基于iOS的圖根控制測量記錄計(jì)算手機(jī)軟件開發(fā)

連達(dá)軍，張志敏，蔣靈羽，鄭留蔣

(蘇州科技大學(xué)，江蘇 蘇州 215011)

?

基于iOS的圖根控制測量記錄計(jì)算手機(jī)軟件開發(fā)

連達(dá)軍，張志敏，蔣靈羽，鄭留蔣

(蘇州科技大學(xué)，江蘇 蘇州 215011)

傳統(tǒng)的圖根控制測量一般遵循先外業(yè)觀測后內(nèi)業(yè)計(jì)算的工作順序，經(jīng)過測站檢核、計(jì)算檢核和成果檢核后才能得到合格成果，智能手機(jī)軟件可促進(jìn)該項(xiàng)工作觀測計(jì)算的一體化和智能化。本文利用圖根控制測量相關(guān)理論，借助于Objective-C語言設(shè)計(jì)開發(fā)了基于iOS系統(tǒng)的圖根控制測量記錄計(jì)算軟件。該軟件由底圖導(dǎo)入、電子手簿顯示與記錄、水準(zhǔn)測量平差計(jì)算、導(dǎo)線計(jì)算與糾錯(cuò)5大模塊構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)圖上選點(diǎn)與略圖繪制、控制點(diǎn)高程與平面坐標(biāo)計(jì)算及導(dǎo)線測量錯(cuò)誤檢查等功能。分析測試結(jié)果表明，在圖根控制測量過程中，該軟件可將外業(yè)觀測數(shù)據(jù)記錄檢核與內(nèi)業(yè)計(jì)算平差同時(shí)進(jìn)行，節(jié)省了計(jì)算檢核的時(shí)間，提高了測量效率，可作為圖根控制測量的便攜記錄計(jì)算工具。

圖根控制測量；電子手簿；導(dǎo)線糾錯(cuò)；iOS移動(dòng)開發(fā)平臺(tái)

圖根控制測量是大比例尺地形圖測繪的重要環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)觀測數(shù)據(jù)的精度直接影響成圖質(zhì)量，其觀測與數(shù)據(jù)計(jì)算工作能否順利實(shí)施決定著地形圖測繪的效率。然而傳統(tǒng)的圖根控制測量數(shù)據(jù)計(jì)算費(fèi)時(shí)費(fèi)力，一旦在觀測、記錄、數(shù)據(jù)輸入和計(jì)算任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都需要從頭檢查數(shù)據(jù)，目前已有一些基于PC機(jī)開發(fā)的測量數(shù)據(jù)計(jì)算軟件，但由于電腦攜帶不方便且電源續(xù)航時(shí)間較短等原因，很難實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)時(shí)解算數(shù)據(jù)?？紤]到iOS系統(tǒng)的穩(wěn)定性和手機(jī)軟件便攜特性，本文擬基于iOS移動(dòng)開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)開發(fā)圖根控制測量記錄計(jì)算手機(jī)軟件(簡稱測量型計(jì)算器)。

一、軟件開發(fā)環(huán)境與總體設(shè)計(jì)

本軟件基于iOS手機(jī)移動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)開發(fā)，使用Objective-C編程語言進(jìn)行程序代碼編寫，在Xcode集成開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行應(yīng)用程序調(diào)試，擬實(shí)現(xiàn)底圖導(dǎo)入、圖上選點(diǎn)與導(dǎo)線略圖顯繪(模塊1)、測量手簿保存與測站檢核(模塊2)、水準(zhǔn)測量計(jì)算(模塊3)、導(dǎo)線測量計(jì)算及查錯(cuò)(模塊4、5)，以及結(jié)果顯示與保存等功能，圖1為軟件總體設(shè)計(jì)圖。

二、主要功能模塊設(shè)計(jì)

