摘要：随着城市建设的快速发展，管线的重要性正日益凸显，管线的日常维护也显得更加重要。目前巡检数据采集器仅依靠单点定位无法满足亚米级高精度的要求。因此，提出了基于CORS管线巡检方案，设计并实现了高精度管线巡检系统，满足管线日常巡检工作，经过精度分析，达到了亚米级高精度要求。
关键词：管线巡检；亚米级；CORS；巡检轨迹
1.引言
管线的日常巡检工作是的一项复杂繁重的任务，巡检工作需要对因自然环境的变化而造成管线的损坏、人为原因的对管道的破坏、管线设备的老化情况、附属设备的运行情况等进行巡检，管线分布跨境大、线路长，对于巡检人员实地巡查十分困难[2]。传统的管线巡检方法和模式已很难满足现代化管线运营管理的需求，因此，利用现代技术，建立管线巡检系统是十分必要的[1]。
2.研究现状
国外对移动地理信息系统的研究比较早，已经成熟的应用到社会的各个领域，形成了很多企业级的应用方案，代表性的产品有ESRI公司的ArcPad、Autodesk公司的Onsite、MapInfo公司的MapX Mobile、Intergraph公司的Intelliwhere等[2]。
国内在移动地理信息系统领域的研究起步比较晚，虽然与国外相比有一定的差距，但通过近几年的研究，也取得了很大成绩，形成了一些成熟的产品。其中包括北京超图公司的eSuperMap、北京慧图公司的PocketMao6等[3]。
综上所述，在数据移动采集方面国内外已经取得一定的成就，并且进行了推广应用。但数据采集的位置精度都在米级以上，无法达到亚米级高精度的要求，因此本文提出利用CORS提高管线巡检位置精度。
3.系统设计
3.1需求分析
管线精细化巡检需要为用户解决如下问题：
1）对不同种类的管线进行定时定点的巡查，发现管线存在的问题及时上报，保障管线的正常运行；
2）能够为管线巡检提供精确的定位服务，定位精度能够达到亚米级；
3）能够查询管线的基本信息，并能精确的定位，清楚的显示周围的地形地貌信息；
4）系统服务平台能够设定巡检路线、查看巡检轨迹、统计巡检工作量等，对巡检人员进行有效的管理。
3.2系统功能设计
1.管线精细化巡检系统服务平台
管线精细化巡检系统服务平台功能包括：地图操作、数据汇总、日志分析、数据分发、任务管理、用户管理。
2.管线巡检数据采集系统
管线巡检数据采集系统功能包括：地图浏览、数据采集、定位、巡检记录管理、任务查看。
4.系统实现
4.1实现环境
操作系统平台：Windows XP/Window 7
数据库平台：Oracle 10g
开发环境：VS2008
应用服务器部署：IIS6
开发平台：Arcgis Server、Arcgis Mobile
4.2关键功能实现
4.2.1.定位模块
解析GPS数据获取位置信息、星历等数据，通过网络把数据传送至CORS数据服务中心，数据中心进行差分解算，通过GPRS把差分信息回传至手簿，最终获取精确的差分定位信息[6]。
4.2.2.巡检数据采集
通过定位模块获取精确的定位数据，然后记录发现的管线类型、问题等，利用手簿的拍照功能进行拍照，数据以xml格式保存在手簿的存储介质中。Xml数据具有良好的数据接口，方便数据交换。
4.2.3巡检轨迹
巡查轨迹主要指的是对巡查设备、巡查工作人员、巡查路线、巡查范围等工作信息显示。运行逻辑如下图4.1所示。
图4.1巡检轨迹
首先应该将PDA手机设备、GPS接收设备做好登记，结果保存为巡查设施数据，当有巡查任务产生时需要将某巡查人员绑定到其所携带的手持端设备。在这些工作的前提之下系统可以实时对每位巡查人员的巡查工作进行监督和统计。
5.精度分析
5.1管线巡检位置精度要求
管线巡检移动终端精度要求在亚米级，即中误差m<100cm。
中误差计算公式如下：
m=±
式5.1
其中：
Δ表示同一位置的点平面坐标之间距离L；
ΔΔ表示L的平方；
[…]表示求和；
n是采集的坐标点的个数。
5.2精度检测方案
使用网络RTK与本巡检系统采集同一位置坐标，计算两坐标之间距离，判断是否满足亚米级精度要求。精度检测分为外业平面坐标采集和内业数据处理，流程图见下图5.1。
图5.1 检测流程
5.3 检测数据采集
检测范围覆盖整个区域，检测过程为：沿着主要道路，先使用Trimble R8接收机采集一个点坐标，设置一个采集编号，然后使用管线巡检移动终端数据采集系统在同一水平位置得到固定解后采集平面坐标，并记录采集编号。按照上述方式，共得到199组点平面坐标对比数据。
5.4采集坐标成果分析
由5.3节坐标对比和采集到的点的距离可知，使用管线巡检移动终端数据采集系统和RTK采集点平面坐标坐标相比，最小距离为0米，最大距离为0.74米，中误差m=±
=0.09米，满足定位精度在亚米级的要求，到达设计要求。
6.总结
本文在研究国内外研究现状的基础之上，提出了基于CORS的管线巡检方案，很好的满足了高精度的要求，基于Arcgis Server实现了管线巡检系统服务平台，该平台能够进行巡检任务的管理、巡检轨迹显示、巡检统计、数据上传和下载等功能，满足管理决策者对巡检人员的管理。
参考文献：
[1]符培炯.嵌入式GIS在电力巡检系统中的应用[D]．四川大学硕士学位论文，2006．
[2]徐光岩.基于移动GIS油田管线巡检系统设计与实现[D].西北大学硕士学位论文，2009.
[3]范承啸.基于移动的嵌入式GIS设计与实现[D]．解放军信息工程大学硕士学位论文，2005.
[4]贾庆雷，万庆，刑超.ArcGIS Server 开发指南---基于Flex和.NET[M]，科学出版社，2011.
[5]徐斌.基于Mobile GIS的车辆导航系统开发研究[D]．长安大学硕士学位论文，2005．
[6]刘晖.地球空间信息网格及其在连续运行卫星定位网络中的应用研究[D].武汉大学博士学位论文，2005年5月.
论文作者:翟林,梅连辉,吕成亮
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/30
标签：管线论文; 数据论文; 坐标论文; 精度论文; 系统论文; 位置论文; 轨迹论文; 《基层建设》2019年第16期论文;