基于Android手機(jī)和PC平臺(tái)的水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

張曉章，鄭峴，喻成，蔣勝華，王磊

(武漢市測(cè)繪研究院，湖北 武漢 430022)

基于Android手機(jī)和PC平臺(tái)的水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

張曉章*，鄭峴，喻成，蔣勝華，王磊

(武漢市測(cè)繪研究院，湖北 武漢 430022)

介紹了基于Android手機(jī)和PC平臺(tái)開(kāi)發(fā)的水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)的總體框架與功能，闡述了系統(tǒng)中移動(dòng)端水準(zhǔn)APP和PC端水準(zhǔn)軟件開(kāi)發(fā)相關(guān)技術(shù)問(wèn)題。系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果表明：系統(tǒng)操作性強(qiáng)，可降低水準(zhǔn)測(cè)量工作量，大大提高工作效率，進(jìn)一步促進(jìn)了水準(zhǔn)測(cè)量行業(yè)的數(shù)字化和智能化。

Android平臺(tái)；PC平臺(tái)；水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化；系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

1 引 言

水準(zhǔn)測(cè)量是高程測(cè)量中最基本、最精密的一種方法，被廣泛應(yīng)用于高程控制測(cè)量和工程測(cè)量中，同時(shí)也為施工放樣、設(shè)備安裝、變形監(jiān)測(cè)及分析與預(yù)報(bào)領(lǐng)域等提供基礎(chǔ)資料?，F(xiàn)有的電子水準(zhǔn)儀和光學(xué)水準(zhǔn)儀的外業(yè)測(cè)量工作量大，且無(wú)法及時(shí)檢核觀測(cè)質(zhì)量，容易造成返工，加大外業(yè)工作強(qiáng)度。同時(shí)，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理非智能，數(shù)據(jù)導(dǎo)入花費(fèi)時(shí)間，影響水準(zhǔn)測(cè)量工作效率。隨著智能手機(jī)移動(dòng)終端功能愈發(fā)強(qiáng)大，已經(jīng)成為人們的生活中不可或缺的工具，因此將智能手機(jī)應(yīng)用于水準(zhǔn)測(cè)量領(lǐng)域，引起了學(xué)者的關(guān)注。文獻(xiàn)[1]基于Windows Mobile的水準(zhǔn)測(cè)量記錄軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，以Windows Mobile5.0 Software Development Kit作為開(kāi)發(fā)工具，在VS2008的環(huán)境下進(jìn)行功能完備的電子記錄軟件開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄以及觀測(cè)質(zhì)量的及時(shí)檢核，并在丹江口水庫(kù)建設(shè)征地水文河道專業(yè)設(shè)施復(fù)建工程控制測(cè)量項(xiàng)目中得以應(yīng)用，極大地提高了測(cè)量效率；文獻(xiàn)[2]基于手機(jī)平臺(tái)的水準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，為測(cè)量人員提供完整的水準(zhǔn)測(cè)量基本功能，包括電子觀測(cè)手簿、平差計(jì)算、圖形顯示等，但程序的兼容性較差。文獻(xiàn)[3]基于手機(jī)的測(cè)量計(jì)算程序開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，使用Java開(kāi)發(fā)測(cè)量計(jì)算程序，應(yīng)用于導(dǎo)線測(cè)量、放樣和邊長(zhǎng)交會(huì)計(jì)算，所得精度完全能夠滿足常用測(cè)量計(jì)算需要，但其僅支持Java CLDC1. 1和MIDP2.0規(guī)范的手機(jī)。應(yīng)用智能手機(jī)移動(dòng)終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化的研究較少。因此，本文研究開(kāi)發(fā)了基于Android手機(jī)和PC平臺(tái)的水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)，系統(tǒng)主要適用于圖根級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量，對(duì)實(shí)現(xiàn)規(guī)范高效的測(cè)量工作，降低作業(yè)強(qiáng)度具有明顯的現(xiàn)實(shí)意義。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

