专用精密水准测量电子记簿软件研究工作报告

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1、专用精密水准测量电子记簿软件研究工作报告四川省第一测绘工程院2015年12月目录1项目概述1.1.1 项目来源1.1.2 立项背景1.2主要目标和工作任务1.2.1 研究目标1.2.2 开发主要内容2.3工作开展情况2.3.1 项目准备和设计工作情况33.1.1 硬件选型3.3.1.2 需求调查分析33.1.3 设计工作3.3.2 项目编码工作情况33.3 测试工作情况4.3.3.1 GPS性能测试4.3.3.2 内部测试4.3.3.3 限差测试4.3.3.4 外业生产测试43.3.5 第三方测试5.4项目组织保障5.4.2 设备投入5.4.3 资金投入6.5项目完成情况6.5.1 指标完成情

2、况6.5.1.1 安全保密性6.5.1.2 程序稳定性6.5.1.3 限差可靠性6.5.1.4 可移植性7.5.2 研究任务完成情况7.5.2.1 外业记录程序7.5.2.2 数据处理程序7.5.2.3 数据检查功能7.6主要技术成果7.6.1 外业记录程序8.6.2 仪检记录程序8.6.3 数据处理程序8.7经费来源和使用情况9.8项目工作总结1.09存在的问题和建议1.09.1 存在的问题.109.1.1记录程序更新升级不便 1.09.1.2 帮助文档不够详细1.09.1.3 数字水准仪连接线容易损坏109.2 建议1.01项目概述1.1 项目来源项目为国家现代测绘基准体系基础设施建设一期

3、工程管理服务系统专业定制软件中的一个子项，主要为解决目前数字水准测量记录数据安全性，编制适合多种现代数字水准仪的精密水准测量应用的电子记簿软件。按照项目提出方国家基础地理信息中心的要求，软件应该具备防恶意修改、防复制功能，在满足水准测量需要的同时，保证记录信息的安全性。1.2 立项背景随着国家大地水准面精化项目及国家测绘基准现代化建设项目的展开，为加强国家大地测量数据采集的正确性、可靠性、保密性、统一性，迫切需要一套完整的水准测量软件，供水准测量外业作业单位及内业质检部门使用。经过对国内同类软件的调研，现有软件没有形成一套完整的系统，不能为内外业数据的采集处理提供一套完整的解决方案。在限差控制

4、方面，现有软件均没有达到国家一二等高精度水准测量的要求，没有对数据进行加密，数据处理功能不够完善，缺乏质量检查分析功能，对新型的数字水准仪器缺乏统一的解决方案。同时，针对目前国内常用的进口数字水准仪也进行了调研，这些水准仪均随机附带了观测程序，但是其限差控制功能较弱，不能够严格的控制观测时间，各自的软件只适用于本厂生产的仪器，后处理数据格式并不统一，也不符合国家水准规范的作业要求，不能满足外业测量的实际需求。2主要目标和工作任务2.1 研究目标编制专用精密水准测量电子记簿软件，解决目前数字水准测量记录数据安全性，增强防恶意修改、防复制等能力，在满足精密水准测量需要的同时，保证记录信息的安全性。

5、2.2 开发主要内容为了实现研究目标，通过用户的需求分析和前期的设计，软件英国具有外业仪检记录、水准观测外业记录程序、数据传输模块、数据处理模块几个部分，其功能模块的划分如图1。外业仪检记录程序精密水准测量记簿软件标尺仪检坝目记录模块水准仅仅检坝日记录模块1A水准观测外业记录程序测站观测模块1间歇和间歇检测模块1数据加密存储模块死机现场恢复模块数据传输模块记录程序上传模块观测数据下载力慎块J4数据完整性检测模块1-数据处理模块仪检数据处理模块C观测数据处理模块观测数据统计与检查模块图1软件主要功能模块图3工作开展情况2014年1月，专用精密水准测量电子记簿软件进入正式开发阶段，由项目负责人王明

