流動形變監(jiān)測動態(tài)信息管理系統(tǒng)研究

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摘要：針對流動形變監(jiān)測現(xiàn)有的水準(zhǔn)、GNSS、重力等觀測手段，設(shè)計(jì)并開發(fā)出一套具有從流動監(jiān)測任務(wù)的設(shè)計(jì)、管理與實(shí)施，到數(shù)據(jù)資料檢查驗(yàn)收以及數(shù)據(jù)資料綜合查詢等功能的動態(tài)信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用電子地圖和列表方式來設(shè)計(jì)測量任務(wù)，作業(yè)小組通過短信向管理系統(tǒng)報告作業(yè)狀況，系統(tǒng)記錄每個測量任務(wù)的實(shí)施過程，從而形成觀測歷史。利用該系統(tǒng)可為任務(wù)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析提供歷史資料，提高流動監(jiān)測業(yè)務(wù)的效率和數(shù)據(jù)資料的利用率。

關(guān)鍵詞：形變監(jiān)測；動態(tài)管理系統(tǒng)；水準(zhǔn)觀測；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；GNSS觀測

流動形變監(jiān)測作為常態(tài)化的地球物理觀測方法，常見的手段包括精密水準(zhǔn)觀測、流動GNSS觀測、流動重力觀測等。和定點(diǎn)連續(xù)觀測站相比，流動觀測具有成本低、靈活性高的特點(diǎn)，特別是在異常和震后區(qū)域可以快速監(jiān)測，為震情會商提供重要的數(shù)據(jù)支持［1－5］。但流動監(jiān)測也存在基礎(chǔ)信息更新不及時和資料出處不統(tǒng)一的問題，如觀測點(diǎn)被破壞之后，點(diǎn)之記信息的更新和共享不及時，導(dǎo)致出現(xiàn)使用舊點(diǎn)之記找不到測點(diǎn)等問題。本文以大地形變流動監(jiān)測數(shù)據(jù)庫（簡稱基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫）為基礎(chǔ)，立足于中國地震局第二監(jiān)測中心現(xiàn)有的流動區(qū)域水準(zhǔn)觀測、流動GNSS觀測、流動重力觀測，開發(fā)出一套對監(jiān)測項(xiàng)目的立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、任務(wù)分解、過程管理、質(zhì)量監(jiān)控、指揮調(diào)度、資料檢查及歸檔等整個監(jiān)測過程的信息管理系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)度、質(zhì)量等的智能化管理，提高流動監(jiān)測管理的效率，及時更新相關(guān)基礎(chǔ)信息。

1管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1．1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫將觀測點(diǎn)位信息、觀測任務(wù)、觀測歷史和觀測成果等觀測要素集成為一個數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫將流動區(qū)域水準(zhǔn)觀測、流動GNSS觀測、流動重力觀測等監(jiān)測手段的基礎(chǔ)信息，設(shè)計(jì)成各自對應(yīng)的主表，將觀測任務(wù)設(shè)計(jì)成涵蓋各觀測手段的業(yè)務(wù)表。這樣從邏輯上將觀測信息和觀測任務(wù)分離開，并且從觀測任務(wù)中可以獲得每個任務(wù)的觀測手段、觀測點(diǎn)、觀測人員、觀測時間，記錄了觀測數(shù)據(jù)所對應(yīng)的完整觀測過程［6－8］。本系統(tǒng)所用數(shù)據(jù)庫為應(yīng)用數(shù)據(jù)庫。應(yīng)用數(shù)據(jù)庫與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫在結(jié)構(gòu)上保持一致，從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中抽取與本系統(tǒng)業(yè)務(wù)相關(guān)的信息，而基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫只負(fù)責(zé)提供數(shù)據(jù)，不提供數(shù)據(jù)操作。這樣既有效地利用了數(shù)據(jù)，又保護(hù)了原始的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1．2管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一個監(jiān)測項(xiàng)目，從立項(xiàng)開始，到項(xiàng)目驗(yàn)收、資料歸檔，完成一個生命周期。流動形變監(jiān)測動態(tài)信息管理系統(tǒng)（簡稱管理系統(tǒng)）以監(jiān)測項(xiàng)目的生命周期為單位，圍繞項(xiàng)目生命周期來設(shè)計(jì)［9－10］。管理系統(tǒng)分為基礎(chǔ)信息管理模塊、監(jiān)測項(xiàng)目管理模塊、監(jiān)測動態(tài)模塊、檢查驗(yàn)收模塊和信息查詢模塊，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。

2功能設(shè)計(jì)