圖1給出了基于Android手機(jī)與PC平臺(tái)的水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)的軟件構(gòu)架。手機(jī)移動(dòng)端記錄軟件在Android平臺(tái)上開(kāi)發(fā)，用于外業(yè)實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)、快速檢核數(shù)據(jù)質(zhì)量以及計(jì)算水準(zhǔn)線路閉合差等，生成自定義格式的觀測(cè)文件；PC端軟件在Windows系統(tǒng)下開(kāi)發(fā)，用于智能化讀取移動(dòng)設(shè)備中的原始觀測(cè)文件，數(shù)據(jù)處理、成圖和質(zhì)量檢核等。通過(guò)手機(jī)移動(dòng)端App端和PC端軟件自定義格式文件Excel鏈接，實(shí)現(xiàn)了水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化。

圖1 水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化系統(tǒng)的軟件架構(gòu)

系統(tǒng)包括移動(dòng)端水準(zhǔn)APP和PC端水準(zhǔn)軟件兩部分，主要功能有移動(dòng)端數(shù)據(jù)記錄、移動(dòng)端數(shù)據(jù)安全措施、移動(dòng)端數(shù)據(jù)導(dǎo)出、PC端讀取數(shù)據(jù)和計(jì)算、PC端輸出結(jié)果文件等。PC端與移動(dòng)端測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行鏈接可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理智能化。

3 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

考慮到目前安卓(Android)操作系統(tǒng)，因其功能強(qiáng)大、使用方便、價(jià)格便宜且是開(kāi)源性操作系統(tǒng)，已經(jīng)成為世界上最受歡迎的智能手機(jī)平臺(tái)，在該平臺(tái)上開(kāi)發(fā)移動(dòng)端水準(zhǔn)記錄處理軟件，PC端在Windows系統(tǒng)下開(kāi)發(fā)一款水準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理軟件，主要采用的開(kāi)發(fā)組件如下：

(1)Eclipse。Eclipse是一個(gè)開(kāi)放源代碼的、基于Java的可擴(kuò)展開(kāi)發(fā)平臺(tái)。它只是一個(gè)框架和一組服務(wù)，可以通過(guò)本身附帶的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)插件集(如：Java Development Kit，JDK)來(lái)構(gòu)建開(kāi)發(fā)環(huán)境[4]。

(2)Android SDK。Android是谷歌(Google)公司推出的手機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，Android Sdk是提供給軟件工程師的android app開(kāi)發(fā)包，本文使用Android 4.0 Ice Cream Sandwich(API 14)版本。使用Eclipse進(jìn)行android應(yīng)用開(kāi)發(fā)需要給Eclipse安裝adt(Android Development Tools)插件，這樣Eclipse就可以和Android SDK進(jìn)行連接，可以在Eclipse中啟動(dòng)android模擬器進(jìn)行程序調(diào)試。

(3)Microsoft Visual C++ 6.0。C++是面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，支持多種編程范式[5]。VC6.0是由Developer Studio組件集合成的一個(gè)基于Windows操作系統(tǒng)的可視化集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(integrated development environment，IDE)，包括編輯器、調(diào)試器以及程序向?qū)ppWizard、類(lèi)向?qū)lass Wizard等開(kāi)發(fā)工具。

3.1 移動(dòng)端水準(zhǔn)APP開(kāi)發(fā)

移動(dòng)端水準(zhǔn)APP是在Eclipse中開(kāi)發(fā)，整體界面采用線性布局，數(shù)據(jù)庫(kù)采用Android自帶SQlite，使用SDK版本為Android4.4.2，Excel操作使用第三方開(kāi)發(fā)包jxl.jar。軟件功能主要由Paginating Table、SimpleTable、SQliteUtiltity、TextAdatper四個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn)。其中Paginating Table為activity主類(lèi)，用于生成整個(gè)表格界面；SimpleTable為表格具體實(shí)現(xiàn)類(lèi)，具體實(shí)現(xiàn)表格設(shè)計(jì)；SQliteUtiltity為數(shù)據(jù)庫(kù)操作和算法實(shí)現(xiàn)類(lèi)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、記錄、保存等功能；TextAdatper為文本設(shè)置類(lèi)，控制文本大小、顏色及樣式等等。

