李曉東（上海市地質(zhì)調(diào)查研究院，上海 200072）

?

上海地面沉降測(cè)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(cè)量現(xiàn)狀，研究開(kāi)發(fā)出適合地面沉降現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的APP應(yīng)用程序。闡述了上海地面沉降測(cè)量APP技術(shù)方法與功能裝置，并結(jié)合應(yīng)用實(shí)測(cè)分析了其實(shí)際效果。對(duì)于規(guī)范地面沉降測(cè)量，提高野外作業(yè)工效，強(qiáng)化監(jiān)測(cè)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(cè)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(kāi)采劇增而引起。至20世紀(jì)60年代，地面沉降對(duì)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(huì)各界廣泛關(guān)注[1]。隨后對(duì)地面沉降開(kāi)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(cè)網(wǎng)絡(luò)體系，逐步建立了基于GPS技術(shù)的沉降觀測(cè)一級(jí)網(wǎng)及加密網(wǎng)[2]。在地面沉降測(cè)量方面，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，逐漸采用自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化的測(cè)量技術(shù)[3～5]，大大提高了沉降測(cè)量的效率。但是傳統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)僅具有單向傳輸功能，如常規(guī)的電子水準(zhǔn)儀測(cè)量采集數(shù)據(jù)仍然需要人工計(jì)算和上傳發(fā)布數(shù)據(jù)。上海地面沉降測(cè)量APP的研究與應(yīng)用，不僅可實(shí)現(xiàn)測(cè)量終端與服務(wù)器的雙向數(shù)據(jù)傳播，同時(shí)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(cè)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性及安全性。

1　上海地面沉降測(cè)量APP的研究背景

1.1 上海地面沉降測(cè)量現(xiàn)狀

目前，上海地面沉降測(cè)量已采用了一定的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，但由于自動(dòng)化監(jiān)測(cè)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(cè)量仍采用電子水準(zhǔn)儀對(duì)監(jiān)測(cè)站的分層標(biāo)、套管等監(jiān)測(cè)設(shè)施進(jìn)行測(cè)量采集數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行手工計(jì)算，上傳發(fā)布數(shù)據(jù)；如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，還得到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行重新測(cè)量。這樣，周期長(zhǎng)且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不利于地面沉降監(jiān)測(cè)的監(jiān)管。同時(shí)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(cè)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(jiǎn)稱，指第三方移動(dòng)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(jì)，更好的用戶體驗(yàn)；對(duì)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(dòng)等特點(diǎn)。而地面沉降的APP應(yīng)用目前在國(guó)內(nèi)還是空白。地面沉降測(cè)量APP，采用無(wú)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(cè)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(shí)性，同時(shí)也節(jié)省了人力物力，提高了工作效率。地面沉降測(cè)量APP只采集標(biāo)尺讀數(shù)，不計(jì)算高程和沉降量，高程和沉降量放在后臺(tái)進(jìn)行，不存在泄密問(wèn)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(jì)算，內(nèi)網(wǎng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，保證了數(shù)據(jù)的安全。

2　上海地面沉降測(cè)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(cè)的外業(yè)需求，軟件采用三層：移動(dòng)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(dòng)端采集測(cè)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(chǔ)，測(cè)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(chǔ)、計(jì)算、發(fā)布。

圖1　地面沉降測(cè)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(cè)量APP在開(kāi)發(fā)時(shí)主要考慮到分層標(biāo)測(cè)量的特點(diǎn)，在軟件功能設(shè)計(jì)上主要為用戶登錄、測(cè)量、線路測(cè)量、巡查、水位、i角檢查、設(shè)置7個(gè)功能模塊。

（1）用戶登錄

登錄頁(yè)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(cè)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(cè)量APP登錄界面Fig.2 The user login webpage of the APP for land subsidence monitoring

（2）測(cè)量

在測(cè)量界面，測(cè)量人員可以通過(guò)測(cè)量?jī)x器讀入數(shù)據(jù)。測(cè)量分往返兩種測(cè)量類型。在每種類型中，基巖標(biāo)測(cè)量?jī)纱?，分層?biāo)和套管測(cè)量一次。在每次測(cè)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(jì)算平均值。錄入測(cè)量人員信息。測(cè)量結(jié)束，數(shù)據(jù)提交。在提交時(shí)，會(huì)檢查數(shù)據(jù)是否超限，對(duì)于往返測(cè)量超限的數(shù)據(jù)，自動(dòng)刪除，進(jìn)行第二次測(cè)量。對(duì)于與上次測(cè)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(cè)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(cè)量。