按照系統(tǒng)的5大模塊，對各模塊的用途進(jìn)行功能定義。

2．1基礎(chǔ)信息管理

1）測量相關(guān)基礎(chǔ)信息的維護(hù)功能。主要包括監(jiān)測單位、作業(yè)人員、儀器信息、觀測網(wǎng)以及觀測點(diǎn)等基礎(chǔ)信息的添加、刪除、修改等維護(hù)操作。2）系統(tǒng)用戶權(quán)限管理功能。利用角色將系統(tǒng)用戶和系統(tǒng)操作權(quán)限，按最小粒度進(jìn)行關(guān)聯(lián)。角色定義了一系列可操作系統(tǒng)的權(quán)限，系統(tǒng)用戶可以擔(dān)任一個或多個角色，這樣便可以通過對角色的定義來完成系統(tǒng)用戶權(quán)限的設(shè)置，使系統(tǒng)管理更加嚴(yán)格和靈活。2．2監(jiān)測項(xiàng)目管理1）項(xiàng)目管理。監(jiān)測項(xiàng)目下達(dá)后，在系統(tǒng)中對該項(xiàng)目進(jìn)行注冊，對項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人、承擔(dān)單位、計(jì)劃完成時間和項(xiàng)目描述進(jìn)行填報，完成注冊。2）任務(wù)分解。監(jiān)測項(xiàng)目按不同觀測手段分解，一般可分為水準(zhǔn)、GNSS、重力等。所以，當(dāng)監(jiān)測項(xiàng)目下達(dá)后，就需要為該項(xiàng)目建立不同觀測手段的任務(wù)。3）任務(wù)設(shè)計(jì)。包含不同觀測手段下的任務(wù)設(shè)計(jì)，每種觀測手段都提供地圖設(shè)計(jì)和表格勾選設(shè)計(jì)兩種途徑。再根據(jù)任務(wù)量的大小，將子任務(wù)（將由作業(yè)小組承擔(dān)的具體可實(shí)施任務(wù)，稱為該任務(wù)的子任務(wù)）指派給各相關(guān)作業(yè)小組。4）小組管理。根據(jù)總?cè)蝿?wù)量的大小，創(chuàng)建不同觀測手段的作業(yè)小組，并給作業(yè)小組配備人員和車輛。作業(yè)小組與子任務(wù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，即可進(jìn)行任務(wù)的實(shí)施。

2．3監(jiān)測動態(tài)

1）小組向系統(tǒng)報告作業(yè)狀態(tài)。作業(yè)小組通過短信的形式向控制中心發(fā)送預(yù)設(shè)好的命令，報告當(dāng)前的作業(yè)狀態(tài)。正常情況下狀態(tài)命令1天1條，遇特殊情況時可隨時報告。2）狀態(tài)命令接收。用一個SIM卡硬件模塊，24h不間斷地接收作業(yè)小組的工作狀態(tài)信息。系統(tǒng)將接收到的狀態(tài)命令進(jìn)行初步解析，丟棄不完整或錯誤的狀態(tài)信息，并反饋給作業(yè)小組。3）作業(yè)狀態(tài)解析。系統(tǒng)自動解析狀態(tài)命令，取得作業(yè)小組的最新作業(yè)狀態(tài)。同時，自動統(tǒng)計(jì)各作業(yè)小組的任務(wù)完成情況，并在電子地圖中顯示總?cè)蝿?wù)和子任務(wù)的完成情況。4）統(tǒng)計(jì)功能。以圖表的形式來反映不同級別下相關(guān)任務(wù)的完成情況。

2．4檢查驗(yàn)收

作業(yè)小組在完成監(jiān)測任務(wù)并確認(rèn)無誤后，向系統(tǒng)上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)。監(jiān)測實(shí)施部門收到監(jiān)測小組上傳的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行成果檢查并給出意見。當(dāng)確認(rèn)數(shù)據(jù)無誤（即通過部門審核）后，將觀測資料提交至質(zhì)量管理部門，進(jìn)入二審階段。如檢查不通過，則退回給監(jiān)測小組，同時填寫退回意見。質(zhì)量管理部門進(jìn)行二審，二審無誤后進(jìn)行歸檔；反之退回監(jiān)測實(shí)施部門并給出退回意見。

2．5信息查詢

1）觀測點(diǎn)位查詢。根據(jù)用戶需要，提供不同查詢條件下的精確查詢或模糊查詢。通過列表和電子地圖來反映相關(guān)查詢結(jié)果。2）成果目錄查詢。例如，對水準(zhǔn)線路的統(tǒng)計(jì)信息查詢，找出某個水準(zhǔn)線路的水準(zhǔn)點(diǎn)總數(shù)、總長度（km）以及測量該條線路的年份等。3）成果查詢。對某個觀測點(diǎn)位的經(jīng)緯度、高程、相對重力等通過平差計(jì)算后的結(jié)果進(jìn)行查詢。

