基于Android平臺的四等水準測量電子手簿的設計與實現

王凱,張衛民,趙立謙,隋宛辰,梁勇*

1.中國地質大學土地科學技術學院,北京100083 2.山東省泰安市城市建設設計院,山東泰安271000 3.山東農業大學信息科學與工程學院,山東泰安271018

基于Android平臺的四等水準測量電子手簿的設計與實現

王凱1,張衛民2,趙立謙3,隋宛辰3,梁勇3*

1.中國地質大學土地科學技術學院,北京100083 2.山東省泰安市城市建設設計院,山東泰安271000 3.山東農業大學信息科學與工程學院,山東泰安271018

本文根據國家四等水準測量規范的要求，分析了四等水準測量的規范與現狀，探討了電子薄的特點與應用前景，在Java語言環境下，研究開發了基于Android平臺四等水準測量電子手薄。通過在實習及泰安市城市建設工程中試用效果良好。

Android;電子記錄;四等水準;設計

在GB/T 12898-91國家四等水準測量規范中規定:四等水準測量的外業成果，按記錄載體分為電子記錄和手簿記錄兩種方式，應優先使用電子記錄方式[1]。而現階段的普通四等水準測量一直停留在原始的紙質記錄方式。

為了進一步實現水準測量的內外業一體化和智能化，現將測量軟件嵌入智能手機中，用手機完成水準記錄工作，滿足野外水準測量數據記錄快速、準確、方便的需要[2]。

Android平臺智能手機逐步走進日常生活。據愛立信消費者實驗室最近的調查顯示，2012年第二季度，Android在全球智能手機市場所占份額已高達68.1%。基于Android操作系統開發測量軟件能夠進一步推廣實現水準測量工作的內外業一體化和智能化，為新型智能水準儀的研發打下良好基礎。

1 四等水準測量流程與限差要求

1.1 流程

四等水準測量每站照準標尺的次序是：①后視標尺黑面（基本分劃）；②后視標尺紅面（輔助分劃）；③前視標尺黑面（基本分劃）；④前視標尺紅面（輔助分劃）。

1.2 限差要求

按照GB/T 12898-91國家四等水準測量規范規定四等水準測量的限差主要有：①前后視距差≤3 m；②累計視距差≤10 m；③基、輔（紅黑）分劃讀數差≤3 mm；④基、輔（紅黑）；所觀測高差的差≤5 mm；⑤閉合路線或環線閉合差：平原±20mm,山區±25mm。

2 程序功能特點分析與系統智能化設計

2.1 輸入數據標準化

程序每測站需要輸入8個觀測值，輸入順序、格式與讀數順序、格式一致。同時為提高數據輸入的準確率，程序對測段設置的輸入數據類型及精度進行限制，極大地降低了出錯率。

2.2 界面設計精簡實用

由于Android系統平臺界面大小有限，為方便實際測量時用戶輸入，界面以簡潔大方的形式給出需填寫數據的文本框，且輸入順序符合日常觀測習慣。

2.3 嚴格限差控制

觀測數據輸入后，程序按照標準要求，自動檢查各項觀測指標，當觀測超限時，自動提示超限項目，并提示觀測者應重新觀測。

2.4 計算準確高效

觀測記錄中，程序計算取代人工記錄和計算，減少工作中人為因素錯誤，顯著提高工作效率。觀測結束后，能夠及時計算高差閉合差，檢驗是否合限。減少內業計算的壓力。

2.5 標準格式的水準測量手簿

程序實現了對Excel的操作控制，使其格式符合標準的水準測量手簿要求，可直接輸出打印或進行進一步數據加工，如圖1所示。

圖1 自動生成的Excel觀測手簿Fig.1Autogenerated Excel observing recorder

2.6 觀測結果可利用性強

觀測結果既可保存在手機SD卡中，也可輸出打印以紙張形式存檔，也可通過藍牙進行手機與手機，手機與電腦的傳輸共享。

3 程序設計與實現

3.1 文件與數據組織

該程序在水準測量過程中可生成標準格式的Excel完整水準測量手簿，文件以程序自動獲取的測量時間命名，如：四等水準測量觀測手簿(2012-05-01-10-35-49)。程序執行過程中，由用戶輸入的各類數據信息（K值、水準路線類型、地區形態及各測站數據）皆由內存臨時存儲，將數據通過Intent對象的putExtra方法實現Activity對象間的傳值，實現全程記錄、隨時計算。

3.2 程序界面設計

通過在Activity中綁定布局文件，創建窗口式程序界面，通過窗體的相互調用，完成水準測量外業記錄的基本要求[3]。

充分考慮軟件的實用性。輸入時會根據所輸數據的形式默認數字鍵盤模式，并可通過回車鍵輕松跳轉到下一個待觀測數據的記錄位置，使其更加便捷。

此外，界面簡潔大方，顏色對比鮮明，按鍵寬度適中，皆基于對軟件適用性的考慮。

3.3 菜單模塊設計

菜單界面為用戶提供了一個程序操作的平臺，是展示操作系統命令的目錄。在本軟件中菜單界面共分為兩類，一類為普通的界面單擊式菜單，另一類為Android平臺特有的menu菜單[4]。具體設計實現的樣式如圖2所示。

