利用KML和私有云的辅助交桩作业模式_杨军建.pdf

2023 年 2 月第 1 期城市勘测Urban Geotechnical Investigation SurveyingFeb2023No1引文格式:杨军建，戴伟 利用 KML 和私有云的辅助交桩作业模式 J 城市勘测，2023(1):155159文章编号:16728262(2023)0115505中图分类号:P258，P209文献标识码:B利用 KML 和私有云的辅助交桩作业模式杨军建1*，戴伟2*收稿日期:20211129作者简介:杨军建(1990)，男，硕士，工程师，主要从事 GNSS 测量与数据处理等技术工作。Email:1150983312 qqcom通信作者:戴伟(1990)，男，硕士，工程师，主要从事 GNSS 数据处理与物联网应用。Email:610687721 qqcom(1.徐州市勘察测绘研究院有限公司，江苏 徐州221000;2.中科芯集成电路有限公司，江苏 南京210000)摘要:针对传统交桩作业模式存在的现场交桩费时费力，需要反复向不同部门进行交桩，且无法在现场快速便捷找到桩位的问题，提出了一种利用 KML 和私有云的辅助交桩作业新模式。结合徐州市轨道交通 4 号线的具体工作实践，表明:所提辅助模式中的 KML 生成软件能正确实现坐标转换并成功生成 KML 文件，使用基于 KML 文件和私有云的交桩作业模式可实现控制点的无接触交桩及电子化管理，为交桩作业的高效开展提供参考。关键词:KML;私有云;坐标转换;奥维互动地图;交桩1引言交桩是工程测量业务的常规工作，需要对所有待交桩点逐一进行现场交付。常规交桩作业模式下，作业方对待交桩的目标点位均会提供点之记等资料，但由于点之记固有的局限性，如控制点周围参照物消失或者变化、控制点处在空旷的野外等原因，使得控制点的寻找非常困难，导致目标点位的寻找需要消耗大量时间。此外，在实际工作开展过程中，常常遇到同一个目标点位需要多次前往现场确认，而因用户方的业务人员调整带来寻找点位困难的影响，或者交桩已经完成再次使用的情况，一些以往使用频率较低点位的寻找也会花费大量时间。基于类似问题，不少人员进行了相关研究，王家峰在第三次国土调查中利用 ArcGIS 对需要进行外业举证的图斑进行处理，导出为 KML(Keyhole Markuo Lan-guage，Keyhole 标记语言)1 文件，并导入到奥维互动地图中2。采用这种作业模式，可以提高外业举证的工作效率。但是由于 KML 文件的生成完全依赖于ArcGIS 软件，且主要针对的是面状图斑，因此对于普通用户不适用，此外该方法存在导出的 KML 中的形状要素表现形式混乱的问题。也有学者利用开发语言自行开发 KML 生成软件3，4，但是集中在 WGS84 坐标直接写入 KML 文件，而实际作业中常常为地方坐标系，缺少对地方坐标系向 WGS84 坐标系转换的支持。此外，现阶段控制点交付均需要提供现场照片，目前尚未有人将控制点图片信息一同包含进生成的 KML 文件中。而交桩的目标点位周围的图片信息可以方便现场人员较快地找到目标点位。在此背景下，本文设计了一种利用 KML 和私有云的交桩作业辅助模式，主要采用搭建的私有服务提供目标点位现场照片的数据存储与服务的功能，在 Windows 系统环境下开发了 KML 文件生成软件，使得 KML 文件既包含目标点位坐标信息又包含目标点位周围实景信息，将该 KML 文件导入到手机的奥维互动地图中，可有效提高现场作业效率。2交桩作业辅助模式设计本文设计的交桩作业辅助模式如图 1 所示:图 1模式流程图该交桩模式分为获取数据、处理数据、利用数据三城市勘测2023 年 2 月个阶段。获取数据阶段主要是收集两部分数据，第一部分为待交桩点的点名、坐标，根据委托方需要，坐标系统多为 CGCS2000 坐标系或者 BJ54 坐标系，也可能是一些地方坐标系;第二部分为目标点位的实景照片数据。处理数据阶段主要分为五部分。