【毕业学位论文】（Word原稿）基于Android平台的土石方量算法的设计与实现-软件工程

硕士学位论文 （专业学位） 基于 台的土石方量算法的设计与实现 姓 名：张海梅 学 号： 1021170486 所在院系：软件学院 职业类型：工程硕士 专业领域：软件工程 指导教师：张苗苗 副指导教师： 孙永道 二 一三年九月 A in 2013 of 1021170486 基 于 平 台 的 土 石 方 量 算 法 的 设 计 与 实 现 张 海 梅 同 济 大 学 学位论文版权使用 授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年 月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 同济大学 硕士学位论文 摘要 摘要 随着智能手机的快速普及，智能手机操作系统市场风生水起。智能手机的应用也越来越广泛，功能也渐渐运用到建筑计算上 ,为了能更好的应用。一种高效的办法就是将应用系统的功能拓展到手机终端上，为此在户外的活动中智能手机代替了计算机 ,即能 方便快 捷地 提高 工作 效率 ，又 减少了 携带 仪器 的繁琐 ,为 野外勘测节省了时间。 本文对目前应用的 平台的现状进行了分析 与比较。进而研究分析了 着解析了 的重要 生命周期的机制。在此基础上，基于 土 石 方计算软件。本系统界面友好、操作便捷，具有良好的可扩展性和可维护性 ， 系统经过测试，可以稳定运行，能够满足用户的基本需求。 本软件广泛适用于城市规划与工厂总图的场地竖向设计、市政道路设计的土石方平衡、园林景观设计的场地改造、农业工程中的农田与土地规整、河道堤坝土石方估算等。 关键词： 命周期 用 统架构 土石方计算。 of of is to of to An is to of to in in of a of to In of IM is of PI on on to of is in of of in of 济大学 硕 /博士学位论文 目录 目录 摘要 . 6 第 1章 引言 . 11 究意义 . 11 能手机操作系统趋势分析 . 11 S. 11 . 12 S X（ S） . 12 . 12 S. 12 . 12 . 12 . 13 作系统简介 . 13 作系统特色 . 13 . 15 现状和发展趋势 . 15 次研究的创新点 . 16 第 2章 . 17 . 17 拟机 . 17 用程序架构 . 17 化的绘图能力 . 17 成的浏览器 . 17 媒体的支持能力 . 17 术 . 18 3. 18 球定位系统 . 18 . 19 核层 . 19 统库 . 19 行时 . 20 用程序框架 . 20 用程序 . 21 第 3章 . 22 同济大学 硕 /博士学位论文 目录 用程序的工作机制 . 22 用组件 . 22 动组件： . 24 闭组 件 . 25 . 25 动方式 . 26 理堆栈 . 28 . 28 程 . 29 程 . 29 . 29 . 30 . 30 可见进程 . 31 务进程 . 31 台进程 . 31 进程 . 32 第四章 系统分析 . 33 件功能需求分析 . 33 软件的优点及功能 . 33 . 34 统流程图 . 34 统结构 . 35 . 35 . 35 . 37 . 37 . 38 . 38 . 39 第五章 系统实现 . 40 . 40 发平台搭建 . 40 . 40 第 6章 系统测试 . 44 试方法 . 44 统功能测试及测试结果 . 44 果分析 . 49 同济大学 硕 /博士学位论文 目录 第七章 展望与总结 . 57 第 1 章 引言 第 1 章 引言 络 结合计算土石方量的软件，广泛适用于城市规划与工厂总图的场地竖向设计、市政道路设计的土石方平衡、园林景观设计的场 地改造、农业工程中的农田与土地规整、水利设计部门的河道堤坝设计计算等。 