袁德寶，楊春宇，陳耀輝,蔣金豹，孫文彬

(1. 中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083； 2. 北京市地質(zhì)工程設(shè)計研究院，北京 101500)

Android平臺下的水準(zhǔn)測量電子手簿在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

袁德寶1，楊春宇2，陳耀輝1,蔣金豹1，孫文彬1

(1. 中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083； 2. 北京市地質(zhì)工程設(shè)計研究院，北京 101500)

在傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量實(shí)踐教學(xué)中，使用記錄紙記錄并計算水準(zhǔn)數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的局限性，并且易出錯，將電子手簿應(yīng)用于水準(zhǔn)測量的實(shí)踐教學(xué)便可打破這一瓶頸。本文通過研究四等水準(zhǔn)測量規(guī)范與要求，設(shè)計出了使用Java語言開發(fā)的電子手簿，可方便地在手機(jī)移動端及平板電腦上使用，極大地提高了測量效率，并減小了觀測過程中計算出錯的問題；最后以某礦區(qū)的水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該電子手簿的良好效果。

水準(zhǔn)測量；實(shí)踐教學(xué)；Android；電子手簿

測量技術(shù)自發(fā)展以來經(jīng)歷了多次革命，由之前的手工測量發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)字化測繪，勞動強(qiáng)度的降低很大程度上歸功于科技的發(fā)展?，F(xiàn)階段測繪高校在進(jìn)行水準(zhǔn)測量實(shí)習(xí)時，絕大多數(shù)采用的是傳統(tǒng)的光學(xué)水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)記錄紙，在紙質(zhì)版的記錄手簿上進(jìn)行觀測數(shù)據(jù)的記錄和計算。這種方法在一定程度上雖然可以提高學(xué)生對于觀測限差的掌握，但其觀測效率卻非常低下，有時臨結(jié)束時發(fā)現(xiàn)最開始的某一站記錄和計算錯誤，導(dǎo)致整個測量過程作廢從而打擊了學(xué)生的自信心。本文擬在移動手機(jī)上設(shè)計可以記錄和計算水準(zhǔn)觀測數(shù)據(jù)的電子手簿，以適應(yīng)測繪發(fā)展及學(xué)生的需求。

1 系統(tǒng)的設(shè)計

1.1 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)與原則

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為《城市測量規(guī)范》(CJJ/T 8—2011)、《國家三、四等水準(zhǔn)測量規(guī)范》(GB/T 12898—2009)；設(shè)計原則為：程序設(shè)計過程中要嚴(yán)格依照規(guī)范的各項(xiàng)要求，各等級測量要對應(yīng)各等級規(guī)范要求，不得越級或降級設(shè)計。

1.2 測量程序設(shè)計

在實(shí)際的水準(zhǔn)測量工程和實(shí)踐教學(xué)中，最常用的是三、四等水準(zhǔn)測量，以及等外水準(zhǔn)這幾個等級的測量，有些精密工程需要一等或二等的水準(zhǔn)測量。本文基于Android平臺開發(fā)的電子手簿主要以四等水準(zhǔn)測量為例進(jìn)行說明，內(nèi)容包括：項(xiàng)目名稱錄入、觀測日期錄入、測站號錄入、限差信息錄入、觀測數(shù)據(jù)正確性檢核、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)輸出等。測量程序流程如圖1所示。

2 系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)由兩部分組成，分別是外業(yè)記錄的APP和內(nèi)業(yè)處理系統(tǒng)。外業(yè)測量記錄APP是以Android Studio為開發(fā)平臺，使用Java語言開發(fā)實(shí)現(xiàn)的。Android Studio是一個Android開發(fā)環(huán)境，基于IntelliJIDEA，提供了集成的Android開發(fā)工具，用于程序開發(fā)和調(diào)試。內(nèi)業(yè)處理系統(tǒng)是基于Visual Studio平臺、以C++語言為開發(fā)工具編譯的。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 程序流程

圖2 系統(tǒng)功能架構(gòu)

2.2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

2.2.1 觀測數(shù)據(jù)記錄

系統(tǒng)主界面如圖3所示，系統(tǒng)以獨(dú)立文件的形式存儲單個項(xiàng)目水準(zhǔn)數(shù)據(jù)。進(jìn)入系統(tǒng)后首先新建工程，即在系統(tǒng)中添加存儲數(shù)據(jù)的TXT文件。系統(tǒng)界面提供了后尺(上半部分)和前尺(下半部分)觀測數(shù)據(jù)的記錄區(qū)域。

