博士论文：基于信息化业务流程的测绘仪器检定系统研发

1、博士论文：基于信息化业务流程的测绘仪器检定系统研发第 1 章 绪 论1.1 研究背景及意义测绘仪器作为获取空间地理信息的主要工具，其优质的性能与良好的精度是测绘工作有效开展的基础保证，也直接着影响测绘产品的成果质量。为了确保测绘仪器状态的正确性与稳定性，定期对测绘仪器进行检定必不可少(赵石麟，1994,张惠 等，2011)。为保证测绘仪器检定工作的开展实施，依据中华人民共和国测绘法和测绘计量暂行管理办法规定，我国大部分省级国土、测绘部门已于上世纪九十年代相继成立了相关的测绘仪器检定机构，并逐步建立起完善的全国性测绘仪器检定体系(赵海燕，2005)。同时，国家技术监督局先后颁布了多项测绘仪器检定

2、规程，通过国家标准的形式，统一规范国内测绘仪器检定的技术指标，以保证各行业中使用的测绘仪器其性能指标满足统一规程标准。近年来，随着我国测绘技术的快速发展，测绘仪器种类，使用数量也迅速增加，仪器检定机构目前采用的基于人工记录且非信息化的检定工作模式已难以应对日益增长的测绘仪器检定业务需求，其主要问题表现在以下三个方面：（1）待检仪器种类复杂且数量不断增长以西南交通大学测绘工程检测中心为例(彭海峰，2014)1，与成立之初相比，仪器检定的业务量增加了4倍，检定工作主体也由原来普通水准仪，经纬仪等单一种类的光学测绘仪器，向着全站仪、电子水准仪、GPS接收机、光电测距仪等多类型、多等级电子化仪器转变。

3、（2）检定数据处理内容繁琐以全站仪为例，依据全站型电子速测仪JJG100-2003和光电测距仪JJG703-2003标准(国家光电测距仪检测中心，2003, 国家光电测距仪检测中心，2004) ，其检定项目共计19项，计算项目15项，检定计算类型多样，精度评定标准复杂。繁杂的数据计算内容与单一的人工处理模式导致了重复工作量增多与检定过程易出错等问题；（3）相关管理工作比重增加现阶段仪器检定工作大多有若干个检定项目组成，各检定项目工作之间的协调管理程度，直接影响到整体检定工作的开展进度。另一方面，仪检机构也需要对已完成检定的仪器信息进行科学有效的组织管理，以备接受后期上级主管部门相关审查。非信息

4、化的工作模式在一定程度上限制了检定各步骤间的协调性也不利于检定结果信息系的有效利用。.1.2 国内外研究现状截止于2017年，全国多家测绘计量站就实现信息化仪器检定的业务流程、系统功能以及开发技术等内容进行了研究并取得了一定的成果。在业务流程设计方面，上海测绘院于2006年(张显峰 等，2006)133，上海测绘院将BPM理念（Business Process Management，业务流程管理）引入检定工作，实现了从以待检设备到以检定任务为检定工作主体的转变，实现了包含仪器信息登记、检定分配任务、仪器检测情况填写、客户查询、上级管理监督等检定业务流程化组合。在系统研发方面，河北省测绘计量站率

5、先于2004年完成了针对部分种类的测绘仪器仪检系统开发(李建平 等，2004)134。该系统集成了检定数据录入，数据处理，设备检定信息管理等功能，为后期其他仪检系统开发与改进提供了基础框架与参考依据。兰州铁道第一勘察设计院则在2005年前后基于Visual Basic/VisualFoxPro框架成功研发了以待检核仪器为管理主体的仪检系统(李琦，2005)，集成了档案管理、数据校准、仪器鉴定、信息查询与报表打印等功能，对进一步扩充信息化仪检系统功能进行了有效的探究。2006年，上海测绘院对实现基于B/S框架的管理功能进行了积极尝试(张显峰 等，2006)，通过将仪检工作过程状态与结果发布于WE

