测绘仪器计量测验数据解决方案分析与信息管理体系研制,地质测绘与测量论文

发布时间：2015-02-02 17:26

第一章绪论

1.1研究背景和意义
测绘仪器是获取地理信息的重要工具，多数为精密机电仪器。以野外测量对仪器提出的要求为出发点，应用光学、精密机械、光电和电子计算机相结合制造的精密仪器，其性能的优劣直接影响着测绘产品的质量[1]，为保证测绘仪器处于正常的工作状态，定期的测绘仪器检定是必不可少的。
《中华人民共和国测绘法》和《测绘计量暂行管理办法》规定，测绘仪器属于计量器具的范畴，各类测绘仪器必须在生产、销售、使用中应通过国家相应的计量检定，确保测绘量值准确溯源和可靠传递。国家技术监督局先后颁布了多项测绘仪器检定规程，以国家标准来规范统一国内测绘仪器的技术指标；自上而下地建立起完善的全国测绘仪器检定体系[2]，保证在用的测绘仪器的技术指标符合国家检定规程的标准。在此背景下，我国大部分省级国土测绘部门在上世纪九十年代初相继建立了测绘仪器检定机构，西南交通大学测绘工程检测中心于1994年正式成立。
二十多年来，随着我国测绘技术快速发展、测绘市场空前繁荣，测绘仪器检定市场也迅速扩大。以西南交通大学测绘工程检测中心为例，与成立之初相比，仪器检定业务量增加了约4倍。仪器检定业务也更加复杂：检测中心成立之初，以光学水准仪、光学经讳仪和测距仪检定为主要业务，现在逐步转向以全站仪、水准仪、GPS接收机、电子经玮仪的检定为主要业务。
面对日益增长且愈加复杂的测绘仪器检定任务，传统的主要依靠人工操作的工作模式已经难以应对。随着检定业务趋于复杂和快速增长，检定项目信息和成果文档的管理难度加大，工作流程之间的协调增多，检定数据处理更加繁琐，与客户沟通交流的工作负荷增加。在现行工作模式下，检定机构的业务增长潜力很有限，制约着检定机构服务能力的进一步提升。
分析检定机构的日常事务和工作流程，发现通过提高其信息化水平来提高效率有较大的空间。国家质检总局也对检定机构提出了 “要加强信息化建设，提高工作效率、改善工作质量、提升管理水平” [3]的要求。
............................

1.2研究现状
检定机构的信息化改造实质是利用计算机来管理测绘仪器检定的各工作流程，将现行的工作模式（以人工干预为主）转换为更为具体、规范的软件操作模式，减少因人工操作带来的不确定性。在更加规则的程序化的操作模式下，通过软件可以大大提高测绘仪器检定涉及的数据处理、文档管理、证书制作、客户交流等日常工作的自动化水平，减少工作负荷，提高工作效率。
近年来，国内测绘工作者己经开始研发测绘仪器检定软件系统并取得了一定成果。由于各检定机构的业务不尽相同、软硬件设施存在差异、系统设计人员的设计思路迥异、研发能力相异等，测绘仪器检定系统间差异较大。
上海市测绘院于2006年前后开发了测绘仪器检定管理流转系统。该系统基于.NET开发，采用B/S模式设计，其主要功能模块包括：仪器信息登记模块、管理和任务分配模块、检测登记模块、用户查询模块、输出打印模块。分析其功能模块和设计原理，可发现该系统的核心功能是检测登记与查询[4]。
河南省测绘产品质量监督检验站于2007年前后研发了测绘仪器检定自动化系统。该系统基于Visual Basic 6.0开发，主要功能是检定信息登记与查询，检定成果的文档管理[5]。
江苏省测绘产品质量监督检验站于2005年前后开始应用测绘仪器检定管理信息系统。该系统基于Visual Basic.NET开发，主要功能是检定信息登记与查询，同时具备一些常用功能如检定编号计算、仪器型号的快捷输入等[6]。
除了上述测绘仪器检定机构外，河北省测绘计量站、贵州省测绘院、福建省测绘产品质量监督检验站[7’8'9]等一批测绘检定机构相继研发了自己的检定信息系统。这些软件在一定程度上提高了仪器检定的效率和质量，但也有各自的局限，分析这些软件的功能特点，主要存在以下问题。
一、软件的数据处理功能薄弱。检定数据处理是测绘仪器检定过程中重要的环节，现行的数据处理模式存在诸多不足：测绘仪器检定业务包括全站仪、经玮仪、水准仪、GPS接收机、钢卷尺、测距仪、水准尺、棱镜、垂准仪等，涉及的数据处理公式繁多，且随着国家标准的改变而变化；计算程序、观测成果格式、计算成果繁杂，人工操作效率较低且易出错。以全站仪为例，检定项目有19项，需要计算的有15项。现存的检定系统里并没有一套检定数据处理的解决方案，检定数据处理繁琐的现状没有得到改变。
二、软件功能简单、难以覆盖各工作流程、自动化程度低，对传统的作业模式改善有限。测绘仪器检定的主要流程是：接收送检仪器并填写送检单、确定检测编号、下达检测任务、检测数据采集与处理、分析数据处理结果、判断仪器性能与精度是否合格、编制检定证书、通知客户取回仪器等。现存的检定系统主要以检定信息数据库为核心，其核心功能基本局限在检定信息的编辑与查询，并没有依托仪器检定信息数据库来串联各工作流程，部分业务流程的自动化水平较低，检定机构的很多日常事务如文档管理、编制证书、检定成果管理等还是以人工操作为主。
.............................

