-專用精密水準(zhǔn)測(cè)量電子記簿軟件研究工作報(bào)告

專用精密水準(zhǔn)測(cè)量電子記簿軟件研究工作報(bào)告四川省第一測(cè)繪工程院2015年12月

目錄1項(xiàng)目概述 項(xiàng)目概述項(xiàng)目來(lái)源項(xiàng)目為國(guó)家現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一期工程管理服務(wù)系統(tǒng)專業(yè)定制軟件中的一個(gè)子項(xiàng)，主要為解決目前數(shù)字水準(zhǔn)測(cè)量記錄數(shù)據(jù)安全性，編制適合多種現(xiàn)代數(shù)字水準(zhǔn)儀的精密水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)用的電子記簿軟件。按照項(xiàng)目提出方國(guó)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(zhǔn)測(cè)量需要的同時(shí)，保證記錄信息的安全性。立項(xiàng)背景隨著國(guó)家大地水準(zhǔn)面精化項(xiàng)目及國(guó)家測(cè)繪基準(zhǔn)現(xiàn)代化建設(shè)項(xiàng)目的展開(kāi)，為加強(qiáng)國(guó)家大地測(cè)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(zhǔn)測(cè)量軟件，供水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)作業(yè)單位及內(nèi)業(yè)質(zhì)檢部門使用。經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)同類軟件的調(diào)研，現(xiàn)有軟件沒(méi)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。在限差控制方面，現(xiàn)有軟件均沒(méi)有達(dá)到國(guó)家一二等高精度水準(zhǔn)測(cè)量的要求，沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)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(duì)新型的數(shù)字水準(zhǔn)儀器缺乏統(tǒng)一的解決方案。同時(shí)，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)常用的進(jìn)口數(shù)字水準(zhǔn)儀也進(jìn)行了調(diào)研，這些水準(zhǔn)儀均隨機(jī)附帶了觀測(cè)程序，但是其限差控制功能較弱，不能夠嚴(yán)格的控制觀測(cè)時(shí)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(guó)家水準(zhǔn)規(guī)范的作業(yè)要求，不能滿足外業(yè)測(cè)量的實(shí)際需求。主要目標(biāo)和工作任務(wù)研究目標(biāo)編制專用精密水準(zhǔn)測(cè)量電子記簿軟件，解決目前數(shù)字水準(zhǔn)測(cè)量記錄數(shù)據(jù)安全性，增強(qiáng)防惡意修改、防復(fù)制等能力，在滿足精密水準(zhǔn)測(cè)量需要的同時(shí)，保證記錄信息的安全性。開(kāi)發(fā)主要內(nèi)容為了實(shí)現(xiàn)研究目標(biāo)，通過(guò)用戶的需求分析和前期的設(shè)計(jì)，軟件英國(guó)具有外業(yè)儀檢記錄、水準(zhǔn)觀測(cè)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(gè)部分，其功能模塊的劃分如圖1。圖SEQ圖\*ARABIC1軟件主要功能模塊圖工作開(kāi)展情況2014年1月，專用精密水準(zhǔn)測(cè)量電子記簿軟件進(jìn)入正式開(kāi)發(fā)階段，由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王明善組織成立了項(xiàng)目組，安排了王明善、蘭啟貴進(jìn)行需求分析和設(shè)計(jì)相關(guān)工作的實(shí)施，安排了鄢中堡和田道平專門負(fù)責(zé)軟件的開(kāi)發(fā)和實(shí)施，譚昌勇和田道平負(fù)責(zé)具體的測(cè)試工作。項(xiàng)目各個(gè)階段的具體工作情況如下：項(xiàng)目準(zhǔn)備和設(shè)計(jì)工作情況硬件選型2014年1月至5月，在項(xiàng)目組組長(zhǎng)王明善同志的帶領(lǐng)下，課題組針對(duì)記錄器選型進(jìn)行了大量的考查調(diào)研，比對(duì)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(yàn)。