移动终端调查系统在铁路勘测中的应用

移动终端调查系统在铁路勘测中的应用
童思奇
（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063）
摘要：目前，铁路勘测外业调查主要使用地形图、影像图等传统纸质材料，调查效率较低并且数据成果难以整合，不便于作业人员查找使用。

文章研究了一种基于移动终端的调查系统，实现移动终端正射影像、地形图、实景三维模型等高精度地理信息的快速接入和可视化，开发导航定位、标绘编辑、属性录入、面积长度量测等现场调查工具，设计各专业属性录入数据库，依据各专业需求完成基于调查成果的自动成图和自动出表功能，设计离线、在线协同工作模式，实现内外业调查数据实时同步，推进外业调查数字化、协同化、无纸化作业新模式。

在长赣铁路定测项目中现场使用，相比传统外业调查方法，该系统可提高调查效率30%，大幅提高了外业勘测作业效率，同时规范了调查成果格式，保证成果质量。

关键词：移动调查系统；铁路勘测；外业调查；Android；数字化
中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：2096-1936（2023）10-0016-04
DOI：10.19301/ki.zncs.2023.10.005
Application of mobile terminal survey system in railway surveying
TONG Si-qi
Abstract:At present, railway survey field survey mainly uses topographic maps, image maps and other traditional paper materials, the survey efficiency is low and the data results are difficult to integrate, not easy for operators to find and use. The paper researches a mobile terminal-based survey system to achieve rapid access and visualization of high-precision geographic information such as mobile terminal orthophotos, topographic maps, realistic 3D models, develop navigation and positioning, mapping editing, attribute entry, area length measurement and other field survey tools, design the automatic mapping and automatic table entry database based on the needs of each profession, and design offline and online collaborative work mode. The system is designed to provide on-site survey tools such as navigation, mapping, editing, attribute entry, area and length measurement, etc., to design attribute entry database for each profession, to complete automatic mapping and automatic tabulation based on survey results according to the needs of each profession, to design offline and online collaborative work mode, and to realize real-time synchronization of internal and external survey data and to promote the new mode of digitalized, collaborative and paperless operation of the external survey. Using the system in the Changgan Railway survey project, compared with the traditional field survey method, this system can improve the survey efficiency by 30%, significantly improve the efficiency of field survey operation, standardize the format of survey results, and ensure the quality of results.
Key words:mobile survey system; railway survey; field survey; Android; digitalization
勘测为铁路建设提供了基础数据、地理信息平台、技术支撑和空间数据服务，是铁路建设的关键
收稿日期：2023-05-30
作者简介：童思奇，本科，工程师，研究方向为测绘工程。

基金项目：国家重点研发计划项目“陆路交通基础设施智能化设计共性关键技术”（项目编号：2021YFB2600400）
引用本文：童思奇.移动终端调查系统在铁路勘测中的应用[J].智能城市,2023,9(10):16-19.
技术之一。

目前传统外业调查方法由于效率低下、成果格式不统一、调查人员无法协同工作等原因，已逐渐不能满足生产需要，所以如何缩短工作流程、减少野外工作、提高勘测效率和水平是目前铁路勘测亟须解决的问题。

随着移动终端设备的普及，越来越多的相关应用也投入各行业的外业调查工作。

罗超[1]研究了一种基于安卓和RTK的铁路外业勘测作业系统，该系统基于Android系统进行开发，集成了RTK和CAD基础功能，实现了一套可行的铁路外业勘测系统；方衎等[2]研究了一种移动端数字化调查系统，该系统基于Android系统开发，用电子底图替代了传统的纸质地图，提高了工作效率；黄海洋[3]研究了一种基于移动终端的国土调查系统，该系统针对国土调查任务进行设计开发，利用信息化手段提高了工作效率；陈旭帅等[4]研究了一种基于移动GIS的农户调查系统，该系统采用了ArcGIS离线编辑技术，有效解决了网络通信对外业调查的限制问题；徐选清等[5]研究了一种基于移动GIS的公路工程外业调查系统，该系统采用了移动GIS系统，实现了离线、在线两种调查模式；赵昕等[6]研究了基于移动端不动产权籍调查系统，利用倾斜摄影测量技术和移动终端开发了一套不动产权籍的调查系统，该系统能够大幅提升外业调查的效率；顾芳等[7]研究了基于移动平板的土壤侵蚀调查系统，该系统通过移动平板获取外业调查数据，再使用桌面端软件进行数据处理，形成了一套内外业一体化的调查系统；刘建等[8]研究了时空信息众包采集移动调查系统，运用众包技术和移动互联网技术构建了一套以高精度地图为背景的实时调查系统；朱晓武等[9]研究了自然资源外业调查通用平台，根据领域驱动设计技术设计了一套通用性高拓展性强的调查软件；秦芬芬等[10]研究了电脑端和移动端结合的交通运输行业调查系统；丁胜等[11]研究了广东省林草湿综合监测调查系统；潘明岩等[12]研究了基于移动端的专业认证调查系统。

