專用精密水準測量電子記簿軟件研究工作報告

1、專用精密水準測量電子記簿軟件研究工作報告四川省第一測繪工程院2015年12月目錄1項目概述1.1.1 項目來源1.1.2 立項背景1.2主要目標(biāo)和工作任務(wù)1.2.1 研究目標(biāo)1.2.2 開發(fā)主要內(nèi)容2.3工作開展情況2.3.1 項目準備和設(shè)計工作情況33.1.1 硬件選型3.3.1.2 需求調(diào)查分析33.1.3 設(shè)計工作3.3.2 項目編碼工作情況33.3 測試工作情況4.3.3.1 GPS性能測試4.3.3.2 內(nèi)部測試4.3.3.3 限差測試4.3.3.4 外業(yè)生產(chǎn)測試43.3.5 第三方測試5.4項目組織保障5.4.2 設(shè)備投入5.4.3 資金投入6.5項目完成情況6.5.1 指標(biāo)完成情

2、況6.5.1.1 安全保密性6.5.1.2 程序穩(wěn)定性6.5.1.3 限差可靠性6.5.1.4 可移植性7.5.2 研究任務(wù)完成情況7.5.2.1 外業(yè)記錄程序7.5.2.2 數(shù)據(jù)處理程序7.5.2.3 數(shù)據(jù)檢查功能7.6主要技術(shù)成果7.6.1 外業(yè)記錄程序8.6.2 儀檢記錄程序8.6.3 數(shù)據(jù)處理程序8.7經(jīng)費來源和使用情況9.8項目工作總結(jié)1.09存在的問題和建議1.09.1 存在的問題.109.1.1記錄程序更新升級不便 1.09.1.2 幫助文檔不夠詳細1.09.1.3 數(shù)字水準儀連接線容易損壞109.2 建議1.01項目概述1.1 項目來源項目為國家現(xiàn)代測繪基準體系基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一期

3、工程管理服務(wù)系統(tǒng)專業(yè)定制軟件中的一個子項，主要為解決目前數(shù)字水準測量記錄數(shù)據(jù)安全性，編制適合多種現(xiàn)代數(shù)字水準儀的精密水準測量應(yīng)用的電子記簿軟件。按照項目提出方國家基礎(chǔ)地理信息中心的要求，軟件應(yīng)該具備防惡意修改、防復(fù)制功能，在滿足水準測量需要的同時，保證記錄信息的安全性。1.2 立項背景隨著國家大地水準面精化項目及國家測繪基準現(xiàn)代化建設(shè)項目的展開，為加強國家大地測量數(shù)據(jù)采集的正確性、可靠性、保密性、統(tǒng)一性，迫切需要一套完整的水準測量軟件，供水準測量外業(yè)作業(yè)單位及內(nèi)業(yè)質(zhì)檢部門使用。經(jīng)過對國內(nèi)同類軟件的調(diào)研，現(xiàn)有軟件沒有形成一套完整的系統(tǒng)，不能為內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)的采集處理提供一套完整的解決方案。在限差控制

4、方面，現(xiàn)有軟件均沒有達到國家一二等高精度水準測量的要求，沒有對數(shù)據(jù)進行加密，數(shù)據(jù)處理功能不夠完善，缺乏質(zhì)量檢查分析功能，對新型的數(shù)字水準儀器缺乏統(tǒng)一的解決方案。同時，針對目前國內(nèi)常用的進口數(shù)字水準儀也進行了調(diào)研，這些水準儀均隨機附帶了觀測程序，但是其限差控制功能較弱，不能夠嚴格的控制觀測時間，各自的軟件只適用于本廠生產(chǎn)的儀器，后處理數(shù)據(jù)格式并不統(tǒng)一，也不符合國家水準規(guī)范的作業(yè)要求，不能滿足外業(yè)測量的實際需求。2主要目標(biāo)和工作任務(wù)2.1 研究目標(biāo)編制專用精密水準測量電子記簿軟件，解決目前數(shù)字水準測量記錄數(shù)據(jù)安全性，增強防惡意修改、防復(fù)制等能力，在滿足精密水準測量需要的同時，保證記錄信息的安全性。

