第一章緒論

1.1研究背景和意義
測繪儀器是獲取地理信息的重要工具，多數(shù)為精密機電儀器。以野外測量對儀器提出的要求為出發(fā)點，應(yīng)用光學(xué)、精密機械、光電和電子計算機相結(jié)合制造的精密儀器，其性能的優(yōu)劣直接影響著測繪產(chǎn)品的質(zhì)量[1]，為保證測繪儀器處于正常的工作狀態(tài)，定期的測繪儀器檢定是必不可少的。
《中華人民共和國測繪法》和《測繪計量暫行管理辦法》規(guī)定，測繪儀器屬于計量器具的范疇，各類測繪儀器必須在生產(chǎn)、銷售、使用中應(yīng)通過國家相應(yīng)的計量檢定，確保測繪量值準確溯源和可靠傳遞。國家技術(shù)監(jiān)督局先后頒布了多項測繪儀器檢定規(guī)程，以國家標準來規(guī)范統(tǒng)一國內(nèi)測繪儀器的技術(shù)指標；自上而下地建立起完善的全國測繪儀器檢定體系[2]，保證在用的測繪儀器的技術(shù)指標符合國家檢定規(guī)程的標準。在此背景下，我國大部分省級國土測繪部門在上世紀九十年代初相繼建立了測繪儀器檢定機構(gòu)，西南交通大學(xué)測繪工程檢測中心于1994年正式成立。
二十多年來，隨著我國測繪技術(shù)快速發(fā)展、測繪市場空前繁榮，測繪儀器檢定市場也迅速擴大。以西南交通大學(xué)測繪工程檢測中心為例，與成立之初相比，儀器檢定業(yè)務(wù)量增加了約4倍。儀器檢定業(yè)務(wù)也更加復(fù)雜：檢測中心成立之初，以光學(xué)水準儀、光學(xué)經(jīng)諱儀和測距儀檢定為主要業(yè)務(wù)，現(xiàn)在逐步轉(zhuǎn)向以全站儀、水準儀、GPS接收機、電子經(jīng)瑋儀的檢定為主要業(yè)務(wù)。
面對日益增長且愈加復(fù)雜的測繪儀器檢定任務(wù)，傳統(tǒng)的主要依靠人工操作的工作模式已經(jīng)難以應(yīng)對。隨著檢定業(yè)務(wù)趨于復(fù)雜和快速增長，檢定項目信息和成果文檔的管理難度加大，工作流程之間的協(xié)調(diào)增多，檢定數(shù)據(jù)處理更加繁瑣，與客戶溝通交流的工作負荷增加。在現(xiàn)行工作模式下，檢定機構(gòu)的業(yè)務(wù)增長潛力很有限，制約著檢定機構(gòu)服務(wù)能力的進一步提升。
分析檢定機構(gòu)的日常事務(wù)和工作流程，發(fā)現(xiàn)通過提高其信息化水平來提高效率有較大的空間。國家質(zhì)檢總局也對檢定機構(gòu)提出了 “要加強信息化建設(shè)，提高工作效率、改善工作質(zhì)量、提升管理水平” [3]的要求。
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1.2研究現(xiàn)狀
檢定機構(gòu)的信息化改造實質(zhì)是利用計算機來管理測繪儀器檢定的各工作流程，將現(xiàn)行的工作模式（以人工干預(yù)為主）轉(zhuǎn)換為更為具體、規(guī)范的軟件操作模式，減少因人工操作帶來的不確定性。在更加規(guī)則的程序化的操作模式下，通過軟件可以大大提高測繪儀器檢定涉及的數(shù)據(jù)處理、文檔管理、證書制作、客戶交流等日常工作的自動化水平，減少工作負荷，提高工作效率。
近年來，國內(nèi)測繪工作者己經(jīng)開始研發(fā)測繪儀器檢定軟件系統(tǒng)并取得了一定成果。由于各檢定機構(gòu)的業(yè)務(wù)不盡相同、軟硬件設(shè)施存在差異、系統(tǒng)設(shè)計人員的設(shè)計思路迥異、研發(fā)能力相異等，測繪儀器檢定系統(tǒng)間差異較大。
上海市測繪院于2006年前后開發(fā)了測繪儀器檢定管理流轉(zhuǎn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于.NET開發(fā)，采用B/S模式設(shè)計，其主要功能模塊包括：儀器信息登記模塊、管理和任務(wù)分配模塊、檢測登記模塊、用戶查詢模塊、輸出打印模塊。分析其功能模塊和設(shè)計原理，可發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)的核心功能是檢測登記與查詢[4]。
