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跨断层测距外业记录与资料处理软件的研制

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跨断层测距外业记录与资料处理软件的研制

作者:赵峰 周辉 马亮

来源:《城市与减灾》 2018年第4期

研究背景

跨断层形变监测被认为是较可靠的地震前兆监测手段之一。目前中国地震局第二监测中心每年负责12 个跨断层测距场地的观测任务。直到2015 年跨断层测距外业观测数据采集仍然使用1993 年问世的惠普HP-100LX 掌上电脑,与其配套的HWJB2002 记录软件是基于DOS 的Qbasic45 程序。在数据记录及资料处理等方面,均存在较多问题。

1. 手持端设备已停产多年,所配套外业记录软件功能不完善

HP-100LX 掌上电脑已停产多年,该机器及数据连接线经过十多年的使用已严重老化,故障率越来越高,很难找到相匹配的零部件。之前,为了保障观测的顺利进行,在外业观测过程中作业人员通常须携带着全部仅有的4 台掌上电脑,以备在掌上电脑发生故障时能够及时替换使用。HWJB2002 记录软件虽然有完备的数据记录功能但没有超限检查功能,观测人员需要另外手动计算观测结果检查是否超限,给正常观测记录带来极大的不便。

2. 桌面计算机端资料处理软件存在严重不足

资料处理软件HWP20 在设计之初并未考虑到仪器型号的变更及单边测量等问题;用该程序生成手簿后,还存在个别观测的内容错误或空缺,仍然需要人工修改。另外该软件被注册到指定计算机以后,该计算机服役时间较长,主机严重老化,运行缓慢,容易出现故障,严重影响观测手簿整理的效率。

3. 资料整理中手工操作工作量过大

在后期资料整理过程中,成果及精度统计表的编制工作都由观测小组成员手工操作完成。手工操作可能会带来操作失误、准确率低等问题。同时,由于每年都要进行跨断层测距工作,编制成果及精度统计表时均需大量的人工计算,大大增加了资料处理人员的工作量。

本研究正是面对跨断层测距工作中的实际迫切需求,在手持端和桌面计算机端更新相应的硬件和软件,研制开发一套适用于手持智能终端的跨断层测距观测外业记录软件和一套适用于桌面计算机端的资料处理软件。

研究目标及任务

1. 选用一款完全适合外业作业环境的手持智能终端,开发基于该手持智能终端的集观测数据记录和超限检查于一体的外业记录软件。该软件具有以下功能:观测数据获取与记录;作业时间智能化提示;按测量规范各项限差要求对操作严格控制和人性化提示;将原始观测数据以加密方式保存。

2. 开发基于Windows 桌面操作系统的资料处理软件。该软件主要集成以下功能:生成外业记录软件用配置文件;外业观测手簿的生成与打印;成果及精度统计表的生成与打印;可解密加密后的原始观测数据,并可将其转换为与现有数据格式一致的数据文件。

功能设计与实现

针对前述目标及任务,本研究具体开展了以下软件的功能设计和实现。

1. 软件功能设计

(1)跨断层测距外业记录软件

结合监测队实际外业工作需求,跨断层测距外业记录软件设计了3 个模块,分别是:外业观测记簿模块、实用功能模块和软件设置模块(图1)。

外业观测记簿模块有以下功能:根据记录人员的操作记录观测基础信息、天气情况和观测数据等,并计算出单次观测成果;在记录的过程中对一些限制条件进行超限检查;最后对原始观测数据加密,使得原始观测数据在存储时以加密方式存储。

实用功能模块的功能有:读取指定跨断层测距的观测数据以及计算相对误差等观测成果,根据对应的超限标准进行提示;可根据日期和观测场地的经纬度等参数计算日出日落时间以及允许观测的时间段。

软件设置模块主要用于设置和查看程序正常运行所需的各种参数,包含:当前观测期数、是否使用软键盘等。

(2)跨断层测距资料处理软件

资料处理软件由3 个模块组成,分别是成果与手簿模块、仪检文件模块和配置文件模块(图2)。

成果与手簿模块功能是根据配置参数与观测成果生成最终的成果及精度统计表、观测手簿。

仪检文件模块功能是生成测距仪加常数K 测定表、生成测距仪工作频率偏差的检验与校正(乘常数R)记录表、生成气压表校核表、生成温度表校核表和生成反射棱镜校核表。

配置文件模块主要用于生成外业记录软件运行所需要的各种参数,包含:当前观测期数、场地、点位、仪器等参数。

2. 软件开发

(1)跨断层测距外业记录软件

本研究最终选用符合IP64 防护等级的Android 智能终端作为外业记簿器,因此,外业记录软件须基于Android 系统开发。Android 是一种基于Linux 内核的自由及开放源代码的操作系统,主要应用于移动设备,如智能手机和平板电脑,由Google 公司和开放手机联盟领导及开发。可利用Eclipse 软件为集成开发环境,采用Android 虚拟设备(AVD)进行仿真,使用JAVA 语言进行开发Android 应用程序。搭建、配置Android 开发环境需要的软件工具有Java Development Kit(JDK)、E c l i p s e 、A n d r o i d S o f t w a r eDevelopment Kit(Android SDK)和Eclipse 插件ADT。

(2)跨断层测距资料处理软件资料处理软件在Windows 桌面系统中运行,因此选择微软C# 作为开发语言、微软 Visual Studio 作为开发工具。

外业记录软件和资料处理软件运行界面如图3 和图4 所示。

跨断层测距外业记录与资料处理软件的研制

跨断层测距外业记录与资料处理软件的研制作者:赵峰周辉马亮来源:《城市与减灾》2018年第4期研究背景跨断层形变监测被认为是较可靠的地震前兆监测手段之一。目前中国地震局第二监测中心每年负责12个跨断层测距场地的观测任务。直到2015年跨断层测距外业观测数据采集仍然使用1993年问世的惠
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