5、2.2 開發(fā)主要內(nèi)容為了實現(xiàn)研究目標(biāo)，通過用戶的需求分析和前期的設(shè)計，軟件英國具有外業(yè)儀檢記錄、水準觀測外業(yè)記錄程序、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊幾個部分，其功能模塊的劃分如圖1。外業(yè)儀檢記錄程序精密水準測量記簿軟件標(biāo)尺儀檢壩目記錄模塊水準僅僅檢壩日記錄模塊1A水準觀測外業(yè)記錄程序測站觀測模塊1間歇和間歇檢測模塊1數(shù)據(jù)加密存儲模塊死機現(xiàn)場恢復(fù)模塊數(shù)據(jù)傳輸模塊記錄程序上傳模塊觀測數(shù)據(jù)下載力慎塊J4數(shù)據(jù)完整性檢測模塊1-數(shù)據(jù)處理模塊儀檢數(shù)據(jù)處理模塊C>觀測數(shù)據(jù)處理模塊觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計與檢查模塊圖1軟件主要功能模塊圖3工作開展情況2014年1月，專用精密水準測量電子記簿軟件進入正式開發(fā)階段，由項目負

6、責(zé)人王明善組織成立了項目組，安排了王明善、蘭啟貴進行需求分析和設(shè)計相關(guān)工作的實施，安排了鄢中堡和田道平專門負責(zé)軟件的開發(fā)和實施，譚昌勇和田道平負責(zé)具體的測試工作。項目各個階段的具體工作情況如下：3.1 項目準備和設(shè)計工作情況3.1.1 硬件選型2014年1月至5月，在項目組組長王明善同志的帶領(lǐng)下，課題組針對記錄器選型進行了大量的考查調(diào)研，比對了市面上流行的掌上電腦，還調(diào)查參考了兄弟單位這方面的經(jīng)驗。項目組通過與硬件廠家聯(lián)系，對Leica的VIVA、吉達公司的PS535歐琦杰公司的A350以及華測公司的M201行分析，并編寫了測試程序進行測試，最后選擇了歐琦杰公司的A35QA350具備鍵盤、能使

7、用干電池、配備USB專輸線、帶有GPS奠塊能為實際的野外生成提供便利，同時價格相對便宜，便于大量采購用于外業(yè)生產(chǎn)。3.1.2 需求調(diào)查分析2014年3月-4月為項目的需求分析調(diào)查階段，項目組組織人員通過對項目委托方、水準測量行業(yè)單位、水準測量數(shù)據(jù)處理單位、儀器生產(chǎn)廠家進行調(diào)研。調(diào)研從項目委托方的性能需求、水準測量生產(chǎn)的功能需求、水準測量數(shù)據(jù)處理格式需求、儀器廠家的具體硬件設(shè)備情況等入手，通過電話溝通和當(dāng)面交流的方式進行需求收集，并編制了軟件的需求規(guī)格說明書。3.1.3 設(shè)計工作2014年4月-5月為項目的設(shè)計階段，在項目組長的帶領(lǐng)下，設(shè)計組根據(jù)需求分析以及相關(guān)的技術(shù)參考文檔，編制了軟件概要設(shè)計

8、說明書。其后由軟件開發(fā)組根據(jù)概要設(shè)計，編制了軟件詳細設(shè)計說明書。3.2 項目編碼工作情況2014年5月-10月為軟件的開發(fā)階段，軟件開發(fā)組依據(jù)詳細設(shè)計，進行了軟件的編碼和開發(fā)工作。軟件開發(fā)采用漸進式開發(fā)的方式，逐步添加完成功能，并進行功能的內(nèi)部測試。2014年8月-10月完成了軟件的原型版本，開始與測試組配合進行內(nèi)部測試和完善工作開發(fā)組于2014年11月完成了軟件測試版的發(fā)布，正式提供給測試組進行外業(yè)實際生產(chǎn)測試。3.3 測試工作情況測試工作主要分為GPS性能測試、內(nèi)部測試、限差測試、外業(yè)實際生產(chǎn)測試和第三方測試工作。3.3.1 GPS性能測試為了測試GPS芯片定位性能是否滿足需要，軟件開發(fā)組

9、編制了針對記錄器GPS的專門測試模塊。主要進行固定點記錄定位和行進路線定位測試。通過聯(lián)系廠家，針對選定的A350記錄器，要求廠家配置了兩款不同的GPS定位芯片以便與進行對比測試。GPS性能測試主要測試了GPS奠塊定位對比測試、GPS定位精度測試、GPS往返路徑記錄測試、GPS定位時間測試、GPS時間穩(wěn)定性測試。3.3.2 內(nèi)部測試在軟件開發(fā)組自行測試以外，為了促進開發(fā)組的編碼工作，由測試組組織人員，從8月-9月開展了程序開發(fā)內(nèi)部測試。測試由開發(fā)組與一個作業(yè)小組共同配合進行，按照外業(yè)生產(chǎn)使用的情況測試軟件的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等功能。3.3.3 限差測試為了進一步驗證軟件對限差控制的嚴密性和可靠性