項(xiàng)目組通過(guò)與硬件廠家聯(lián)系，對(duì)Leica的VIVA、吉達(dá)公司的PS535、歐珩杰公司的A350以及華測(cè)公司的M20進(jìn)行分析，并編寫(xiě)了測(cè)試程序進(jìn)行測(cè)試，最后選擇了歐珩杰公司的A350。A350具備鍵盤、能使用干電池、配備USB傳輸線、帶有GPS模塊能為實(shí)際的野外生成提供便利，同時(shí)價(jià)格相對(duì)便宜，便于大量采購(gòu)用于外業(yè)生產(chǎn)。需求調(diào)查分析2014年3月-4月為項(xiàng)目的需求分析調(diào)查階段，項(xiàng)目組組織人員通過(guò)對(duì)項(xiàng)目委托方、水準(zhǔn)測(cè)量行業(yè)單位、水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)處理單位、儀器生產(chǎn)廠家進(jìn)行調(diào)研。調(diào)研從項(xiàng)目委托方的性能需求、水準(zhǔn)測(cè)量生產(chǎn)的功能需求、水準(zhǔn)測(cè)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(guò)電話溝通和當(dāng)面交流的方式進(jìn)行需求收集，并編制了軟件的需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)工作2014年4月-5月為項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段，在項(xiàng)目組長(zhǎng)的帶領(lǐng)下，設(shè)計(jì)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(jì)說(shuō)明書(shū)。其后由軟件開(kāi)發(fā)組根據(jù)概要設(shè)計(jì)，編制了軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。項(xiàng)目編碼工作情況2014年5月-10月為軟件的開(kāi)發(fā)階段，軟件開(kāi)發(fā)組依據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)，進(jìn)行了軟件的編碼和開(kāi)發(fā)工作。軟件開(kāi)發(fā)采用漸進(jìn)式開(kāi)發(fā)的方式，逐步添加完成功能，并進(jìn)行功能的內(nèi)部測(cè)試。2014年8月-10月完成了軟件的原型版本，開(kāi)始與測(cè)試組配合進(jìn)行內(nèi)部測(cè)試和完善工作。開(kāi)發(fā)組于2014年11月完成了軟件測(cè)試版的發(fā)布，正式提供給測(cè)試組進(jìn)行外業(yè)實(shí)際生產(chǎn)測(cè)試。測(cè)試工作情況測(cè)試工作主要分為GPS性能測(cè)試、內(nèi)部測(cè)試、限差測(cè)試、外業(yè)實(shí)際生產(chǎn)測(cè)試和第三方測(cè)試工作。GPS

性能測(cè)試為了測(cè)試GPS芯片定位性能是否滿足需要，軟件開(kāi)發(fā)組編制了針對(duì)記錄器GPS的專門測(cè)試模塊。主要進(jìn)行固定點(diǎn)記錄定位和行進(jìn)路線定位測(cè)試。通過(guò)聯(lián)系廠家，針對(duì)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(jìn)行對(duì)比測(cè)試。GPS性能測(cè)試主要測(cè)試了GPS模塊定位對(duì)比測(cè)試、GPS定位精度測(cè)試、GPS往返路徑記錄測(cè)試、GPS定位時(shí)間測(cè)試、GPS時(shí)間穩(wěn)定性測(cè)試。內(nèi)部測(cè)試在軟件開(kāi)發(fā)組自行測(cè)試以外，為了促進(jìn)開(kāi)發(fā)組的編碼工作，由測(cè)試組組織人員，從8月-9月開(kāi)展了程序開(kāi)發(fā)內(nèi)部測(cè)試。測(cè)試由開(kāi)發(fā)組與一個(gè)作業(yè)小組共同配合進(jìn)行，按照外業(yè)生產(chǎn)使用的情況測(cè)試軟件的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等功能。限差測(cè)試為了進(jìn)一步驗(yàn)證軟件對(duì)限差控制的嚴(yán)密性和可靠性，測(cè)試組組織進(jìn)行了軟件的限差控制測(cè)試。為了對(duì)數(shù)字水準(zhǔn)儀限差進(jìn)行測(cè)試，項(xiàng)目組把數(shù)字水準(zhǔn)儀器的讀數(shù)部分替換為文本輸入框，來(lái)進(jìn)行限差測(cè)試。