劉敬濤，黃 鷹，覃澤穎

（1.桂林理工大學 測繪地理信息學院，廣西 桂林 541004；2.廣西國土資源廳 土地整理中心，廣西 南寧530028；3.桂林好測信息科技有限公司，廣西 桂林 541004）

GPS-RTK自首次應用之后，就憑借其定位速度快、精度高、全天候等優(yōu)勢迅速成為當前野外測量的首選方法。然而，其操作手簿仍舊使用微軟的Windows操作系統(tǒng)，Android版本的GPS-RTK手簿研究在國內(nèi)外仍舊是一個空白。本文對GPS-RTK手簿使用Android操作系統(tǒng)的可行性進行研究，并簡單比較了2種操作系統(tǒng)的優(yōu)劣。

1 兩種操作系統(tǒng)的比較

經(jīng)過查閱大量文獻資料，筆者發(fā)現(xiàn)Android操作系統(tǒng)相對于微軟Windows 操作系統(tǒng)主要有以下優(yōu)勢：①Android操作系統(tǒng)是開源的，不存在以前使用的手簿需要向微軟繳納版權(quán)費的問題，降低了使用成本。更重要的是開源降低了對程序員的要求，會有更多的人投入到此應用的開發(fā)中，這必定加快此應用的更新速度，使其擁有更豐富的功能，更加人性化的操作，降低測量人員的野外工作強度，提高作業(yè)效率。②Android操作系統(tǒng)對硬件的要求遠低于微軟的Windows 操作系統(tǒng)。目前市面上使用的RTK手簿多數(shù)都是需要向特定廠家訂購的，價格昂貴，但是如果你有一款Android的手機或者平板，那么你完全可以安裝Android版本的軟件來實現(xiàn)一樣的效果，從而省去購買手簿的開支。③Android系統(tǒng)的3G通信模塊可以對未來CORS定位系統(tǒng)提供完美解決方案，而目前使用的微軟系統(tǒng)對此卻是一片空白。

2 Android開發(fā)環(huán)境的搭建

2.1 準備工作

手簿的開發(fā)以Windows7操作系統(tǒng)為平臺，在搭建Android開發(fā)環(huán)境之前，需要以下必要的軟件支持[1]：

①JDK（Java Development Kit）， 即jdk-7u11-windows-i586.exe，官網(wǎng)下載最新版本。

②Eclipse Classic 4.2.1-win32.zip，在Eclipse官網(wǎng)下載。

③ADT（Android Development Tools），Android開發(fā)插件，最新版本為ADT-21.0.1.zip。

④Android SDK（Software Development Kit）：android-sdk_r21.0.1-windows.zip。

2.2 安裝與配置

安裝過程為：①安裝JDK。②安裝Eclipse。③安裝SDK。④設(shè)置環(huán)境變量。⑤為Eclipse安裝ADT Plugin。⑥安裝Android SDK。啟動Eclipse，在Windows→Android SDK Manager（注意，這個過程必須聯(lián)網(wǎng)）查看當前可用以及需要下載的SDK版本。在Windows→AVD Manager新建一個Android模擬器之后直接點擊Launch，稍等片刻，電腦屏幕便會出現(xiàn)虛擬Android機[2,3]。

3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計

系統(tǒng)涉及項目建立、項目套用、大地坐標正反算、RTK校正、放樣、實時坐標解算，需要按照特定格式存儲點位信息以及測量數(shù)據(jù)文件的自動建立與命名等若干功能。

應用共有5個主要模塊：工程模塊、工具模塊、測量模塊、藍牙模塊、解算模塊。

手簿試驗所使用的GPS接收機以南方為主，考慮其兼容性，使用過中海達GPS接收機。

3.1 工程模塊

此模塊主要用于創(chuàng)建新的工程文件和打開已存在的工程文件。在創(chuàng)建新的工程文件中，用戶可以創(chuàng)建自己的工程，配置此工程測量所采用的橢球模型、中央子午線和相應轉(zhuǎn)換參數(shù)等信息。打開工程即是采用之前此工程的配置參數(shù)進行下一步測量。如果沒有創(chuàng)建新的工程和打開工程文件操作，系統(tǒng)會默認采用前一次測量所采用的測量參數(shù)。主要流程見圖1。