第一，通过搭建私有云，将本地照片数据同步至云端;第二，提供图片存储与访问的私有服务;第三，控制点与照片地址的匹配;第四，通过自研软件对不是 CGCS2000 的数据进行坐标转换，由地方坐标系经过转换得到其在 CGCS2000坐标系下的坐标;第五，将控制点和照片信息写入到KML 文件中，生成标准 KML 控制点标记文件。利用数据阶段主要为外业现场的实际应用。将生成好的 KML 文件导入到手机的奥维互动地图 App 内，此时可在奥维地图 App 中查看目标点位的位置信息及实景图片信息。由此，指引作业人员快速找到目标点位。3私有云服务部署经过比较，本文设计的交桩作业辅助模式偏向个人使用，且不会产生大量的数据，同时，考虑到使用成本等因素，最终选择采用 Gitee 平台作为私有云平台，Gitee Pages 作为图片访问的私有云服务。本文利用了 Gitee 平台的私有仓库功能，用私有仓库搭建 Gitee Page 服务，实现了模拟图片访问的私有云服务。Gitee 平台为开源平台，使用 Gitee 平台不存在收费情况。3.1Git 本地部署Gitee 为基于 git 的云端应用系统5，通常可用于程序员的代码版本控制。因此，Gitee 的运行需要 git环境的支撑。在 git 官网(https:/gitscmcom/downloads)下载git 安装包，并完成 git 安装。安装 git 后，需在本地以管理员身份打开 Power-Shell。选择本地路径作为图片同步的路径后，通过指令进行用户名及登录密码配置。3.2Gitee Pages 服务配置在个人的 Gitee 主页，新建仓库，用于供图片访问。随后，将该仓库克隆到 3.1 章节中本地文件夹，实现文件夹路径与该仓库建立联系。其中，克隆的主要 git 命令语句结构为:git clone仓库地址随后，在该仓库的服务选项中，选择 Gitee Pages 功能。将 Gitee Pages 服务部署在仓库的主要(master)分支上，随后按照提示即可完成 Gitee Pages 云服务的部署。3.3本地图片的云端同步Gitee Pages 服务配置完成后，可以将 3.1 章节中文件夹中的图片上传至 Gitee 私有云平台，其中，图片同步的主要 git 命令语句结构为:git addgit commit m add a imagegit push实际使用过程中，可在 3.1 章节中文件夹中创建子文件夹。比如，以交桩项目名称为文件夹名称，当有新增文件夹或图片后，执行上述的本地图片的同步语句。则 Web 端的 Gitee 私有仓库中会自动新增图片信息。至此，即可在 Web 端管理界面查看图片的访问路径。4KML 文件生成4.1KML 文件格式解析控制点成果的提交通常包含坐标成果表，以及与成果表相对应的点之记，为了更好地辅助控制点位置的寻找，本文在点之记的基础上，增加了现场拍摄的照片，所以，一个基本的控制点 KML 文件的组成结构6 如图 2 所示:图 2KML 文件组成结构所有要标记的点都存储在对应的 Placemark 中，在每一个 Placemark 标签下，点名存储在 name 标签下，点的坐标以字符串的形式存储在 Point 标签下的 coordi-nates 中，每个点对应的照片以超链接的形式存储在 de-scription 中，description 以 CDATA 的形式存储 HTML 格式的图片链接数据。Point 标签下 altitudemode 用来指定 coordinates 里海拔高度的表现方式，当设置为 clamp-ToGround 时表示忽略海拔高度，只将平面坐标投影到地球上，根据本文的需要，应设置为 clampToGround。因此，一个简单的 KML 文件的样例为:651第 1 期杨军建，戴伟.