针对各种复杂地形地貌情况以及场地实际设计要求，软件提供了方格网法、三角网法、断面法、放坡法等多种土方量计算方法，对于土方挖填量结果可以进行分区域调配优化，解决就地土方平衡要求。 软件可以根据场地情况及 工程设计 要求优化计算出场地 土石方量， 直观表达设计 及计算 成果 。 究意义 土方量的计算是建筑工程施工的一个重要步骤。 工程施工前的设计阶段必须对土石方量进行预算它直接关系到工程的费用概算及方案选优。在现实中的一些工程项目中，因土方量计 算的精确性而产生的纠纷也是经常遇到的。如何利用测量单位现场测出的地形数据或原有的数字地形数据快速准确的计算出土方量就成了人们日益关心的问题。比较经常用的几种计算土方量的方法有：方格网法、等高线法、断面法、 域土方量平衡法和平均高程法等。 能手机操作系统趋势分析 如今， 智能手机凭借其强大的功能吸引住 着 许多用户 。为此， 智能手机也风靡一时。智能手机除了有一颗强大的 正的智能还要归功于其不可缺少的智能操作系统。 当今，智能手机所搭载的操作系统平台大致如下 ： S 搭载在具有广泛群众基础的 以此占据了智能手机的半壁江同济大学 硕士学位论文 基于 台的土石方量算法的设计与实现 山，其主要的智能平台为大部分诺基亚手机搭载的 觎手机的巨大市场开发的智能手机系统，因其界面和桌面 为国内市场占有率紧跟 后成为国人比较喜欢的操作系统。 S X（ S） 苹果 一直都是个性和时尚的代名词，受广大中高层次手机用户的喜欢。其酷炫的 独特的操作方式，给传统手机带来一场革命，同时也给 商务应用为主，在国外尤其是欧美等地，受到商务人士欢迎的据了近一半的无线商务电子邮件业务市场，就连美国总统奥巴马也使用该品牌的手机。但是在国内还是受到一些基础设施的制约，所以在国内市场不是太好。 S 专门为 度占据了 90%的 场的份额，虽然其并不专门针对于手机设计，但是以其优秀性和对移动设备的支持同样使其能够成为一个优秀的手机操作系统。 于 必很多人都不会太陌生，桌面系统中以其开源的特性，赢得了不少用户的喜爱。智能手机平台的 样具有源代码开放、软件授权费用低、应用开发人才资源丰富等优点，便于开发个人和行业应用。但是因为其平台上的应用少而不被国人所接受。 2007 年推出， 2008 年第一部搭载 统的 市至今不到短短三年时间，他已被许多人接受并且认可及欢迎。 第 1 章 引言 虽然如今的智能手机系统市场仍被 占领，但是 革命以后，以及后起之秀 推出，在将来，智能手机市场将发生翻天覆地的变化。 作系统 作系统 ，主要使用于 移动设备 ，如 智能手机 和 平板电脑 。 作系统简介 立了两个 手机操作系统 公司： 亿美元卖给 微软 ，成为了 千万美元卖给 007年 11月 05日宣布的基于 平台由操作系统、 中间件 、用户界面和 应用软件 组成。它采用 软件 堆层（ 名软件叠层）的架构，主要分为三部分。底层以 作为基础，由 提供基本功能；中间层包括函数库 拟机 C+开发。最上层是各 种 应用软件 ，包括通话程序，短信程序等，应用软件则由各公司自行开发，以 为编写程序的一部分。不存在任何以往阻碍移动产业创新的专有权障碍，号称是首个为 移动终端 打造的真正开放和完整的移动 软件 。 过与软、硬件开发商、设备制造商、电信运营商等其他有 关各方结成深层次的 合作伙伴关系 ，希望借助建立标准化、开放式的移动电话 软件 平台，在移动产业内形成一个开放式的生 态系统。 为 业战略的重要组成部分，将进一步推进 “ 随时随地为每个人提供信息 ” 这一企业目标的实现。全球为数众多的移动 电话 用户正在使用各种基于 电话。谷歌的目标是让（移动通讯）不依赖于设备甚至平台。出于这个目的， 补充，而不会替代谷歌长期以来奉行的移动发展战略：通过与全球各地的手机制造商和移动运营商结成合作伙伴，开发既有 用又有吸引力的移动服务，并推广这些产品。 