圖1 工程模塊主要流程圖

3.2 工具模塊

工具模塊主要包括點位校正、坐標正反算、高斯投影正反算及相鄰帶的坐標換算等內(nèi)容。

3.3 測量模塊

測量模塊是此應用中最重要的模塊，測量模塊的主要流程如圖2所示。

點號、編碼等主要為南方CASS數(shù)字化地形地籍成圖系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)格式設(shè)計。按下測量存儲后，數(shù)據(jù)自動保存到工程模塊設(shè)置的文件中，其文件名后綴為.dat。其中內(nèi)部存放數(shù)據(jù)的格式為：點號，編碼，y，x，h。控制點測量服務于工具模塊中的點位校正。按下此按鈕之后，程序?qū)⒃谠O(shè)置的時間內(nèi)將符合測量要求的點自動測量、保存并平差計算，得到此點位相對較為準確的三維坐標值。解算模塊解算相應的坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)，進而保證校正之后的點位坐標與目標坐標一致。連接按鈕主要負責啟動藍牙進程，接收GPS接收機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，之后交給解算模塊實時解算當前點位信息。開發(fā)人員調(diào)試工具中，第一個文本框負責顯示處理之后的GPS接收機發(fā)送過來的相關(guān)字符串，第二個文本框負責編輯指令，配置GPS內(nèi)部參數(shù)和遠程控制GPS接收機。發(fā)送按鈕負責將第二個文本框中編輯好的指令通過藍牙進程發(fā)送給GPS接收機[4]。例如連接南方S86T GPS接收機，編輯 “readmachine+回車”字符發(fā)送給GPS接收機，返回相關(guān)信息如下：

圖2 測量模塊主要流程圖

$GPXXX,8000W1386770370,W13867703709973 054265C9BB8AE3B9,20130527,SA7224-V3.1,OEMT,GPRS,H86_HW_01,F121224H_2.1,STATIC,ZH,3,0,0,822,862*

其中W1386770370為機器號，9973054265C9BB8 AE3B9為注冊碼，20130527為注冊到期時間。此命令為讀取此GPS接收機機器號、注冊碼、到期時間、特征碼等相關(guān)信息。

當需要重新注冊此GPS接收機時，編輯“REGI 9973054265C9BB8AE3B9+回車”并發(fā)送，如果得到正確注冊，返回信息如下：

INPUT SERIAL W13867703709973054265 C9BB8AE3B9 UPDATED SUCCESSFUL,20130527.如果不正確，返回信息如下：

INIT: Serial CRC checksum error.

INPUT STRING W13867703709973054265 C9BB8AE3A9 UNMATCH SERIAL FORMAT.其中9973054265C9BB8AE3B9為W1386770370機器號此時的注冊碼。

3.4 藍牙模塊

此模塊為不可見模塊，主要有藍牙連接模塊、藍牙接收模塊、藍牙發(fā)送模塊和異常處理模塊。藍牙連接模塊主要負責發(fā)現(xiàn)附近可用藍牙并嘗試建立通信端口與之建立通信連接。藍牙接收模塊主要負責接收與之建立連接的GPS接收機藍牙端口發(fā)送過來的GPS協(xié)議數(shù)據(jù)，格式如圖3所示。其中每一行分別代表的含義詳見GPS協(xié)議[5,6]（NMEA-0183協(xié)議）。（注：廠家對此協(xié)議會有所改動，例如南方S86 GPS接收機發(fā)送電文$GPGGA中經(jīng)緯度精度達到小數(shù)點后8位，無$GPASV電文，增加一些新電文，如前面介紹的注冊GPS接收機主機時反饋的電文）。此模塊在接收到數(shù)據(jù)之后，會提取經(jīng)緯度、衛(wèi)星狀態(tài)等信息并將其移送到解算模塊。接收模塊是一個建立好連接之后一直在后臺運行的進程，用戶選擇停止或者藍牙連接中斷會銷毀此進程。藍牙發(fā)送模塊主要負責將編輯好的指令發(fā)送給GPS接收機，以期操作GPS接收機。異常處理模塊主要處理一些異常情況，例如突然丟失藍牙連接、藍牙開關(guān)突然關(guān)閉等，此模塊會妥善處理此類情況，而不至于使程序因為藍牙連接異常而崩潰[7]。

圖3 GPS協(xié)議數(shù)據(jù)格式（部分）

3.5 解算模塊

此模塊同樣為不可見模塊，主要負責程序解算工作。高斯投影正反算及相鄰帶的坐標換算、坐標正反算、點位校正、坐標轉(zhuǎn)換等都是通過此模塊解算。

4 結(jié) 語

Android是一款全新的智能無線終端操作系統(tǒng)，它開放性好、功能擴展性強，能很好地支持各類測量程序開發(fā)。隨著GPS_RTK在測量中越來越多的應用，其操作手簿功能豐富程度與方便使用與否將成為評價其優(yōu)劣的直接因素，Android的開源優(yōu)勢將逐漸凸顯，Android系統(tǒng)的GPS_RTK手簿將會得到更廣泛的使用。

[1]吳孝麗,何燚.Windows中JDK的安裝及Java開發(fā)環(huán)境的搭建[J].福建電腦,2005(9):126-127

[2]李寧.Android 開發(fā)權(quán)威指南[M].北京:人民郵電出版社,2011

[3]李興華.Android開發(fā)實戰(zhàn)經(jīng)典[M].北京:清華大學出版社,2012

[4]周峰.基于Android智能手機平臺的GPS開發(fā)[D].蘇州:蘇州大學,2011

[5]曹婷婷,高玉.GPS中NMEA-0183協(xié)議的應用[J].電子工程師,2006,32(10):8-11

[6]胡輝.GPS數(shù)據(jù)采集軟件的實現(xiàn)[J].全球定位系統(tǒng)，2008(1):25-30

[7]公磊.基于Android的GPS測量系統(tǒng)開發(fā)[D].南昌:南昌大學,2008