08 专用精密水准测量电子记簿软件研究工作报告Word文档格式.docx
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4.1人员投入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10
9存在的问题和建议10
9.1存在的问题10
9.1.1记录程序更新升级不便10
9.1.2帮助文档不够详细10
9.1.3数字水准仪连接线容易损坏10
9.2建议10
1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。
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。
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、欧珩杰公司的A350以及华测公司的M20进行分析，并编写了测试程序进行测试，最后选择了欧珩杰公司的A350。
A350具备键盘、能使用干电池、配备USB传输线、带有GPS模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。
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。
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模块定位对比测试、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GPS添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
工程师
程序设计和内部测试
田道平
程序设计和程序测试
兰启贵
项目需求调查和设计
谭昌勇
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串的加密方法，加密过程引入CRC循环冗余校验。
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++进行开发，对用户操作的UI层进行了封装，并实现了在Windows、WINCE、HTOS、HJOS下的兼容底层开发，通过底层操作和业务逻辑层分离，保证了能在支持C++的系统下的可移植性。
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、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
序号
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
仪检20半
半分划仪器检验外业记录
仪检20区
区格式仪器检验外业记录
仪检20全
全分划仪器检验外业记录
仪检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
观测数据处理程序
水准测量外业记录数据处理和检查
仪器检验数据处理程序
仪器检验记录数据处理
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
其中专项经费
1、人员费
6.0
2、设备费
0.6
3、材料费
0.2
4、试验费
4.0
9.5
4.9
5、燃料动力费
0.7
2.7
6、差旅费
7、会议费
0.5
8、知识产权事务费等
1.0
0.1
9、项目验收
2.0
10、管理费
合计
.0
26.6
20
8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进行记录，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PDA与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。
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