CN115760021A - 一种基于gis的工程进度三维监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于GIS的工程进度三维监控系统，包括现场数据采集设备、数据处理中心、可视化前端和云服务器，现场数据采集设备、可视化前端分别与数据处理中心通信连接，数据处理中心与云服务器通信连接，现场数据采集设备用于采集工程建设现场的视频影像数据，数据处理中心用于与业务数据系统对接，获取关键指标数据，以工程建设现场的GIS地图为基础，实现视频影像数据、关键指标数据与GIS地图的集成与可视化，可视化前端用于从数据处理中心获取数据以实现对工程建设现场的远程监控，云服务器用于存储工程建设相关数据，本发明可以帮助工程管理者及时掌握工程建设现场各个工作面的情况，确保工程进度及工作现场安全。

Description

一种基于GIS的工程进度三维监控系统

技术领域

本发明涉及工程进度管理系统技术领域，尤其涉及一种基于GIS的工程进度三维监控系统。

背景技术

在大型工程建设项目中，工程建设现场占地面积十分巨大，对于工程管理者而言，为了清楚掌握工程各个工作面的施工进展，需要经常在多个施工地点间来回巡视，效率较低且无法及时掌握现场工作情况。为了提高工程管理效率，人们研发了各种工程进度管理系统来帮助工程管理者管理工程项目的各项进度和业务数据，然而这些系统仍然存在着数据表现形式单一、无法直观体现作业现场情况的弊端。申请号为CN201910073106.7的中国专利公开了一种地铁施工建设工程进度可视化管控系统及管控方法，通过数据结构重组模块将地铁施工建设工程进度数据重构成该种具有设备模板和点模板的数据结构；并通过数据传输模块对重组后的地铁施工建设工程进度数据传输，通过数据接收及存储模块接收数据，并按照约定的报文传输协议对地铁施工建设工程进度数据解析并存储，解决了传统地铁地铁建设施工工程进度管理中，周月报的汇总信息以二维表格的形式体现，工程进度数据特点不易辨识且表现形式单一，不能在计算机软件中分类使用且通过计算机软件界面展示的问题。但该系统仍然无法帮助工程管理者远程快速掌握工程建设现场各个工作面的实时情况，有待进一步改进。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于GIS的工程进度三维监控系统，以解决或至少部分解决背景技术中存在的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供一种基于GIS的工程进度三维监控系统，所述系统包括现场数据采集设备、数据处理中心、可视化前端和云服务器，所述现场数据采集设备、可视化前端分别与数据处理中心通信连接，所述数据处理中心与云服务器通信连接，所述现场数据采集设备用于采集工程建设现场的视频影像数据，所述数据处理中心用于与业务数据系统对接，获取关键指标数据，以工程建设现场的GIS地图为基础，实现视频影像数据、关键指标数据与GIS地图的集成与可视化，所述可视化前端用于从数据处理中心获取数据以实现对工程建设现场的远程监控，所述云服务器用于存储工程建设相关数据。

进一步的，所述现场数据采集设备包括固定式图像采集设备和移动式图像采集设备，所述固定式图像采集设备和移动式图像采集设备分别通过设置于工程建设现场的通信设备与数据处理中心建立通信连接。

进一步的，所述数据处理中心具体包括：

数据获取模块，用于从不同的数据来源处获取不同类型的数据；

倾斜摄影建模模块，用于基于工程建设现场的多角度摄影数据建立其三维实景模型，实现工程建设现场的实景还原、多时相对比和空间分析测量；

GIS基础应用模块，用于基于工程建设现场的GIS地图实现基础属性设置；

GIS图形叠加模块，用于实现多种图层的叠加分析；

业务数据融合模块，用于将多种类型的业务数据根据其数据来源地点与GIS地图上的相应点位建立关联关系，通过点选GIS地图上的不同点位可以查看与该点位关联的各项业务数据；