因?yàn)閿?shù)字水準(zhǔn)儀器是在讀取高度同時(shí)返回距離，所以在第一次讀前尺和后尺的時(shí)候需要同時(shí)輸入距離。限差測(cè)試使用編制特殊數(shù)據(jù)進(jìn)行限差邊沿測(cè)試，主要針對(duì)數(shù)字水準(zhǔn)一二等程序進(jìn)行，具體使用數(shù)據(jù)見(jiàn)測(cè)試工作報(bào)告的限差測(cè)試附表。外業(yè)生產(chǎn)測(cè)試在功能開(kāi)發(fā)完成發(fā)布測(cè)試版后，2014年11月測(cè)試組為了進(jìn)一步驗(yàn)證程序的穩(wěn)健性，以及測(cè)試更多GPS添加后細(xì)節(jié)方面是否完善，組織了一個(gè)外業(yè)生產(chǎn)小組作業(yè)組進(jìn)行了23公里的一條水準(zhǔn)路線的觀測(cè)，觀測(cè)使用一等程序進(jìn)行。第三方測(cè)試按照項(xiàng)目委托方的要求，2014年8月，軟件開(kāi)發(fā)組配合北京新國(guó)信軟件評(píng)測(cè)技術(shù)有限公司進(jìn)行了軟件的第三方測(cè)試工作，并順利通過(guò)了測(cè)試。項(xiàng)目組織保障人員投入本項(xiàng)目投入13人，其中成績(jī)優(yōu)異高級(jí)工程師2人、工程師3人，包含科研經(jīng)驗(yàn)豐富的專家和生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員。項(xiàng)目主要參加人員為5人，在項(xiàng)目組中的職責(zé)分工如表1。表SEQ表\*ARABIC1項(xiàng)目組人員分工表姓名性別職稱負(fù)責(zé)內(nèi)容王明善男優(yōu)高項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)和人員組織協(xié)調(diào)鄢中堡男工程師程序設(shè)計(jì)和內(nèi)部測(cè)試田道平男工程師程序設(shè)計(jì)和程序測(cè)試蘭啟貴男優(yōu)高項(xiàng)目需求調(diào)查和設(shè)計(jì)譚昌勇男工程師程序測(cè)試和外業(yè)測(cè)試組織設(shè)備投入項(xiàng)目投入臺(tái)式計(jì)算機(jī)5臺(tái)、筆記本計(jì)算機(jī)2臺(tái)、野外觀測(cè)記錄PDA6臺(tái)、數(shù)字水準(zhǔn)儀3臺(tái)。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(jī)等外業(yè)作業(yè)保障設(shè)備方面配備齊全，為項(xiàng)目的順利開(kāi)展提供了有力保障。資金投入本項(xiàng)目預(yù)算資金20.00萬(wàn)元，根據(jù)項(xiàng)目開(kāi)展的需要，實(shí)際資金投入總額26.50萬(wàn)元，其中項(xiàng)目專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)20萬(wàn)元，四川省第一測(cè)繪工程院自籌經(jīng)費(fèi)6.5萬(wàn)元。項(xiàng)目完成情況指標(biāo)完成情況安全保密性加密采用碼表校驗(yàn)加密法。這是一種采用可顯示字符碼表按照一定算法計(jì)算加密串的加密方法，加密過(guò)程引入CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)。加密算法加密的觀測(cè)數(shù)據(jù)，具有密文隨機(jī)性，可解密穩(wěn)定性，加解密時(shí)效符合要求，在經(jīng)過(guò)項(xiàng)目組嚴(yán)格驗(yàn)證，其加密性能可用。程序穩(wěn)定性程序在運(yùn)行過(guò)程中，采用嚴(yán)格的模塊流程控制，并在測(cè)試期使用日志跟蹤記錄的方法，檢測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)良好，未發(fā)生異常運(yùn)行及程序崩潰現(xiàn)象。程序針對(duì)記錄器電力不足斷電以及硬件異常故障等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了程序自動(dòng)恢復(fù)功能，在機(jī)器異常斷電，死機(jī)等造成程序中斷的情況下，可以根據(jù)臨時(shí)文件恢復(fù)觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，繼續(xù)觀測(cè)。限差可靠性為了保證各等級(jí)程序控制限差的可靠性，項(xiàng)目組的測(cè)試負(fù)責(zé)人編寫(xiě)限差測(cè)試數(shù)據(jù)表，對(duì)限差邊緣數(shù)據(jù)進(jìn)行逐一測(cè)試驗(yàn)證。