这些研究均取得了一定成果，但上述系统的功能都是基于单个移动终端实现，无法将多个移动终端的调查成果实时汇总整合，导致外业调查人员之间存在信息孤岛，造成调查信息重复、缺失等问题，所以研究一种基于移动终端的铁路勘测调查内外业一体化软件具有一定的现实意义。

本文结合实际项目，设计并实现了一款基于Android移动终端的铁路移动调查软件，可实现铁路内外业调查协同化、数字化、智能化，数据成果统一化、规范化。

1　铁路移动调查系统作业总体设计
铁路移动调查系统的总体设计思路四层架构体系，分别为基础设施层、数据资源层、平台服务层以及应用服务层，如图1所示。

基础设施层包括系统运行的环境以及计算机的硬件环境和网络环境或各自的虚拟硬件资源，包括CPU、存储、网络、内存、物理机等设备。

数据资源层主要用来管理移动端需要的GIS底图以及业务采集的数据，数据分为两大类：一类是直接与空间位置有关系的，如数字正射影像图、激光点云、实景三维模型等，直接采用地理数据库进行管理；另一类是与空间位置没有关系的，如调查属性、量测数据等，可以通过关联的方式与空间库建立联系。

平台服务层为后端Portal用来管理数据资源层发布的全部GIS服务，可提供调用与高效检索以及目录结构化管理，主要包括了三个方面的内容：第一，服务共享能力，集中管理外业调查数据系统需要的地理信息相关服务，包括有影像和栅格数据、地形数据、倾斜数据、激光点云数据、三维模型数据以及其他与业务相关的数据等；同时可以通过权限设置与服务目录的形式与其他的业务系统或平台提供共享资源；第二，在线绘制能力，用户可以将业务数据处理后通过平台服务层进行数据上图与服务发布；第三，应用构建能力，服务平台层提供了GIS应用构建器，目前内置了46种通用的GIS功能模块，可以让用户零代码搭建自己的行业应用。

应用服务层是为外业调查系统提供专业的功能服务和专题数据应用服务，如用户管理，资源文件加载、查看及定位，调查数据录入，调查成果上传与导出等。

图1　铁路移动调查系统构架
2　铁路移动调查系统作业流程
铁路移动调查系统作业流程可分为准备阶段、外业调查阶段、数据同步阶段与成果导出提交阶段。

铁路移动调查系统作业流程如图2所示。

2.1　准备阶段
输入账号密码在线登录铁路移动调查系统，用户信息与账号绑定，通过账号进行用户权限管理。

在进行外业调查工作前，下载各专业管理员配置的项目模板或自定义项目模板。

调查数据以项目工程形式进行储存管理，便于查询和检查。

导入离线地图包tpk 、线位文件kml 、调查对象图形shp文件、数字正射影像tif文件等资源至文件管理对应文件夹中。

用数字化测绘产品替代传统的纸质地图，让外业调查人员能够更简便、直观地使用测绘成果。

2.2　外业调查阶段
在野外进行外业调查工作时，部分区域移动信号不稳定，影响数据传输。

使用GeodatabaseSyncTask 接口将FeatureServer 在移动端生成Geodatabase本地数据库，使用离线模式进行外业调查工作，调查数据暂时存储在Geodatabase本地数据库中，可有效解决野外信号不稳定，数据传输不流畅的问题。

将1∶500、1∶1 000、1∶2 000等大比例尺地
形图中的房屋、水系、管线等图层提取出来，使用Arcgis安卓库中的ShapefileFeatureTable读取所有shp 图形，批量添加到FeatureServer离线的Geodatabase 本地数据库中，生成可编辑的调查对象，可节省大量外业绘制工作，对于现场与地形图上有变更的对象，也可以根据现场实际情况进行绘制。