圖3 系統(tǒng)主界面

2.2.2 測量誤差的自動計算

誤差的自動計算與檢核是軟件要解決的主要問題。筆者根據(jù)誤差的計算公式編制了相應(yīng)程序，實(shí)現(xiàn)了各誤差的實(shí)時計算，若超出相應(yīng)誤差的規(guī)定范圍，則系統(tǒng)會彈出警告提示，如圖4所示。

圖4 誤差超限提示

2.2.3 誤差限差的設(shè)置

點(diǎn)擊主界面右上角“CONFIG”按鈕，進(jìn)入系統(tǒng)限差管理界面，如圖5所示，左圖為當(dāng)前執(zhí)行的限差標(biāo)準(zhǔn)。限差管理采用下拉菜單的形式提供了3種不同的選擇，若選擇三等、四等水準(zhǔn)測量，則限差采用標(biāo)準(zhǔn)限差執(zhí)行，且各項(xiàng)限差數(shù)值不可編輯，若需自定義，則菜單下各限差值取消只讀屬性，供錄入人員編輯。

圖5 限差管理界面

2.2.4 觀測數(shù)據(jù)處理

在Android系統(tǒng)文件中，數(shù)據(jù)記錄以TXT形式保存，導(dǎo)出后可以查看該工程下所有記錄，如圖6所示。數(shù)據(jù)列從左向右依次為測站編號，后尺黑面上絲、黑面中絲、黑面下絲，后尺紅面中絲，前尺黑面上絲、黑面中絲、黑面下絲，前尺紅面中絲。

用于配合手機(jī)APP使用的水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理軟件主界面如圖7所示。只需將圖6的數(shù)據(jù)記錄文件通過導(dǎo)入“IN”、計算“execute”、導(dǎo)出“OUT”3個步驟便可實(shí)現(xiàn)所有測站數(shù)據(jù)的平差計算、高程計算，計算結(jié)果如圖8所示。從左向右數(shù)據(jù)列依次為測站編號、后視距離、前視距離、總視距、平差后的高差。文件下方列出了總測站數(shù)、總視距和導(dǎo)線閉合差等參數(shù)，供記錄人員檢核。

圖6 數(shù)據(jù)記錄

圖7 水準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)界面

圖8 水準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果

3 結(jié) 語

經(jīng)過測繪專業(yè)與非測繪專業(yè)學(xué)生的使用，證明了該系統(tǒng)操作簡便，通俗易懂，在實(shí)踐教學(xué)中得到了成功的應(yīng)用。并且在云駕嶺礦區(qū)沉陷監(jiān)測中的實(shí)踐表明，在該系統(tǒng)支持下進(jìn)行水準(zhǔn)測量的記錄與計算大大減輕了測量人員的工作量和壓力。

依照設(shè)計該水準(zhǔn)電子手簿的思想， 還可以設(shè)計

出適合導(dǎo)線測量的電子手簿，使測繪教學(xué)更加智能化與數(shù)字化，從而提高測繪專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的水平。

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Application of Leveling Electric Handbook on Android for Practical Teaching

YUAN Debao1，YANG Chunyu2,CHEN Yaohui1,JIANG Jinbao1,SUN Wenbin1

(1. College of Geoscience and Surveying Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing, Beijing 100083，China;2. Beijing Institute of Geological Engineering, Beijing 101500, China)

In traditional leveling survey, we usually use the traditional paper to record and calculate data. But it is easy to get wrong and has major limitations. The practice of applying electronic handbook to leveling teaching can break the bottleneck. The paper shows how we designed the electronic handbook using Java language by studying the leveling requirements. The electronic handbook can be easily used on the mobile end and tablet PC. By this way, the measurement efficiency improved greatly and reduced the calculation error in the process of observation. Finally, we took a mining area of leveling data to prove its effect.

leveling；practical teaching；android；electric handbook

2016- 07- 12

中國礦業(yè)大學(xué)(北京)課程建設(shè)與教學(xué)改革項(xiàng)目(J160212；J160214；J160215) 作者簡介： 袁德寶(1976—)，男，博士，副教授，主要從事GPS衛(wèi)星定位與導(dǎo)航方面的教學(xué)與研究工作。E- mail：yuandb@cumtb.edu.cn

袁德寶，楊春宇，陳耀輝,等.Android平臺下的水準(zhǔn)測量電子手簿在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].測繪通報，2017(3)：130- 132.

10.13474/j.cnki.11- 2246.2017.0102.

P208;G64

A

0494- 0911(2017)03- 0130- 03