可视化模块，用于实现工程建设现场三维实景模型和GIS地图的可视化。

进一步的，所述数据处理中心还包括：

登录模块，用于用户通过唯一的账号密码登录系统；

建设项目管理模块，用于将各项业务数据根据其数据来源地点归纳到不同的建设项目档案中，获取各个建设项目的相关人员账号信息，与建设项目档案建立关联关系；

权限管理模块，用于管理不同用户对于工程建设现场不同建设项目的数据访问和操作权限；

权限验证模块，用于在用户访问、操作各个建设项目的数据时对其权限进行验证。

进一步的，所述权限验证模块具体包括：

第一验证子模块，用于在用户请求访问、操作建设项目数据时，将请求用户的账户信息和目标建设项目信息发送到权限管理模块进行权限验证；

第二验证子模块，用于在第一验证子模块验证通过时，对账号使用者的真实身份进行验证。

进一步的，所述权限验证模块具体还包括验证信息管理子模块，所述验证信息管理子模块用于管理用户的显式验证信息和隐式验证信息，所述显式验证信息和隐式验证信息用于组合验证用户的真实身份，所述显式验证信息由用户预先设置并保存在验证信息管理子模块中，所述隐式验证信息在每完整经过一个预设时间段时，由验证信息管理子模块根据该时间段内目标建设项目的三维实景模型数据变化值生成，并将隐式验证信息在用户所使用的可视化前端本地备份，当第二验证子模块对账号使用者的真实身份进行验证时，可视化前端基于用户输入的显式验证信息和本地备份的隐式验证信息向第二验证子模块进行验证。

进一步的，验证信息管理子模块根据时间段内目标建设项目的三维实景模型数据变化值生成相应的隐式验证信息，具体为：分别获取时间段开始时刻和结束时刻目标建设项目的三维实景模型图像，并识别两幅图像中发生变化的纹理区域，确定发生变化的纹理区域外围边缘坐标，将纹理区域外围边缘坐标按照预设转换方法转换为相应的字符串作为隐式验证信息。

进一步的，第二验证子模块对账号使用者的真实身份进行验证时，具体包括：随机选取一种信息组合方式，将选取的信息组合方式发送给发起数据访问/操作请求的可视化前端，可视化前端根据选取的信息组合方式对显示验证信息和隐式验证信息进行组合，将组合结果进行散列运算获得第一运算结果，将第一运算结果提交到数据处理中心，第二验证子模块通过验证信息管理子模块获取正确的显式验证信息和隐式验证信息，根据选取的信息组合方式对显示验证信息和隐式验证信息进行组合，将组合结果进行散列运算获得第二运算结果，将第一运算结果与第二运算结果进行比对验证。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种基于GIS的工程进度三维监控系统，通过现场数据采集设备采集工程建设现场的视频影像数据，数据处理中心从业务数据系统获取关键指标数据，并以工程建设现场的GIS地图为基础，实现视频影像数据、关键指标数据与GIS地图的集成于可视化，工程管理者可以通过可视化前端从数据处理中心获取数据以实现对工程建设现场的远程监控，使得在本发明的辅助下工程管理者可以及时掌握工程建设现场各个工作面的情况，确保工程进度及工作现场安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种基于GIS的工程进度三维监控系统整体结构示意图。

图2是本发明实施例提供的数据处理中心整体结构示意图。

图3是本发明实施例提供的权限验证模块权限验证流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

参照图1，本实施例提供一种基于GIS的工程进度三维监控系统，所述系统包括现场数据采集设备、数据处理中心、可视化前端和云服务器，所述现场数据采集设备、可视化前端分别与数据处理中心通信连接，所述数据处理中心与云服务器通信连接，所述现场数据采集设备用于采集工程建设现场的视频影像数据，所述数据处理中心用于与业务数据系统对接，获取关键指标数据，以工程建设现场的GIS地图为基础，实现视频影像数据、关键指标数据与GIS地图的集成与可视化，所述可视化前端用于从数据处理中心获取数据以实现对工程建设现场的远程监控，所述云服务器用于存储工程建设相关数据。

