基于android的沉降观测系统的设计与实现

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1、基于Android的沉降观测系统的设计与实现　　摘要：沉降观测是精密工程测量的一个重要组成部分，其广泛应用于高速铁路线下工程、地铁、建筑物的变形监测领域之中。传统的沉降观测方法存在测量数据质量低、成本高效率低、异常数据反馈滞后等缺陷。为了解决这些缺陷，对基于Android系统应用开发、蓝牙通讯技术、平差算法、数据加密技术等方面的分析与研究，设计实现了一套沉降观测系统。系统是基于Android的沉降数据采集与数据管理软件，能够通过串口转?{牙设备遥控电子水准仪进行沉降观测，并将测量数据加密存储在SQLi

2、te数据库中，减少外界因素的影响，从而提高数据质量；测量过程中通过文字和语音的方式实时进行超限提示，并且可在测量任务结束后立刻进行精密平差，测量人员在现场立刻能够判断是否存在异常数据，内外业一体化的同时加快了异常数据的反馈速度。　　关键词：沉降观测；蓝牙；Android；SQLite；AES　　引言　　沉降观测是精密工程测量中的一种，具有工作量大、重复性作业多、观测周期长、精度要求高、数据影响大等特点。传统的沉降观测方法作业方式使测量人员利用水准仪进行外业数据采集，测量结束后室内利用精密平差软件进行数

3、据平差处理，然后将平差结果文件导入评估软件实现对数据的统计分析与管理，这种作业方式存在测量数据质量低、内外业隔离、异常数据反馈滞后等诸多问题。一种测量数据质量高、内外业一体化、具备异常数据快速反馈机制的沉降观测系统亟待研发。　　1系统分析　　1.1传统沉降观测方法缺陷分析　　传统的沉降观测方法测量数据质量低、成本高工作效率低、异常数据反馈滞后，这些缺陷已经对沉降观测生产造成越来越大的负面影响。　　1.1.1测量数据质量低　　外业数据采集结束后，需要专职的内业人员进行数据平差计算和成果汇总，这个过程出现

4、操作失误不易发现；另外由于数据导出过程难以监督，测量人员对不合格数据进行修改成为可能，甚至会出现人为编造数据以假乱真的现象。沉降观测数据采集通过水准仪获取，临时存储于仪器，或手工记录以保存数据，再通过手工导入或录入平差软件等可用于数据处理的软件中进行人工数据处理分析，数据处理全程处于人工干预状态[1]，最终导致的结果是数据的真实性难以得到保障，数据质量低。　　1.1.2成本高效率低　　传统的沉降观测方法内业和外业作业人员一般由不同的人员担任，即内外业是隔离的。外业测量人员白天进行野外沉降数据采集，晚上

5、内业人员在办公室对数据进行平差计算和汇总。这种作业方式增加了人员的投入，造成了成本高而工作效率低的现象。　　1.1.3异常数据反馈滞后　　传统的沉降观测方法只有等内业人员平差计算、数据成果汇总后才能知道测量数据是否合格、是否存在突变点、是否存在测量错误，测量员不具备在现场发异常数据的条件，无法及时进行观测目标的重测和检验工作，异常数据信息反馈滞后比较严重。　　1.2业务活动分析　　通过对传统的沉降观测方法缺陷的分析，提出研发一种能够提高数据质量、降低成本提高效率、加快异常数据反馈速度的沉降观测系统。如

6、图1业务活动图所示：　　沉降观测系统业务流程图分为两个垂直泳道，分别表示沉降观测作业中的外业数据采集和内业数据处理两个方面。查看泳道中的活动即可了解不同方面所承担的职责，而不同活动之间的过渡帮助我们了解不同活动之间的依赖关系。　　1.3可行性分析　　1.3.1技术可行性分析　　考虑到电子水准仪在现阶段几何水准测量中应用广泛[2]，系统主要面向高精度的电子水准仪进行开发；研发团队成员具备基于Android的移动应用开发和沉降平差算法实现的能力；通过电子水准仪机身上的RS232串口转换成外接蓝牙设备，从而

7、具备了电子水准仪和Android移动设备通过蓝牙进行双向通信的基础；测量数据无法存储在存储卡上，而是通过RS232串口直接上发到移动设备上，并试用256位AES对称加密技术进行加密处理，以密文的形式存储在数据库中，不受人为篡改等外界因素的干扰，从而提高测量数据质量；为建立顺畅的信息反馈渠道及完善的信息反馈流程[3]，系统超限提示等预警措施提高了异常数据反馈的时效性。　　1.3.2经济可行性分析　　内外业可由同一个测量人员担任，减少测量人员分配的同时降低了数据平差工作量，从而提高工作效率，具备了在沉降观

8、测领域广泛应用的经济可行性。　　1.4沉降观测系统需求概括　　测量人员可利用装有Android操作系统的平板电脑或手机，通过操作沉降观测系统来遥控电子水准仪进行沉降数据采集。测量所得数据通过RS232串口转蓝牙方式上发给平板电脑或手机上，避免外界因素的干扰保障测量数据质量。系统能在测量作业完成后立刻进行精密平差和成果文件的输出。原始数据和成果数据可在系统中进行浏览，沉降曲线则非常直观地展示测点或断面沉降量随时间的变化情况。　　2系统设计　　2.1概要设计