河南省測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站于2007年前后研發(fā)了測繪儀器檢定自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于Visual Basic 6.0開發(fā)，主要功能是檢定信息登記與查詢，檢定成果的文檔管理[5]。
江蘇省測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站于2005年前后開始應(yīng)用測繪儀器檢定管理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于Visual Basic.NET開發(fā)，主要功能是檢定信息登記與查詢，同時具備一些常用功能如檢定編號計算、儀器型號的快捷輸入等[6]。
除了上述測繪儀器檢定機構(gòu)外，河北省測繪計量站、貴州省測繪院、福建省測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站[7’8'9]等一批測繪檢定機構(gòu)相繼研發(fā)了自己的檢定信息系統(tǒng)。這些軟件在一定程度上提高了儀器檢定的效率和質(zhì)量，但也有各自的局限，分析這些軟件的功能特點，主要存在以下問題。
一、軟件的數(shù)據(jù)處理功能薄弱。檢定數(shù)據(jù)處理是測繪儀器檢定過程中重要的環(huán)節(jié)，現(xiàn)行的數(shù)據(jù)處理模式存在諸多不足：測繪儀器檢定業(yè)務(wù)包括全站儀、經(jīng)瑋儀、水準儀、GPS接收機、鋼卷尺、測距儀、水準尺、棱鏡、垂準儀等，涉及的數(shù)據(jù)處理公式繁多，且隨著國家標準的改變而變化；計算程序、觀測成果格式、計算成果繁雜，人工操作效率較低且易出錯。以全站儀為例，檢定項目有19項，需要計算的有15項�，F(xiàn)存的檢定系統(tǒng)里并沒有一套檢定數(shù)據(jù)處理的解決方案，檢定數(shù)據(jù)處理繁瑣的現(xiàn)狀沒有得到改變。
二、軟件功能簡單、難以覆蓋各工作流程、自動化程度低，對傳統(tǒng)的作業(yè)模式改善有限。測繪儀器檢定的主要流程是：接收送檢儀器并填寫送檢單、確定檢測編號、下達檢測任務(wù)、檢測數(shù)據(jù)采集與處理、分析數(shù)據(jù)處理結(jié)果、判斷儀器性能與精度是否合格、編制檢定證書、通知客戶取回儀器等�，F(xiàn)存的檢定系統(tǒng)主要以檢定信息數(shù)據(jù)庫為核心，其核心功能基本局限在檢定信息的編輯與查詢，并沒有依托儀器檢定信息數(shù)據(jù)庫來串聯(lián)各工作流程，部分業(yè)務(wù)流程的自動化水平較低，檢定機構(gòu)的很多日常事務(wù)如文檔管理、編制證書、檢定成果管理等還是以人工操作為主。
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第二章檢測中心現(xiàn)狀分析

2.1當(dāng)前工作模式
2.1.1機構(gòu)簡介
西南交通大學(xué)測繪工程檢測中心（以下簡稱檢測中心）是作為全四川省的測繪儀器計量檢測（檢定）機構(gòu)之一，在四川省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局的資質(zhì)授權(quán)下，依法為全省開展測繪儀器的計量檢測社會服務(wù)工作。
檢測中心是以工程測量實驗室為依托建立起來的。1962年在工程測量實驗室內(nèi)建立了測量儀器的檢測設(shè)施，供教學(xué)測量儀器校準之用。1985年我國計量法頌布，1994年經(jīng)四川省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局授權(quán)，對四川省測繪行業(yè)的測量儀器進行檢測和校準服務(wù)。經(jīng)過二十年的發(fā)展，該中心的檢測校準設(shè)備日漸完善，其檢測業(yè)務(wù)包括經(jīng)煒儀、水準儀、測距儀、全站儀、GPS、鋼卷尺、垂準儀等幾乎所有測繪儀器。成為四川省最全面的測繪儀器檢測機構(gòu)，也是全國高校中最全面的測繪儀器檢定機構(gòu)之一。
進入90年代后期，檢測中心進行大量鐵道工程及工程建筑物、構(gòu)筑物，如橋梁、險道、高層建筑等的檢測和變形監(jiān)測，積累了豐富的工程經(jīng)驗，多次獲省部級獎勵。在服務(wù)社會的同時，也為教學(xué)、科研提供了較為完善的條件和技術(shù)支持。