驗(yàn)證其理論運(yùn)行結(jié)果以及實(shí)際運(yùn)行結(jié)果是否相同，對(duì)程序的限差控制進(jìn)行了全面的測(cè)試。數(shù)字水準(zhǔn)儀觀測(cè)程序存在調(diào)試?yán)щy，測(cè)試不便的情況。項(xiàng)目組針對(duì)數(shù)字水準(zhǔn)儀，設(shè)計(jì)了模擬數(shù)據(jù)輸入接口。測(cè)試人員手動(dòng)對(duì)程序的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入，對(duì)數(shù)字水準(zhǔn)儀的限差進(jìn)行了全面的測(cè)試，并模擬儀器觀測(cè)方式，測(cè)試了數(shù)字水準(zhǔn)程序觀測(cè)的可用性?？梢浦残猿绦蚴褂肅++進(jìn)行開(kāi)發(fā)，對(duì)用戶操作的UI層進(jìn)行了封裝，并實(shí)現(xiàn)了在Windows、WINCE、HTOS、HJOS下的兼容底層開(kāi)發(fā)，通過(guò)底層操作和業(yè)務(wù)邏輯層分離，保證了能在支持C++的系統(tǒng)下的可移植性。研究任務(wù)完成情況外業(yè)記錄程序軟件包主要包括各等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)記錄軟件；儀器、標(biāo)尺檢查記錄軟件。按照水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范的要求，軟件實(shí)現(xiàn)了測(cè)段觀測(cè)、間歇、間歇檢測(cè)、短跨河、隨機(jī)觀測(cè)條件、夜間觀測(cè)、上下標(biāo)志聯(lián)測(cè)等水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)記錄功能；實(shí)現(xiàn)了i角檢測(cè)、標(biāo)尺零點(diǎn)不等差、標(biāo)尺底面垂直性誤差、標(biāo)尺名義米長(zhǎng)測(cè)定、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀補(bǔ)償誤差、視線觀測(cè)中誤差等標(biāo)尺和儀器檢定的功能。數(shù)據(jù)處理程序?yàn)榱送瓿赏鈽I(yè)記錄的數(shù)據(jù)處理，生成符合項(xiàng)目要求的水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)記錄和統(tǒng)計(jì)表格，項(xiàng)目組研制了水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)處理程序和儀檢報(bào)告生成程序。水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)處理程序包括了路線文本的生成與編輯、觀測(cè)手簿生成、上下標(biāo)志聯(lián)測(cè)手簿生成、路線手簿生成、野外概略高差表生成等功能。數(shù)據(jù)檢查功能按照項(xiàng)目設(shè)計(jì)，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(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行分析檢查，分析限差及觀測(cè)速度等質(zhì)量參數(shù)，并將每一測(cè)站的觀測(cè)高差與距離為坐標(biāo)軸繪制測(cè)段觀測(cè)路線走向。對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)條件信息，記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)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(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量分析提供直觀的分析圖表和統(tǒng)計(jì)信息。主要技術(shù)成果研究成果為專用精密水準(zhǔn)測(cè)量電子記簿軟件一套。外業(yè)記錄程序按照目前水準(zhǔn)測(cè)量的記錄需求，研制的外業(yè)記錄程序如表2。表SEQ表\*ARABIC2表外業(yè)記錄程序表序號(hào)名稱功能1一20半GP半分劃一等水準(zhǔn)測(cè)量記錄2二20半GP半分劃二等水準(zhǔn)測(cè)量記錄3三20半GP半分劃三等水準(zhǔn)測(cè)量記錄4四20半GP半分劃四等水準(zhǔn)測(cè)量記錄5單20半GP半分劃單程雙轉(zhuǎn)點(diǎn)水準(zhǔn)測(cè)量記錄6一20數(shù)GP數(shù)字水準(zhǔn)儀一等水準(zhǔn)測(cè)量記錄7二20數(shù)GP數(shù)字水準(zhǔn)儀二等水準(zhǔn)測(cè)量記錄8三20數(shù)GP數(shù)字水準(zhǔn)儀三等水準(zhǔn)測(cè)量記錄9四20數(shù)GP數(shù)字水準(zhǔn)儀四等水準(zhǔn)測(cè)量記錄10單20數(shù)GP數(shù)字水準(zhǔn)儀單程雙轉(zhuǎn)點(diǎn)水準(zhǔn)測(cè)量記錄儀檢記錄程序按照項(xiàng)目的需求，編制的儀檢記錄程序如表3。