基于Android手机和PC平台的水准测量内外业一体化系统开发

张晓章，郑岘，喻成，蒋胜华，王磊

(武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022)

基于Android手机和PC平台的水准测量内外业一体化系统开发

张晓章*，郑岘，喻成，蒋胜华，王磊

(武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022)

介绍了基于Android手机和PC平台开发的水准测量内外业一体化系统的总体框架与功能，阐述了系统中移动端水准APP和PC端水准软件开发相关技术问题。系统测试结果表明：系统操作性强，可降低水准测量工作量，大大提高工作效率，进一步促进了水准测量行业的数字化和智能化。

Android平台；PC平台；水准测量内外业一体化；系统开发

1 引 言

水准测量是高程测量中最基本、最精密的一种方法，被广泛应用于高程控制测量和工程测量中，同时也为施工放样、设备安装、变形监测及分析与预报领域等提供基础资料。现有的电子水准仪和光学水准仪的外业测量工作量大，且无法及时检核观测质量，容易造成返工，加大外业工作强度。同时，内业数据处理非智能，数据导入花费时间，影响水准测量工作效率。随着智能手机移动终端功能愈发强大，已经成为人们的生活中不可或缺的工具，因此将智能手机应用于水准测量领域，引起了学者的关注。文献[1]基于Windows Mobile的水准测量记录软件的开发与应用，以Windows Mobile5.0 Software Development Kit作为开发工具，在VS2008的环境下进行功能完备的电子记录软件开发，实现了测量数据实时记录以及观测质量的及时检核，并在丹江口水库建设征地水文河道专业设施复建工程控制测量项目中得以应用，极大地提高了测量效率；文献[2]基于手机平台的水准测量系统开发，为测量人员提供完整的水准测量基本功能，包括电子观测手簿、平差计算、图形显示等，但程序的兼容性较差。文献[3]基于手机的测量计算程序开发和应用，使用Java开发测量计算程序，应用于导线测量、放样和边长交会计算，所得精度完全能够满足常用测量计算需要，但其仅支持Java CLDC1. 1和MIDP2.0规范的手机。应用智能手机移动终端设备实现水准测量内外业一体化的研究较少。因此，本文研究开发了基于Android手机和PC平台的水准测量内外业一体化系统，系统主要适用于图根级水准测量，对实现规范高效的测量工作，降低作业强度具有明显的现实意义。

2 系统总体设计

图1给出了基于Android手机与PC平台的水准测量内外业一体化系统的软件构架。手机移动端记录软件在Android平台上开发，用于外业实时记录数据、快速检核数据质量以及计算水准线路闭合差等，生成自定义格式的观测文件；PC端软件在Windows系统下开发，用于智能化读取移动设备中的原始观测文件，数据处理、成图和质量检核等。通过手机移动端App端和PC端软件自定义格式文件Excel链接，实现了水准测量内外业一体化。

图1 水准测量内外业一体化系统的软件架构

系统包括移动端水准APP和PC端水准软件两部分，主要功能有移动端数据记录、移动端数据安全措施、移动端数据导出、PC端读取数据和计算、PC端输出结果文件等。PC端与移动端测量数据进行链接可以实现数据处理智能化。

3 系统开发

考虑到目前安卓(Android)操作系统，因其功能强大、使用方便、价格便宜且是开源性操作系统，已经成为世界上最受欢迎的智能手机平台，在该平台上开发移动端水准记录处理软件，PC端在Windows系统下开发一款水准数据处理软件，主要采用的开发组件如下：

(1)Eclipse。Eclipse是一个开放源代码的、基于Java的可扩展开发平台。它只是一个框架和一组服务，可以通过本身附带的一个标准插件集(如：Java Development Kit，JDK)来构建开发环境[4]。

(2)Android SDK。Android是谷歌(Google)公司推出的手机开发平台，Android Sdk是提供给软件工程师的android app开发包，本文使用Android 4.0 Ice Cream Sandwich(API 14)版本。使用Eclipse进行android应用开发需要给Eclipse安装adt(Android Development Tools)插件，这样Eclipse就可以和Android SDK进行连接，可以在Eclipse中启动android模拟器进行程序调试。

(3)Microsoft Visual C++ 6.0。C++是面向对象的编程语言，支持多种编程范式[5]。VC6.0是由Developer Studio组件集合成的一个基于Windows操作系统的可视化集成开发环境(integrated development environment，IDE)，包括编辑器、调试器以及程序向导AppWizard、类向导Class Wizard等开发工具。

3.1 移动端水准APP开发

移动端水准APP是在Eclipse中开发，整体界面采用线性布局，数据库采用Android自带SQlite，使用SDK版本为Android4.4.2，Excel操作使用第三方开发包jxl.jar。软件功能主要由Paginating Table、SimpleTable、SQliteUtiltity、TextAdatper四个类实现。其中Paginating Table为activity主类，用于生成整个表格界面；SimpleTable为表格具体实现类，具体实现表格设计；SQliteUtiltity为数据库操作和算法实现类，实现数据显示、记录、保存等功能；TextAdatper为文本设置类，控制文本大小、颜色及样式等等。

由于设备或软件等原因，使用电子设备记录数据时会出现卡死、意外退出、死机等突发情况，这些都会使得数据丢失。为了预防这种问题，程序采用sqlite格式的数据库文件进行实时动态链接，即每一次的更改操作(包括前视、后视、点名的更改)除了在界面端进行显示，后台会同步更新并保存数据库文件。因此，无论设备或软件是否出现异常情况，都不会造成数据丢失，保证了数据的安全。

