Android平台下的水准测量电子手簿在实践教学中的应用

袁德宝，杨春宇，陈耀辉,蒋金豹，孙文彬

(1. 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，北京 100083； 2. 北京市地质工程设计研究院，北京 101500)

Android平台下的水准测量电子手簿在实践教学中的应用

袁德宝1，杨春宇2，陈耀辉1,蒋金豹1，孙文彬1

(1. 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，北京 100083； 2. 北京市地质工程设计研究院，北京 101500)

在传统的水准测量实践教学中，使用记录纸记录并计算水准数据具有很强的局限性，并且易出错，将电子手簿应用于水准测量的实践教学便可打破这一瓶颈。本文通过研究四等水准测量规范与要求，设计出了使用Java语言开发的电子手簿，可方便地在手机移动端及平板电脑上使用，极大地提高了测量效率，并减小了观测过程中计算出错的问题；最后以某矿区的水准测量数据验证了该电子手簿的良好效果。

水准测量；实践教学；Android；电子手簿

测量技术自发展以来经历了多次革命，由之前的手工测量发展到现在的数字化测绘，劳动强度的降低很大程度上归功于科技的发展。现阶段测绘高校在进行水准测量实习时，绝大多数采用的是传统的光学水准仪和水准记录纸，在纸质版的记录手簿上进行观测数据的记录和计算。这种方法在一定程度上虽然可以提高学生对于观测限差的掌握，但其观测效率却非常低下，有时临结束时发现最开始的某一站记录和计算错误，导致整个测量过程作废从而打击了学生的自信心。本文拟在移动手机上设计可以记录和计算水准观测数据的电子手簿，以适应测绘发展及学生的需求。

1 系统的设计

1.1 执行标准与原则

执行标准为《城市测量规范》(CJJ/T 8—2011)、《国家三、四等水准测量规范》(GB/T 12898—2009)；设计原则为：程序设计过程中要严格依照规范的各项要求，各等级测量要对应各等级规范要求，不得越级或降级设计。

1.2 测量程序设计

在实际的水准测量工程和实践教学中，最常用的是三、四等水准测量，以及等外水准这几个等级的测量，有些精密工程需要一等或二等的水准测量。本文基于Android平台开发的电子手簿主要以四等水准测量为例进行说明，内容包括：项目名称录入、观测日期录入、测站号录入、限差信息录入、观测数据正确性检核、数据存储、数据输出等。测量程序流程如图1所示。

2 系统的开发与实现

2.1 系统组成

该系统由两部分组成，分别是外业记录的APP和内业处理系统。外业测量记录APP是以Android Studio为开发平台，使用Java语言开发实现的。Android Studio是一个Android开发环境，基于IntelliJIDEA，提供了集成的Android开发工具，用于程序开发和调试。内业处理系统是基于Visual Studio平台、以C++语言为开发工具编译的。系统功能结构如图2所示。

图1 程序流程

图2 系统功能架构

2.2 系统功能实现

2.2.1 观测数据记录

系统主界面如图3所示，系统以独立文件的形式存储单个项目水准数据。进入系统后首先新建工程，即在系统中添加存储数据的TXT文件。系统界面提供了后尺(上半部分)和前尺(下半部分)观测数据的记录区域。

图3 系统主界面

2.2.2 测量误差的自动计算

误差的自动计算与检核是软件要解决的主要问题。笔者根据误差的计算公式编制了相应程序，实现了各误差的实时计算，若超出相应误差的规定范围，则系统会弹出警告提示，如图4所示。

图4 误差超限提示

2.2.3 误差限差的设置

点击主界面右上角“CONFIG”按钮，进入系统限差管理界面，如图5所示，左图为当前执行的限差标准。限差管理采用下拉菜单的形式提供了3种不同的选择，若选择三等、四等水准测量，则限差采用标准限差执行，且各项限差数值不可编辑，若需自定义，则菜单下各限差值取消只读属性，供录入人员编辑。

图5 限差管理界面

2.2.4 观测数据处理

在Android系统文件中，数据记录以TXT形式保存，导出后可以查看该工程下所有记录，如图6所示。数据列从左向右依次为测站编号，后尺黑面上丝、黑面中丝、黑面下丝，后尺红面中丝，前尺黑面上丝、黑面中丝、黑面下丝，前尺红面中丝。

用于配合手机APP使用的水准测量数据内业处理软件主界面如图7所示。只需将图6的数据记录文件通过导入“IN”、计算“execute”、导出“OUT”3个步骤便可实现所有测站数据的平差计算、高程计算，计算结果如图8所示。从左向右数据列依次为测站编号、后视距离、前视距离、总视距、平差后的高差。文件下方列出了总测站数、总视距和导线闭合差等参数，供记录人员检核。

图6 数据记录

图7 水准数据处理系统界面

图8 水准数据处理结果

3 结 语

经过测绘专业与非测绘专业学生的使用，证明了该系统操作简便，通俗易懂，在实践教学中得到了成功的应用。并且在云驾岭矿区沉陷监测中的实践表明，在该系统支持下进行水准测量的记录与计算大大减轻了测量人员的工作量和压力。

依照设计该水准电子手簿的思想， 还可以设计

出适合导线测量的电子手簿，使测绘教学更加智能化与数字化，从而提高测绘专业实践教学的水平。

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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

中国矿业大学(北京)课程建设与教学改革项目(J160212；J160214；J160215) 作者简介： 袁德宝(1976—)，男，博士，副教授，主要从事GPS卫星定位与导航方面的教学与研究工作。E- mail：yuandb@cumtb.edu.cn

袁德宝，杨春宇，陈耀辉,等.Android平台下的水准测量电子手簿在实践教学中的应用[J].测绘通报，2017(3)：130- 132.

10.13474/j.cnki.11- 2246.2017.0102.

P208;G64

A

0494- 0911(2017)03- 0130- 03