1. 底圖導(dǎo)入功能模塊

在聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，導(dǎo)入測區(qū)周圍地圖作為工作底圖，實(shí)時(shí)顯示測區(qū)概況，可在底圖上標(biāo)示控制點(diǎn)，形成水準(zhǔn)路線或?qū)Ь€略圖。為此，用戶只需在主界面上選擇水準(zhǔn)或?qū)Ь€計(jì)算模式，即可進(jìn)入底圖顯示與數(shù)據(jù)輸入界面；考慮到手機(jī)屏幕較小，將搜索欄和控件置于界面頂端，以最大屏幕空間顯示底圖并標(biāo)示自選點(diǎn)，為方便用戶辨認(rèn)，已知點(diǎn)和待測點(diǎn)分別以符號(hào)▲和●表示，通過用戶輸入的已知點(diǎn)數(shù)目判斷網(wǎng)型。

圖1　圖根控制測量記錄計(jì)算手機(jī)軟件總體設(shè)計(jì)

2. 電子手簿顯示與記錄功能模塊

觀測記錄手簿是圖根控制測量的原始數(shù)據(jù)和第一手資料，也是數(shù)據(jù)檢查、觀測值重測和計(jì)算檢核的重要依據(jù)，觀測過程中其末位數(shù)不能隨意涂改。本軟件設(shè)置電子手簿功能模塊，可直觀顯示觀測數(shù)據(jù)、進(jìn)行測站檢核計(jì)算及讀寫數(shù)據(jù)，且具備紙質(zhì)記錄手簿的所有功能，輸入的數(shù)據(jù)不可更改，對(duì)經(jīng)測站檢核計(jì)算不合格的觀測值在備注欄進(jìn)行標(biāo)示，并彈出警告和重測信息，以方便用戶查看。表格顯示通過代碼進(jìn)行設(shè)計(jì)而不是拖動(dòng)控件實(shí)現(xiàn)，單元格大小根據(jù)輸入的字符個(gè)數(shù)確定，以減輕測量人員外業(yè)觀測工作負(fù)擔(dān)，使測量計(jì)算更加方便快捷。

3. 內(nèi)業(yè)計(jì)算功能模塊

圖1中模塊3和4是本軟件的核心功能，模塊3包括閉合水準(zhǔn)路線和附合水準(zhǔn)路線的計(jì)算、觀測數(shù)據(jù)經(jīng)測站檢核和計(jì)算檢核，確認(rèn)無誤后，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用levelcal()函數(shù)進(jìn)入水準(zhǔn)路線平差計(jì)算界面；導(dǎo)線計(jì)算模塊4主要包括閉合導(dǎo)線和附合導(dǎo)線的計(jì)算，與模塊3不同之處在于其角度閉合差或?qū)Ь€全長相對(duì)閉合差超限時(shí)會(huì)啟動(dòng)模塊5進(jìn)行超限糾錯(cuò)計(jì)算。

4. 導(dǎo)線測量糾錯(cuò)功能模塊

本模塊主要針對(duì)一個(gè)轉(zhuǎn)折角或一條導(dǎo)線邊觀測錯(cuò)誤時(shí)的情形進(jìn)行功能設(shè)計(jì)：分別從導(dǎo)線端點(diǎn)開始沿相反方向推算各點(diǎn)坐標(biāo)，兩套坐標(biāo)值相近的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)折角需要重測；若某導(dǎo)線邊坐標(biāo)方位角αDi與導(dǎo)線全長閉合差方向的坐標(biāo)方位角αf相近，則該導(dǎo)線邊Di需要重新進(jìn)行距離測量。

三、模塊功能實(shí)現(xiàn)與測試

1. 程序主界面

本軟件主要界面(如圖2所示)直接用Xcode開發(fā)環(huán)境中的控件進(jìn)行設(shè)計(jì)，細(xì)節(jié)部分(如警告框)通過編碼實(shí)現(xiàn)。程序主界面(圖2(a))上有水準(zhǔn)計(jì)算和導(dǎo)線計(jì)算兩個(gè)按鈕，頭文件聲明各種成員變量、方法和屬性，源文件主要聲明方法，按鈕跳轉(zhuǎn)則通過響應(yīng)事件和返回委托來實(shí)現(xiàn)。