作系统特色 （ 1） 开放性 在优势方面， 放的平台允许任何移动终同济大学 硕士学位论文 基于 台的土石方量算法的设计与实现 端厂商加入到 盟中来。显著的开放性可以使其拥有更多的开发者，随着用户和应用的日益丰富，一个崭新的平台也将很快走向成熟。 开放性对于 发展而言，有利于积累人气，这里的人气包括消费者和厂商，而对于消费者来讲，最大的受益正是丰富的 软件 资源。开放的平台也会带来更大竞争，如此一来，消费者将可以用更低的价位购得心仪的手机。 （ 2） 挣脱运营商的束缚 在过去很长的一段时间，特别是在 欧美地区 ，手机应用往往受到运营商制约，使用什么功能接入什么网络，几乎都受到运营商的控制。自从 市，用户可以更加方便地连接网络，运营商的制约减少。随着 些 2G 至3逐步过渡和提升，手机随意接入网络已不是运营商口中的笑谈。 （ 3） 丰富的硬件选择 这一点还是与 于 多的厂商会推出千奇百怪，功能特色各具的多种产品。功能上的差异和特色，却不会影响到 数 据同步 、甚至 软件 的兼容。好比你从诺基亚 时还可将 件 带 到 系人等资料更是可以方便地转移。 （ 4） 不受任何限制的开发商 由的环境。因此不会受到各种条条框框的阻扰，可想而知，会有多少新颖别致的 软件 会诞生。但也有其两面性，血腥、暴力、情色方面的程序和游戏如何控制正是留给 题之一。 （ 5） 无缝结合的 用 如今叱诧互联网的 0 多 年 度历史。从搜索巨人到全面的互联网渗透， 务如地图、 邮件 、搜索等已经成为连接用户和互联网的重要纽带，而 台手机将无缝结合这些优秀的 第 1 章 引言 作系统发展趋势分析及本项目创新点 现在移动开发市场上平台林立，各自圈地盘， 台也异军突起，甚至被誉为对抗 有实力的平台，而且预计未来将会超过 现状和发展趋势 据 新数据显示， 2010 年第二、三季度全球智能手机销售继续大幅增长，其中第三季度安卓占全球智能手机市场的 仅次于塞班，成为第二大智能手机系统。 2010 第二、三季度与 09 年同期相比，增度分别是 22%，增势迅猛。而塞班系统较 09年的市场份额，尽管终端销量有大幅度提升，但增势下滑 10%，形势非常严峻。其他操 作系统的表现则要平稳很多。 图 安卓是首款开源代码的操作系统，采用 核，开放手机联盟（ 员可以任意使用和修改安卓的 统的开源性使其具有良好的拓展性，一方面，为众多移动应用开发者提供了良好的系统性平台，有利于移动应用的集合；另一方面，终端厂商可以针对自身的特殊需要“定制化开发”。与此相比，尽管 2010 年 2 月，塞班基本完成开源工作，但由于代码臃肿，用户界面设计缺失，塞班的开源并无实际意义，错失发展良机。据 卓手机销量将超过诺基 亚塞班手机，届时安卓将成为全球最大的智能手机平台。 我们认为，安卓在全球市场的成长壮大，塞班市场份额不断下跌已成不争事实。安卓操作系统发展迅猛主要得益于免费、开源和良好产业运作策略，这三点为安卓在智能手机市场赢得更多的发展机遇。系统的免费让更多的厂商加入，推动了份额的上升；代码的开源让更多的开发者进入应用开发；应用的丰富吸引了更多用户选择，这也是谷歌值得众多厂商学习的地方。此外，谷歌通过 同济大学 硕士学位论文 基于 台的土石方量算法的设计与实现 众多厂商进行系统研发，不断更新版本，将系统应用推广到更多的终端产品中，确保用户体验持续改善。 次 研究的创新点 基于 台的土石方量软件开发，特别适合于野外土石方量的估算。该手机软件携带方便、可以针对复杂的地理地质环境非常方便地计算土石方量，系统具有适应性强等功能。 第 2 章 统架构 第 2 章 统架构 特征 大受到广大编程人员的喜爱。 拟机 在 是 拟机，而是使用 虚拟机，它在保证 面的兼容的同时，针对移动手机进行了大幅优化，占用资源更小，运行效率更高。 用程序架构 在应用程序架构内已经具备多种不同的基础组件，在开发应用程序时，就可以直接调用这些组件来使用，可以节省开发应用程序的心力及时间。 