3.4 核心功能模塊設計

程序設計時所實現的核心功能主要有數據處理、數據檢驗、數據輸出。程序流程如圖3所示。

圖3 顯示菜單界面Fig.3 Menu display interface

圖2 程序流程Fig.2 Programme flow chart

3.4.1 數據處理數據處理是程序需實現的核心功能，通過輸入的觀測數據，程序自動地計算高差中數和高差閉合差，并通過標準的限差數據檢驗測量是否在限差范圍內。數據計算過程中，均使用雙精度數據類型，以保證數據計算的準確度。

以下為計算數據的部分代碼：

3.4.2 數據檢驗程序著重設計了測量過程中的檢驗環節，每一測站分別進行兩個限差檢驗，后尺觀測數據完整輸入后進行一次紅黑高差讀數差的限差分析，若不在限差范圍內，則發出警告提示用戶數據超限，重測該測站，否則，進入該站的前尺測量。前尺觀測數據完整輸入后依次進行視距差、紅黑讀數差、黑紅高差、累積視距差的限差分析，若不在限差范圍內，則發出警告提示用戶數據超限，可由使用者自主選擇重測本站或僅重測本站前尺，否則，可進入下一站測量或結束測量[5-10]。程序進入下一測站時,測站數會自動加1。

3.4.3 數據輸出當測量至最后一站時，可通過菜單完成此次測量，并立即以對話框的形式詢問是否檢驗閉合差超限，并根據水準路線類型計算、輸出閉合差，閉合差以保留四位小數、四舍五入的形式輸出。

此外，測量完成后可同步實現標準格式的Excel完整水準測量手簿的自動生成。程序通過JXL對Excel進行操作，實現單元格的合并等格式設置，以下為創建Excel的部分代碼：WritableSheet sheet=book.createSheet("Measure",0);

4 結束語

1程序實現了在四等水準外業記錄中，即時錄入測量數據，自動計算并檢驗數據的準確性，對出現的錯誤做出智能判斷，方便，快捷，提高工作效率；

2程序能夠實現輸出與原始記錄手簿格式完全相同的Excel表格的功能，可直接打印或傳輸，免去傳統記錄的弊端；

3程序的設計界面簡單易懂，使得測量工作人員能快速掌握，易于操作；

4利用Android市場占有率高的特點，方便于軟件的的使用與普及，進一步實現水準測量記錄的自動化與智能化。

[1]國家技術監督局.國家三、四等水準測量歸法（CBT1298-91)[S].北京:中國標準出版社,1992

[2]孫變富,裴志,郭興平.基于Windows CE系統的水準測量外業電子記錄手簿的研究與開發[J].遼寧科技學院學報,2011(03):31-33

[3]林永興,李曉蕾.基于Android的校園助手手機應用程序的研究與設計[J].硅谷,2012(03):60

[4]郭東恩,吳剛.基于Android平臺的數獨游戲設計與實現[J].計算機與數字工程,2012(03):46-48

[5]王克峰.基于Landtech掌上電腦三、四等水準測量電子手簿的開發[J].測繪與空間地理信息,2010(06):192-194

[6]左燕鳳,左海燕,張春雨.VB在普通水準測量中的應用[J].測繪與空間地理信息,2009(06):220-224

[7]張廣興.智能手機在三四等水準測量觀測記錄中的應用[J].山西建筑,2010(04):359-360

[8]蘇衍坤,李愛民,李輝,等.數字水準測量文檔生成管理系統的設計與實現[J].山東省農業管理干部學院學報,2007(03):162-164

[9]張洪銀,汪利,謝繼香.基于Windows Mobile平臺的水準測量記錄手簿程序的設計與實現[J].工程地球物理學報,2011(01):97-100

[10]張方櫻,巢佰崇.嵌入式Linux測量手簿的研究與開發[J].測繪信息與工程,2008(01):23-24

The Design and Realization of the Electronic Recorder for the Forth-order Leveling Based onAndroid Platform

WANGKai1,ZHANGWei-min2,ZHAOLi-qian3,SUIWan-chen3,LIANG Yong3*
1.School of Land Science and Technology in China University of Geosciences,Beijing 100083,China 2.Tai'an Metropolitan Construction Institute of Shandong Province,Tai'an 271000,China 3.School of Information Science and Engineering in Shandong Agricultural University,Taian 271018,China

According to the national specifications for the fourth-order leveling,the specifications and current situation of the forth-order leveling got analyzed.The present paper also explored the characteristics and application prospect of the data recorder.Moreover,the electronic recorder of the fourth-order leveling got studied and developed based on android platform under Java language environment.The recorder works well in internship and urban construction projects of Tai'an municipality.

Android;electronic record;the forth-order leveling;design

TB22

A

1000-2324(2014)03-0352-04

2013-03-29

2013-09-12

王凱(1991-),男,山東淄博人,碩士研究生,研究方向為智能手機測量應用程序開發.

*通訊作者:Author for correspondence.E-mail:yongl@sdau.edu.cn