由于設(shè)備或軟件等原因，使用電子設(shè)備記錄數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)卡死、意外退出、死機(jī)等突發(fā)情況，這些都會(huì)使得數(shù)據(jù)丟失。為了預(yù)防這種問(wèn)題，程序采用sqlite格式的數(shù)據(jù)庫(kù)文件進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接，即每一次的更改操作(包括前視、后視、點(diǎn)名的更改)除了在界面端進(jìn)行顯示，后臺(tái)會(huì)同步更新并保存數(shù)據(jù)庫(kù)文件。因此，無(wú)論設(shè)備或軟件是否出現(xiàn)異常情況，都不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失，保證了數(shù)據(jù)的安全。

圖2為移動(dòng)端水準(zhǔn)APP界面。頂部為字段視圖：總共6個(gè)字段：序列、后視、前視、改正數(shù)、高程、點(diǎn)名；中間主體為測(cè)量數(shù)據(jù)，其中后視、前視、點(diǎn)名、起始高程、終止高程數(shù)據(jù)由用戶填寫(xiě)，改正數(shù)和高程計(jì)算得出；下方視圖為一些功能性按鈕，實(shí)現(xiàn)翻頁(yè)，計(jì)算改正數(shù)，高程等功能，最下方一行為3個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)操作按鈕。其中“清除所有數(shù)據(jù)”按鈕將清除當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)這一欄的所有數(shù)據(jù)，“保存到Excel”將數(shù)據(jù)保存為Excel格式，“打開(kāi)Excel”能打開(kāi)以往Excel格式的觀測(cè)文件。

圖2 移動(dòng)端水準(zhǔn)APP界面

3.2 PC端水準(zhǔn)軟件開(kāi)發(fā)

PC端水準(zhǔn)軟件是一款基于MFC(Microsoft Foundation Classes)的對(duì)話框程序，包含的類(lèi)包含大量Windows句柄封裝類(lèi)和很多Windows的內(nèi)建控件和組件的封裝類(lèi)，采用VC6.0編寫(xiě)，以C++類(lèi)的形式封裝了Windows API，并且包含一個(gè)應(yīng)用程序框架，以減少應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員的工作量。

圖3為PC端水準(zhǔn)軟件界面。最上部一行功能區(qū)包括4個(gè)文本框，4個(gè)編輯框，3個(gè)按鈕(Button)。最左邊的兩個(gè)編輯框輸入起點(diǎn)高程和終點(diǎn)高程，中部的計(jì)算按鈕封裝計(jì)算算法，生成結(jié)果。閉合差、限差顯示在右邊的兩個(gè)編輯框。最右邊兩個(gè)按鈕為數(shù)據(jù)文件輸入輸出按鈕、讀寫(xiě)Excel文件。軟件界面主體區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)列表框控件，自定義為如圖格式，分為6列，其次是序號(hào)、點(diǎn)號(hào)、后視、前視、改正數(shù)和高程。其中。前視之和、后視之和顯示在后視列及前視列的尾部。

圖3 PC端軟件界面

PC端水準(zhǔn)軟件數(shù)據(jù)輸入有兩種形式：第一，手工輸入：在電腦上手工輸入觀測(cè)數(shù)據(jù)，需要修改對(duì)應(yīng)列表框單元格數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)原理為：在點(diǎn)擊到列表相應(yīng)單元格的時(shí)候，在相應(yīng)的位置生成一個(gè)跟單元格大小相當(dāng)?shù)木庉嬁颍斎霐?shù)據(jù)，回車(chē)后即會(huì)更新到對(duì)應(yīng)單元格。第二，手機(jī)端APP數(shù)據(jù)導(dǎo)入：在手機(jī)端APP中會(huì)生成Excel格式的觀測(cè)文件，為實(shí)現(xiàn)水準(zhǔn)內(nèi)外業(yè)兩款軟件的一體化，PC端同樣要實(shí)現(xiàn)對(duì)Excel的讀寫(xiě)操作，即在VC6.0中導(dǎo)入Excel操作功能的類(lèi)，如表1所示。