2. 底圖導(dǎo)入模塊

底圖導(dǎo)入模塊界面(圖2(b))包括底圖導(dǎo)入和在底圖上畫點(diǎn)連線形成水準(zhǔn)線路或?qū)Ь€略圖兩部分功能，本軟件導(dǎo)入的是高德地圖，利用Xcode中MKMapView模塊提供的addOverlay功能在底圖上畫點(diǎn)連線，可先在地圖上設(shè)置一層遮罩，然后進(jìn)行繪制。

3. 電子手簿顯示與記錄模塊

電子手簿顯示與記錄界面如圖2(c)所示，單元格中的內(nèi)容不可更改，輸入測站觀測數(shù)據(jù)后若經(jīng)計(jì)算測回間互差超限，軟件會(huì)在備注欄進(jìn)行標(biāo)示，提醒觀測人員重新進(jìn)行觀測。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)則通過數(shù)據(jù)庫的雙向鏈表實(shí)現(xiàn)，將每個(gè)點(diǎn)輸入的數(shù)據(jù)都存入一段鏈表的結(jié)點(diǎn)中，計(jì)算時(shí)直接到鏈表中讀取。雙向鏈表實(shí)現(xiàn)代碼如下：

@interfaceLevelData :NSObject

{

int Sum;∥總點(diǎn)數(shù)

LevDataBase *HeadOfData;∥頭指針

LevDataBase *TailOfData;∥尾指針

}

為節(jié)省手機(jī)內(nèi)存，每次計(jì)算結(jié)束后都要?jiǎng)h掉鏈表中的觀測點(diǎn)數(shù)據(jù)。

圖2　軟件主要界面

4. 內(nèi)業(yè)計(jì)算功能模塊

圖2中(d)和(e)分別為水準(zhǔn)測量和導(dǎo)線測量計(jì)算界面，水準(zhǔn)計(jì)算和導(dǎo)線計(jì)算是本軟件的核心功能。以水準(zhǔn)測量計(jì)算為例，主要包括閉合路線和附合路線的計(jì)算，在圖上標(biāo)識(shí)好待測點(diǎn)之后系統(tǒng)會(huì)根據(jù)輸入的已知點(diǎn)個(gè)數(shù)判斷是自動(dòng)連接成閉合還是附合水準(zhǔn)路線，再通過不同的算法進(jìn)行計(jì)算。由于主要的算法類似，此處以閉合水準(zhǔn)路線計(jì)算為例介紹其實(shí)現(xiàn)方法，系統(tǒng)默認(rèn)按照距離來進(jìn)行高差閉合差的分配，主要代碼如下：

∥閉合

h=levdata.HeadOfData.AltitudeFromFront;

for(LevDataBase *temp =levdata.HeadOfData; temp != nil; temp = temp.Backward)

{

if(!temp.IsKnownPoint)

{h+=temp.AltitudeFromFront; }

s+=temp.DistanceFromFront;

}

fh=40*sqrt(s)/1000;

for(LevDataBase *temp =levdata.HeadOfData; temp != nil; temp = temp.Backward)

{

if(!temp.IsKnownPoint)

{

temp.Elevation=temp.Forward.Elevation+temp.Fo rward.AltitudeFromFront+h/s*(-1)*temp.Forward.DistanceFromFront;

d=[NSStringstringWithFormat:

@"%@: %.3f ",temp. PointName,

temp.Elevation];

b=[b stringByAppendingString:d];

}

}

如果計(jì)算過程中高差閉合差超限，則計(jì)算停止，并跳出警告框，代碼如下：

if(h>=fh‖h<=(-fh))

{

UIAlertView *alert=[[UIAlertViewalloc]

initWithTitle:nilmessage:@"高差閉合差超限"delegate:selfcancelButtonTitle:@"確定"otherButtonTitles:nil];

[alertshow];

[alertrelease];

result=[result-stringByAppendingString:@" 高差閉合差超限"];

return result;