图2为移动端水准APP界面。顶部为字段视图：总共6个字段：序列、后视、前视、改正数、高程、点名；中间主体为测量数据，其中后视、前视、点名、起始高程、终止高程数据由用户填写，改正数和高程计算得出；下方视图为一些功能性按钮，实现翻页，计算改正数，高程等功能，最下方一行为3个数据库操作按钮。其中“清除所有数据”按钮将清除当前数据库这一栏的所有数据，“保存到Excel”将数据保存为Excel格式，“打开Excel”能打开以往Excel格式的观测文件。

图2 移动端水准APP界面

3.2 PC端水准软件开发

PC端水准软件是一款基于MFC(Microsoft Foundation Classes)的对话框程序，包含的类包含大量Windows句柄封装类和很多Windows的内建控件和组件的封装类，采用VC6.0编写，以C++类的形式封装了Windows API，并且包含一个应用程序框架，以减少应用程序开发人员的工作量。

图3为PC端水准软件界面。最上部一行功能区包括4个文本框，4个编辑框，3个按钮(Button)。最左边的两个编辑框输入起点高程和终点高程，中部的计算按钮封装计算算法，生成结果。闭合差、限差显示在右边的两个编辑框。最右边两个按钮为数据文件输入输出按钮、读写Excel文件。软件界面主体区域为一个列表框控件，自定义为如图格式，分为6列，其次是序号、点号、后视、前视、改正数和高程。其中。前视之和、后视之和显示在后视列及前视列的尾部。

图3 PC端软件界面

PC端水准软件数据输入有两种形式：第一，手工输入：在电脑上手工输入观测数据，需要修改对应列表框单元格数据，实现原理为：在点击到列表相应单元格的时候，在相应的位置生成一个跟单元格大小相当的编辑框，输入数据，回车后即会更新到对应单元格。第二，手机端APP数据导入：在手机端APP中会生成Excel格式的观测文件，为实现水准内外业两款软件的一体化，PC端同样要实现对Excel的读写操作，即在VC6.0中导入Excel操作功能的类，如表1所示。

VC6.0所需添加的类 表1

4 系统测试与运行分析

4.1 系统测试环境

测试需要一个独立和受控的系统环境，为了测试环境的完整性，测试所用的网路不允许外界无关人员进行访问。测试所用的设备配置三星GALAXY S4手机和DELL OPTIPLEX台式机，软件Android4.4.2和Windows7旗舰版。

4.2 系统测试结果

经过测试，无论由于何种原因退出了APP(死机、断电、误操作)，重新打开APP均能恢复上次未保存记录数据，符合系统对记录可靠性的要求。

图根水准测量按照国家水准测量规范，解算只有唯一解，不存在最优估值等平差问题，测试结果表明该系统可以满足水准测量内外业一体化的要求，快速计算出闭合差(或附和差)，并按规范正确配赋改正数，获取正确结果。极大地提高了工作效率，降低了工作强度，具有很高的现实意义。

5 结 语

本文介绍了一套完善的水准测量内外业一体化作业系统，该系统在外业阶段中可以利用手机端软件进行实时水准数据记录，生成观测手簿。此外，采用数据库技术进行同步操作界面和后台的观测数据，以保障水准数据的安全性。同时，系统能够快速检核数据质量以及准确计算水准线路的闭合差等。内业处理中应用PC端软件导入自定义格式的观测文件进行计算并生成结果文件、质量检核文件等。本系统简化了水准测量内外业工作流程和强度，大幅提升了测量内外业的效率与质量。目前，该系统主要适用于图根级水准测量，后续将逐步扩大该系统的应用范围。同时，为了进一步降低水准测量工作量，系统还将引入语音控制功能，使其能够通过语音播报录入观测数据，使其更加智能化，更加方便测量工作的进行。

[1] 张振军，杨建，胡祖平等. 基于Windows Mobile的水准测量记录软件的开发与应用[J]. 地理空间信息，2014，12(5)：140～142.

[2] 李传华，贾虎军. 基于手机平台的水准测量系统开发[J]. 测绘通报，2013，10：112～114.

[3] 申健康. 基于手机的测量计算程序开发和应用[J]. 测绘科学，2011，36(2)：91～94.

[4] 刘洪星，谢玉山. Eclipse开发平台及其应用[J]. 武汉理工大学学报.信息与管理工程版，2005，27(2)：89～92.

[5] 谭浩强. C++面向对象程序设计[M]. 北京：清华大学出版社，2011.

Development of Integrative System for Indoor and Field Work of Leveling Based on Android mobile phone and PC platform

Zhang Xiaozhang，Zheng Xian，Yu Cheng，Jiang Shenghua，Wang Lei

(Wuhan Geomatic Institute，Wuhan 430022，China)

This paper introduces the overall framework and functions of the Integrative System for Indoor and Field Work of Leveling ，and expounds the technical issues related to the development of mobile terminal level APP and PC level software in the system. The system testing shows that the system has strong operability，and can reduce the measuring workload and improve the working efficiency significantly. this will further promote on the leveling in digital and intellectual.

android platform；PC platform；integrative system for indoor and field work of leveling；system development

1672-8262(2017)02-137-03

P209

A

2016—09—26

张晓章(1965—)，男，高级工程师，主要从事城市勘测技术管理工作。 基金项目：精密工程与工业测量国家测绘地理信息局重点实验室开放基金重点项目(PF2015-6)