行业导航电子地图在线路工程勘测中的应用

王瑞,班伟,王路,杨欢

(新疆石油工程设计有限公司,新疆 克拉玛依 834000)



行业导航电子地图在线路工程勘测中的应用

王瑞,班伟,王路,杨欢

(新疆石油工程设计有限公司,新疆 克拉玛依 834000)

在长距离线路工程初步设计阶段,传统的踏勘方式暴露出诸多弊端和局限性,随着GPS导航定位技术、信息化软件、无线通信、手机移动终端等多种高新技术的飞速发展,导航电子地图的出现解决了这一实际难题,本文简单介绍了国内导航电子地图的发展现状及优缺点,着重阐述了奥维互动地图在实际线路工程勘测中的坐标系转换、套合CAD图等行业功能,结果表明,使用带行业功能的导航电子地图可以大大提高踏勘选线工作效率,提高线路设计的合理性,减少实地踏勘成本和工作量,缩短设计周期。

导航电子地图;奥维互动地图;踏勘选线;坐标系;套合CAD图

0 引 言

在长距离输气管道、公路、电力线等线路工程踏勘选线工作中,往往因路不熟,常为找一个点而绕很多弯路,浪费很多时间,工作效率低下,线路越长,这种情况愈加明显。传统的踏勘方式主要有携带纸质地形图、手持GPS导航仪、笔记本上安装google earth等方法,纸质地形图往往内容老旧,购买周期长,风雨天易破损,携带不方便。手持GPS导航仪虽然能实时显示位置信息并指明方位,但其地图信息非常有限,仅能显示城市主干道、国道,省道等主要道路信息,郊区或矿区的大车路和便道根本无从知晓,再加上手持GPS导航仪出厂时通过保密处理,使之定位数据和地图无法匹配,这些都导致其无法有效指导野外踏勘找路寻点工作。利用安装了google earth的笔记本虽然解决了找路的麻烦,但google earth并不能实时显示当前位置,而需要肉眼识别或者结合第三方软件使用,比较费时,再加上笔记本的续航能力和缓存能力有限,所以携带笔记本的方式在长距离线路踏勘中并不适用。综上所述,每种传统的踏勘方式都有它的弊端和局限性。

近年来,随着GIS电子地图的出现和快速发展,将GPS实时定位结果和GIS电子地图直接结合在一起使得导航事业进入了全新的领域。而将具有行业功能的导航电子地图应用于个人移动终端,和传统踏勘方式相比,更是有质的飞跃,甚至超乎人们想象[1],该方法集合了传统方式的所有优点,能实时定位,地图现势性好,小巧便携,在踏勘选线、找点、规划交通路线、辅助地形图测绘中有很大帮助。

1 导航电子地图简介

国内导航电子地图应用服务产业已有十几年的发展,在导航技术不断成熟以及市场需求日益高涨的推动下,已形成了一定的市场规模和用户数量,主要应用于车载导航、PND终端、智能手机、互联网以及各行业指挥调度信息系统等领域,市场需求快速增长、应用模式呈现多样化。该行业目前尚处于技术引进消化发展阶段,整体技术性能与国际水准尚有差距。随着通讯手段和终端能力提高,导航电子地图应用服务在向着在线、通讯、数据即时更新方面发展,目前在国内从事导航电子地图应用服务开发的企业和单位主要有高德、凯立德、百度、新浪、搜狗、腾讯等,上述产品含有丰富的城市地图服务功能,包含语音识别、电子狗、天气预报、演示立交桥走法、叫车服务等高级功能,主要侧重于全方位满足人们自驾旅游,随时随地掌握出行生活的需要,而勘测工作主要集中在基础设施并不完善的郊区或偏远山区,上述城市地图服务功能在这里便显得苍白无力,更需要的是具备测绘行业功能的导航电子地图,由北京元生华网公司开发的奥维互动地图的出现填补了这一空当,该地图是基于Google API、Sogou API、Baidu API的跨平台地图浏览器。支持ios (iphone、ipad)、android、windows、winphone、Web五大平台。奥维互动地图集成了Google混合卫星图、Google地图、Bing卫星图、opencycle等高线地图、百度地图、搜狗地图等多种电子地,并可自由切换[2]。该地图除了具备上述城市服务地图的基本功能外,还支持多种航迹格式导出、套合CAD图、对象关联、测量坐标系转换、测量里程、面积、转角等各种行业功能,该地图分为手机版和PC版,被广泛应用于线路工程测量中,是勘测人员野外出行、踏勘选线、找点的必备工具。

2 奥维地图在线路工程勘测中的应用

2.1 工程概况

克拉玛依至乌鲁木齐成品油管道工程光缆线路由西北向东南,途经新疆维吾尔自治区克拉玛依市、石河子市、玛纳斯县、呼图壁县、昌吉市、乌鲁木齐市头屯河区,地势呈现北低南高趋势,海拔高度相差近500 m. 全线分为两个测段:702泵站～703泵站、704泵站～王家沟,总长度约为210 km,此次踏勘的任务为调查全线的公路、铁路、河流的穿越位置及线路重要拐点,将踏勘成果概略坐标整理后提交设计人员使用。