化的绘图能力 在程序里可以用到的绘图功能分为 2D 与 3 2在 3D 方 面则是使用 (范的类库。它们是一种非常快的图形引擎，并且支持硬件加速。 成的浏览器 集成的浏览器是 建的浏览器，是以 浏览引擎为基础所开发成的。 一个开源浏览器网页排版引擎，目前使用 擎的浏览器主要有 :合 以在浏览网页时，达到更好的效果，例如 :局部性的缩放网页上的资讯、触控式的操作等效果。 媒体的支持能力 同济大学 硕士学位论文 基于 台的土石方量算法的设计与实现 主要用于播放媒体文件。这同时包括对音频 (如播放 和视频 (如播放从网上下载的视频 )的支持，并支持“播放 址” (模式，在网络上直接播放的流媒体。另外支持各种通用的静态图像格式，例如 : 术 全球移动通讯系统，俗称“全球通”，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的 是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。 术是属于手机硬件方面的展现，也是在开发 牙、 3G 及 能 蓝牙是一种新型、开放、低成本、短距离的无线连接技术，可取代短距离的电缆，实现话音和数据的无线传输。 即增强型数据速率 主要是在 制方法，即最先进的多时隙操作和 制技术。由于 8制技术的信号空间从 2 扩展到 8，从而使每个符号所包含的信息是原来的 4倍。 即无线保真技术，与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。该技术使用的是 近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段。其目前可使用的标准有两个， 些通讯能力也是属于手机硬件方面的展现，也是在开发 用 程序时可以突出的特点之一。 球定位系统 全球定位系统，它是一个由覆盖全球的 24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻和任何地点都可以同时观测到 4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人。这个同样也是属于手机硬体方面的体现，也是在开发 第 2 章 统架构 统架构 下图是 统的架构 图： 图 核层 核提供了安全性、内存管理、进程管理、网络协议栈和驱动模型等核心系统服务。除此之外， 核也是系统硬件和软件叠层之间的抽象层。 统库 +库的集合。一般来说， +库集，但可以通过它上面的应用程序框架来调用这些库。 下面是一些核心库： 系统 C 库：一个从 统派生出 来的标准 C 系统库（ 并且专门为同济大学 硕士学位论文 基于 台的土石方量算法的设计与实现 嵌入式 媒体库：基于 套媒体库支持播放和录制许多流行的音频和视频格式，以及查看静态图片。主要包括： 多媒体格式。 理对显示子系统的访问，并可以对多个应用程序的 2 个全新的 引擎为 为 供支持， 层的 2D 图形引擎 3于 S 习的 3D 系统，这套 3D 库即可使用硬件 3果硬件支持），也可使用高度优化的软件 3 图和向量字体显示。 所有应用程序使用的、功能强大的轻量级关系数据库。 行时 虽然 用 写应用程序，但却不使用 序，而是使用了由 行研发的 行时组件来执行程序。 行时组件包括两个重要的部分，一个是核心类库，另一个是 用程序框架 在 ，定义了让开发者使用与核心应用程序相同 权限应用程序框架是为了要简化组件的重新利用而设计的，应用程序可以发布功能为其它应用程序所使用。但是，这要受限于应用程序架构的安全机制，使用者以用同样的机制来新增、置换组件。 