VC6.0所需添加的類(lèi) 表1

4 系統(tǒng)測(cè)試與運(yùn)行分析

4.1 系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境

測(cè)試需要一個(gè)獨(dú)立和受控的系統(tǒng)環(huán)境，為了測(cè)試環(huán)境的完整性，測(cè)試所用的網(wǎng)路不允許外界無(wú)關(guān)人員進(jìn)行訪問(wèn)。測(cè)試所用的設(shè)備配置三星GALAXY S4手機(jī)和DELL OPTIPLEX臺(tái)式機(jī)，軟件Android4.4.2和Windows7旗艦版。

4.2 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

經(jīng)過(guò)測(cè)試，無(wú)論由于何種原因退出了APP(死機(jī)、斷電、誤操作)，重新打開(kāi)APP均能恢復(fù)上次未保存記錄數(shù)據(jù)，符合系統(tǒng)對(duì)記錄可靠性的要求。

圖根水準(zhǔn)測(cè)量按照國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范，解算只有唯一解，不存在最優(yōu)估值等平差問(wèn)題，測(cè)試結(jié)果表明該系統(tǒng)可以滿足水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化的要求，快速計(jì)算出閉合差(或附和差)，并按規(guī)范正確配賦改正數(shù)，獲取正確結(jié)果。極大地提高了工作效率，降低了工作強(qiáng)度，具有很高的現(xiàn)實(shí)意義。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文介紹了一套完善的水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化作業(yè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在外業(yè)階段中可以利用手機(jī)端軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)水準(zhǔn)數(shù)據(jù)記錄，生成觀測(cè)手簿。此外，采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)進(jìn)行同步操作界面和后臺(tái)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，以保障水準(zhǔn)數(shù)據(jù)的安全性。同時(shí)，系統(tǒng)能夠快速檢核數(shù)據(jù)質(zhì)量以及準(zhǔn)確計(jì)算水準(zhǔn)線路的閉合差等。內(nèi)業(yè)處理中應(yīng)用PC端軟件導(dǎo)入自定義格式的觀測(cè)文件進(jìn)行計(jì)算并生成結(jié)果文件、質(zhì)量檢核文件等。本系統(tǒng)簡(jiǎn)化了水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)工作流程和強(qiáng)度，大幅提升了測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)的效率與質(zhì)量。目前，該系統(tǒng)主要適用于圖根級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量，后續(xù)將逐步擴(kuò)大該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。同時(shí)，為了進(jìn)一步降低水準(zhǔn)測(cè)量工作量，系統(tǒng)還將引入語(yǔ)音控制功能，使其能夠通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)錄入觀測(cè)數(shù)據(jù)，使其更加智能化，更加方便測(cè)量工作的進(jìn)行。

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Development of Integrative System for Indoor and Field Work of Leveling Based on Android mobile phone and PC platform

Zhang Xiaozhang，Zheng Xian，Yu Cheng，Jiang Shenghua，Wang Lei

(Wuhan Geomatic Institute，Wuhan 430022，China)

This paper introduces the overall framework and functions of the Integrative System for Indoor and Field Work of Leveling ，and expounds the technical issues related to the development of mobile terminal level APP and PC level software in the system. The system testing shows that the system has strong operability，and can reduce the measuring workload and improve the working efficiency significantly. this will further promote on the leveling in digital and intellectual.

android platform；PC platform；integrative system for indoor and field work of leveling；system development

1672-8262(2017)02-137-03

P209

A

2016—09—26

張曉章(1965—)，男，高級(jí)工程師，主要從事城市勘測(cè)技術(shù)管理工作。 基金項(xiàng)目：精密工程與工業(yè)測(cè)量國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金重點(diǎn)項(xiàng)目(PF2015-6)