6、善组织成立了项目组，安排了王明善、兰启贵进行需求分析和设计相关工作的实施，安排了鄢中堡和田道平专门负责软件的开发和实施，谭昌勇和田道平负责具体的测试工作。项目各个阶段的具体工作情况如下：3.1 项目准备和设计工作情况3.1.1 硬件选型2014年1月至5月，在项目组组长王明善同志的带领下，课题组针对记录器选型进行了大量的考查调研，比对了市面上流行的掌上电脑，还调查参考了兄弟单位这方面的经验。项目组通过与硬件厂家联系，对Leica的VIVA、吉达公司的PS535欧琦杰公司的A350以及华测公司的M201行分析，并编写了测试程序进行测试，最后选择了欧琦杰公司的A35QA350具备键盘、能使用干电池

7、、配备USB专输线、带有GPS奠块能为实际的野外生成提供便利，同时价格相对便宜，便于大量采购用于外业生产。3.1.2 需求调查分析2014年3月-4月为项目的需求分析调查阶段，项目组组织人员通过对项目委托方、水准测量行业单位、水准测量数据处理单位、仪器生产厂家进行调研。调研从项目委托方的性能需求、水准测量生产的功能需求、水准测量数据处理格式需求、仪器厂家的具体硬件设备情况等入手，通过电话沟通和当面交流的方式进行需求收集，并编制了软件的需求规格说明书。3.1.3 设计工作2014年4月-5月为项目的设计阶段，在项目组长的带领下，设计组根据需求分析以及相关的技术参考文档，编制了软件概要设计说明书。

8、其后由软件开发组根据概要设计，编制了软件详细设计说明书。3.2 项目编码工作情况2014年5月-10月为软件的开发阶段，软件开发组依据详细设计，进行了软件的编码和开发工作。软件开发采用渐进式开发的方式，逐步添加完成功能，并进行功能的内部测试。2014年8月-10月完成了软件的原型版本，开始与测试组配合进行内部测试和完善工作开发组于2014年11月完成了软件测试版的发布，正式提供给测试组进行外业实际生产测试。3.3 测试工作情况测试工作主要分为GPS性能测试、内部测试、限差测试、外业实际生产测试和第三方测试工作。3.3.1 GPS性能测试为了测试GPS芯片定位性能是否满足需要，软件开发组编制了针

9、对记录器GPS的专门测试模块。主要进行固定点记录定位和行进路线定位测试。通过联系厂家，针对选定的A350记录器，要求厂家配置了两款不同的GPS定位芯片以便与进行对比测试。GPS性能测试主要测试了GPS奠块定位对比测试、GPS定位精度测试、GPS往返路径记录测试、GPS定位时间测试、GPS时间稳定性测试。3.3.2 内部测试在软件开发组自行测试以外，为了促进开发组的编码工作，由测试组组织人员，从8月-9月开展了程序开发内部测试。测试由开发组与一个作业小组共同配合进行，按照外业生产使用的情况测试软件的数据采集、数据处理等功能。3.3.3 限差测试为了进一步验证软件对限差控制的严密性和可靠性，测试组

10、组织进行了软件的限差控制测试。为了对数字水准仪限差进行测试，项目组把数字水准仪器的读数部分替换为文本输入框，来进行限差测试。因为数字水准仪器是在读取高度同时返回距离，所以在第一次读前尺和后尺的时候需要同时输入距离。限差测试使用编制特殊数据进行限差边沿测试，主要针对数字水准一二等程序进行，具体使用数据见测试工作报告的限差测试附表。3.3.4 外业生产测试在功能开发完成发布测试版后，2014年11月测试组为了进一步验证程序的稳健性，以及测试更多GPSS加后细节方面是否完善，组织了一个外业生产小组作业组进行了23公里的一条水准路线的观测，观测使用一等程序进行。3.3.5 第三方测试按照项目委托方的要