10、，測試組組織進行了軟件的限差控制測試。為了對數(shù)字水準儀限差進行測試，項目組把數(shù)字水準儀器的讀數(shù)部分替換為文本輸入框，來進行限差測試。因為數(shù)字水準儀器是在讀取高度同時返回距離，所以在第一次讀前尺和后尺的時候需要同時輸入距離。限差測試使用編制特殊數(shù)據(jù)進行限差邊沿測試，主要針對數(shù)字水準一二等程序進行，具體使用數(shù)據(jù)見測試工作報告的限差測試附表。3.3.4 外業(yè)生產(chǎn)測試在功能開發(fā)完成發(fā)布測試版后，2014年11月測試組為了進一步驗證程序的穩(wěn)健性，以及測試更多GPSS加后細節(jié)方面是否完善，組織了一個外業(yè)生產(chǎn)小組作業(yè)組進行了23公里的一條水準路線的觀測，觀測使用一等程序進行。3.3.5 第三方測試按照項目委

11、托方的要求，2014年8月，軟件開發(fā)組配合北京新國信軟件評測技術(shù)有限公司進行了軟件的第三方測試工作，并順利通過了測試。4項目組織保障4.1 人員投入本項目投入13人，其中成績優(yōu)異高級工程師2人、工程師3人，包含科研經(jīng)驗豐富的專家和生產(chǎn)實踐經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員。項目主要參加人員為5人，在項目組中的職責(zé)分工如表1。表1項目組人員分工表姓名性別職稱負責(zé)內(nèi)容王明善男優(yōu)高項目總體設(shè)計和人員組織協(xié)調(diào)鄢中堡男工程師程序設(shè)計和內(nèi)部測試田道平男工程師程序設(shè)計和程序測試蘭啟貴男優(yōu)高項目需求調(diào)查和設(shè)計譚昌勇男工程師程序測試和外業(yè)測試組織4.2 設(shè)備投入項目投入臺式計算機5臺、筆記本計算機2臺、野外觀測記錄PDA6臺、

12、數(shù)字水準儀3臺。單位多年從事外業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，在汽車、網(wǎng)絡(luò)、打印機等外業(yè)作業(yè)保障設(shè)備方面配備齊全，為項目的順利開展提供了有力保障。4.3 資金投入本項目預(yù)算資金20.00萬元，根據(jù)項目開展的需要，實際資金投入總額26.50萬元，其中項目專項經(jīng)費20萬元，四川省第一測繪工程院自籌經(jīng)費6.5萬元。5項目完成情況5.1 指標(biāo)完成情況5.1.1 安全保密性加密采用碼表校驗加密法。這是一種采用可顯示字符碼表按照一定算法計算加密用的加密方法，加密過程引入CRC1環(huán)冗余校驗。加密算法加密的觀測數(shù)據(jù)，具有密文隨機性，可解密穩(wěn)定性，加解密時效符合要求，在經(jīng)過項目組嚴格驗證，其加密性能可用。5.1.2 程序穩(wěn)定性程序

13、在運行過程中，采用嚴格的模塊流程控制，并在測試期使用日志跟蹤記錄的方法，檢測其運行狀態(tài)良好，未發(fā)生異常運行及程序崩潰現(xiàn)象。程序針對記錄器電力不足斷電以及硬件異常故障等問題，設(shè)計了程序自動恢復(fù)功能，在機器異常斷電，死機等造成程序中斷的情況下，可以根據(jù)臨時文件恢復(fù)觀測現(xiàn)場，繼續(xù)觀測。5.1.3 限差可靠性為了保證各等級程序控制限差的可靠性，項目組的測試負責(zé)人編寫限差測試數(shù)據(jù)表，對限差邊緣數(shù)據(jù)進行逐一測試驗證。驗證其理論運行結(jié)果以及實際運行結(jié)果是否相同，對程序的限差控制進行了全面的測試。數(shù)字水準儀觀測程序存在調(diào)試困難，測試不便的情況。項目組針對數(shù)字水準儀，設(shè)計了模擬數(shù)據(jù)輸入接口。測試人員手動對程序的

14、數(shù)據(jù)進行輸入，對數(shù)字水準儀的限差進行了全面的測試，并模擬儀器觀測方式，測試了數(shù)字水準程序觀測的可用性。5.1.4 可移植性程序使用C+1行開發(fā)，對用戶操作的UI層進行了封裝，并實現(xiàn)了在Windows、WINCEHTOSHJOSTF的兼容底層開發(fā)，通過底層操作和業(yè)務(wù)邏輯層分離，保證了能在支持C+勺系統(tǒng)下的可移植性。5.2 研究任務(wù)完成情況5.2.1 外業(yè)記錄程序軟件包主要包括各等級水準測量外業(yè)記錄軟件；儀器、標(biāo)尺檢查記錄軟件。按照水準測量規(guī)范的要求，軟件實現(xiàn)了測段觀測、間歇、間歇檢測、短跨河、隨機觀測條件、夜間觀測、上下標(biāo)志聯(lián)測等水準測量外業(yè)記錄功能；實現(xiàn)了i角檢測、標(biāo)尺零點不等差、標(biāo)尺底面垂直

