基于Android平台的四等水准测量电子手簿的设计与实现

王凯,张卫民,赵立谦,隋宛辰,梁勇*

1.中国地质大学土地科学技术学院,北京100083 2.山东省泰安市城市建设设计院,山东泰安271000 3.山东农业大学信息科学与工程学院,山东泰安271018

基于Android平台的四等水准测量电子手簿的设计与实现

王凯1,张卫民2,赵立谦3,隋宛辰3,梁勇3*

1.中国地质大学土地科学技术学院,北京100083 2.山东省泰安市城市建设设计院,山东泰安271000 3.山东农业大学信息科学与工程学院,山东泰安271018

本文根据国家四等水准测量规范的要求，分析了四等水准测量的规范与现状，探讨了电子薄的特点与应用前景，在Java语言环境下，研究开发了基于Android平台四等水准测量电子手薄。通过在实习及泰安市城市建设工程中试用效果良好。

Android;电子记录;四等水准;设计

在GB/T 12898-91国家四等水准测量规范中规定:四等水准测量的外业成果，按记录载体分为电子记录和手簿记录两种方式，应优先使用电子记录方式[1]。而现阶段的普通四等水准测量一直停留在原始的纸质记录方式。

为了进一步实现水准测量的内外业一体化和智能化，现将测量软件嵌入智能手机中，用手机完成水准记录工作，满足野外水准测量数据记录快速、准确、方便的需要[2]。

Android平台智能手机逐步走进日常生活。据爱立信消费者实验室最近的调查显示，2012年第二季度，Android在全球智能手机市场所占份额已高达68.1%。基于Android操作系统开发测量软件能够进一步推广实现水准测量工作的内外业一体化和智能化，为新型智能水准仪的研发打下良好基础。

1 四等水准测量流程与限差要求

1.1 流程

四等水准测量每站照准标尺的次序是：①后视标尺黑面（基本分划）；②后视标尺红面（辅助分划）；③前视标尺黑面（基本分划）；④前视标尺红面（辅助分划）。

1.2 限差要求

按照GB/T 12898-91国家四等水准测量规范规定四等水准测量的限差主要有：①前后视距差≤3 m；②累计视距差≤10 m；③基、辅（红黑）分划读数差≤3 mm；④基、辅（红黑）；所观测高差的差≤5 mm；⑤闭合路线或环线闭合差：平原±20mm,山区±25mm。

2 程序功能特点分析与系统智能化设计

2.1 输入数据标准化

程序每测站需要输入8个观测值，输入顺序、格式与读数顺序、格式一致。同时为提高数据输入的准确率，程序对测段设置的输入数据类型及精度进行限制，极大地降低了出错率。

2.2 界面设计精简实用

由于Android系统平台界面大小有限，为方便实际测量时用户输入，界面以简洁大方的形式给出需填写数据的文本框，且输入顺序符合日常观测习惯。

2.3 严格限差控制

观测数据输入后，程序按照标准要求，自动检查各项观测指标，当观测超限时，自动提示超限项目，并提示观测者应重新观测。

2.4 计算准确高效

观测记录中，程序计算取代人工记录和计算，减少工作中人为因素错误，显著提高工作效率。观测结束后，能够及时计算高差闭合差，检验是否合限。减少内业计算的压力。

2.5 标准格式的水准测量手簿

程序实现了对Excel的操作控制，使其格式符合标准的水准测量手簿要求，可直接输出打印或进行进一步数据加工，如图1所示。

图1 自动生成的Excel观测手簿Fig.1Autogenerated Excel observing recorder

2.6 观测结果可利用性强

观测结果既可保存在手机SD卡中，也可输出打印以纸张形式存档，也可通过蓝牙进行手机与手机，手机与电脑的传输共享。

3 程序设计与实现

3.1 文件与数据组织

该程序在水准测量过程中可生成标准格式的Excel完整水准测量手簿，文件以程序自动获取的测量时间命名，如：四等水准测量观测手簿(2012-05-01-10-35-49)。程序执行过程中，由用户输入的各类数据信息（K值、水准路线类型、地区形态及各测站数据）皆由内存临时存储，将数据通过Intent对象的putExtra方法实现Activity对象间的传值，实现全程记录、随时计算。