具体的，现场数据采集设备包括固定式图像采集设备和移动式图像采集设备。所述固定式图像采集设备和移动式图像采集设备分别通过设置于工程建设现场的通信设备与数据处理中心建立通信连接。固定式图像采集设备可以是架设于各个工作面的固定式监控摄像头。移动式图像采集设备可以是由无人机搭载的垂直影像采集设备和倾斜影像采集设备。

一些实施方式中，现场数据采集设备除了图像采集设备外，还包括各类传感器设备，例如扬尘传感器、水浸传感器、烟雾传感器等。

参照图2，数据处理中心包括数据获取模块、倾斜摄影建模模块、GIS基础应用模块、GIS图形叠加模块、业务数据融合模块和可视化模块。

其中，数据获取模块用于从不同的数据来源处获取不同类型的数据。数据来源包括现场数据采集设备和业务数据系统，数据获取模块所获取的不同类型的数据供数据处理中心的其他功能模块调取使用。

倾斜摄影建模模块用于基于工程建设现场的多角度摄影数据建立其三维实景模型，实现工程建设现场的实景还原、多时相对比和空间分析测量。

GIS基础应用模块用于基于工程建设现场的GIS地图实现基础属性设置，例如自定义地名、地点自定义、图层自定义、720°全景浏览、数字正射影像图设置等。

GIS图形叠加模块用于实现多种图层的叠加分析，包括BIM、GIM、CAD等。

业务数据融合模块用于将多种类型的业务数据根据其数据来源地点与GIS地图上的相应点位建立关联关系，通过点选GIS地图上的不同点位可以查看与该点位关联的各项业务数据。业务数据包括作业面、风险热图、照片、视频、链接等。

可视化模块用于实现工程建设现场三维实景模型和GIS地图的可视化。工程管理者可以通过可视化前端从数据处理中心获取数据以查看工程建设现场的三维实景模型和GIS地图。工程管理者可以通过点选GIS地图或三维实景模型中的相应位置查看该位置的监控视频画面，或者查看造价、安全、作业进度等关键指标数数据，并且通过地理空间的直观现状，工程管理人员可开展对长度、面积、坐标、三角量、填/挖方分析，淹没分析，剖面分析等。可视化模块支持多底图切换，可叠加设计和施工平面图，在二维和三维的系统界面间进行切换。对于定期更新具体部位的区域，工程管理者可以通过可视化前端观看空中视频数据情况，动态了解最新实时视频俯瞰影像。

同时，数据处理中心还包括登录模块、建设项目管理模块、权限管理模块和权限验证模块。

其中，登录模块用于用户通过唯一的账号密码登录系统。

建设项目管理模块用于将各项业务数据根据其数据来源地点归纳到不同的建设项目档案中，获取各个建设项目的相关人员账号信息，与建设项目档案建立关联关系。通过建立项目相关人员与建设项目档案的关联关系，以便于后续对相关人员访问建设项目数据的权限进行管理。

权限管理模块用于管理不同用户对于工程建设现场不同建设项目的数据访问和操作权限。一般的，用户仅对于自己所属的建设项目的相关数据具有访问和操作权限，对于不同等级的用户，其可访问的数据内容和可执行的操作权限也应当做出区别设置。

权限验证模块用于在用户访问、操作各个建设项目的数据时对其权限进行验证。

作为一种优选的示例，所述权限验证模块具体包括第一验证子模块和第二验证子模块。

参照图3，第一验证子模块用于在用户请求访问、操作建设项目数据时，将请求用户的账户信息和目标建设项目信息发送到权限管理模块进行权限验证。

第二验证子模块用于在第一验证子模块验证通过时，对账号使用者的真实身份进行验证。若第一验证子模块验证未通过，则说明该账号并不具备访问目标建设项目信息的相关权限，在此基础上无必要对账号使用者的身份真实性进行进一步验证。只有在第一验证子模块验证通过时才会触发第二验证子模块对用户身份进行验证，从而防止他人盗取用户账号访问工程项目数据。

