流动形变监测动态信息管理系统研究

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摘要：针对流动形变监测现有的水准、GNSS、重力等观测手段，设计并开发出一套具有从流动监测任务的设计、管理与实施，到数据资料检查验收以及数据资料综合查询等功能的动态信息管理系统。该系统利用电子地图和列表方式来设计测量任务，作业小组通过短信向管理系统报告作业状况，系统记录每个测量任务的实施过程，从而形成观测历史。利用该系统可为任务设计和数据分析提供历史资料，提高流动监测业务的效率和数据资料的利用率。

关键词：形变监测；动态管理系统；水准观测；基础数据库；GNSS观测

流动形变监测作为常态化的地球物理观测方法，常见的手段包括精密水准观测、流动GNSS观测、流动重力观测等。和定点连续观测站相比，流动观测具有成本低、灵活性高的特点，特别是在异常和震后区域可以快速监测，为震情会商提供重要的数据支持［1－5］。但流动监测也存在基础信息更新不及时和资料出处不统一的问题，如观测点被破坏之后，点之记信息的更新和共享不及时，导致出现使用旧点之记找不到测点等问题。本文以大地形变流动监测数据库（简称基础数据库）为基础，立足于中国地震局第二监测中心现有的流动区域水准观测、流动GNSS观测、流动重力观测，开发出一套对监测项目的立项、设计、任务分解、过程管理、质量监控、指挥调度、资料检查及归档等整个监测过程的信息管理系统。利用该系统，可实现进度、质量等的智能化管理，提高流动监测管理的效率，及时更新相关基础信息。

1管理系统设计

1．1数据库设计

基础数据库将观测点位信息、观测任务、观测历史和观测成果等观测要素集成为一个数据库。该数据库将流动区域水准观测、流动GNSS观测、流动重力观测等监测手段的基础信息，设计成各自对应的主表，将观测任务设计成涵盖各观测手段的业务表。这样从逻辑上将观测信息和观测任务分离开，并且从观测任务中可以获得每个任务的观测手段、观测点、观测人员、观测时间，记录了观测数据所对应的完整观测过程［6－8］。本系统所用数据库为应用数据库。应用数据库与基础数据库在结构上保持一致，从基础数据库中抽取与本系统业务相关的信息，而基础数据库只负责提供数据，不提供数据操作。这样既有效地利用了数据，又保护了原始的基础数据。

1．2管理系统设计

一个监测项目，从立项开始，到项目验收、资料归档，完成一个生命周期。流动形变监测动态信息管理系统（简称管理系统）以监测项目的生命周期为单位，围绕项目生命周期来设计［9－10］。管理系统分为基础信息管理模块、监测项目管理模块、监测动态模块、检查验收模块和信息查询模块，系统结构见图2。

2功能设计

按照系统的5大模块，对各模块的用途进行功能定义。

2．1基础信息管理

1）测量相关基础信息的维护功能。主要包括监测单位、作业人员、仪器信息、观测网以及观测点等基础信息的添加、删除、修改等维护操作。2）系统用户权限管理功能。利用角色将系统用户和系统操作权限，按最小粒度进行关联。角色定义了一系列可操作系统的权限，系统用户可以担任一个或多个角色，这样便可以通过对角色的定义来完成系统用户权限的设置，使系统管理更加严格和灵活。2．2监测项目管理1）项目管理。监测项目下达后，在系统中对该项目进行注册，对项目的负责人、承担单位、计划完成时间和项目描述进行填报，完成注册。2）任务分解。监测项目按不同观测手段分解，一般可分为水准、GNSS、重力等。所以，当监测项目下达后，就需要为该项目建立不同观测手段的任务。3）任务设计。包含不同观测手段下的任务设计，每种观测手段都提供地图设计和表格勾选设计两种途径。再根据任务量的大小，将子任务（将由作业小组承担的具体可实施任务，称为该任务的子任务）指派给各相关作业小组。4）小组管理。根据总任务量的大小，创建不同观测手段的作业小组，并给作业小组配备人员和车辆。作业小组与子任务进行关联，即可进行任务的实施。