11、求，2014年8月，软件开发组配合北京新国信软件评测技术有限公司进行了软件的第三方测试工作，并顺利通过了测试。4项目组织保障4.1 人员投入本项目投入13人，其中成绩优异高级工程师2人、工程师3人，包含科研经验丰富的专家和生产实践经验丰富的技术人员。项目主要参加人员为5人，在项目组中的职责分工如表1。表1项目组人员分工表姓名性别职称负责内容王明善男优高项目总体设计和人员组织协调鄢中堡男工程师程序设计和内部测试田道平男工程师程序设计和程序测试兰启贵男优高项目需求调查和设计谭昌勇男工程师程序测试和外业测试组织4.2 设备投入项目投入台式计算机5台、笔记本计算机2台、野外观测记录PDA6台、数字水准

12、仪3台。单位多年从事外业生产任务，在汽车、网络、打印机等外业作业保障设备方面配备齐全，为项目的顺利开展提供了有力保障。4.3 资金投入本项目预算资金20.00万元，根据项目开展的需要，实际资金投入总额26.50万元，其中项目专项经费20万元，四川省第一测绘工程院自筹经费6.5万元。5项目完成情况5.1 指标完成情况5.1.1 安全保密性加密采用码表校验加密法。这是一种采用可显示字符码表按照一定算法计算加密用的加密方法，加密过程引入CRC1环冗余校验。加密算法加密的观测数据，具有密文随机性，可解密稳定性，加解密时效符合要求，在经过项目组严格验证，其加密性能可用。5.1.2 程序稳定性程序在运行过

13、程中，采用严格的模块流程控制，并在测试期使用日志跟踪记录的方法，检测其运行状态良好，未发生异常运行及程序崩溃现象。程序针对记录器电力不足断电以及硬件异常故障等问题，设计了程序自动恢复功能，在机器异常断电，死机等造成程序中断的情况下，可以根据临时文件恢复观测现场，继续观测。5.1.3 限差可靠性为了保证各等级程序控制限差的可靠性，项目组的测试负责人编写限差测试数据表，对限差边缘数据进行逐一测试验证。验证其理论运行结果以及实际运行结果是否相同，对程序的限差控制进行了全面的测试。数字水准仪观测程序存在调试困难，测试不便的情况。项目组针对数字水准仪，设计了模拟数据输入接口。测试人员手动对程序的数据进行

14、输入，对数字水准仪的限差进行了全面的测试，并模拟仪器观测方式，测试了数字水准程序观测的可用性。5.1.4 可移植性程序使用C+1行开发，对用户操作的UI层进行了封装，并实现了在Windows、WINCEHTOSHJOSTF的兼容底层开发，通过底层操作和业务逻辑层分离，保证了能在支持C+勺系统下的可移植性。5.2 研究任务完成情况5.2.1 外业记录程序软件包主要包括各等级水准测量外业记录软件；仪器、标尺检查记录软件。按照水准测量规范的要求，软件实现了测段观测、间歇、间歇检测、短跨河、随机观测条件、夜间观测、上下标志联测等水准测量外业记录功能；实现了i角检测、标尺零点不等差、标尺底面垂直性误差、

15、标尺名义米长测定、自动安平水准仪补偿误差、视线观测中误差等标尺和仪器检定的功能。5.2.2 数据处理程序为了完成外业记录的数据处理，生成符合项目要求的水准测量数据记录和统计表格，项目组研制了水准测量数据处理程序和仪检报告生成程序。水准测量数据处理程序包括了路线文本的生成与编辑、观测手簿生成、上下标志联测手簿生成、路线手簿生成、野外概略高差表生成等功能。5.2.3 数据检查功能按照项目设计，完成了外业数据质量检查分析功能的研制。检查模块根据每站观测数据，对数据质量进行分析检查，分析限差及观测速度等质量参数，并将每一测站的观测高差与距离为坐标轴绘制测段观测路线走向。对观测数据条件信息，记录的数据进

