基于JavaGUI編寫簡易測繪計算器

穆傳周 王佳帥 馮德義

摘 要：作為測繪工程專業(yè)的本科生，測量、繪圖、計算是三大基本功。在這三個當中，測量數(shù)據(jù)計算相對比較繁瑣，也是十分重要的部分，因為一串數(shù)據(jù)就是一個大型工程根基，如果數(shù)據(jù)錯誤，那么造成的損失不言而喻?；谶@一點，相關(guān)人員開發(fā)了多款適用于測繪計算的計算器，為測繪工作者的數(shù)據(jù)計算帶來了福音，減輕了很大的工作量。

關(guān)鍵詞：Java GUI編程;測繪計算器;角度測量;高差測量

引言：

市面上的計算器都是工藝成品，那么如何通過計算機程序開發(fā)出一款計算器？基于Java GUI開發(fā)的適用于測繪行業(yè)的計算器相對比較繁瑣，不僅僅是簡單的加減乘除。由于測繪數(shù)據(jù)[1]所涉及到的范圍比較廣，其中包括角度計算、三角函數(shù)計算、對數(shù)計算、冪次方、弧度制轉(zhuǎn)化等等，但是本篇文章只涉及簡單的角度計算，方位角計算和高差計算。

1.角度測量計算器

目前來說，市面上關(guān)于測繪的計算器各式各樣，如CASIO（卡西歐）、得力DELI、TI（德州儀器）、SHARP（夏普）、Canon （佳能）、COMIX（齊心）等。他們的功能都很全面，本部分只對計算器的角度計算開發(fā)功能進行說明，首先我們對計算器適用范圍進行選擇，選擇我們需要的角度測量。

對于窗體這部分內(nèi)容，不再進行贅述。主要談?wù)勅绾螌崿F(xiàn)角度計算。其實，測繪中的角度計算和我們?nèi)粘Ｉ钪械氖M制計算有相似之處，相似之處在于他們的計算過程都是些數(shù)值加減運算，這個比較簡單。不同之處就是角度計算中度分秒的轉(zhuǎn)化問題，以及度分秒之間的計算順序和計算方法。舉個簡單的例子，如果我們第一次測量一個水平角，為了方便通常將儀器進行置零處理，此時記錄第一個角度值為0°0000，轉(zhuǎn)動儀器測得第二個水平角值為58°2536，這個時候角差我們就可以很方便計算出來，就是第二個角的讀數(shù)，如果此時再測第三個水平角的話，可能計算起來就沒有那么方便了，假設(shè)讀數(shù)第三個角為98°4924，此時計算第二個角的讀數(shù)則為98°4924-58°2536=73°2348。這其中計算需要注意的第一個為順序問題為先從秒開始計算，然后算分最后算度，而不是整體數(shù)值計。其次，我們需要明白度分秒的轉(zhuǎn)換1°=60，1=60，這個和我們正常的十進制計算還是有區(qū)別的。

基于以上兩點對如何實現(xiàn)進行深入地解釋說明。首先，對計算器的布局進行設(shè)計，通過組合工具完成計算器的基本操作。下面進行兩步，第一設(shè)計運算順序，第二設(shè)計計算方法。計算順序，首先保證輸入的數(shù)據(jù)正確，最主要的就是分和秒需要小于60，這里只需要使用if進行條件判斷即可。其次保證我們得先從秒開始計算，然后計算分，最后進行度的加減運算。這一步可以使用數(shù)組來存儲我們測得的數(shù)據(jù)，然后利用for循環(huán)從存儲數(shù)組的最后一個數(shù)來執(zhí)行運算操作，依次往下進行執(zhí)行分和度的計算。那么，在角度測量的過程中，除了測簡單的水平角，有時還需要計算方位角，那么方位角的觀測也是可以用程序操作來實現(xiàn)計算程序，具體如下。

首先定義一個方位角大小，然后根據(jù)其他方位角的坐標和方向值，進行依次計算，例如規(guī)定αab = 15°，∠bap = 90°，∠apq = 127°，∠pqh = 131°，求qh的方位角。知道αab = 15°，∠bap = 90°即可算出直線ap的方位角為105°，此時需要求pq的方位角，但是此時我們知道ap和q不是共起點，這是需要我們ap方位角加180°，變成共起點的方位角，算的pa的方位角為285°，在進行qh的方位角計算，這個時候也需要對pq方位角進行轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化成與qh是共起點的，最終算得的qh方位角大小為101°，通過以上說明，我們需要將文字變成代碼的形式執(zhí)行。在這個程序當中需要進行一個while進行判斷，如果兩條直線是共起點，那么則進行相應(yīng)的角度加減運算，如果兩條直線不是共起點，那么他們的方位角需要分情況進行討論，如果這個角是大于180°，轉(zhuǎn)化成共起點方位角時需要減去180°;如果這個叫小于180°，則需要加上180°，這部分通過while的重復(fù)判斷執(zhí)行最終算出集結(jié)果。

2.高差測量計算器

在使用計算器進行高差測量計算時，我們需要選擇高差測量。相對于前面的角度測量，高差測量相對來說要簡單得多，只需要簡單的操作即可。在測量過程中可能會有超限誤差的存在[2]，普通的計算器是無法識別這種錯誤，但是基于Java編程開發(fā)的計算器可以起到提醒作用，操作如下。

我們選擇高差測量之后，就需要進行對限差進行規(guī)定。這里只需要簡單的定義即可，定義限差之后，只需要對我們算出的數(shù)值進行一個判斷。這里簡單的以四等水準測量為例，進行操作說明。首先，既然四等水準測量，那么我們就可以得到閉合容許差值為6*√4=12mm，紅黑面的讀數(shù)之差不大于3mm。算出容許差和限差之后，我們定義一個數(shù)int x = 12，int y = 3;然后進行其他讀數(shù)。讀的的其他黑紅面數(shù)據(jù)為2198， 6888;1600，6388; 我們通過計算發(fā)現(xiàn)，紅黑面的差值一個是-3，一個是-1，都在允許范圍之內(nèi)（小于3mm），這個時候計算器會正常運行，不出錯誤。如多說計算結(jié)果出錯了，超出了限差，那么此時計算器就會提示數(shù)據(jù)出錯。這些都是一些簡單的小操作，只是對數(shù)據(jù)進行簡單的加減操作和數(shù)據(jù)結(jié)果進行判斷選擇，避免計算錯誤的出現(xiàn)。

3.結(jié)語

通過簡單的案例說明，由此解釋編程給我們帶來的便捷，可能通過以上簡單程序不足以說明程序優(yōu)于人工，但是當我們遇到大的工程或者繁瑣計算時，所設(shè)計的計算還是十分方便的。在方位角的計算程序中，while選擇就減少很多不必要的麻煩，自動判斷角度執(zhí)行加減變化還是不變?？傊?，通過Java GUI編寫的簡易測量計算器為我們的計算帶來很大便捷。

參考文獻：

[1]張龍. 網(wǎng)絡(luò)資源測繪數(shù)據(jù)表達與分析技術(shù)研究[D].戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學(xué)，2018.

[2]溫浩興，許謙，王娜.南山26米射電望遠鏡軌道高差測量及其對指向精度的影響[J].天文研究與技術(shù)，2019，16（02）：158-166.