檢測中心下轄五個辦公室，分別是檢測實驗室、室外基線場、質(zhì)保部、辦公室、維修室�，F(xiàn)有工作人員18人，其中教授2人，副教授1人，講師3人，工程師2人，助理工程師2人，會計師1人，技術(shù)工人7人。硬件方面，除儀器檢定設(shè)備外還配置了十余臺辦公計算機，這些計算機組成了檢測中心內(nèi)部局域網(wǎng)，可以相互通信和數(shù)據(jù)傳輸。
2.1.2測繪儀器檢定的流程
西南交通大學(xué)測繪工程檢測中心從承接測繪儀器檢定業(yè)務(wù)，到檢定任務(wù)完成客戶取回儀器，大致有以下工作流程：檢定項目信息登記、檢定數(shù)據(jù)釆集、檢定數(shù)據(jù)處理、編制檢定證書、通知客戶取回儀器。檢測中心主要工作流程如下圖1所示。

檢定項目信息登記�？蛻魯y儀器提出檢定業(yè)務(wù)，收發(fā)室人員接收待檢儀器，根據(jù)儀器類型確定檢測編號。將待檢儀器信息（包括送檢單位、儀器類型、出廠編號、送檢曰期、聯(lián)系人等信息）錄入檢定信息數(shù)據(jù)庫，開具紙質(zhì)儀器送檢單，客戶執(zhí)此單作為取回儀器的憑證。
檢定數(shù)據(jù)采集與處理。檢測實驗室工作人員根據(jù)儀器類型確定檢定項目，按儀器檢定規(guī)程采集數(shù)據(jù)并記錄觀測數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集完畢后，檢測實驗室工作人員按一定規(guī)則創(chuàng)建成果檢定目錄，根據(jù)儀器的檢定項目拷貝或錄入檢測數(shù)據(jù)到相關(guān)計算程序中并計算，之后保存檢定成果。
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2.2當(dāng)前工作模式存在的不足
檢測中心當(dāng)前的管理工作模式以上述信息共享、查詢和文檔管理機制為基礎(chǔ)，具備了一定的信息化水平，基本能夠處理現(xiàn)有的儀器檢定業(yè)務(wù)，但存在的一些不足之處，制約其業(yè)務(wù)潛力的發(fā)掘和服務(wù)水平的提高。
2.2.1檢定數(shù)據(jù)處理
該檢測中心的檢定業(yè)務(wù)包括全站儀、經(jīng)諱儀、水準儀、GPS接收機、鋼卷尺、測距儀、水準尺、棱鏡、手持測距儀、垂準儀等儀器。每種儀器檢定涉及多項數(shù)據(jù)處理，以全站儀為例，，檢定項目有19項，需要計算的有15項。這些計算涉及的數(shù)據(jù)處理公式繁多，且隨著國家標準的改變而變化。檢測中心現(xiàn)有的計算程序主要由四個EXE可執(zhí)行程序（復(fù)雜計算）和若干Excel計算程序（簡單計算）組成，不同類型的計算程序?qū)?yīng)的數(shù)據(jù)格式也不一樣。
數(shù)據(jù)處理前，工作人員先在指定路徑下創(chuàng)建一個以檢測編號命名的文件夾作為成果目錄，然后將待檢儀器所需計算程序和數(shù)據(jù)記錄表拷貝到該目錄下，計算并保存檢定成果。
這一方案的主要不足是人工干預(yù)較多，增加了檢定計算的不確定性：工作人員訪問或修改模版文件的失誤操作、臨時數(shù)據(jù)（如全站儀檢定周期較長，其數(shù)據(jù)處理可能分數(shù)次完成）的保存與提取，都有可能影響檢定計算的效率和質(zhì)量；計算平臺、數(shù)據(jù)的不規(guī)則，計算模版包括excel、exe執(zhí)行程序和文本文件，增加了操作的復(fù)雜程度。
2.2.2文檔管理
檢測中心的主要文檔包括計算程序、證書模版、觀測數(shù)據(jù)、成果文檔以及檢定規(guī)程等，各工作流程都涉及文檔的操作，文檔管理是重要的日常事務(wù)。上一節(jié)介紹了檢測中心現(xiàn)行的文檔管理方案：根據(jù)儀器檢定的工作特點和現(xiàn)有軟硬件設(shè)施，預(yù)先設(shè)計文檔操作和管理機制（如模版路徑和檢定成果格式），工作人員操作和管理文檔時應(yīng)遵循這一機制。但人工操作和管理文檔效率較低，尤其是當(dāng)文檔數(shù)量較多的時候，檢測中心的年業(yè)務(wù)量達數(shù)千件且逐年增加，對應(yīng)的成果目錄達數(shù)千個，操作起來費時費力。人工操作的不確定性也較大，不經(jīng)意拖動文件到其他目錄或剪切計算模版的情況時有發(fā)生。
