JAVA與MATLAB在線路工程放樣數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

摘要：通過對現(xiàn)有線路工程放樣數(shù)據(jù)常用的計(jì)算程序的弊端的分析，提出了基于Web進(jìn)行開發(fā)，有效的解決了不同系統(tǒng)環(huán)境需要不同的客戶端的問題，設(shè)計(jì)了基于該方法的作業(yè)流程。

關(guān)鍵詞：線路工程放樣；MATLAB；JAVA

現(xiàn)在已有的線路工程放樣數(shù)據(jù)的計(jì)算程序，都集成在了GPS、 AUTOCAD、 ArcGIS等軟件之中，雖然這些軟件內(nèi)置的線路工程放樣數(shù)據(jù)計(jì)算功能也非常強(qiáng)大，可以根據(jù)用戶需求進(jìn)行差異化定制以及使用，但是有一個非常大的弊端，就是移植性太差，對運(yùn)行環(huán)境的要求太苛刻。例如AUTOCAD的exe安裝包在Windowns上可以運(yùn)行，但是遷移到其他運(yùn)行環(huán)境（如MACOS，IOS等）就無法運(yùn)行了。針對這些問題，本文給出的辦法是基于Web進(jìn)行開發(fā)，因?yàn)楦鞣N系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境雖然不同，但是都攜帶有瀏覽器。基于Web進(jìn)行開發(fā)可以有效解決不同系統(tǒng)環(huán)境需要不同的客戶端的問題，開發(fā)周期短，工作量低，而且計(jì)算過程都是在瀏覽器上進(jìn)行。

JAVA是由SUN公司發(fā)布的一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言，其語言本身的安全性較高，并且擁有MATLAB所不具備的網(wǎng)絡(luò)編程與多線程功能。但JAVA在數(shù)據(jù)處理和分析方面的能力則顯得非常羸弱，當(dāng)數(shù)組矩陣比較大時，這個問題就顯得尤為突出。

MATLAB是由MathWork公司推出的一種具有高性能的數(shù)值計(jì)算功能和可視化的軟件，它集矩陣計(jì)算、符號運(yùn)算、數(shù)值計(jì)算于一體，同時還在各種不同的領(lǐng)域推出新的MATLAB工具箱，該編程語言的語法簡單，功能強(qiáng)大，一條語句所具備的功能往往相當(dāng)于其它高級語言之中的成百上千條語句。

一、設(shè)計(jì)思想

本文利用分層結(jié)構(gòu)來進(jìn)行軟件開發(fā)，不同的層次負(fù)責(zé)不同的功能。顯示層負(fù)責(zé)與用戶的交互，業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理、計(jì)算。為了使軟件結(jié)構(gòu)更加明了，這里我在顯示層與業(yè)務(wù)邏輯層之間增加一個控制器，該控制器的功能主要是負(fù)責(zé)將用戶輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，例如曲線類型，曲線方向，坐標(biāo)系的選擇，曲線半徑數(shù)據(jù)等等。封裝的目的是為了在JAVA語言中更好地使用這些數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)在瀏覽器，服務(wù)器之間傳輸。顯示層會根據(jù)不同的輸入來顯示不同的計(jì)算結(jié)果，這里采用動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)。業(yè)務(wù)邏輯層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理，這里將利用MATLAB優(yōu)秀的計(jì)算能力來實(shí)現(xiàn)。

軟件流程圖

二、具體實(shí)現(xiàn)

（一）顯示層設(shè)計(jì)

顯示層的編寫將利用HTML語言與JSP語言來進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中HTML頁面是靜態(tài)頁面，用于設(shè)計(jì)顯示效果，動態(tài)頁面就是能根據(jù)不同的用戶訪問情況來顯示不同的內(nèi)容，本文所采用的實(shí)現(xiàn)方式是將HTML頁面效果用JSP來實(shí)現(xiàn)。

（二）控制器及業(yè)務(wù)邏輯層的設(shè)計(jì)