（3）線路測(cè)量

由于分層標(biāo)位置的關(guān)系，不能采用普通的測(cè)量方法，而必須采用水準(zhǔn)支線方法進(jìn)行測(cè)量。水準(zhǔn)支線是由一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)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(duì)測(cè)量成果自行檢核，因此必須進(jìn)行往測(cè)和返測(cè)，或用兩組儀器進(jìn)行并測(cè)。測(cè)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(duì)分層標(biāo)的測(cè)量過(guò)程中，對(duì)于不能測(cè)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(shuō)明不能測(cè)量原因。也可用于對(duì)地面沉降監(jiān)測(cè)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。可以根據(jù)拼音、拼音簡(jiǎn)寫、漢字查詢區(qū)縣和水位井。對(duì)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(shí)記錄錄入人員、錄入時(shí)間、錄入數(shù)據(jù)時(shí)所在的位置，可精確到街道和門牌號(hào)。

（6）i角檢校

用已經(jīng)進(jìn)行了i角檢校的水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x，按照規(guī)范布置測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，使用本系統(tǒng)重新讀入數(shù)據(jù)，按照規(guī)范進(jìn)行計(jì)算得到i角[6,7]。計(jì)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(cè)站最后測(cè)量數(shù)據(jù)、查看當(dāng)前監(jiān)測(cè)站最后測(cè)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(cè)量描述信息、查看測(cè)量人員、版本更新、關(guān)于、退出等功能。

3　上海地面沉降測(cè)量APP應(yīng)用實(shí)例

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

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

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

4　結(jié)語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn)(References)

[1] 龔士良.上海地面沉降研究綜述[J].上海地質(zhì),2006,27(4):25-29.Gong S L.Review on land subsidence research of Shanghai[J].Shanghai Geology,2006,27(4):25-29.

[2] 方正,武健強(qiáng),趙建康.長(zhǎng)江三角洲地區(qū)地面沉降監(jiān)測(cè)[J].上海地質(zhì),2003,24(2):1-4.Fang Z,Wu J Q,Zhao J K.Land subsidence monitoring of Yangtze delta region[J].Shanghai Geology,2003,24(2):1-4.

[3] 陸衍,李勤奮,過(guò)仲陽(yáng),等.上海地面沉降自動(dòng)監(jiān)測(cè)及信息系統(tǒng)[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2002,(4):63-68.Lu Y,Li Q F,Guo Z Y,et al.Automatical measurement of Shanghai subsidence and information system[J].Journal of East China Normal University(Natural Science),2002,(4):63-68.

[4] 龔士良.地面沉降自動(dòng)化測(cè)控與預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2003,11(4):244-246.Gong S L.Automatic Measurement and Alarm Prediction System of Land Subsidence[J].Computer Measurement &Control,2006,27(4):25-29.

[5] 方文浩,關(guān)濤,葉煒,等.面向地面沉降長(zhǎng)期自主監(jiān)測(cè)的分布式光纖物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)[J].上海國(guó)土資源,2014,35(4):85-89.Fang W H,Guan T,Ye W,et al.Long-term autonomous land subsidence monitoring using the internet of things based on the distributed optical fiber[J].Shanghai Land &Resources,2014,35(4):85-89.

[6] 沈似龍,邱興華,朱萬(wàn)明.關(guān)于提高數(shù)字水準(zhǔn)儀碎部點(diǎn)觀測(cè)精度方法的探討[J].上海地質(zhì),2010,31(2):54-57.Shen S L,Qiu X H,Zhu W M.Discussions on the methods to improve the observation precision of digital level[J].Shanghai Geology,2010,31(2):54-57.

[7] 邱興華,周社,朱成飛.關(guān)于數(shù)字水準(zhǔn)儀i角指標(biāo)限差的探討[J].測(cè)繪與空間地理信息,2010,33(3):213-215,218.Qiu X H,Zhou S,Zhu C F.Discussions on the index tolerance of angle i for digital level[J].Geomatics &Spatial Information Technology,2010,31(2):54-57.

[8] 熊福文,楊建剛,王書增,等.上海市重大市政工程變形監(jiān)測(cè)技術(shù)體系建設(shè)研究[J].上海國(guó)土資源,2014,35(4):81-84.Xiong F W,Yang J G,Wang S Z,et al.Deformation monitoring for important municipal engineering projects in Shanghai[J].Shanghai Land &Resources,2014,35(4):81-84.

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(guó)土資源管理局科研項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介:李曉東(1970-),男,工程師,主要從事地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)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(hào)：P642.26

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-1329(2016)01-97-03

電子郵箱:lixiaodongs@163.com

聯(lián)系電話:021-62410382