2.2.3檢定信息編輯與查詢
檢定信息編輯與查詢是檢測中心重要的事務(wù)，當(dāng)前的數(shù)據(jù)庫客戶端程序基本實現(xiàn)了這一功能，但是其軟件交互性能較差、功能設(shè)計簡單以及查詢功能薄弱，有較大的改進空間。
檢測編號根據(jù)儀器類型和檢定數(shù)量確定的，作為儀器檢定的唯一標志，檢測編號不能重復(fù)，現(xiàn)行的依靠人工編號的方式容易出錯（儀器種類多、檢定業(yè)務(wù)量大，編號出錯的情況時有發(fā)生）；在實際工作中，有時需要將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為excel、txt文本或dbf數(shù)據(jù)庫文件，或者是將上述格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫之中，現(xiàn)行的方案是釆用第三方軟件實現(xiàn)這些功能；客戶端程序只支持一種搜索，即按檢測編號搜索，但實際工作中有多種搜索需求：按送檢單位、儀器類型、出廠編號、送檢日期等；程序的交互性能差，添加檢定信息時有較多的重復(fù)操作，刪除、更新檢定信息難以操作，通過手工錄入儀器類型和儀器名稱效率較低，可以轉(zhuǎn)化為用戶選擇錄入。
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第三章常用測繪儀器的檢定方法及其數(shù)據(jù)處理............................ 10
3.1水準儀的檢定及其數(shù)據(jù)處理............................ 10
3.1.1檢定項目............................ 10
3.1.2檢測及其數(shù)據(jù)處理............................ 11
3.1.3禾呈序編制............................ 12
3.2全站儀的檢定及其數(shù)據(jù)處理............................ 13
3.2.1檢定項目............................ 13
3.2.2檢測及其數(shù)據(jù)處理............................ 14
3.2.3禾呈序編制............................ 25
3.3 GPS接收機的檢定及其數(shù)據(jù)處理............................ 26
3.3.1檢定項目............................ 26
3.3.2檢測方法及數(shù)據(jù)處理............................ 27
3.3.3禾呈序編制............................ 28
第四章檢測中心數(shù)據(jù)處理與信息管理系統(tǒng)開發(fā)實現(xiàn)............................ 29
4.1總體設(shè)計............................ 29
4.1.1設(shè)計思路............................ 29
4.1.2功能設(shè)計............................ 29
4.1.3系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)資料............................ 30
4.2檢定信息模塊............................ 30
4.2.1功能概述............................ 30
4.2.2開發(fā)工具和相關(guān)技術(shù)............................ 30
4.2.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計............................ 31
4.2.4程序開發(fā)............................ 31
4.3檢定數(shù)據(jù)處理模塊............................ 34
