PDA在城市交通基础设施数据采集中的应用研究（推荐）_pda数据采集器

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PDA在城市交通基础设施

数据采集中的应用研究

王国英 陈 长 崔 鹏 孙立军

(同济大学 上海200092)

摘 要 针对城市交通基础设施数据采集中的瓶颈问题,对个人数字助理(personal digital aistant,PDA)在交通基础设施数据采集中的应用进行研究,从数据结构和软件结构两方面进行

分析,介绍基于PDA的数据采集系统软件的开发和应用,该系统已在我国各大城市的城市交通基

础设施的数据采集中得到应用。

关键词 PDA;城市交通基础设施管理系统;数据结构;软件结构;软件开发

中图法分类号:U491.2文献标识码:B

收稿日期:2006-06-1

2个人数字助理(personal digital aistant,PDA)是一种数据采集的理想载体。它功能强大,几乎具有普通台式计算机的全部功能;小巧轻便,可供使用者随身携带,可方便用户进行二次开发。

自20世纪90年代PDA问世以来,美国就对

PDA在道路和桥梁数据采集方面的应用展开了

研究[1],但至今还没有成熟的产品问世。我国对

PDA的认识和了解稍晚一些,由于汉化问题难以

解决,至今还没有成功地将PDA应用于采集城

市交通基础设施数据。针对城市交通基础设施的特点,笔者对PDA在城市交通数据采集中的应

用进行研究,重点对PDA数据采集系统的体系

结构进行设计,并对其软件开发中的几个问题进

行阐述。

1PDA数据采集系统体系结构

1.1 城市交通基础设施管理系统(CTIMS)数据

结构[2]

城市交通基础设施管理系统(CTIMS)是一

个基于地理信息系统(GIS)的管理系统,系统分

为空间数据模块和属性数据模块,其中空间数据

模块主要处理地理信息系统(GIS)中用到的地图

及其相关的地理位置信息,属性数据模块主要处

理静态信息,即交通设施的外观形状尺寸、结构组

成、修建维护资料等。从软件结构方面看,对

CTIMS的数据管理分为图层管理和信息管理,其

中图层管理对空间数据进行操作,而信息管理则

对空间和属性数据同时进行操作,实现空间数据

和属性数据的完美结合。

1.2 PDA数据采集系统数据结构

PDA数据采集系统涉及的信息包括交通基

础设施的静态信息和动态信息,其中,静态信息来

源于CTIMS的属性数据模块,动态信息经现场

采集得到。由于不同的城市交通基础设施类型结

构差异很大,因此,数据结构研究的重点是针对不

同的基础设施类型确定静、动态数据的组成,并合理组织静、动态数据的传输流程。

1.2.1 数据组成城市交通基础设施种类繁多,笔者以数量较

大的3种设施:道路、桥梁和高架的静、动态数据

组成为例进行阐述。

并不是CTIMS中所有的静态信息都需要进

行现场采集,只有少量的、必要的静态数据需要在现场进行校核或确认。为使这些静态信息能充分

满足数据通信和管理的需要,确定道路的静态信

息为路名、起终点、路面类型、长宽和面积等;桥梁的静态信息为桥梁名称、所在路名、跨径、总跨数、材料型式、梁结构型式和梁数等7项;高架道路的静态信息为高架名称、起点墩台号、终点墩台号、材料型式、梁结构型式和梁数等6项。