}

5. 計(jì)算結(jié)果輸出與導(dǎo)線糾錯(cuò)功能

結(jié)果輸出界面包括一個(gè)計(jì)算按鈕和兩個(gè)用于界面跳轉(zhuǎn)的按鈕，計(jì)算按鈕連接了水準(zhǔn)計(jì)算和導(dǎo)線計(jì)算的源文件中的算法，通過tradata()和leveldata()函數(shù)調(diào)用需要顯示的數(shù)據(jù)并顯示在文本框，如圖2(f)和(g)所示。若經(jīng)計(jì)算，角度閉合差fβ或?qū)Ь€全長相對(duì)閉合差T超限，則調(diào)用導(dǎo)線查錯(cuò)模塊，查找觀測錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)折角或?qū)Ь€邊，該模塊界面與差錯(cuò)結(jié)果如圖2(h)和(i)所示。

四、結(jié)束語

本文利用手機(jī)軟件易于安裝、便于攜帶的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于iOS系統(tǒng)的圖根控制測量記錄計(jì)算軟件，可實(shí)現(xiàn)在線導(dǎo)入測區(qū)底圖、標(biāo)注并連接已知控制點(diǎn)和待測點(diǎn)、繪制水準(zhǔn)線路或?qū)Ь€略圖等功能。利用該軟件的電子手簿顯示記錄模塊，可在測量現(xiàn)場進(jìn)行觀測數(shù)據(jù)記錄、計(jì)算和測站檢核，即時(shí)發(fā)現(xiàn)誤差較大的觀測數(shù)據(jù)，并對(duì)出錯(cuò)的水準(zhǔn)測量前、后視讀數(shù)，導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角及導(dǎo)線邊進(jìn)行重測；經(jīng)測站檢核合格的觀測數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)并調(diào)用內(nèi)業(yè)計(jì)算程序進(jìn)行高程平差或?qū)Ь€計(jì)算，導(dǎo)線計(jì)算結(jié)果顯示角度閉合差或?qū)Ь€全長閉合差超限時(shí)，借助該軟件的導(dǎo)線查錯(cuò)程序可發(fā)現(xiàn)測錯(cuò)的角度或邊長，該軟件可節(jié)約圖根控制測量時(shí)間、減輕觀測計(jì)算工作量并對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。但該軟件在代碼冗余、線路或?qū)Ь€形式多樣化、左右角自動(dòng)換算等方面還存在一些不足，今后需要不斷完善其計(jì)算和數(shù)值存儲(chǔ)顯示功能。

[1]顧孝烈，鮑峰，程效軍.測量學(xué)[M].3版.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2006：147-150.

[2]楊帆，鄭青青，王風(fēng)筱.iphone應(yīng)用開發(fā)從入門到精通[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3]艾倫，阿佩爾克萊因.iphone開發(fā)實(shí)戰(zhàn)[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[4]LEE Weimeng. IOSS編程入門經(jīng)典[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[5]楊正洪，鄭齊心，李建國.Objective-C程序設(shè)計(jì)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[6]達(dá)爾林普爾，納斯特. Objective-C基礎(chǔ)教程[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[7]申健康. 基于手機(jī)的測量計(jì)算程序開發(fā)和應(yīng)用[J].測繪科學(xué)，2011，36(2):91-93.

[8]魏建文，張明媚.測量計(jì)算器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010，20(13)：211-212.

[9]董鈞祥.測量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型及其應(yīng)用[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，31(3):2-4.

[10]陸鵬. 基于智能手機(jī)的測量計(jì)算器軟件開發(fā)[J].測繪技術(shù)裝備，2012，14(4)：62-64.

Mapping Control Surveying Record and Calculation Software Development Based on iOS Mobile Phone System

LIAN Dajun,ZHANG Zhimin,JIANG Lingyu,ZHENG Liujiang

10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0167.

2015-09-10

江蘇省高等教育教改研究課題(2013JSJG246)

連達(dá)軍(1972—)，博士，副教授，研究方向?yàn)闇y繪工程與GIS應(yīng)用。E-mail：ldjwwyx@126.com

P21

B

0494-0911(2016)05-0104-03

引文格式： 連達(dá)軍，張志敏，蔣靈羽，等. 基于iOS的圖根控制測量記錄計(jì)算手機(jī)軟件開發(fā)[J].測繪通報(bào)，2016(5)：104-106.