图形绘制完成后，调用项目调查模板，利用各专业的专用调查属性表进行外业调查工作，得到统一、完整的调查成果。

专业调查表录入调查数据界面如图3所示。

在有高清数字正射影像资料的区域，外业调查人员可利用量测功能快速获取调查目标的面积与长
度信息，提高外业调查工作的效率。

基于正射影像的量测功能如图4所示。

2.3　数据同步阶段
外业调查工作完成后，连接上移动网络信号，切换为在线模式，点击同步数据选项，通过SyncGeodatabaseParameters接口，将存储在本地数据库Geodatabase中的调查数据同步至FeatureServer 要素服务中，与内业数据整合，实现内外业调查数据一体化。

在后台数据库中，通过日志功能记录修改人员，管理员可登录数据库查看，便于追溯管理。

图2　铁路移动调查系统作业流程
图3　专业调查表录入调查数据界面
图4　基于正射影像的量测功能
2.4　成果导出提交
由复核人员根据现场二次抽查的结果对调查要素进行检查，对不满足规范要求的成果需要再次进行外业调查直至满足要求。

在所有调查成果均满足要求后，平板联网后接入在线模式，调查成果自动上传至服务器中。

依据集成于软件中的铁路地理信息数据库模板对调查项目进行数据导出配置，支持导出kml、shp、excel等格式，使所有调查人员的最终结果能够保持一致，便于管理和使用。

3　工程应用
本文依托长赣铁路定测项目进行工程实践应用，通过线路、站场、通防专业使用铁路移动调查系统进行外业调查的应用情况，验证本系统的可行性，通过统计外业调查耗费的人工时，对比长赣铁路初测使用传统调查方法耗费的人工时，验证利用本系统进行外业调查的优势。

3.1　项目背景
长沙至赣州铁路（简称“长赣铁路”）位于湖南省东部和江西西南部。

西起湖南省长沙，途经浏阳和江西省上栗、萍乡、莲花、永新、井冈山、遂川，东至赣州市，在赣县站东端区间接上赣瑞龙铁路；以联络线引入赣州西站，沟通长沙经赣州至深圳方向径路。

3.2　工程实践
在长赣铁路定测项目DK56~DK105里程段进行工程应用，征求各专业使用本系统进行外业调查的反馈意见，验证本系统的可行性。

统计各专业使用本系统进行外业调查耗费的人工时，计算外业调查成本。

线路专业使用移动终端调查系统进行外业调查，调查征迁房屋1 680个，由5名调查人员10天完成，总计耗费50人天。

线路专业使用移动终端调查系统进行外业调查，共调查征迁房屋345个，由3名调查人员4天完成，总耗费12人天。

通防专业使用移动终端调查系统进行外业调查，调查管线56 km，由5名调查人员12天完成，总计耗费60人天。

对比使用传统方法进行外业调查耗费的人天，在完成同等工作量的情况下，共计节省61人天，工作效率提升30%，经济效益显著。

各专业使用本系统完成外业调查后，认为本系统操作方便，界面友好，可在生产项目中推广使用。

本系统使用电子地图替代纸质资料，并且可以在外业调查现场实时定位，减少了外业寻址时间，提高了外业调查作业效率。

通过使用统一的调查模板可节省外业数据录入和内业数据导出的工作，提升了数据处理的效率及统一性。

通过在线模式将调查成果统一储存到服务器，便于查询与管理数据。

对比传统外业调查方法，本系统在数智化、便捷性等方面得到了显著提升。

4　结语
从工程应用的整体情况来看，使用移动调查系统进行外业调查能降低生产成本，提高经济效益，具有很大的推广价值。

调查系统实现了调查成果的数字化，基于该成果可实现一键成图和出表等功能，提升了专业调查工作的智能化水平。

基于移动终端的调查系统能够将传统图纸电子化，便于外业调查时查阅，实现无纸化作业，节约成本；利用移动调查系统进行外业调查工作，可以实时定位，减少寻址时间，提高作业效率；利用在线模式上传调查数据至服务器，可以对调查成果进行统一管理，具有统一的数据接口，方便作业人员查找使用调查成果。

参考文献
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