16、行分析检查，并利用数据字典技术检查相应的信息录入是否有误，为外业观测数据的质量分析提供直观的分析图表和统计信息。6主要技术成果研究成果为专用精密水准测量电子记簿软件一套。6.1外业记录程序按照目前水准测量的记录需求，研制的外业记录程序如表2表2表外业记录程序表在舁厅P名称功能1一20半GP半分划一等水准测量记录2二20半GP半分划二等水准测量记录3三20半GP半分划三等水准测量记录4四20半GP半分划四等水准测量记录5单20半GP半分划单程双转点水准测量记录6一20数GP数字水准仪一等水准测量记录7二20数GP数字水准仪二等水准测量记录8三20数GP数字水准仪三等水准测量记录9四20数GP数字

17、水准仪四等水准测量记录10单20数GP数字水准仪单程双转点水准测量记录6.2 仪检记录程序按照项目的需求，编制的仪检记录程序如表3表3仪检记录程序表序号名称功能1仪检20半半分划仪器检验外业记录2仪检20区区格式仪器检验外业记录3仪中叙20全全分划仪器检验外业记录4仪卞处20数数字水准仪仪器检验外业记录6.3 数据处理程序按照项目的需求，实现的数据处理程序如表4表4数据处理程序表序号名称功能1观测数据处理程序水准测量外业记录数据处理和检查2仪器检验数据处理程序仪器检验记录数据处理3水准测量A350传输程序记录程序传输和PDA记录数据传输7经费来源和使用情况本项目预算资金20.00万元，根据项目

18、开展的需要，实际资金投入总额26.50万元，其中项目专项经费20万元，四川省第一测绘工程院自筹经费6.5万元，如表5。表5经费来源和使用情况科目预算总数（万元）实际支出（万元）其中专项经费（万元）1、人员费6.0662、设备费0.60.60.63、材料费0.20.20.24、试验费4.09.54.95、燃料动力费0.72.70.76、差旅费4.0447、会议费0.50.50.58、知识产权事务费等1.00.10.19、项目验收2.02210、管理费1.011合计20.026.6208项目工作总结在项目实施的过程中，项目组的成员各负其责，同心协力，不辞辛苦，圆满的完成了项目任务。项目组按照制定的

19、实施方案，定期举行项目会议，及时总结项目研究经验，分析研究过程中的问题，研讨提出解决方案。在项目研究过程中，为加强项目合作，加快项目进度，增强单位之间的合作交流，项目组定期就目前的研究情况进行当面交流，并多次组织阶段性成果的测试和分析，解决项目难题；项目组对项目的研究目标进行分解，明确责任到人，每个技术难题和关键问题由专人负责攻关，并定期组织项目进度追踪，及时了解项目的研发进度和完成情况。经过项目的实践，项目组采取任务责任到人和定期沟通的方式，能解决科研项目组中多个人分散到不同部门和不同地区的情况，定期沟通协调解决问题，是比较适合本项目的管理方式，为确保项目顺利完成发挥了重要作用。9存在的问题

20、和建议9.1 存在的问题9.1.1 记录程序更新升级不便由于程序采用的PDA的行记录，设备本身不能联网，程序的更新和版本同步比较困难。9.1.2 帮助文档不够详细随着版本的更新，功能的增多，软件存在一些使用手册里面未有说明的功能，用户只能摸索使用。9.1.3 数字水准仪连接线容易损坏目前使用PDAf数字水准仪通过连接线连接的方式，给作业中仪器的搬迁带来不便，并且在野外作业中容易损坏。9.2 建议针对以上的不足，建议进一步的投入经费，继续完善和研究，开发软件的发布网站，方便用户下载更新，同时在线提供最新的使用手册，在手册中对新增功能做出详细的介绍。对于连接线的问题，需要进一步的研究无线数据传输方式,使用蓝牙、WIFI等方式，在保障数据保密性和安全性的前提下进行改进。10