上海地面沉降測量APP的研究與應(yīng)用

李曉東（上海市地質(zhì)調(diào)查研究院，上海 200072）

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上海地面沉降測量APP的研究與應(yīng)用

李曉東
（上海市地質(zhì)調(diào)查研究院，上海 200072）

摘 要：分析地面沉降測量現(xiàn)狀，研究開發(fā)出適合地面沉降現(xiàn)場測量的APP應(yīng)用程序。闡述了上海地面沉降測量APP技術(shù)方法與功能裝置，并結(jié)合應(yīng)用實(shí)測分析了其實(shí)際效果。對于規(guī)范地面沉降測量，提高野外作業(yè)工效，強(qiáng)化監(jiān)測數(shù)據(jù)的安全保密具有示范意義。

關(guān)鍵詞：地面沉降；水準(zhǔn)測量；APP技術(shù)

上海地面沉降始于20世紀(jì)20年代初期，因工業(yè)化導(dǎo)致地下水開采劇增而引起。至20世紀(jì)60年代，地面沉降對上海防汛、航運(yùn)、港口及建筑物安全等方面的影響日益突出，引起了社會各界廣泛關(guān)注[1]。隨后對地面沉降開展了系統(tǒng)勘查與研究，并不斷建設(shè)和日益完善地面沉降監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系，逐步建立了基于GPS技術(shù)的沉降觀測一級網(wǎng)及加密網(wǎng)[2]。在地面沉降測量方面，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，逐漸采用自動化、網(wǎng)絡(luò)化的測量技術(shù)[3～5]，大大提高了沉降測量的效率。但是傳統(tǒng)的自動化監(jiān)測技術(shù)僅具有單向傳輸功能，如常規(guī)的電子水準(zhǔn)儀測量采集數(shù)據(jù)仍然需要人工計算和上傳發(fā)布數(shù)據(jù)。上海地面沉降測量APP的研究與應(yīng)用，不僅可實(shí)現(xiàn)測量終端與服務(wù)器的雙向數(shù)據(jù)傳播，同時將數(shù)據(jù)采集、規(guī)范檢查、數(shù)據(jù)上傳發(fā)布一次性完成，保證了地面沉降測量數(shù)據(jù)的實(shí)時性、準(zhǔn)確性及安全性。

1　上海地面沉降測量APP的研究背景

1.1 上海地面沉降測量現(xiàn)狀

目前，上海地面沉降測量已采用了一定的自動化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，但由于自動化監(jiān)測自身的一些缺陷，如成本較高和誤差累積等，上海的大部分沉降測量仍采用電子水準(zhǔn)儀對監(jiān)測站的分層標(biāo)、套管等監(jiān)測設(shè)施進(jìn)行測量采集數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行手工計算，上傳發(fā)布數(shù)據(jù)；如果發(fā)現(xiàn)問題，還得到現(xiàn)場進(jìn)行重新測量。這樣，周期長且費(fèi)時費(fèi)力，不利于地面沉降監(jiān)測的監(jiān)管。同時由于存在人為干預(yù)，數(shù)據(jù)暴露，極易發(fā)生信息泄密，影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的安全與保密。

1.2 APP技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與特點(diǎn)

APP是Application的簡稱，指第三方移動應(yīng)用程序。目前廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)功能模塊，它具有更加豐富的交互設(shè)計，更好的用戶體驗(yàn)；對設(shè)備有更大的控制權(quán)以及終端與服務(wù)器端更好的互動等特點(diǎn)。而地面沉降的APP應(yīng)用目前在國內(nèi)還是空白。地面沉降測量APP，采用無線網(wǎng)絡(luò)、WebService、藍(lán)牙通訊等技術(shù)，結(jié)合電子水準(zhǔn)儀，減少了沉降監(jiān)測監(jiān)管的很多環(huán)節(jié)，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與及時性，同時也節(jié)省了人力物力，提高了工作效率。地面沉降測量APP只采集標(biāo)尺讀數(shù)，不計算高程和沉降量，高程和沉降量放在后臺進(jìn)行，不存在泄密問題。數(shù)據(jù)分外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)，外網(wǎng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收和計算，內(nèi)網(wǎng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲，保證了數(shù)據(jù)的安全。

2　上海地面沉降測量APP的研發(fā)與功能實(shí)現(xiàn)

2.1 軟件架構(gòu)

根據(jù)上海市地面沉降數(shù)據(jù)的保密要求，并結(jié)合沉降觀測的外業(yè)需求，軟件采用三層：移動端、外網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)器、內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)器（圖1）。移動端采集測量數(shù)據(jù)；外網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)器作為中間數(shù)據(jù)存儲，測量數(shù)據(jù)上傳到外網(wǎng)服務(wù)器，再同步到內(nèi)網(wǎng)服務(wù)器；內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)器作為數(shù)據(jù)終端，用于數(shù)據(jù)存儲、計算、發(fā)布。

圖1　地面沉降測量APP技術(shù)軟件架構(gòu)Fig.1 Software architecture design of the APP technique for land subsidence monitoring

2.2 功能設(shè)置

上海地面沉降測量APP在開發(fā)時主要考慮到分層標(biāo)測量的特點(diǎn)，在軟件功能設(shè)計上主要為用戶登錄、測量、線路測量、巡查、水位、i角檢查、設(shè)置7個功能模塊。