动态数据主要指城市交通基础设施的损坏状

况数据,也是数据采集的重点。同时,由于数据采

集是为了设施技术状况评价服务的,采集的动态

数据要满足评价模型的需要,在这一指导原则下,道路的动态数据确定为路面的各项损坏状况的定

量描述,如沥青路面横向裂缝的长度、密度等;桥

梁和高架桥的评价采用的是一种基于构件的评价

方法[3-4]:即在进行数据采集时,先将桥梁和高架

桥按由全桥到各部位再到每个构件进行逐层分

解,分别采集每个构件的损坏状况,而在评价分析

51PDA在城市交通基础设施数据采集中的应用研究——王国英 陈 长 崔 鹏 孙立军时,又将桥梁和高架桥按由构件到部位再到全桥

逐层进行综合评价,直至得到全桥的评价结果,因

此确定桥梁和高架桥的动态数据为每个构件的损

坏状况的定量描述,如桥梁桥面铺装中损坏类型

为桥面积水的损坏严重程度。

随着PDA硬件技术的不断发展,为了实现

信息内容和格式的完整性及多样性,除了采用文

字形式的信息外,还可利用摄像头采集图像信息,利用GPS地理定位系统采集设施的地理位置信

息,这样便可全方位、多角度地描述设施现行状

况。

PDA数据采集系统的数据组成如表1所列。

表1 PDA数据采集系统的数据组成设施类型静态信息动态信息

设施名称

相对位置、构件名

称、结构类型、材料

型式等

损坏类型、损坏

密度、损坏图片、地理信息等

1.2.2 数据组织

PDA数据采集系统的数据组织主要处理两

个方面问题:①PDA数据采集系统内部数据的合理组织;②PDA与外部CTIMS之间的数据交换。

1)内部数据组织。PDA数据采集系统内部

数据组织的一个基本原则是先静态后动态,即首

先进行静态数据的补充采集或二次确认。因为

PDA数据采集系统中所包含的静态数据项是从

CTIMS获得的,由于CTIMS中静态数据的不完

备或不准确,就需要在PDA数据采集系统中补

充采集不完备的静态数据或通过二次确认保证已

有静态数据的准确性,为后续动态数据的采集做

好准备。

2)外部数据交换。PDA数据采集系统与

CTIMS之间的数据传输流程如图1所示。

图1PDA与CTIMS数据传输流程

PDA与外部系统的数据交换可通过PDA与

PC之间的数据接口实现,PDA数据接口的功能

主要通过同步软件实现:将PDA与PC物理连接

后,通过分别安装于PDA和PC上同步软件即可

实现PDA与PC的同步通信;由于数据在这两种

硬件载体上的存储格式不一致,利用同步软件中的数据格式转换功能就可在数据传输的同时实现

数据格式的转换。

1.3 PDA数据采集系统软件结构

PDA数据采集系统软件分为静态数据导入、数据采集、静态和动态数据导出等功能模块。另

外,在线帮助模块可在数据采集过程中帮助数据

采集人员甄别各类城市交通基础设施的现行状

况。PDA数据采集系统的软件结构如图2所示。

图2PDA数据采集系统软件结构图软件开发及应用

2.1 软硬件选择

PC机操作系统为Microsoft Windows 2000,开发软件为Microsoft eMbedded Visual Basic和

Pocket PC仿真器[5]。PDA操作系统为Windows

CE系列的Pocket PC 2002或Pocket PC 2003,采用的数据库软件为可与PC上的Microsoft Ac-

ce文件相互转换的Pocket Acce。图像数据采

集工具为外置的130万像素摄像头,地理信息数

据采集利用带蓝牙功能的GPS。

2.2 数据库的建立

Pocket Acce无法直接在PC上进行编辑,首先采用PC上的Microsoft Acce建立数据库,然后再通过同步软件转换给PDA使用。

PDA数据采集系统的数据来源于CTIMS,又将采集的数据导回到CTIMS,故其数据库的结

构与CTIMS的数据库结构应保持一致,以道路

PDA数据采集系统的数据库为例,表

2、表3分别

为静态数据库和动态数据库的结构,需说明的是,“损坏图片”中存放的是图片的路径,为文本类型。

其中,静态数据库与动态数据库之间的连接是通

过“路名-段起点-段止点”3个字段共同实现的。

2.3 软件功能

PDA数据采集系统软件的主要功能模块为

数据导入模块、数据采集模块、数据导出模块和在线帮助模块。实现的主要功能包括以下几方面。

1)PDA和PC的连接与同步。无论是从PC

52交通与计算机2006年第5期 第24卷 总132期表2 路面PDA数据采集系统静态数据库结构

字段名路名段起点段止点路面类型调查长度调查宽度调查面积调查人员天气日期 数据类型文本文本文本文本数字数字数字文本文本文本

表3 路面PDA数据采集系统动态数据库结构

字段名路名段起点段止点损坏类型损坏长度损坏宽度损坏密度损坏图片地理信息 数据类型文本文本文本文本数字数字数字文本文本

向PDA导入数据,还是从PDA向PC导出数据,都需先将PDA和PC物理连接并实现两者的同

步通信。PDA和PC物理连接是通过PDA和PC的USB硬件接口实现的,两者的同步通信则通过

分别安装于PDA和PC的同步应用软件实现。

2)数据导入。将城市交通基础设施的静态数

据从CTIMS导入到PDA数据采集系统,同时完

成数据库格式转换。

3)数据采集。实现PDA数据采集系统的主

要功能,包括静态数据的核实和确认,动态数据的采集。

4)数据导出。实现数据导入的逆过程,即将

采集好的静、动态数据从PDA数据采集系统导

回到CTIMS,并完成数据库格式转换。

5)在线帮助。将所有损坏的定义、损坏等级的划分和典型的损坏图片等内容以电子图书的形

式存储于PDA,方便用户查阅。

2.4 软件应用

开发完成的PDA数据采集系统软件运行良

好,并已在城市交通基础设施检测中得到应用,尤

其是桥梁PDA数据采集系统已经推广应用到北

京、贵阳、成都、长春、宁波、武汉、南通、沈阳、无

锡、合肥等城市的桥梁数据采集中[6]。体现了其便

捷、高效和安全的特点。

将PDA采集的数据导入CTIMS数据库后,利用CTIMS对设施动态数据进行分析和评价,从而实现对城市交通基础设施的科学管理。结 语

本文基于PDA解决了城市交通基础设施管

理中数据采集的瓶颈问题,对PDA在数据采集

中应用进行研究,从数据结构和软件结构两方面

进行了分析,并在此基础上介绍了相应软件的开

发和应用情况。PDA系统的开发使城市交通基础

设施的管理更方便快捷,有利于实现动态管理。

参考文献

[1]PDA-Based Field Data Collection For Pontis[C],International Bridge Conference, Pittsburgh,1995:

342-346

[2] 上海市市政工程管理处,同济大学.上海市城市基

础设施管理系统的研究及应用总报告.上海,2005:

5-8;125-129

[3] 中华人民共和国建设部.CJJ99—2003,J281—2003

城市桥梁养护技术规范.北京:中国建筑工业出版

社,2004:14-18

[4] 孙立军,杨 阳,张小宁,等.上海市城市桥梁管理

系统研究.华东公路,2000(2):34-37

[5] 李永隆.PDA程序设计.北京:清华大学出版社,2002:334-350

[6] 陈 长.交通基础设施管理系统技术结构研究.上

海:同济大学,2004

Application of PDA to City Transportation

Infrastructure Management Data Collection

WANG Guoying CHEN Zhang CUI Peng SUN Lijun

(Tongji University,Shanghai20092)

Abstract:Aiming at the bottleneck problem of data collection in City Transportation Infrastructure Management

System(CTIMS), this paper dealt with the application of Personal Digital Aistant(PDA)to data collection.Then, the

data structure and program structure were analyzed.Moreover, the data collection system based on PDA was devel-

oped.The system has been succefully applied to city transportation infrastructure

data collections.Key words:PDA;City Transportation Infrastructure Management System;data structure;program structure;

software development

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