控制器的作用是完成頁面跳轉(zhuǎn)以及數(shù)據(jù)傳輸，業(yè)務(wù)邏輯層的作用是用來處理數(shù)據(jù)。本文是應(yīng)用了JAVA的多線程，網(wǎng)絡(luò)編程優(yōu)點(diǎn)，和MATLAB優(yōu)秀的數(shù)據(jù)計(jì)算能力來完成業(yè)務(wù)的處理，所以這里我們在業(yè)務(wù)邏輯層只需要完成JAVA與MATLAB的之間的數(shù)據(jù)傳輸即可。

MATLAB與JAVA之間的數(shù)據(jù)傳輸目前存在以下三種主流方式：

1.利用COM對象實(shí)現(xiàn)訪問。

COM 指的是通用對象模型（ Common Object Model），是由Microsoft推出的一個二進(jìn)制代碼標(biāo)準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)包含規(guī)范和實(shí)現(xiàn)兩大部分，這些規(guī)范并不依賴于任何語言和操作系統(tǒng)。在 Matlab 之中構(gòu)建 COM 對象時需要使用Com Builder 完成 Matlab 語句到 COM 對象的轉(zhuǎn)換，從而使 Java應(yīng)用程序可以使用COM 對象。

2.利用CORBA實(shí)現(xiàn)訪問。

CORBA 指的是公共對象請求代理結(jié)構(gòu) （ Common Object Request Broker Architecture） ，它是體系結(jié)構(gòu)之中最清晰、最完整，跨越平臺最多的構(gòu)件模型。使用 CORBA 來連接 Matlab的過程十分復(fù)雜，開發(fā)效率低。

3.利用JNI技術(shù)實(shí)現(xiàn)訪問。

JNI指的是本地編程接口（ Java Native Interface） ，Matlab向 C語言提供了Matlab Engine函數(shù)，而Java則通過 JNI技術(shù)來調(diào)用這些函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對Matlab程序的訪問[4]。

以上列出了三種訪問方法，本文所采用的方法是基于上述方法進(jìn)行二次開發(fā)的工具類matlabcontrol Java API，這個工具類相當(dāng)于一個代理，可以便捷的實(shí)現(xiàn)MATLAB與JAVA之間的數(shù)據(jù)訪問。

（三）數(shù)據(jù)算法在MATLAB中的實(shí)現(xiàn)

在完成了顯示層，控制層，業(yè)務(wù)邏輯層的編寫之后，還剩下最后一個層次，也就是MATLAB模塊的編寫，該層次的作用是根據(jù)傳入的數(shù)據(jù)計(jì)算應(yīng)當(dāng)呈現(xiàn)給用戶的結(jié)果。根據(jù)曲線類型的不同選擇不同的算法，所謂的算法即一個個的計(jì)算公式。

三、結(jié)語

本文針對現(xiàn)有的線路工程放樣程序存在的問題，給出了利用B/S結(jié)構(gòu)進(jìn)行開發(fā)的解決方案，本軟件實(shí)現(xiàn)的功能主要包括緩和曲線的計(jì)算，圓曲線的計(jì)算以及豎曲線的計(jì)算。并且在輸入輸出頁面都有友好的提示方便使用。本文以B/S結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)開發(fā)的線路工程放樣程序，實(shí)現(xiàn)了無客戶端限制，無系統(tǒng)環(huán)境限制的可在任意能上網(wǎng)終端進(jìn)行使用的功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]李金生.劉翠芝.劉巖.曲線放樣數(shù)據(jù)計(jì)算的幾種方法.等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2007，9（3）：2829.

[2]任文杰.王偉.馬松輝.陳懷民.MATLAB和JAVA的混合編程研究實(shí)現(xiàn)[J].測控技術(shù)，2009，28（01）：00770079.

[3]王薇.MATLAB 的循環(huán)向量化編程方法研究.長春大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，2：5759.

[4]王薇.楊麗萍.Java和Matlab混合編程及其應(yīng)用.長春大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，22（10）：11861189.

作者簡介：水夢琦（1993），女，漢族，湖北武漢人，在讀研究生，研究方向：測繪工程。