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亚米级管线位置数据采集与智能应用分析——基础探测与民用探测的构想
2015-04-09 18:41:00    浏览次数:
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作者  王向坤
      1、前言
      本文的用意是要探讨一种简便易行的管线位置数据采集及数据集成应用方式的可行性。习惯上,管线探测就是管线数据采集,但管线数据采集不只有管线探测,管线探测就是为了确定管线位置、坐标及附带静态属性信息,因此,我们用管线位置数据采集来描述,其功用就是通过地图来实现。不管是纸质地图,还是电子地图,亦或是数字地图,以及更具体的专题地图,其目的是一样的,只是形式不同而已。
      我们先回顾一下管线探测的大致情形,城市管线探测工作已经开展了20年,服务的对象几乎涵盖了所有行业客户。可以这么说,凡是存在生产、生活活动,具备一定的区域范围,存在管理组织,它就存在管线探测的可能。不管这个区域是社区、厂区,还是开发区、城区,甚至是跨区域都没关系,一样是管线探测包容的目标客户,不管迟早,还是主动被动,都要开展这项工作。我这样说,不同的人感受可不同。好了,回到我们的主题,管线探测孜孜以求的目标之一就是提高、保证探测的精度,使之满足规程的规定,精度取决于具体的设备、技术、方法、工艺及人员素质等因素。高精度是高质量的首要条件,更是探测成果的必要条件。探测成果已经提交客户,就进入了用户管理和动态更新的阶段。
      2、动态更新的现实问题
      随着管线探测的不断发展,用户在管线管理、动态更新方面做了大量工作,但效果参差不齐。究其原因,存在着资金、组织、技术、资源等方面的问题,我们这里重点分析技术方面的原因。管线探测是一个有着理论依据、专业性强、集成多学科技术的专业化工作,其工业化的特征,要求有一个组织来协同完成这个工作。这个组织对于客户来讲原就不存在,随着探测工作的结束,需要建立这么一个组织,难度非常大,也就是说,用户自己要想搞好动态更新,难度非常大。
      许多用户在这方面做了大量工作,投入了人员、设备、技术,制定了数据标准,开发了数据检查、入库工具。但是,产生的数据前后差别依然很大,表现在数据的精度、完整性、一致性等多方面的问题。有时不得不建议用户增加时间、单位等标识加以区分,为将来可能的统一更新做准备。
      继续委托专业管线探测单位定期进行管线的增补测,是一种可以考虑的办法,当然还有其他办法。但是不灵活,不能及时做到数据更新。即使采用委托的办法,也只有少部分单位能够做到。
      再回到技术原因分析上面,制约动态更新的一个重要因素是坐标,国内管线探测基本上采用国家或地方坐标系。坐标或坐标系在数学上很简单,但在地理上,就很复杂,理解它需要测量方面的专业知识,获取它需要专业的设备、人员和技术。管线数据属于GIS数据的一个具体要素,GIS区别于其他MIS等信息系统的标志就是数据,GIS需要在建立系统的同时,建立数据,否则系统就没有任何用处。数据的建立需要专门的队伍,这就是门槛。
      管线用户是一个应用部门,不是GIS数据生产部门,没有这个能力。管线数据不是衣服,不需要自己制作,不能穿一段时间就淘汰。说到这里,动态更新是一个目标,实践过程需要因人而异。可以和地形图作对比,地形图的更新纯粹是专业队伍工作,地形图的更新好像没有强调用户做到动态更新。地形的基础性与管线的权属性,是导致动态更新在主体、时间上差异化的原因。管线单位不能进行地形图的测绘,地形数据获取存在很多壁垒,这也是现实存在的另一个问题。
      3、管线探测分级的探讨
      用户所在行业的不同,对坐标的敏感性、要求就不同。一般城市规划等部门需要高精度的坐标,用于处理管线位置的规划管理,专业管线对坐标的感觉就不直观。而管线探测采用了相同的规程、标准,在应对不同类型用户的需求时难度较大。我们不妨把用户分为政府级的基础探测和权属级的民用探测(或叫应用探测等其它名字)两个类型,想当然的区别为两个市场、两类地图,依此分析如何解决这个问题的方法。
      基础探测就是目前的管线探测,我们就不再赘述。在分析民用探测之前,我们先参考一下互联网导航地图。导航地图由专业单位制作、发布,无偿供用户使用,因其便利性、快捷性,是人们日常离不开的工具。借助互联互通,导航地图进入到桌面办公、移动应用等多个领域,虽然时间有滞后,精度不是很高,但是人们仍然广泛使用它。这个地图与我们的管线探测地图是隔离的,不仅仅是坐标系的不一致,还有相关法规制度的制约。管线探测单位确实做不到自己的地图,因为前面已经讲过,管线是有权属的,除他自己之外,别人是不用的,只能为用户建立地图。再做一步分析,城市规划部门也不用导航地图做规划,它仍然要使用基础探测地图。下面我们就借助导航地图,来谈谈民用探测地图的制作与管理。