3實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

以2013年實(shí)際應(yīng)用（試運(yùn)行）為例展開敘述，主要展示觀測任務(wù)的設(shè)計(jì)、子任務(wù)分配、作業(yè)動態(tài)及統(tǒng)計(jì)等功能。

3．1水準(zhǔn)任務(wù)設(shè)計(jì)實(shí)例

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水準(zhǔn)測量設(shè)計(jì)任務(wù)有兩種方式：①直接在電子地圖上點(diǎn)擊選擇水準(zhǔn)線；②以列表形式分區(qū)域列出水準(zhǔn)線，用勾選的方式選擇。圖3為水準(zhǔn)任務(wù)設(shè)計(jì)時的全國水準(zhǔn)路線圖。同理，GNSS和重力也是通過在地圖上點(diǎn)擊選擇和列表勾選的方式進(jìn)行任務(wù)設(shè)計(jì)。

3．2作業(yè)動態(tài)

作業(yè)小組通過向管理系統(tǒng)發(fā)送預(yù)設(shè)的短信命令來報告作業(yè)情況，管理系統(tǒng)通過解析短信命令來完成作業(yè)小組任務(wù)的動態(tài)展示和統(tǒng)計(jì)。以GNSS測量為例，用紅色氣泡代表任務(wù)點(diǎn)，綠色氣泡代表已經(jīng)觀測完成的點(diǎn)，黃色氣泡代表正在進(jìn)行觀測的點(diǎn)。同理，重力測量的作業(yè)動態(tài)也是通過該種方式來展示。系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了以柱狀圖來統(tǒng)計(jì)各作業(yè)小組任務(wù)的完成情況，以餅狀圖來統(tǒng)計(jì)當(dāng)前任務(wù)的完成情況，如圖5。在柱狀圖中，紅色代表小組的任務(wù)，藍(lán)色代表小組已經(jīng)完成的任務(wù)；餅圖中，紅色是未完成的任務(wù)，藍(lán)色是已經(jīng)完成的任務(wù)。

3．3檢查驗(yàn)收

作業(yè)小組完成觀測后，通過系統(tǒng)上傳觀測數(shù)據(jù)。管理部門可對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢查驗(yàn)收的無紙化。當(dāng)管理部門發(fā)現(xiàn)小組數(shù)據(jù)不完整時，可將數(shù)據(jù)退回，要求作業(yè)小組修改，并向系統(tǒng)提交檢查意見。

4結(jié)語

使用信息系統(tǒng)來管理流動監(jiān)測業(yè)務(wù)，有利于及時更新各種觀測基礎(chǔ)資料。如水準(zhǔn)點(diǎn)、GNSS點(diǎn)、重力點(diǎn)等遭到破壞后，可在系統(tǒng)中進(jìn)行標(biāo)注，從而避免將無效測點(diǎn)分配給作業(yè)小組，同時提醒埋石人員及時補(bǔ)埋損壞測點(diǎn)。本系統(tǒng)將監(jiān)測任務(wù)和觀測點(diǎn)分布區(qū)域直觀地繪制在電子地圖上，可以清晰地顯示該監(jiān)測任務(wù)的測量范圍，便于任務(wù)設(shè)計(jì)部門調(diào)整測量任務(wù)。通過觀測任務(wù)的實(shí)施記錄，可以非常方便地使用數(shù)據(jù)資料。在測量過程中，作業(yè)人員以短信的形式向系統(tǒng)報告作業(yè)狀態(tài)，系統(tǒng)自動統(tǒng)計(jì)任務(wù)完成情況，對管理部門的及時決策與調(diào)整非常有用。作業(yè)小組在線提交觀測數(shù)據(jù)，打破了傳統(tǒng)的人工紙質(zhì)提交方法，實(shí)現(xiàn)了高效的無紙化辦公?？蒲腥藛T通過系統(tǒng)查看觀測數(shù)據(jù)及與其相關(guān)的觀測環(huán)境數(shù)據(jù)、觀測過程數(shù)據(jù)，可綜合比較各種觀測手段的觀測成果，及時對異常信息作出判斷。由于作業(yè)流程的標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，流動監(jiān)測業(yè)務(wù)的靈活性給開發(fā)人員帶來了相當(dāng)大的困惑和挑戰(zhàn)。從管理系統(tǒng)試運(yùn)行的結(jié)果來看，本系統(tǒng)具有非常好的應(yīng)用前景，可以提升流動監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化的作業(yè)水平，提高對數(shù)據(jù)資料的綜合分析使用能力。目前，該系統(tǒng)仍處于不斷的完善中。

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作者：任海軍 王文青 王丹寧 周輝 單位：中國地震局第二監(jiān)測中心