6、B服务器的形式，增加了仪检工作的公开性，也进一步提高了仪检系统的信息化程度。西南交通大学测绘工程检测中心则于2014年前后，在B/S框架的基础上结合Excel软件，自主研发了测绘仪器计量检测数据处理系统(彭海峰，2014)29，该系统涵盖包括接件登记、数据计算、报告编制、信息发布、信息管理等功能，以检定任务为主体串联各检定工作流程，初步实现了仪检工作的信息化。 2015年，云南测绘产品检测站则通过引入用户权限管理机制，针对检定用户、仪检工作人员、提供不同的访问权限，提高了仪检系统通用性与仪检信息的安全性(陈海林 等，2015) 。.第 2 章 信息化测绘仪器检定流程设计信息化检定流程设计旨在通

7、过分析现有检定业务流程的不足，结合实际检定工作需求，设计一套新的测绘仪器检定流程，实现检定任务、检定数据以及检定结果的信息化。本章将对新检定流程的具体步骤和业务特点进行阐述。2.1 非信息化检定流程在非信息化检定流程中，检定机构主要采用的手工记录配合计算机程序辅助的方式执行测绘仪器的检定工作。该检定流程主要将检定工作分配于检定室和检定人员两部分实现，具体的执行过程如图2-1所示。具体的检定流程为：（1）检定室完成纸质任务登记表填写，检定人员开始执行检定观测；（2）待检定数据采集完成后，检定人员将记录结果通过手工录入的方式输入到计算机程序中等待程序计算检定结果；（3）检定人员手工填写检定报告，完

8、成检定报告的导出与文件存储。在非信息化检定流程中，检定人员不仅需要填写大量的观测记录表并进行必要的记录计算以完成检定数据采集工作，还需要手工编辑检定结果，实现检定报告的编制。此种检定数据采集与计算过程分离、自动化程度低、重复工作量大以及检定成果管理能力弱的业务流程在一定程度上降低了检定工作执行效率、阻碍了检定工作质量的进一步提升。.2.2 信息化检定流程本文所提出的检定工作流程是一种以仪器检定任务信息为基础，实现了仪器检定工作中包括接件登记、数据采集、检定计算、报告编制、信息管理等部分的信息化结合的新型检定流程。该流程将测绘仪器检定业务分解于检定室、管理系统与采集系统三部分执行，分别完成检定任

9、务的创建、管理与检定数据的采集，具体执行流程如图2-2所示。具体的检定流程为：（1） 检定室的工作人员完成对外的接件登记并在管理系统中发布状态为待分配;的任务；（2）检定操作人员通过采集系统向管理系统发送检定请求，并以网络数据形式，获取管理系统中待执行检定的任务列表；（3）检定工作人员依据实际需求，选择要执行的检定任务并下载于采集系统中。同时，向管理系统发送请求，将已下载的任务状态修改为检定中;；（4）检定人员利用采集系统终端设备，进行检定数据的记录和自动化计算，以完成检定任务的数据采集工作；（5）待检定人员完成观测数据的记录和检定结果计算后，将已完成的检定任务和所有数据再次通过网络数据形式提

10、交到管理系统中，并将提交数据的任务状态修改为已完成;；（6）待检定室工作人员通过向管理系统请求输出检定证书，并由管理系统将自动获取指定任务相关数据，实现检定证书文件的自动生成。在此检定流程中，管理子系统作为核心，通过利用检定任务将相关检定数据进行封装，实现了检定步骤的流程化组合，从而优化了检定工作流程结构，进而增加检定工作执行效率。另一方面，检定任务中所有数据在三部分间均以网络通讯进行传输，有效避免了手工数据迁移过程中的不确定性，降低了工作的强度。以全站仪检定流程为例，依据现行检定规范，每一台全站仪均需要分别进行测距系统和测角系统的检定。通过信息化检定流程执行检定，不仅可以将测距、测角系统所得