3.2 程序界面设计

通过在Activity中绑定布局文件，创建窗口式程序界面，通过窗体的相互调用，完成水准测量外业记录的基本要求[3]。

充分考虑软件的实用性。输入时会根据所输数据的形式默认数字键盘模式，并可通过回车键轻松跳转到下一个待观测数据的记录位置，使其更加便捷。

此外，界面简洁大方，颜色对比鲜明，按键宽度适中，皆基于对软件适用性的考虑。

3.3 菜单模块设计

菜单界面为用户提供了一个程序操作的平台，是展示操作系统命令的目录。在本软件中菜单界面共分为两类，一类为普通的界面单击式菜单，另一类为Android平台特有的menu菜单[4]。具体设计实现的样式如图2所示。

3.4 核心功能模块设计

程序设计时所实现的核心功能主要有数据处理、数据检验、数据输出。程序流程如图3所示。

图3 显示菜单界面Fig.3 Menu display interface

图2 程序流程Fig.2 Programme flow chart

3.4.1 数据处理数据处理是程序需实现的核心功能，通过输入的观测数据，程序自动地计算高差中数和高差闭合差，并通过标准的限差数据检验测量是否在限差范围内。数据计算过程中，均使用双精度数据类型，以保证数据计算的准确度。

以下为计算数据的部分代码：

3.4.2 数据检验程序着重设计了测量过程中的检验环节，每一测站分别进行两个限差检验，后尺观测数据完整输入后进行一次红黑高差读数差的限差分析，若不在限差范围内，则发出警告提示用户数据超限，重测该测站，否则，进入该站的前尺测量。前尺观测数据完整输入后依次进行视距差、红黑读数差、黑红高差、累积视距差的限差分析，若不在限差范围内，则发出警告提示用户数据超限，可由使用者自主选择重测本站或仅重测本站前尺，否则，可进入下一站测量或结束测量[5-10]。程序进入下一测站时,测站数会自动加1。

3.4.3 数据输出当测量至最后一站时，可通过菜单完成此次测量，并立即以对话框的形式询问是否检验闭合差超限，并根据水准路线类型计算、输出闭合差，闭合差以保留四位小数、四舍五入的形式输出。

此外，测量完成后可同步实现标准格式的Excel完整水准测量手簿的自动生成。程序通过JXL对Excel进行操作，实现单元格的合并等格式设置，以下为创建Excel的部分代码：WritableSheet sheet=book.createSheet("Measure",0);

4 结束语

1程序实现了在四等水准外业记录中，即时录入测量数据，自动计算并检验数据的准确性，对出现的错误做出智能判断，方便，快捷，提高工作效率；

2程序能够实现输出与原始记录手簿格式完全相同的Excel表格的功能，可直接打印或传输，免去传统记录的弊端；

3程序的设计界面简单易懂，使得测量工作人员能快速掌握，易于操作；

4利用Android市场占有率高的特点，方便于软件的的使用与普及，进一步实现水准测量记录的自动化与智能化。

[1]国家技术监督局.国家三、四等水准测量归法（CBT1298-91)[S].北京:中国标准出版社,1992

[2]孙变富,裴志,郭兴平.基于Windows CE系统的水准测量外业电子记录手簿的研究与开发[J].辽宁科技学院学报,2011(03):31-33

[3]林永兴,李晓蕾.基于Android的校园助手手机应用程序的研究与设计[J].硅谷,2012(03):60

[4]郭东恩,吴刚.基于Android平台的数独游戏设计与实现[J].计算机与数字工程,2012(03):46-48

[5]王克峰.基于Landtech掌上电脑三、四等水准测量电子手簿的开发[J].测绘与空间地理信息,2010(06):192-194

[6]左燕凤,左海燕,张春雨.VB在普通水准测量中的应用[J].测绘与空间地理信息,2009(06):220-224

[7]张广兴.智能手机在三四等水准测量观测记录中的应用[J].山西建筑,2010(04):359-360

[8]苏衍坤,李爱民,李辉,等.数字水准测量文档生成管理系统的设计与实现[J].山东省农业管理干部学院学报,2007(03):162-164

[9]张洪银,汪利,谢继香.基于Windows Mobile平台的水准测量记录手簿程序的设计与实现[J].工程地球物理学报,2011(01):97-100

[10]张方樱,巢佰崇.嵌入式Linux测量手簿的研究与开发[J].测绘信息与工程,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

王凯(1991-),男,山东淄博人,硕士研究生,研究方向为智能手机测量应用程序开发.

*通讯作者:Author for correspondence.E-mail:yongl@sdau.edu.cn