15、性誤差、標(biāo)尺名義米長測定、自動安平水準儀補償誤差、視線觀測中誤差等標(biāo)尺和儀器檢定的功能。5.2.2 數(shù)據(jù)處理程序為了完成外業(yè)記錄的數(shù)據(jù)處理，生成符合項目要求的水準測量數(shù)據(jù)記錄和統(tǒng)計表格，項目組研制了水準測量數(shù)據(jù)處理程序和儀檢報告生成程序。水準測量數(shù)據(jù)處理程序包括了路線文本的生成與編輯、觀測手簿生成、上下標(biāo)志聯(lián)測手簿生成、路線手簿生成、野外概略高差表生成等功能。5.2.3 數(shù)據(jù)檢查功能按照項目設(shè)計，完成了外業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查分析功能的研制。檢查模塊根據(jù)每站觀測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)質(zhì)量進行分析檢查，分析限差及觀測速度等質(zhì)量參數(shù)，并將每一測站的觀測高差與距離為坐標(biāo)軸繪制測段觀測路線走向。對觀測數(shù)據(jù)條件信息，記錄

16、的數(shù)據(jù)進行分析檢查，并利用數(shù)據(jù)字典技術(shù)檢查相應(yīng)的信息錄入是否有誤，為外業(yè)觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量分析提供直觀的分析圖表和統(tǒng)計信息。6主要技術(shù)成果研究成果為專用精密水準測量電子記簿軟件一套。6.1外業(yè)記錄程序按照目前水準測量的記錄需求，研制的外業(yè)記錄程序如表2表2表外業(yè)記錄程序表在舁廳P名稱功能1一20半GP半分劃一等水準測量記錄2二20半GP半分劃二等水準測量記錄3三20半GP半分劃三等水準測量記錄4四20半GP半分劃四等水準測量記錄5單20半GP半分劃單程雙轉(zhuǎn)點水準測量記錄6一20數(shù)GP數(shù)字水準儀一等水準測量記錄7二20數(shù)GP數(shù)字水準儀二等水準測量記錄8三20數(shù)GP數(shù)字水準儀三等水準測量記錄9四20數(shù)

17、GP數(shù)字水準儀四等水準測量記錄10單20數(shù)GP數(shù)字水準儀單程雙轉(zhuǎn)點水準測量記錄6.2 儀檢記錄程序按照項目的需求，編制的儀檢記錄程序如表3表3儀檢記錄程序表序號名稱功能1儀檢20半半分劃儀器檢驗外業(yè)記錄2儀檢20區(qū)區(qū)格式儀器檢驗外業(yè)記錄3儀中敘20全全分劃儀器檢驗外業(yè)記錄4儀卞處20數(shù)數(shù)字水準儀儀器檢驗外業(yè)記錄6.3 數(shù)據(jù)處理程序按照項目的需求，實現(xiàn)的數(shù)據(jù)處理程序如表4表4數(shù)據(jù)處理程序表序號名稱功能1觀測數(shù)據(jù)處理程序水準測量外業(yè)記錄數(shù)據(jù)處理和檢查2儀器檢驗數(shù)據(jù)處理程序儀器檢驗記錄數(shù)據(jù)處理3水準測量A350傳輸程序記錄程序傳輸和PDA記錄數(shù)據(jù)傳輸7經(jīng)費來源和使用情況本項目預(yù)算資金20.00萬元，

18、根據(jù)項目開展的需要，實際資金投入總額26.50萬元，其中項目專項經(jīng)費20萬元，四川省第一測繪工程院自籌經(jīng)費6.5萬元，如表5。表5經(jīng)費來源和使用情況科目預(yù)算總數(shù)（萬元）實際支出（萬元）其中專項經(jīng)費（萬元）1、人員費6.0662、設(shè)備費0.60.60.63、材料費0.20.20.24、試驗費4.09.54.95、燃料動力費0.72.70.76、差旅費4.0447、會議費0.50.50.58、知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)費等1.00.10.19、項目驗收2.02210、管理費1.011合計20.026.6208項目工作總結(jié)在項目實施的過程中，項目組的成員各負其責(zé)，同心協(xié)力，不辭辛苦，圓滿的完成了項目任務(wù)。項目組按照制定的實施方案，定期舉行項目會議，及時總結(jié)項目研究經(jīng)驗，分析研究過程中的問