摘要：為改變地下管網外業普查的傳統流程，降低管網外業探測的復雜度，實現管網信息的數字化采集，本文提出并設計了一種基于Windows Mobile(WM)嵌入式平臺管網信息采集系統。針對WM嵌入式平臺的特點和地下管網普查的專業要求，結合系統的應用需求對管網信息采集系統進行了分析和設計;并運用VC++等開發工具開發出了一套地下管網信息采集系統。項目生產驗證表明：該系統運行穩定良好，能有效提高普查的工作效率，使管網普查工作更加方便快捷。

　　關鍵詞：管網普查,嵌入式平臺,Windows Mobile(WM) ,地下管網,數據采集

　　0引言

　　作為城市基礎設施的重要組成部分，城市地下管網已經與環境保護和人民的生活密切相關，其資料是城市規劃建設和發展的基礎信息，對保證人民的正常生產生活和社會發展具有重大意義[1]。地下管網大部分埋在城市地下空間，縱橫交錯、錯綜復雜，具有隱蔽性、復雜性、系統性和動態性的特點。然而長期以來，地下管網的管理維護大多采用人工測繪和圖紙管理，效率低下，因此國內外很多生產和科研部門對管網信息的采集管理進行了研究。

　　隨著信息技術的高速發展，基于嵌入式平臺的數字化產品空前繁榮，其產品體積小，集成功能強，待機時間長，并支持常用的API函數，便于二次開發，許多測繪工作者將其視為理想的外業信息采集工具。

　　為提高建立數字化地下管網普查的工作效率，減少數據出錯機率，實現外業普查信息快速、高效、直觀地自動化采集處理，本文將基于WM平臺的產品引入地下管網外業探測作業中;以該嵌入式平臺為基礎開發出了一套地下管網信息采集系統，實現了管網普查數據的數字化采集和內業數據的自動化處理。

　　1管網信息采集

　　1.1傳統作業方法

　　管網探測根據管網埋設條件及深度有如下幾種方法：1雙端連接法;2電磁感應法;3充電法;即單端連接法;4特征比值法(三角法);5夾鉗(環)感應法。在復雜地段，應采用多種方法反復驗證，以精確定位目標管網信息。對準確定位的管網點需實地標記并編號，同時記錄還要記錄管性、點號、管徑、埋深、材質、埋設日期等信息;接著將各管網點標注在草圖上，內業根據紙質記錄信息輸入數據庫并將各管網點連接成管網圖。

　　傳統方法以模擬記錄方式為主，費時易錯;通過手工輸入進行內業建庫，中間環節多而繁雜，自動化水平低，無法實現內外業一體化作業。因此開發一套數字化的信息采集系統，不僅能夠克服這些缺陷，同時能夠降低管網外業探測的復雜度，提高生產效率。

　　1.2基于WM的采集系統

　　管網信息普查的目的是為查明地下管網的空間位置、規格、性質、材質、走向、埋深、埋設時間和權屬單位等信息。其具體的工作包含以下內容：1空間數據信息的采集，如各管網點的位置信息等;2管網屬性信息的采集，如材質、規格等。信息采集時要充分利用測區內已有的測繪資料及相關管網資料等[2]。

　　本信息采集系統基于微軟公司的WM嵌入式平臺。通過探測儀探測管網部分屬性信息，空間位置信息可在外業采集系統上利用已有資料進行交互式的實時獲取。管網屬性信息按管網種類分別存儲，使用統一的文件接口自動化的導入內業處理系統中(如CAD等)。該采集系統能夠避免人工記錄的錯誤，有效保證數據處理內外業處理一體化。

　　2系統分析設計

　　2.1管網數據分析設計

　　管網空間結構一般由管網點、管網段及其附屬設施構成。根據管網的屬性特征可將管網數據分為點庫與線庫兩類;即管網由管網段構成，每一管網段由直接相連的兩個管網點組成。該“兩點一線”數據結構能夠使管網連接方式相對簡單，連接關系僅有起點和終點，便于數據的后續內業處理。為更好地進行探測追蹤，避免具有上下連接關系，管徑、用途、所屬單位等屬性一致的“管線段”的重復性記錄，本系統在通用的“兩點一線”數據結構基礎上加入“管線段”結構，使得管線相對關系和邏輯關系更加清晰。