4.3.1功能概述............................ 34
4.3.2開發(fā)工具和相關(guān)技術(shù)............................ 34
4.3.3程序開發(fā)............................ 35
4.4檢定證書生成模塊............................ 36
4.4.1功能概述............................ 36
4.4.2相關(guān)技術(shù)............................ 37
4.4.3程序開發(fā)............................ 37
4.5檢定數(shù)據(jù)交換模塊............................ 40
4.5.1 功能相JE述............................ 40
4.5.2開發(fā)工具和相關(guān)技術(shù)............................ 40
4.5.3程序開發(fā)............................ 41
4.6西南交通大學(xué)測繪工程檢測中心網(wǎng)站設(shè)計............................ 42
4.6.1功能概述............................ 42
4.6.2開發(fā)工具和相關(guān)技術(shù)............................ 43
4.6.3禾呈序開發(fā)............................ 43
4.7網(wǎng)站維護與更新模塊............................ 45
4.7.1功能概述............................ 45
4.7.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計............................ 45
4.7.3禾呈序開發(fā)............................ 46

第五章系統(tǒng)的測試與應(yīng)用

檢測中心數(shù)據(jù)處理與信息管理系統(tǒng)現(xiàn)已開始在西南交通大學(xué)測繪工程檢測中心測試使用，近期將投入實用以替代現(xiàn)行的工作模式。在實際工作中，內(nèi)業(yè)工作面臨的情況更加復(fù)雜，不確定性更多。以檢定項目信息的命名為例，“檢定編號”有時須寫作“檢測編號”、“校準編號”或“證書編號”，為實現(xiàn)檢定項目信息的自動填寫，應(yīng)考慮這些細節(jié)。這就對系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了更高的要求。因此，在正式投入使用前，應(yīng)參照生產(chǎn)實際完成系統(tǒng)測試并完善，以確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠[32]。

5.1系統(tǒng)測試
5.1.1檢定信息查詢與編輯測試
測試內(nèi)容包括檢定信息模塊的所有功能：檢定信息的添加、更新和刪除、檢定編號計算、多字段模糊查詢、組合搜索、按儀器送檢日期間隔査詢、查看檢定成果、創(chuàng)建檢定項目目錄以及導(dǎo)出檢定成果，每項功能測試十次。經(jīng)測試，本模塊運行穩(wěn)定可。
5.1.2檢定數(shù)據(jù)處理模塊測試
測試對象是GPS接收機、全站儀、水準儀、測距儀、經(jīng)緯儀和鋼卷尺的Excel計算程序（作者對這些測繪儀器的計算程序做過新增或修改)；測試內(nèi)容是程序的數(shù)據(jù)錄入、計算、檢定信息自動填寫、成果保存和打印功能；測試數(shù)據(jù)由工作人員觀測提供(詳細測試內(nèi)容見附表2)。同己有的計算程序運行結(jié)果比較，以此檢驗計算平臺的各項功能是否穩(wěn)定、計算程序是否正確。經(jīng)反復(fù)測試與修改，檢定數(shù)據(jù)處理模塊及儀器檢定計算程序均穩(wěn)定可靠。
5.1.3網(wǎng)站及后臺維護模塊測試