2.2 地图下载

在使用奥维互动地图之前,先要做好准备工作。因手机屏幕过小,操作不便,所以准备工作在电脑上完成。打开奥维互动地图PC版,登录帐号密码,导入点位及路线信息,通常这些线路信息为kml或gpx格式,是设计人员在google earth或手持GPS随机软件上设计线路时保存的,奥维互动地图完全支持这些数据格式,并可以与这些软件实现数据共享。导入成功后,点击“与云端同步对象”,选择将本地对象上传合并入云端,再点击“开始同步”,观察进度条即可将导入的线路信息上传到云端服务器。上传成功后,在电脑上的准备工作也随之结束,这时关闭奥维互动地图PC版,打开手机版,重新登录账号密码,选择从云端下载对象合并入本地,将线路信息导入手机中,进入地图数据管理模块下载地图,下载方式分为区(县)范围下载和自定义范围下载[3],通常根据线路信息选择自定义范围下载,地图类型选择Google混合卫星图,该地图现势性好,对道路情况的变化更新非常及时,连田埂路、戈壁便道、乡间小道在地图上都清晰可见。地图支持18个级别数据下载(如图1所示),野外踏勘通常选择16级地图下载即可,因地图较大,建议用户手机在wifi状态下下载。为了方便起见,也可以依据线路走向拖动软件视图窗口自动下载地图至足够清晰为止。地图下载结束后,就可以在野外踏勘时离线浏览地图信息。

图1 选择地图下载级别

2.3 设置坐标系

奥维互动地图默认采用WGS-84坐标系,而常规测量工作采用较多的是1954年北京坐标系、1980西安坐标系、CGCS2000坐标系以及由这几个坐标系演变的各种地方坐标系,该地图可以实现WGS-84坐标系与这几个坐标系间的相互转换。打开奥维地图PC版或者手机版,点击“系统设置”,将系统坐标系选择为“横轴墨卡托投影”,再点击“设置“,在弹出对话框中可以选择需转换的目标坐标系类型,转换方法有七参数、三参数和四参数法,转换模式设置为修正模式,对于比较熟悉的测区,可以利用常规的测量坐标系转换参数计算软件结合手上已有的控制点信息精确求取测区七参数,输入到奥维地图中,再设置中央子午线即可。若测区没有足够的控制点,可以利用1-2个控制点简单的求取测区三参数或四参数,再应用到奥维地图中。实践证明,通过七参数法采集的坐标精度可达1 m以内,三参数或四参数法采集的坐标精度在3 m左右,结果表明,无论采用奥维地图提供的哪种方法,均可以满足线路工程踏勘选线的精度要求。坐标系设置完成后,便可以在野外勘测过程中随时随地获取物体平面坐标信息,还可以在手机或电脑上将平面位置坐标快速地导入导出。

2.4 套合CAD图

外业踏勘之前或施工图测量之后,可以将电子版CAD图与奥维互动地图套合,再到实地进行巡查,这样不仅可以检查已有CAD图的现势性和可利用性,还可以及时发现已测地形图中漏测、绘错的地物和等高线与实地不符的地形,该方法在很大程度上保证了地形图绘制的准确性,在测绘项目检查验收中可以发挥巨大作用。首先将已有的电子版CAD图转换为“dfx”格式,然后打开奥维互动地图PC版,将做好的“kml”控制点数据导入奥维互动地图中,直接拖动“dfx”格式CAD图到奥维互动地图视图界面,弹出对话框如图2所示,选择关联点转换坐标,在关联点管理中输入2个以上控制点的大地坐标和CAD平面坐标,点击“开始解析”,软件自动分析内存和图纸大小后,再点击“导入”即可完成套合工作,如图3所示。最后通过云端服务器同步至手机中即可进行相应的踏勘、查图、检查验收等工作。

图2 设置关联点信息

图3 套合CAD图

2.5 踏勘路线规划

在野外用手机使用奥维互动地图时,常因要浏览线路总体走向而缩小地图比例尺,导致一些乡村路,施工便道、机耕路等路况信息在地图上无法显示,这时就需要频繁放大比例尺,如果不及时,容易错过一些重要的道路交叉口,走很多冤枉路,影响工作效率。可以利用已下载好的高分辨率google混合卫星图在室内提前规划好交通路线。在奥维互动地图PC版上浏览将要踏勘的点位信息,将可以到达点位并与主干道路相连的简易道路信息以航迹或多线段的形式提前勾绘出来,如图4所示,然后上传到云端服务器,再通过奥维互动地图手机版的同步功能将云端服务器中规划的道路信息下载至手机里,在野外进行实时导航,提高工作效率。同理,该方法在控制网优化设计、水准路线布设中同样适用。