11、数据进行有效管理，避免测距测角过程中观测值的手工记录与计算，同时，可实现检定状态的明确标识，防止检定冲突、重检或漏检。信息化检定工作流程，由于降低了工作强度，排除了人工参与不确定性并为检定工作的管理决策提供重要依据，故而可以有效的解决现有仪器检定工作中信息化程度低，管理能力弱的问题。.第 3 章 仪器检定方法与系统开发技术.113.1 测距检定方法.113.1.1 直接比较法.113.1.2 组合边计算法.123.2 测角检定方法.153.2.1 多目标观测法.153.2.2 多尺分度台法.163.3 系统开发技术.18第 4 章 测绘仪器检定系统设计与实现.254.1 检定系统功能设计.25

12、4.2 检定系统数据结构设计.304.3 管理子系统实现.334.4 采集子系统实现.424.5 检定系统改进与优化.53第 5 章 检定系统模块测试.595.1 系统实例流程测试.595.2 检定数据处理测试.605.3 网络数据传输测试.615.4 检定证书生成测试.62第 5 章 检定系统模块测试为保证检定系统功能完整、运行稳定并且具备一定的容错能力，在将仪检系统正式投入使用前，本文对系统进行了一系列测试。测试过程中，本文首先以实际检定工作需求为情景，对检定系统的功能完整性与业务流转的正确性进行测试，其次，专门对检定系统中数据处理模块的正确性、网络通讯模块的稳定性以及检定报告生成模块的规

13、范性加以专项测试验证。最后，本文根据测试结果针对检定系统进行了适当的改进和完善，以确保检定系统的实际运行。5.1 系统实例流程测试本文的系统实例应用测试用于不考虑系统各功能模块内部组成结构或具体代码的情况下，对系统的功能完整性与业务流转关系正确性进行测试。本文以某公司设备编号为345061的光电测距仪为例，对所开发的检定系统按照图5-1的业务流程进行了应用测试。在实例应用测试中，任务管理、真值管理、数据采集、检定场管理与检定方案管理五个功能模块被测试。测试内容包括检定任务信息的添删改查、检定场、检定真值、检定方案的录入与修改；检定数据测采集，主要的测试项目与测试结果如表5-1所示。数据处理模块

14、测试主要是对数据采集子系统中观测数据记录以及检定结果计算进行测试，测试对象包括全站仪、手持测距仪、经纬仪和水准标尺等重点检定设备的采集计算模块，测试内容是将通过移动终端输入观测数据、完成检定结果解算，并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。.结论本文分析了测绘仪器检定机构现行的工作模式及其存在的不足之处，提出了一种信息化测绘仪器检定工作业务流程；完成了基于WEB环境的测绘仪器计量检定信息管理系统和基于Android平台的检定数据采集计算处理系统的结构设计与功能实现；依据检定系统的实例应用与模块测试，对检定流程的合理性和检定系统功能完整性进行了验证，

15、主要成果与结论如下：（1）完善了检定业务流程，提高了检定工作信息化程度本文所提出的信息化检定工作流程，通过将检定任务分解于检定室、检定管理子系统以及采集子系统三个应用角色，实现了检定职能的明确划分，避免了重复工作步骤，促进了检定工作的高效开展；以检定任务作为检定主体的设计理念，有效地将任务状态纳入了检定流程管理范畴，保证了检定工作的可调度性；依托信息化检定系统的实现方式，提高了检定执行过程的信息化程度，实现了检定信息的有效存储与使用。（2）健全了检定系统功能，增加了系统适用性与更新性本文所实现的信息化仪器检定系统，提供了全站仪、水准仪、测距仪、经纬仪、手持测距仪、水准标尺6类设备共计47个检定项的数据处理功能支持，功能涵盖了测绘仪器检定内、外业的所有工作步骤，降低了检定工作强度，缩短了检定工作周期。检定系统以