同时，权限验证模块具体还包括验证信息管理子模块，所述验证信息管理子模块用于管理用户的显式验证信息和隐式验证信息，所述显式验证信息和隐式验证信息用于组合验证用户的真实身份，所述显式验证信息由用户预先设置并保存在验证信息管理子模块中，显式验证信息可以是由用户自行设定内容的一段字符串。所述隐式验证信息在每完整经过一个预设时间段时，由验证信息管理子模块根据该时间段内目标建设项目的三维实景模型数据变化值生成，并将隐式验证信息在用户所使用的可视化前端本地备份。可以理解的，每经过一个预设时间段时，验证信息管理子模块都会对隐式验证信息进行更新。当第二验证子模块对账号使用者的真实身份进行验证时，可视化前端基于用户输入的显式验证信息和本地备份的隐式验证信息向第二验证子模块进行验证。

其中，验证信息管理子模块根据时间段内目标建设项目的三维实景模型数据变化值生成相应的隐式验证信息，具体为：分别获取时间段开始时刻和结束时刻目标建设项目的三维实景模型图像，并识别两幅图像中发生变化的纹理区域，确定发生变化的纹理区域外围边缘坐标，将纹理区域外围边缘坐标按照预设转换方法转换为相应的字符串作为隐式验证信息。预设转换方法的具体转换规则可以根据实际需求进行设置，本实施例对此不做具体限定。

作为进一步优选的示例，第二验证子模块对账号使用者的真实身份进行验证时，具体包括：随机选取一种信息组合方式，将选取的信息组合方式发送给发起数据访问/操作请求的可视化前端，所述信息组合方式用于描述如何将显式验证信息和隐式验证信息组合在一起。可以理解的，第二验证子模块中预先存储有至少两种不同的信息组合方式。可视化前端根据第二验证子模块选取的信息组合方式对显示验证信息和隐式验证信息进行组合，将组合结果进行散列运算获得第一运算结果，将第一运算结果提交到数据处理中心。同时第二验证子模块自身通过验证信息管理子模块获取正确的显式验证信息和隐式验证信息，根据选取的信息组合方式对显示验证信息和隐式验证信息进行组合，将组合结果进行散列运算获得第二运算结果，将第一运算结果与第二运算结果进行比对验证，若两个运算结果比对相匹配，则验证通过，否则验证不通过。

本实施例通过设置由用户自身控制的显式验证信息和根据项目进展变化的隐式验证信息来验证账号使用者的身份。用户在验证过程中只需提供由自身设置的显式验证信息，而隐式验证信息在每个时间段由验证信息管理子模块备份保存在用户的可视化前端本地，无法被直接查看。在验证时通过随机选取的信息组合方式进一步提高了验证内容被破解的难度，从而能够对账号使用者的身份进行充分验证，进一步保障了工程项目机密数据的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于GIS的工程进度三维监控系统，其特征在于，所述系统包括现场数据采集设备、数据处理中心、可视化前端和云服务器，所述现场数据采集设备、可视化前端分别与数据处理中心通信连接，所述数据处理中心与云服务器通信连接，所述现场数据采集设备用于采集工程建设现场的视频影像数据，所述数据处理中心用于与业务数据系统对接，获取关键指标数据，以工程建设现场的GIS地图为基础，实现视频影像数据、关键指标数据与GIS地图的集成与可视化，所述可视化前端用于从数据处理中心获取数据以实现对工程建设现场的远程监控，所述云服务器用于存储工程建设相关数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于GIS的工程进度三维监控系统，其特征在于，所述现场数据采集设备包括固定式图像采集设备和移动式图像采集设备，所述固定式图像采集设备和移动式图像采集设备分别通过设置于工程建设现场的通信设备与数据处理中心建立通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于GIS的工程进度三维监控系统，其特征在于，所述数据处理中心具体包括：

