反復驗證，以精確定位目標管網信息。對準確定位的管網點需實地標記并編號，同時記錄還要記錄管性、點號、管徑、埋深、材質、埋設日期等信息;接著將各管網點標注在草圖上，內業(yè)根據紙質記錄信息輸入數據庫并將各管網點連接成管網圖。

　　傳統方法以模擬記錄方式為主，費時易錯;通過手工輸入進行內業(yè)建庫，中間環(huán)節(jié)多而繁雜，自動化水平低，無法實現內外業(yè)一體化作業(yè)。因此開發(fā)一套數字化的信息采集系統，不僅能夠克服這些缺陷，同時能夠降低管網外業(yè)探測的復雜度，提高生產效率。

　　1.2基于WM的采集系統

　　管網信息普查的目的是為查明地下管網的空間位置、規(guī)格、性質、材質、走向、埋深、埋設時間和權屬單位等信息。其具體的工作包含以下內容：1空間數據信息的采集，如各管網點的位置信息等;2管網屬性信息的采集，如材質、規(guī)格等。信息采集時要充分利用測區(qū)內已有的測繪資料及相關管網資料等[2]。

　　本信息采集系統基于微軟公司的WM嵌入式平臺。通過探測儀探測管網部分屬性信息，空間位置信息可在外業(yè)采集系統上利用已有資料進行交互式的實時獲取。管網屬性信息按管網種類分別存儲，使用統一的文件接口自動化的導入內業(yè)處理系統中(如CAD等)。該采集系統能夠避免人工記錄的錯誤，有效保證數據處理內外業(yè)處理一體化。

　　2系統分析設計

　　2.1管網數據分析設計

　　管網空間結構一般由管網點、管網段及其附屬設施構成。根據管網的屬性特征可將管網數據分為點庫與線庫兩類;即管網由管網段構成，每一管網段由直接相連的兩個管網點組成。該“兩點一線”數據結構能夠使管網連接方式相對簡單，連接關系僅有起點和終點，便于數據的后續(xù)內業(yè)處理。為更好地進行探測追蹤，避免具有上下連接關系，管徑、用途、所屬單位等屬性一致的“管線段”的重復性記錄，本系統在通用的“兩點一線”數據結構基礎上加入“管線段”結構，使得管線相對關系和邏輯關系更加清晰。

　　針對管線屬性數據信息的空間構成特點，根據結構簡單、低冗余度、易于管理的原則設計了表1所示的數據結構。

 

　　2.2系統顯示分析設計

　　嵌入式產品CPU運算速度低，內存小，分辨率小。若以傳統矢量存儲顯示方式，將矢量存儲的空間數據(已有的各種地形圖等)讀入計算機，根據用戶選擇將數據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。任意時刻信息采集平臺顯示的圖形數據只是全部數據的一部分，適當減少屏幕顯示區(qū)域的數據，可在不影響數據顯示的同時大大提高顯示速度[3]。按照這種方法，將應用于Mobile平臺的空間數據采取分塊分級存儲結構的方式進行組織管理。

　　3系統實現及應用

　　3.1系統開發(fā)運行環(huán)境

　　受系統運行環(huán)境的限制，運行在模擬器或設備上的開發(fā)環(huán)境必須以一定的PC機開發(fā)環(huán)境為基礎;同時PC機須保證USB串口能夠連接Mobile平臺，以便系統下載到平臺上運行。PC機的性能直接影響了數據下載的能力、對平臺的管理能力。開發(fā)環(huán)境既要考慮開發(fā)環(huán)境和技術支持也要考慮經濟效益[4]。本系統開發(fā)環(huán)境配置如下：筆記本電腦，同步電纜線及外設，操作系統(Windows7)，開發(fā)工具(VS2005、Windows Mobile 6 SDK)，同步軟件。系統運行環(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(Windows Mobile6.1)。

　　3.1系統關鍵功能實現

　　該系統關鍵在于將已有的多種數據信息轉換成WM采集系統能夠直接利用的數據。將已有的信息(如地形圖、設計圖等)轉換成圖片文件，并將坐標信息存儲于文件名中。外業(yè)探測時將空間信息和屬性信息保存在數據庫中，從而實現外業(yè)數據的數字化采集。

　　利用函數SHLoadImageFile()載入圖像，并根據圖像文件名自動加入坐標系統信息。假定圖像上左上角坐標為(X0，Y0)，圖面上任意一點的坐標(X，Y)為： 。圖像的顯示及縮放操作通過StretchBlt()函數完成，在作業(yè)過程中自動化的根據當前鼠標點擊位置截取部分圖像進行縮放、平移顯示。值得注意的是：為加快顯示速度和提高系統利用效率，本系統中圖像顯示采用分塊管理的方式，即實時顯示需要的圖像塊。

　　系統運行界面如圖1所示，可使用按鈕(1:1)預覽整圖大小。如圖2所示，鼠標框選屏幕感興趣的圖像區(qū)域，系統將框選區(qū)域中心自動縮放至屏幕中心;更新StretchBlt()函數中圖像顯示的區(qū)域大小坐標實現圖像的平移操作。

 

　　系統將數據按管網類別分別存儲(圖3)，同時可進行點號重復性等錯誤檢查。如圖4所示：將保存的數據庫文件(.ecb)通過特定的數據接口直接讀入CAD系統中，顯示的各種管網信息點，實現數據的自動化采集。

 

　　4結束語

　　本文針對地下管網普查的作業(yè)需要，通過系統分析設計，開發(fā)了一套基于Windows Mobile的管網信息采集系統，并將其用于實際生產項目，取得了令人滿意的效果，開拓了地下管網外業(yè)數字化普查的新視角。該采集系統能實時記錄外業(yè)探測數據，能夠剔除部分作業(yè)粗差，為管線探測一體化進程奠定了基礎，已成為我單位地下管網普查的有力工具。

　　參考文獻

　　[1]田應中,張正祿,楊旭.地下管網網探測與信息管理[M].北京:測繪出版社,1997

　　[2]李黎,李劍.基于管理的地下管網數據探討[J].地理空間信息,2004,2(4):40242

　　[3]李魯群,李成名,林宗堅.一種適合掌上電腦GIS矢量的柵格存儲數據結構的研究[J].計算機應用研究,2002(7):1182120

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