利用 KML 和私有云的辅助交桩作业模式?xml version=10 encoding=UTF8?KMLDocumentPlacemarknameYLH/namedescription!CDATA imgsrc=http:/gggiteee gitee io/work picture/20210829/4GT1jpg /descriptionPointaltitudeModeclampToGround/altitudeModecoordinates1212，310，0/coordinates/Point/Placemark/Document/KML对于多个标记点的情况，只需要重复 Placemark标签并修改对应的内容即可。4.2本地坐标系至 WGS84 坐标系的坐标转换自 2008 年 7 月 1 日起，我国已开始全面启动 2000国家大地坐标系的使用，所以到现阶段，大部分的新建控制点成果都会提供 CGCS2000 坐标系的成果。虽然奥维互动地图 APP 使用中国四维测绘技术有限公司的“四维地球”数据服务，该数据服务采用的是 WGS84坐标系7。已有学者研究，表明给定点位在某一框架和某一历元下的空间直角坐标，投影到 CGCS2000 椭球和 WGS84 椭球上所得的纬度的最大差异相当于011 mm，所以可以将 CGCS2000 坐标系看作 WGS84坐标系8，9。仍存在一些项目，建设周期较长，比如城市轨道交通建设项目，早期规划的时候还没有 2000 坐标系10，或者其他原因导致坐标成果并非 CGCS2000 坐标系，如果将其直接写入 KML 文件，会造成点位位置标记和卫星影像对应不了。针对这类点位，需进行坐标转换处理。4.3坐标加密考虑到测绘地理信息保密的相关要求11，在不影响使用的情况下需要对写入 KML 文件的坐标进行加密处理。由于影像图分辨率及现实需要，当精度在1 m时，对寻找控制点不会有太大影响，但是作为控制点的坐标已不可使用，所以对 GNSS 控制点的坐标，分别在 xy 方向附加 1 m的随机误差，或者在经度和纬度方向分别添加 0.03的随机误差，即可满足简单的加密需求，即控制点成果只能通过作业方提供的控制点成果表获得，该 KML 只提供交桩辅助功能。4.4自研 KML 文件生成工具为了实现上述功能，本文设计并实现了如下 KML文件生成工具。该软件开发环境为 Windows10 操作系统环境，开发工具为 Visual Studio 软件，开发语言为 C#。软件主要包括:文件读取模块、坐标转换模块、坐标加密模块、KML 文件生成模块。文件读取模块主要用于读取输入文档，该输入文档中包含了控制点坐标信息以及控制点点位的图片链接。本工具支持三种格式，如表 1 所示。三种格式区别在于采用了不同的坐标表现形式。表 1三种有效的数据格式序号格式内容1点名，B，L，H，图片链接，椭球2点名，X，Y，Z，图片链接，椭球3点名，x，y，z，图片链接，椭球坐标转换模块用于将读取到的坐标进行坐标系识别与转换，实现将输入的高斯平面坐标系 xyh、大地坐标系 BLH、空间直角坐标系 XYZ 往 CGCS2000 坐标系转换的功能。坐标加密模块用于给坐标转换模块得到的结果添加 1 m左右随机误差，确保控制点成果不外泄。KML 文件生成模块用于将控制点坐标和点位图片链接写成标准 KML 文件。实现后的软件界面如图 3 所示。图 3KML 文件生成工具界面该 KML 文件生成工具使用时，首先选择待输入的坐标文件路径;其次选择输出 KML 文件的路径;接着选择对应的坐标类型，如果是经纬度则需要选择对应的格式。当源椭球也为 CGCS2000 时，则不需要输入参数，可直接将坐标导出为 KML;当源椭球不是CGCS2000 时，则需要输入对应的 7 参数。751城市勘测2023 年 2 月5实例验证徐州市轨道交通 4 号线新建 GNSS 二等网点约 30个，分布在徐州市铜山区、云龙区、泉山区和经开区四个区。GNSS 控制网概略图如图 4 所示。图 4GNSS 控制网概略图按照一般的作业模式，控制点作业完成后会由施测单位分别向徐州市轨道交通公司、总包单位及施工单