在檢測中心辦公室的聯(lián)網(wǎng)計算機上打開lis服務(wù)器并配置網(wǎng)站后，在局域網(wǎng)或公網(wǎng)環(huán)境中，通過互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器可以正常瀏覽網(wǎng)站新聞或査詢檢定信息。對網(wǎng)站后臺維護模塊做了以下測試：通過網(wǎng)站后臺維護模塊添加和刪除網(wǎng)站新聞，每一新聞欄目測試了五條新聞：對每條新聞進行更新測試：更改主題、發(fā)布日期、新聞配圖、新聞內(nèi)容和新聞附件。經(jīng)反復(fù)測試與修改，西南交通大學(xué)測繪工程檢測中心網(wǎng)站及其后臺維護模塊穩(wěn)定可靠。
5.1.4數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊測試
測試內(nèi)容包括將檢測中心現(xiàn)在使用的Visual FoxPro格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為MySQL格式數(shù)據(jù)；將MySQL格式數(shù)據(jù)導(dǎo)出為Excel、txt和Visual FoxPro格式數(shù)據(jù)。測試對象是檢測中心2012年至今的所有檢定項目信息。通過反復(fù)測試與修改，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊能快捷實現(xiàn)MySQL格式數(shù)據(jù)與Excel、txt、DBF格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，并具有良好的容錯性能(針對原始數(shù)據(jù)中因人工操作失誤引起的一些錯誤，如編號重復(fù)）。
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總結(jié)與展望

1、主要結(jié)論
本研究以西南交通大學(xué)測繪工程檢測中心為例，分析了繪儀器檢定機構(gòu)現(xiàn)行的工作模式及其存在的不足之處；研究了工程測量領(lǐng)域常用測繪儀器的檢定項目、檢定原理和數(shù)據(jù)處理方法并重新編制（或修改）了相關(guān)計算程序；開發(fā)了測繪儀器計量檢測數(shù)據(jù)處理及信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)測試完成后在檢測中心投入使用，應(yīng)用反饋表明本文研發(fā)的系統(tǒng)具有以下特點：
1、采用計算程序配合管理軟件使用的數(shù)據(jù)處理方案較好地解決了檢定數(shù)據(jù)處理繁瑣的問題，計算、存檔、打印和填寫檢定項目信息等功能均可自動完成。同時，這一設(shè)計具備很好的擴展性能，新增、修改計算程序比較方便。
2、系統(tǒng)功能涵蓋了測繪儀器檢定內(nèi)業(yè)工作的主要工作流程，從軟件上實現(xiàn)并加強了各工作流程之間的聯(lián)系，提高了檢定業(yè)務(wù)在工作流程間的流轉(zhuǎn)效率；重新編排了檢測中心的各類文檔，按檢測編號管理成果文檔，實現(xiàn)了檢定成果的自動化管理。
3、由檢定證書生成模塊調(diào)用證書模版和參數(shù)替換文件來生成檢定證書的設(shè)計，實現(xiàn)了檢定證書的自動生成，減少了檢測中心每年編制數(shù)千份檢定證書的工作負荷。這一設(shè)計靈活性較高，只需改變證書模版和參數(shù)替換文件就能生成新的證書。
4、系統(tǒng)的檢定信息查詢與編輯模塊，為工作人員提供了強大的搜索查詢功能和便捷的檢定信息編輯功能；系統(tǒng)的網(wǎng)站及網(wǎng)站維護更新軟件均能正常使用，為檢測中心提供了一個對外展示的窗口；系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換模塊支持原系統(tǒng)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入與導(dǎo)出，可實現(xiàn)檢測中心原有系統(tǒng)與新系統(tǒng)間兩種工作模式的平穩(wěn)過渡。
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參考文獻（略）

本文編號：12049