第二章检测中心现状分析

2.1当前工作模式
2.1.1机构简介
西南交通大学测绘工程检测中心（以下简称检测中心）是作为全四川省的测绘仪器计量检测（检定）机构之一，在四川省质量技术监督局的资质授权下，依法为全省开展测绘仪器的计量检测社会服务工作。
检测中心是以工程测量实验室为依托建立起来的。1962年在工程测量实验室内建立了测量仪器的检测设施，供教学测量仪器校准之用。1985年我国计量法颂布，1994年经四川省质量技术监督局授权，对四川省测绘行业的测量仪器进行检测和校准服务。经过二十年的发展，该中心的检测校准设备日渐完善，其检测业务包括经炜仪、水准仪、测距仪、全站仪、GPS、钢卷尺、垂准仪等几乎所有测绘仪器。成为四川省最全面的测绘仪器检测机构，也是全国高校中最全面的测绘仪器检定机构之一。
进入90年代后期，检测中心进行大量铁道工程及工程建筑物、构筑物，如桥梁、險道、高层建筑等的检测和变形监测，积累了丰富的工程经验，多次获省部级奖励。在服务社会的同时，也为教学、科研提供了较为完善的条件和技术支持。
检测中心下辖五个办公室，分别是检测实验室、室外基线场、质保部、办公室、维修室。现有工作人员18人，其中教授2人，副教授1人，讲师3人，工程师2人，助理工程师2人，会计师1人，技术工人7人。硬件方面，除仪器检定设备外还配置了十余台办公计算机，这些计算机组成了检测中心内部局域网，可以相互通信和数据传输。
2.1.2测绘仪器检定的流程
西南交通大学测绘工程检测中心从承接测绘仪器检定业务，到检定任务完成客户取回仪器，大致有以下工作流程：检定项目信息登记、检定数据釆集、检定数据处理、编制检定证书、通知客户取回仪器。检测中心主要工作流程如下图1所示。

检定项目信息登记。客户携仪器提出检定业务，收发室人员接收待检仪器，根据仪器类型确定检测编号。将待检仪器信息（包括送检单位、仪器类型、出厂编号、送检曰期、联系人等信息）录入检定信息数据库，开具纸质仪器送检单，客户执此单作为取回仪器的凭证。
检定数据采集与处理。检测实验室工作人员根据仪器类型确定检定项目，按仪器检定规程采集数据并记录观测数据。数据采集完毕后，检测实验室工作人员按一定规则创建成果检定目录，根据仪器的检定项目拷贝或录入检测数据到相关计算程序中并计算，之后保存检定成果。
.............................