（1）用戶登錄

登錄頁面用于用戶登錄。用戶需要選擇水準(zhǔn)儀類型、輸入用戶名和密碼（圖2）。只有輸入正確的用戶名和密碼，才允許進(jìn)入系統(tǒng)進(jìn)行測量。系統(tǒng)可記住用戶上次選擇的內(nèi)容。如果是首次使用或服務(wù)器數(shù)據(jù)已更改，需到設(shè)置模塊中更新數(shù)據(jù)。

圖2　地面沉降測量APP登錄界面Fig.2 The user login webpage of the APP for land subsidence monitoring

（2）測量

在測量界面，測量人員可以通過測量儀器讀入數(shù)據(jù)。測量分往返兩種測量類型。在每種類型中，基巖標(biāo)測量兩次，分層標(biāo)和套管測量一次。在每次測量中，讀兩次標(biāo)尺和一次距離。如果兩次讀數(shù)超限，須重新讀數(shù)。根據(jù)兩次標(biāo)尺讀數(shù)計算平均值。錄入測量人員信息。測量結(jié)束，數(shù)據(jù)提交。在提交時，會檢查數(shù)據(jù)是否超限，對于往返測量超限的數(shù)據(jù)，自動刪除，進(jìn)行第二次測量。對于與上次測量差之差超限的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)上傳并進(jìn)行第二次測量，取兩次的平均值。只有數(shù)據(jù)提交成功后，才能進(jìn)行下一站點(diǎn)進(jìn)行測量。

（3）線路測量

由于分層標(biāo)位置的關(guān)系，不能采用普通的測量方法，而必須采用水準(zhǔn)支線方法進(jìn)行測量。水準(zhǔn)支線是由一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)開始，最后既不附合也不閉合到已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)上的一種水準(zhǔn)路線。這種形式的水準(zhǔn)路線由于不能對測量成果自行檢核，因此必須進(jìn)行往測和返測，或用兩組儀器進(jìn)行并測。測量的各種控制參數(shù)與分層標(biāo)的各種控制參數(shù)相同。

（4）巡查

在對分層標(biāo)的測量過程中，對于不能測量的標(biāo)組、分層標(biāo)、套管要進(jìn)行拍照，上傳到服務(wù)器，并說明不能測量原因。也可用于對地面沉降監(jiān)測設(shè)施和水位井的巡查。

（5）水位

錄入水位數(shù)據(jù)，并上傳到服務(wù)器?？梢愿鶕?jù)拼音、拼音簡寫、漢字查詢區(qū)縣和水位井。對錄入的水位井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行有效性檢查，不符合要求的數(shù)據(jù)，要求重新錄入。錄入時記錄錄入人員、錄入時間、錄入數(shù)據(jù)時所在的位置，可精確到街道和門牌號。

（6）i角檢校

用已經(jīng)進(jìn)行了i角檢校的水準(zhǔn)測量儀，按照規(guī)范布置測量現(xiàn)場，使用本系統(tǒng)重新讀入數(shù)據(jù)，按照規(guī)范進(jìn)行計算得到i角[6,7]。計算好以后的i角保存到系統(tǒng)中。

（7）設(shè)置

設(shè)置界面包括更換設(shè)備類型、獲取當(dāng)前監(jiān)測站最后測量數(shù)據(jù)、查看當(dāng)前監(jiān)測站最后測量數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)更新、查看各種控制數(shù)據(jù)、查看不能測量描述信息、查看測量人員、版本更新、關(guān)于、退出等功能。

3　上海地面沉降測量APP應(yīng)用實(shí)例

2014年12月，運(yùn)用地面沉降測量APP對國棉十七廠、塘橋兩地的分層標(biāo)進(jìn)行實(shí)地測量，結(jié)果如圖3。

圖3　上海分層標(biāo)APP測量成果Fig.3 The results of intensometer measuring by APP technique in Shanghai

測量結(jié)果經(jīng)驗(yàn)證，符合測量規(guī)范，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。上海地面沉降測量APP完全能夠勝任地面沉降的測量任務(wù)。

4　結(jié)語

上海地面沉降測量APP作為國內(nèi)首個以分層標(biāo)測量為主的APP應(yīng)用軟件，對于規(guī)范地面沉降測量，數(shù)據(jù)保密有很好的示范意義。同時，通過對本系統(tǒng)進(jìn)行一定的升級改造，也可以應(yīng)用于常規(guī)高等級水準(zhǔn)測量、重大市政工程[8]及高大建筑物沉降監(jiān)測等方面。

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Research and application of APP technique for land subsidence monitoring

LI Xiao-Dong
(Shanghai Institute of Geological Survey,Shanghai 200072,China)

Abstract:This paper analyzes the present situation of land subsidence monitoring,research and development using the APP application program to create land subsidence field measurements.The technological method and function of APP monitoring to measure land subsidence in Shanghai is discussed and compared with measured values to determine its accuracy.Land subsidence measurements are used for specification,to improve the working efficiency of the wild,and demonstrate significance for strengthening safety monitoring data confidential.

Key words:land subsidence;level measure;APP technique

基金項(xiàng)目:上海市規(guī)劃和國土資源管理局科研項(xiàng)目

作者簡介:李曉東(1970-),男,工程師,主要從事地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)研究.

修訂日期:2016-01-20

收稿日期:2015-11-23

doi:10.3969/j.issn.2095-1329.2016.01.023

中圖分類號：P642.26

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2095-1329(2016)01-97-03

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