表SEQ表\*ARABIC3儀檢記錄程序表序號(hào)名稱功能1儀檢20半半分劃儀器檢驗(yàn)外業(yè)記錄2儀檢20區(qū)區(qū)格式儀器檢驗(yàn)外業(yè)記錄3儀檢20全全分劃儀器檢驗(yàn)外業(yè)記錄4儀檢20數(shù)數(shù)字水準(zhǔn)儀儀器檢驗(yàn)外業(yè)記錄數(shù)據(jù)處理程序按照項(xiàng)目的需求，實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)處理程序如表4。表SEQ表\*ARABIC4數(shù)據(jù)處理程序表序號(hào)名稱功能1觀測(cè)數(shù)據(jù)處理程序水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)記錄數(shù)據(jù)處理和檢查2儀器檢驗(yàn)數(shù)據(jù)處理程序儀器檢驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)處理3水準(zhǔn)測(cè)量A350傳輸程序記錄程序傳輸和PDA記錄數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)費(fèi)來(lái)源和使用情況本項(xiàng)目預(yù)算資金20.00萬(wàn)元，根據(jù)項(xiàng)目開(kāi)展的需要，實(shí)際資金投入總額26.50萬(wàn)元，其中項(xiàng)目專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)20萬(wàn)元，四川省第一測(cè)繪工程院自籌經(jīng)費(fèi)6.5萬(wàn)元，如表5。表5經(jīng)費(fèi)來(lái)源和使用情況科目預(yù)算總數(shù)（萬(wàn)元）實(shí)際支出(萬(wàn)元)其中專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)(萬(wàn)元)1、人員費(fèi)6.0662、設(shè)備費(fèi)0.60.60.63、材料費(fèi)0.20.20.24、試驗(yàn)費(fèi)4.09.54.95、燃料動(dòng)力費(fèi)0.72.70.76、差旅費(fèi)4.0447、會(huì)議費(fèi)0.50.50.58、知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)費(fèi)等1.00.10.19、項(xiàng)目驗(yàn)收2.02210、管理費(fèi)1.011合計(jì)=SUM(ABOVE)20.026.620項(xiàng)目工作總結(jié)在項(xiàng)目實(shí)施的過(guò)程中，項(xiàng)目組的成員各負(fù)其責(zé)，同心協(xié)力，不辭辛苦，圓滿的完成了項(xiàng)目任務(wù)。項(xiàng)目組按照制定的實(shí)施方案，定期舉行項(xiàng)目會(huì)議，及時(shí)總結(jié)項(xiàng)目研究經(jīng)驗(yàn)，分析研究過(guò)程中的問(wèn)題，研討提出解決方案。在項(xiàng)目研究過(guò)程中，為加強(qiáng)項(xiàng)目合作，加快項(xiàng)目進(jìn)度，增強(qiáng)單位之間的合作交流，項(xiàng)目組定期就目前的研究情況進(jìn)行當(dāng)面交流，并多次組織階段性成果的測(cè)試和分析，解決項(xiàng)目難題；項(xiàng)目組對(duì)項(xiàng)目的研究目標(biāo)進(jìn)行分解，明確責(zé)任到人，每個(gè)技術(shù)難題和關(guān)鍵問(wèn)題由專人負(fù)責(zé)攻關(guān)，并定期組織項(xiàng)目進(jìn)度追蹤，及時(shí)了解項(xiàng)目的研發(fā)進(jìn)度和完成情況。經(jīng)過(guò)項(xiàng)目的實(shí)踐，項(xiàng)目組采取任務(wù)責(zé)任到人和定期溝通的方式，能解決科研項(xiàng)目組中多個(gè)人分散到不同部門和不同地區(qū)的情況，定期溝通協(xié)調(diào)解決問(wèn)題，是比較適合本項(xiàng)目的管理方式，為確保項(xiàng)目順利完成發(fā)揮了重要作用。存在的問(wèn)題和建議存在的問(wèn)題記錄程序更新升級(jí)不便由于程序采用的PDA進(jìn)行記錄，設(shè)備本身不能聯(lián)網(wǎng)，