2.2当前工作模式存在的不足
检测中心当前的管理工作模式以上述信息共享、查询和文档管理机制为基础，具备了一定的信息化水平，基本能够处理现有的仪器检定业务，但存在的一些不足之处，制约其业务潜力的发掘和服务水平的提高。
2.2.1检定数据处理
该检测中心的检定业务包括全站仪、经讳仪、水准仪、GPS接收机、钢卷尺、测距仪、水准尺、棱镜、手持测距仪、垂准仪等仪器。每种仪器检定涉及多项数据处理，以全站仪为例，，检定项目有19项，需要计算的有15项。这些计算涉及的数据处理公式繁多，且随着国家标准的改变而变化。检测中心现有的计算程序主要由四个EXE可执行程序（复杂计算）和若干Excel计算程序（简单计算）组成，不同类型的计算程序对应的数据格式也不一样。
数据处理前，工作人员先在指定路径下创建一个以检测编号命名的文件夹作为成果目录，然后将待检仪器所需计算程序和数据记录表拷贝到该目录下，计算并保存检定成果。
这一方案的主要不足是人工干预较多，增加了检定计算的不确定性：工作人员访问或修改模版文件的失误操作、临时数据（如全站仪检定周期较长，其数据处理可能分数次完成）的保存与提取，都有可能影响检定计算的效率和质量；计算平台、数据的不规则，计算模版包括excel、exe执行程序和文本文件，增加了操作的复杂程度。
2.2.2文档管理
检测中心的主要文档包括计算程序、证书模版、观测数据、成果文档以及检定规程等，各工作流程都涉及文档的操作，文档管理是重要的日常事务。上一节介绍了检测中心现行的文档管理方案：根据仪器检定的工作特点和现有软硬件设施，预先设计文档操作和管理机制（如模版路径和检定成果格式），工作人员操作和管理文档时应遵循这一机制。但人工操作和管理文档效率较低，尤其是当文档数量较多的时候，检测中心的年业务量达数千件且逐年增加，对应的成果目录达数千个，操作起来费时费力。人工操作的不确定性也较大，不经意拖动文件到其他目录或剪切计算模版的情况时有发生。
2.2.3检定信息编辑与查询
检定信息编辑与查询是检测中心重要的事务，当前的数据库客户端程序基本实现了这一功能，但是其软件交互性能较差、功能设计简单以及查询功能薄弱，有较大的改进空间。
检测编号根据仪器类型和检定数量确定的，作为仪器检定的唯一标志，检测编号不能重复，现行的依靠人工编号的方式容易出错（仪器种类多、检定业务量大，编号出错的情况时有发生）；在实际工作中，有时需要将数据导出为excel、txt文本或dbf数据库文件，或者是将上述格式的数据导入到数据库之中，现行的方案是釆用第三方软件实现这些功能；客户端程序只支持一种搜索，即按检测编号搜索，但实际工作中有多种搜索需求：按送检单位、仪器类型、出厂编号、送检日期等；程序的交互性能差，添加检定信息时有较多的重复操作，删除、更新检定信息难以操作，通过手工录入仪器类型和仪器名称效率较低，可以转化为用户选择录入。
............................

第三章常用测绘仪器的检定方法及其数据处理............................ 10
3.1水准仪的检定及其数据处理............................ 10
3.1.1检定项目............................ 10
3.1.2检测及其数据处理............................ 11
3.1.3禾呈序编制............................ 12
3.2全站仪的检定及其数据处理............................ 13
3.2.1检定项目............................ 13
3.2.2检测及其数据处理............................ 14
3.2.3禾呈序编制............................ 25
3.3 GPS接收机的检定及其数据处理............................ 26
3.3.1检定项目............................ 26
3.3.2检测方法及数据处理............................ 27
3.3.3禾呈序编制............................ 28
第四章检测中心数据处理与信息管理系统开发实现............................ 29
4.1总体设计............................ 29
4.1.1设计思路............................ 29
4.1.2功能设计............................ 29
4.1.3系统相关数据资料............................ 30
4.2检定信息模块............................ 30
4.2.1功能概述............................ 30
4.2.2开发工具和相关技术............................ 30
4.2.3数据库设计............................ 31
4.2.4程序开发............................ 31
4.3检定数据处理模块............................ 34
4.3.1功能概述............................ 34
4.3.2开发工具和相关技术............................ 34
4.3.3程序开发............................ 35
4.4检定证书生成模块............................ 36
4.4.1功能概述............................ 36
4.4.2相关技术............................ 37
4.4.3程序开发............................ 37
4.5检定数据交换模块............................ 40
4.5.1 功能相JE述............................ 40
4.5.2开发工具和相关技术............................ 40
4.5.3程序开发............................ 41
4.6西南交通大学测绘工程检测中心网站设计............................ 42
4.6.1功能概述............................ 42
4.6.2开发工具和相关技术............................ 43
4.6.3禾呈序开发............................ 43
4.7网站维护与更新模块............................ 45
4.7.1功能概述............................ 45
4.7.2数据库设计............................ 45
4.7.3禾呈序开发............................ 46