2．3监测动态

1）小组向系统报告作业状态。作业小组通过短信的形式向控制中心发送预设好的命令，报告当前的作业状态。正常情况下状态命令1天1条，遇特殊情况时可随时报告。2）状态命令接收。用一个SIM卡硬件模块，24h不间断地接收作业小组的工作状态信息。系统将接收到的状态命令进行初步解析，丢弃不完整或错误的状态信息，并反馈给作业小组。3）作业状态解析。系统自动解析状态命令，取得作业小组的最新作业状态。同时，自动统计各作业小组的任务完成情况，并在电子地图中显示总任务和子任务的完成情况。4）统计功能。以图表的形式来反映不同级别下相关任务的完成情况。

2．4检查验收

作业小组在完成监测任务并确认无误后，向系统上传监测数据。监测实施部门收到监测小组上传的数据后，进行成果检查并给出意见。当确认数据无误（即通过部门审核）后，将观测资料提交至质量管理部门，进入二审阶段。如检查不通过，则退回给监测小组，同时填写退回意见。质量管理部门进行二审，二审无误后进行归档；反之退回监测实施部门并给出退回意见。

2．5信息查询

1）观测点位查询。根据用户需要，提供不同查询条件下的精确查询或模糊查询。通过列表和电子地图来反映相关查询结果。2）成果目录查询。例如，对水准线路的统计信息查询，找出某个水准线路的水准点总数、总长度（km）以及测量该条线路的年份等。3）成果查询。对某个观测点位的经纬度、高程、相对重力等通过平差计算后的结果进行查询。

3实现与应用

以2013年实际应用（试运行）为例展开叙述，主要展示观测任务的设计、子任务分配、作业动态及统计等功能。

3．1水准任务设计实例

本系统实现水准测量设计任务有两种方式：①直接在电子地图上点击选择水准线；②以列表形式分区域列出水准线，用勾选的方式选择。图3为水准任务设计时的全国水准路线图。同理，GNSS和重力也是通过在地图上点击选择和列表勾选的方式进行任务设计。

3．2作业动态

作业小组通过向管理系统发送预设的短信命令来报告作业情况，管理系统通过解析短信命令来完成作业小组任务的动态展示和统计。以GNSS测量为例，用红色气泡代表任务点，绿色气泡代表已经观测完成的点，黄色气泡代表正在进行观测的点。同理，重力测量的作业动态也是通过该种方式来展示。系统还实现了以柱状图来统计各作业小组任务的完成情况，以饼状图来统计当前任务的完成情况，如图5。在柱状图中，红色代表小组的任务，蓝色代表小组已经完成的任务；饼图中，红色是未完成的任务，蓝色是已经完成的任务。

3．3检查验收

作业小组完成观测后，通过系统上传观测数据。管理部门可对数据进行检查，实现数据检查验收的无纸化。当管理部门发现小组数据不完整时，可将数据退回，要求作业小组修改，并向系统提交检查意见。

4结语

使用信息系统来管理流动监测业务，有利于及时更新各种观测基础资料。如水准点、GNSS点、重力点等遭到破坏后，可在系统中进行标注，从而避免将无效测点分配给作业小组，同时提醒埋石人员及时补埋损坏测点。本系统将监测任务和观测点分布区域直观地绘制在电子地图上，可以清晰地显示该监测任务的测量范围，便于任务设计部门调整测量任务。通过观测任务的实施记录，可以非常方便地使用数据资料。在测量过程中，作业人员以短信的形式向系统报告作业状态，系统自动统计任务完成情况，对管理部门的及时决策与调整非常有用。作业小组在线提交观测数据，打破了传统的人工纸质提交方法，实现了高效的无纸化办公。科研人员通过系统查看观测数据及与其相关的观测环境数据、观测过程数据，可综合比较各种观测手段的观测成果，及时对异常信息作出判断。由于作业流程的标准化程度不高，流动监测业务的灵活性给开发人员带来了相当大的困惑和挑战。从管理系统试运行的结果来看，本系统具有非常好的应用前景，可以提升流动监测标准化、系统化的作业水平，提高对数据资料的综合分析使用能力。目前，该系统仍处于不断的完善中。

参考文献

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作者：任海军 王文青 王丹宁 周辉 单位：中国地震局第二监测中心