      我们不妨把民用探测地图叫做民用探测导航地图,既然借助导航地图,那就可以把导航地图作为地形背景使用,想办法把管线叠加上去,就像把车辆轨迹导入进去一样。导航、LBS位置服务等属于GIS的范畴,但面向最终用户,它就是一个简单的地图概念,图商等后台支持单位没有特意标榜它的专业性和高深度,否则可能会吓坏观众。也正是如此,才以很自然的方式进入人们的视野,融入人们的生活。反观我们的管线探测,始终处在一个非常专业的圈子里,自己不仅要全方位从理论、技术、方法、设备等方面系统掌握,还把这个要求延伸到了客户层面,这就是实施管线探测以后,动态更新不能搞好的根本技术原因。即便是客户配备了相应资源,但面对有限的地域,实际的工作量不足以养活这个队伍。有的不得不走出去,那它就变身为专业的队伍,难度很大,几率不高。
      基础探测可以定期实施,但民用探测需要及时更新,否则不能满足用户管理的需要。写到这里,出现了一个不可解决的矛盾,其实这个矛盾就是现实存在的实际问题。因此,我们不得不做一个假设,假设将管线探测分出等级,就是上面提到的基础探测和民用探测。基础探测继续遵循现有规则,民用探测降低要求,借助现有设备、技术的水平,不仅专业单位能够实现,而且客户也能胜任。其实就是精度的降低,目前市场上亚米级测量设备比较普遍,技术要求不高,操作简单。如果这个精度能够满足管理的需要,那就需要突破这个鸿沟。对于客户来说,能够及时进行竣工测量,因为现场比较清晰,又有设计图等参考资料,基本不需要物探技术来查找管线,直接可以进行测量,完成数据采集。再加上测量的便利性,实现动态更新是可行的。
      4、管线导航地图架构与智能应用分析
      解决了这个瓶颈,进入数据、地图的管理领域,我们再继续上面的导航地图话题。用于导航、LBS位置服务的互联网地图太多了,这些图商出于竞争的考虑,都在努力完善、及时更新着自己的地图,大量的应用基于互联网地图开展,使用和操作又非常简便。它封装了高技术、高投入的制作过程,呈现出来的是无需专业知识、无需培训就能直接使用或再开发的成果。因此,不得不研究将民用探测与互联网地图进行融合的课题。其实对于用户来说,要求很简单,一个工作人员利用智能手机随时可以定位自己,他想看到周围地下自己的管线,因此,想办法把管线做进去就可以了。
      我们设想一种架构,企业建立内网,并通过路由器、防火墙等与互联网相连。内网建立管线服务,它包括管线资料的存储和地图的发布,另建立集成应用服务,把内网管线服务与互联网地图服务集成在一起,内网用户就可以浏览查询基于互联网地图的管线数据。如果企业申请与电信部门的出口,通过硬件ID、身份识别、认证等授权方式,企业人员就可以利用互联网在线访问管线服务,包括定位、巡线、导航、采集业务就可以开展,甚至可以开展在线数据的竣工采集更新。
      互联网地图发布有着严格的法律制约,需要相应的资质。民用探测管线是为了解决企业在建立、管理自身管线数据的需要,和互联网地图融合在了一起,但不等同于互联网地图发布,它主要是满足企业内部管理,在企业内部运转。部分业务利用互联网实现移动应用,仍然要增加身份识别、认证等授权方式,且管线资料为自身财产,自然不愿意共享。所以,从内部主观意愿及外部客观条件限制来讲,民用探测管线发布服务是可控的。这个服务被严格限制在了一个有限的范围内,从管理上来说是可行的。
      为了进一步控制,可以把管线服务分为内网服务与外网服务,内网服务直接使用民用探测数据,外网服务必须至少采用GCJ-02对地理位置进行首次加密。这项工作可以由服务方案提供商处理,这一点可以作为项目验收的一项前提条件,并作备案处理。
      再谈到坐标,为了避开坐标系转换的难点,可以采用国际WGS-84坐标。GPS等设备采集的数据可以直接使用,而无需转换。
      这样,民用探测借助互联网地图进入了一个广阔的空间。这项工作中,管线服务方案、亚米级测量设备、移动应用封装了高技术制作过程,把一个简易的操作和使用留给了企业用户。企业用户无需花费太多精力和费用,就能完成自己管线的采集、发布,腾出时间和精力、费用去设计、建立适合自己的企业地图和应用,从而进入智能应用的范畴。毕竟管线位置数据仍是一个基础的东西,管线的安全、经济、合理运行才是用户最终关注的内容。借助完整的管线网络,基于物联网的动态监测数据才能在调度、规划、安全预警、抢险等方面发挥更大的作用。借助互联网地图,才能及时反映民众对管线运行问题的报警、处理反馈,才能形成互动,促进管线的科学管理。
      没有了坐标系、投影、转换、GIS等这些专业困扰,在行走之间即可轻松完成原本复杂的工作。这本来很简单,无需为工作过程炫技,炫技是设备、方案服务提供商为了博取用户青睐采用的一种手段。这好比一部手机不管制作过程如何复杂,集成、创新了多少新技术、新应用,都不是用户关心的,用户关心的是是否适合自己,性价比是否高。如果这部手机的使用还需要高深的理论和技术,那简直不可想象。
      其实这就是一种观念的改变,工作方法随着基础探测的多年实践已经成熟,设备、技术也已具备条件,互联网地图大环境的发展趋势迫使我们不得不做出变革,挣脱束缚的窠臼,迎来更广阔的空间,管线移动导航地图才能真正建立和发展。
      当然,将来的实现还需要相关标准、制度的扩充和改变,才能使设想有法可依,有理可据。
      以上仅代表本人的观点,目的是抛砖引玉,共同思考,解决传统积累的问题以及新形势下的新对策。如有错漏,敬请批评指正。

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