　　針對管線屬性數據信息的空間構成特點，根據結構簡單、低冗余度、易于管理的原則設計了表1所示的數據結構。

 

　　2.2系統顯示分析設計

　　嵌入式產品CPU運算速度低，內存小，分辨率小。若以傳統矢量存儲顯示方式，將矢量存儲的空間數據(已有的各種地形圖等)讀入計算機，根據用戶選擇將數據以圖像形式顯示于屏幕上，該方式顯示速度慢而密，無法辨認。任意時刻信息采集平臺顯示的圖形數據只是全部數據的一部分，適當減少屏幕顯示區域的數據，可在不影響數據顯示的同時大大提高顯示速度[3]。按照這種方法，將應用于Mobile平臺的空間數據采取分塊分級存儲結構的方式進行組織管理。

　　3系統實現及應用

　　3.1系統開發運行環境

　　受系統運行環境的限制，運行在模擬器或設備上的開發環境必須以一定的PC機開發環境為基礎;同時PC機須保證USB串口能夠連接Mobile平臺，以便系統下載到平臺上運行。PC機的性能直接影響了數據下載的能力、對平臺的管理能力。開發環境既要考慮開發環境和技術支持也要考慮經濟效益[4]。本系統開發環境配置如下：筆記本電腦，同步電纜線及外設，操作系統(Windows7)，開發工具(VS2005、Windows Mobile 6 SDK)，同步軟件。系統運行環境配置如下：硬件環境(Trimble PDA、ROM128M、CPU 533MHz、分辨率為240×320);操作系統(Windows Mobile6.1)。

　　3.1系統關鍵功能實現

　　該系統關鍵在于將已有的多種數據信息轉換成WM采集系統能夠直接利用的數據。將已有的信息(如地形圖、設計圖等)轉換成圖片文件，并將坐標信息存儲于文件名中。外業探測時將空間信息和屬性信息保存在數據庫中，從而實現外業數據的數字化采集。

　　利用函數SHLoadImageFile()載入圖像，并根據圖像文件名自動加入坐標系統信息。假定圖像上左上角坐標為(X0，Y0)，圖面上任意一點的坐標(X，Y)為： 。圖像的顯示及縮放操作通過StretchBlt()函數完成，在作業過程中自動化的根據當前鼠標點擊位置截取部分圖像進行縮放、平移顯示。值得注意的是：為加快顯示速度和提高系統利用效率，本系統中圖像顯示采用分塊管理的方式，即實時顯示需要的圖像塊。

　　系統運行界面如圖1所示，可使用按鈕(1:1)預覽整圖大小。如圖2所示，鼠標框選屏幕感興趣的圖像區域，系統將框選區域中心自動縮放至屏幕中心;更新StretchBlt()函數中圖像顯示的區域大小坐標實現圖像的平移操作。

 

　　系統將數據按管網類別分別存儲(圖3)，同時可進行點號重復性等錯誤檢查。如圖4所示：將保存的數據庫文件(.ecb)通過特定的數據接口直接讀入CAD系統中，顯示的各種管網信息點，實現數據的自動化采集。

 

　　4結束語

　　本文針對地下管網普查的作業需要，通過系統分析設計，開發了一套基于Windows Mobile的管網信息采集系統，并將其用于實際生產項目，取得了令人滿意的效果，開拓了地下管網外業數字化普查的新視角。該采集系統能實時記錄外業探測數據，能夠剔除部分作業粗差，為管線探測一體化進程奠定了基礎，已成為我單位地下管網普查的有力工具。

　　參考文獻

　　[1]田應中,張正祿,楊旭.地下管網網探測與信息管理[M].北京:測繪出版社,1997

　　[2]李黎,李劍.基于管理的地下管網數據探討[J].地理空間信息,2004,2(4):40242

　　[3]李魯群,李成名,林宗堅.一種適合掌上電腦GIS矢量的柵格存儲數據結構的研究[J].計算機應用研究,2002(7):1182120

　　[4]傅曦,齊宇.嵌入式系統Windows CE開發技巧與實例[M].北京:化學工業出版社,2004:6216