目前所有的应用程序是由服务及系统来组成，包含有： （ 1） 一套强大和可扩展的视图系统 : （ 2） 用来建构一个应用程序的基本组件，包 括了在开发系统画面时，常用的列表、网格、文本框、按钮等控制项，甚至是内嵌的 （ 3） 内容提供者 : （ 4） 使应用程序可以访问另一个应用程序的数据 (如联系人数库 )，或者共享它们自己的数据。 （ 5） 资源管理器 : 第 2 章 统架构 （ 6） 提供各种非程序代码的资源让应用程序去使用。例如 :本字符串、图形文件或排版相关的布局文件。 （ 7） 通知管理器 : （ 8） 提供应用程序在状态栏中显示应用程序自定义的提示信息。 （ 9） 活动管理器 : （ 10） 管理所有应用程序的生命周期及提供常用的导航回退功能。例如 :启动应用程序要用到的资源准备及关闭应用程序时释放内存及相关资源等工作。 （ 11） 视窗管理器 : （ 12） 用来管理所有启动程序的视窗。 （ 13） 位置管理器 : （ 14） 用来管理地图服务的相关功能。 （ 15） 电话管理器 : （ 16） 用来管理用户拨打与接听电话的相关功能。 （ 17） 包管理器 : （ 18） 管理所有安装在 用程序 统将会包含系列的核心应用程序，这些程序包括电子邮件客户端、 序、日历、地图、浏览器、联系人等。这些应用程序都是用 编写的。 同济大学 硕士学位论文 基于 台的土石方量算法的设计与实现 第 3 章 用程序结构分析 用程序的工作机制 用程序是用 言写的，通过 具把应用程序所需要的任 何数据、资源文件打包成 个文件是一个将应用安装到手机上的一个载体。应用程序的工作机制有很多方式，每个 （ 1）默认的，每个应用在他自己的 程中运行，当应用中的任何代码需要执行时 启动相应的进程，当不需要执行时并且系统资源被其他应用请求时 关闭相应的进程。 （ 2）每个进程都有他自己的虚拟机对象（ 所以应用程序代码与其他的应用运行是彼此隔离的。 （ 3）默认的，每个应用被分配一个唯一的 D，都被设置 权限以便应用程序的文件只对用户可见或者只对应用自己可见。 安排两个应用程序共享一个 种情况下他们彼此之间是可以看见对方的文件的，为了保护系统资源，拥有相同 应用也能被安排运行在一个相同的 程中，共享相同的 用组件 果另一个应用允许的话），你的应用不需要包含你用到的另一个应用的代码也不需要你连接这些代码，相反的，只是当应用需要这些代码时，就启动另一个应用相应的代码（不是让另一个应用全部启动） 。 为了这个能工作，当一个应用的任何部分被需要时系统必须能启动这个应用进程，并且将这个部分实例化成 此，和其他大多数系统不同的是，用程序没有一个单独的程序入口（例如：没有 函数），相反的， 用有必要的组件以便当需要时系统能实例化并运行它， （ 1） 2） 一个 一个可见的用户可以使用的用户界面，如果一个应第 3 章 用程序结构分析 用中有多个 然彼此结合形成一个应用在一起工作，但是每个个 都是 一个子类。 （ 3） 一个应用程序可能由一个或多个 成，这些 么样显示，需要多少个 赖于这个应用的设计者，一般的，有一个 （ 4） 每个 认的被给予一个窗口来绘制，一般的，这个窗口占满整个屏幕，但是他可以比屏幕小并且浮在另一个窗口的上面。 （ 5） 一个窗口中的可见的内容是由一些具有层次关系的 成的，都是继承自 的，每个 控制一个窗口中的特定的矩形框， 含 组织 布局， 些在继承层次最底层的 制在他们所控制的矩形框中，并且对用户的动作做出直接的回应，因此 很多已经做好的 可以使用，包括 等 （ 6） 一个 通过 方法被放到一个 最顶端的那个 （ 7） 8） 一个 是一个用户可见的组件，在不确定的一段时间内运行在后台，每个 继承自 。 （ 9） 你可以连接（ 者绑定（ 一个正在运行的 果这个 没运行的话就启动它），当连接到 ，你可以通过一个 流，对 说，这个接口可以是允许用户暂停，后退，停止，重新播放。 （ 10） 和 者其他组件一样， 行在这个应用进程的主线程中，所以他不会阻塞其他的组件或者用