数据获取模块，用于从不同的数据来源处获取不同类型的数据；

倾斜摄影建模模块，用于基于工程建设现场的多角度摄影数据建立其三维实景模型，实现工程建设现场的实景还原、多时相对比和空间分析测量；

GIS基础应用模块，用于基于工程建设现场的GIS地图实现基础属性设置；

GIS图形叠加模块，用于实现多种图层的叠加分析；

业务数据融合模块，用于将多种类型的业务数据根据其数据来源地点与GIS地图上的相应点位建立关联关系，通过点选GIS地图上的不同点位可以查看与该点位关联的各项业务数据；

可视化模块，用于实现工程建设现场三维实景模型和GIS地图的可视化。

4.根据权利要求3所述的一种基于GIS的工程进度三维监控系统，其特征在于，所述数据处理中心还包括：

登录模块，用于用户通过唯一的账号密码登录系统；

建设项目管理模块，用于将各项业务数据根据其数据来源地点归纳到不同的建设项目档案中，获取各个建设项目的相关人员账号信息，与建设项目档案建立关联关系；

权限管理模块，用于管理不同用户对于工程建设现场不同建设项目的数据访问和操作权限；

权限验证模块，用于在用户访问、操作各个建设项目的数据时对其权限进行验证。

5.根据权利要求4所述的一种基于GIS的工程进度三维监控系统，其特征在于，所述权限验证模块具体包括：

第一验证子模块，用于在用户请求访问、操作建设项目数据时，将请求用户的账户信息和目标建设项目信息发送到权限管理模块进行权限验证；

第二验证子模块，用于在第一验证子模块验证通过时，对账号使用者的真实身份进行验证。

6.根据权利要求5所述的一种基于GIS的工程进度三维监控系统，其特征在于，所述权限验证模块具体还包括验证信息管理子模块，所述验证信息管理子模块用于管理用户的显式验证信息和隐式验证信息，所述显式验证信息和隐式验证信息用于组合验证用户的真实身份，所述显式验证信息由用户预先设置并保存在验证信息管理子模块中，所述隐式验证信息在每完整经过一个预设时间段时，由验证信息管理子模块根据该时间段内目标建设项目的三维实景模型数据变化值生成，并将隐式验证信息在用户所使用的可视化前端本地备份，当第二验证子模块对账号使用者的真实身份进行验证时，可视化前端基于用户输入的显式验证信息和本地备份的隐式验证信息向第二验证子模块进行验证。

7.根据权利要求6所述的一种基于GIS的工程进度三维监控系统，其特征在于，验证信息管理子模块根据时间段内目标建设项目的三维实景模型数据变化值生成相应的隐式验证信息，具体为：分别获取时间段开始时刻和结束时刻目标建设项目的三维实景模型图像，并识别两幅图像中发生变化的纹理区域，确定发生变化的纹理区域外围边缘坐标，将纹理区域外围边缘坐标按照预设转换方法转换为相应的字符串作为隐式验证信息。

8.根据权利要求6所述的一种基于GIS的工程进度三维监控系统，其特征在于，第二验证子模块对账号使用者的真实身份进行验证时，具体包括：随机选取一种信息组合方式，将选取的信息组合方式发送给发起数据访问/操作请求的可视化前端，可视化前端根据选取的信息组合方式对显示验证信息和隐式验证信息进行组合，将组合结果进行散列运算获得第一运算结果，将第一运算结果提交到数据处理中心，第二验证子模块通过验证信息管理子模块获取正确的显式验证信息和隐式验证信息，根据选取的信息组合方式对显示验证信息和隐式验证信息进行组合，将组合结果进行散列运算获得第二运算结果，将第一运算结果与第二运算结果进行比对验证。

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