第五章系统的测试与应用

检测中心数据处理与信息管理系统现已开始在西南交通大学测绘工程检测中心测试使用，近期将投入实用以替代现行的工作模式。在实际工作中，内业工作面临的情况更加复杂，不确定性更多。以检定项目信息的命名为例，“检定编号”有时须写作“检测编号”、“校准编号”或“证书编号”，为实现检定项目信息的自动填写，应考虑这些细节。这就对系统的稳定性提出了更高的要求。因此，在正式投入使用前，应参照生产实际完成系统测试并完善，以确保系统运行稳定可靠[32]。

5.1系统测试
5.1.1检定信息查询与编辑测试
测试内容包括检定信息模块的所有功能：检定信息的添加、更新和删除、检定编号计算、多字段模糊查询、组合搜索、按仪器送检日期间隔査询、查看检定成果、创建检定项目目录以及导出检定成果，每项功能测试十次。经测试，本模块运行稳定可。
5.1.2检定数据处理模块测试
测试对象是GPS接收机、全站仪、水准仪、测距仪、经纬仪和钢卷尺的Excel计算程序（作者对这些测绘仪器的计算程序做过新增或修改)；测试内容是程序的数据录入、计算、检定信息自动填写、成果保存和打印功能；测试数据由工作人员观测提供(详细测试内容见附表2)。同己有的计算程序运行结果比较，以此检验计算平台的各项功能是否稳定、计算程序是否正确。经反复测试与修改，检定数据处理模块及仪器检定计算程序均稳定可靠。
5.1.3网站及后台维护模块测试
在检测中心办公室的联网计算机上打开lis服务器并配置网站后，在局域网或公网环境中，通过互联网浏览器可以正常浏览网站新闻或査询检定信息。对网站后台维护模块做了以下测试：通过网站后台维护模块添加和删除网站新闻，每一新闻栏目测试了五条新闻：对每条新闻进行更新测试：更改主题、发布日期、新闻配图、新闻内容和新闻附件。经反复测试与修改，西南交通大学测绘工程检测中心网站及其后台维护模块稳定可靠。
5.1.4数据转换模块测试
测试内容包括将检测中心现在使用的Visual FoxPro格式数据转换为MySQL格式数据；将MySQL格式数据导出为Excel、txt和Visual FoxPro格式数据。测试对象是检测中心2012年至今的所有检定项目信息。通过反复测试与修改，数据转换模块能快捷实现MySQL格式数据与Excel、txt、DBF格式数据的转换，并具有良好的容错性能(针对原始数据中因人工操作失误引起的一些错误，如编号重复）。
............................

总结与展望

1、主要结论
本研究以西南交通大学测绘工程检测中心为例，分析了绘仪器检定机构现行的工作模式及其存在的不足之处；研究了工程测量领域常用测绘仪器的检定项目、检定原理和数据处理方法并重新编制（或修改）了相关计算程序；开发了测绘仪器计量检测数据处理及信息管理系统。系统测试完成后在检测中心投入使用，应用反馈表明本文研发的系统具有以下特点：
1、采用计算程序配合管理软件使用的数据处理方案较好地解决了检定数据处理繁琐的问题，计算、存档、打印和填写检定项目信息等功能均可自动完成。同时，这一设计具备很好的扩展性能，新增、修改计算程序比较方便。
2、系统功能涵盖了测绘仪器检定内业工作的主要工作流程，从软件上实现并加强了各工作流程之间的联系，提高了检定业务在工作流程间的流转效率；重新编排了检测中心的各类文档，按检测编号管理成果文档，实现了检定成果的自动化管理。
3、由检定证书生成模块调用证书模版和参数替换文件来生成检定证书的设计，实现了检定证书的自动生成，减少了检测中心每年编制数千份检定证书的工作负荷。这一设计灵活性较高，只需改变证书模版和参数替换文件就能生成新的证书。
4、系统的检定信息查询与编辑模块，为工作人员提供了强大的搜索查询功能和便捷的检定信息编辑功能；系统的网站及网站维护更新软件均能正常使用，为检测中心提供了一个对外展示的窗口；系统的数据交换模块支持原系统数据的导入与导出，可实现检测中心原有系统与新系统间两种工作模式的平稳过渡。
.............................
参考文献（略）

本文编号：12049