图4 规划的道路信息

2.6 信息检索,实时定位与导航

奥维互动地图集成了GPS导航软件和各种电子地图的主要功能,实现了信息检索、实时定位、轨迹记录以及语音导航等功能一体化,是踏勘选线的有力助手。在野外踏勘时,尤其在沙漠、偏远山区等地,可以开启航迹记录功能,以便能快速找到出去的路,防止迷路。当车辆在野外发生故障时,奥维互动地图可以快速将当前位置信息和航迹信息以短信和上传云端的方式分享给同事、好友,使救援队伍能快速地找到自己。在踏勘过程中还可以利用奥维互动地图的信息检索功能搜索沿线最近的宾馆、饭店、加油站、银行、医院等信息,这些都给踏勘工作提供了有力的后勤保障,大大提高了人员的安全性和工作效率。

2.7 踏勘数据整理

外业踏勘结束后,可以将手机采集的点位信息和记录的航迹通过云端服务器同步至电脑中,并以相应的格式导出,再结合google earth、gis office、mapsource等测量设计软件,在电脑上对线路进行优化设计和局部调整,通过该方法可以大大提高线路设计的合理性,减少实地踏勘成本和工作量,缩短设计周期[4]。本次踏勘工作从开始到提交成果共计4天,平均日行里程100 km,选择沿线生活点3处,采集线路拐点78处,踏勘沿线省道、县道穿越28处,呼图壁河、三屯河、头屯河等大中型河流穿越9处,铁路穿越2处,居民地、规划区、林地保护区、军事用地等重要途径点9处,工作量巨大,较常规踏勘方式相比,数据采集质量准确,缩短工期6至10天,基本上避免了因找路而造成的时间上的浪费,多数情况下是依据规划好的路径直奔目的地,大大提高了踏勘工作效率,充分体现了导航电子地图的行业功能在线路勘测工作中的优越性。

3 结束语

带行业功能导航电子地图的出现,给线路工程测量带来一种全新的工作思路和方法,它突破了传统踏勘选线方式的弊端和局限性,集合了传统方法的所有优点,大大提高了线路踏勘的工作效率,降低了选线难度,节约了生产成本。尽管导航电子地图在野外踏勘选线中具有得天独厚的优势,但也存在一些不足之处,踏勘时使用手机的GPS定位功能会消耗大量的电池电量,需要备用充电宝等外接电源。由于需要下载大量瓦片影像数据,导航电子地图往往对手机内存、处理器、外部存储等硬件配置要求较高。不过,随着GPS导航定位、GIS、计算机、无线通信、互联网等多种高新技术的飞速发展,相信在导航电子地图这一领域的研究会更深入,导航电子地图的功能将会更加完善,在测绘领域中应用也将更加广泛[5]。

[1] 王三军.GPS导航电子地图的应用研究 [D].上海:同济大学,2008.

[2] 张亮. 电子地图在水利工程测量中的应用[J].黑龙江水利科技,2015(11):43-44.

[3] 黄贝. 奥维互动地图在云南省森林资源二类调查中的应用[J].林业建设,2015(2):4-6.

[4] 王江宇,吴沙,张智禹，等. 奥维地图移动终端踏勘选线技术的研究与应用 [J].技术研究,2016(6):115-116.

[5] 周友生. 导航电子地图在移动设备中的应用[J].现代测绘,2012(5):58-59.

Application of Navigation Electronic Map in Line Engineering Survey

WANG Rui,BAN Wei,WANG Lu,YANG Huan

(XinjiangPetroleumEngineeringDesignCo.,Ltd.,Karamay834000,China)

In the preliminary design phase of long distance transmission line,The traditional way of investigation revealed many shortcomings and limitations,With GPS navigation and positioning technology、Information software、wireless communication、The rapid development of mobile terminals and other high-tech,The emergence of navigation electronic map has solved this practical problem. This paper briefly introduces the development status and advantages and disadvantages of domestic navigation electronic map,Orville focuses on the interactive map in practical engineering survey coordinate transformation and CAD chart of industry function.Last show,The use of navigation electronic map industry function can greatly improve the working efficiency of survey line selection,Can greatly improve the working efficiency of the survey line selection technology,Improve the rationality of line design, To reduce the cost and workload of field reconnaissance,Shorten design period。

Navigation electronic map; Orville interactive map; reconnaissance line selection; coordinate system; set CAD chart

10.13442/j.gnss.1008-9268.2017.02.018

2016-11-11

P228.4

A

1008-9268(2017)02-0079-04

王瑞 (1984-),男,安徽寿县人,工程师,现主要从事油气田工程测量方面的工作。

班伟 (1985-),女,新疆乌鲁木齐人,工程师,现主要从事油气田工程测量方面的工作。

王路 (1983-),女,四川南充人,工程师,现主要从事油气田数字化方面的工作。

杨欢 (1985-),女,四川重庆人,工程师,现主要从事油气田数字化方面的工作。

联系人: 王瑞E-mail: 343037946@qq.com