沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)擬穩(wěn)平差及程序設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)擬穩(wěn)平差及程序設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄ABSTRACT31沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)概述61.1 沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)的形成62地下開采引起的地表移動(dòng)和破壞62.1地表移動(dòng)的形式62.2地表移動(dòng)盆地73沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)的數(shù)據(jù)來(lái)源73.1開采沉陷的觀測(cè)工作73.2本次實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)說(shuō)明84擬穩(wěn)平差程序概述94.1擬穩(wěn)平差的基本原理94.2擬穩(wěn)平差程序編譯的相關(guān)函數(shù)104.3函數(shù)功能說(shuō)明及其源代碼114.4原始數(shù)據(jù)文件格式設(shè)計(jì)304.5擬穩(wěn)點(diǎn)信息的讀取與存儲(chǔ)314.6擬穩(wěn)點(diǎn)的判定與選取314.6.1擬穩(wěn)點(diǎn)的判定方法314.6.2擬穩(wěn)點(diǎn)的選擇原則325.擬穩(wěn)平差程序的運(yùn)行335.1原始數(shù)據(jù)的處理335.2程序運(yùn)行的步驟345.3程序運(yùn)行結(jié)果顯示35緒論中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展隨著改革開放而騰飛，而經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開對(duì)各種能源的需求。中國(guó)經(jīng)濟(jì)從2003年起進(jìn)入了重化工階段，對(duì)能源的需求快速增長(zhǎng)，尤其是對(duì)煤礦的需求大大增加。因此從2003年起到2013年這十年，是煤炭行業(yè)黃金的十年。煤礦企業(yè)挖走了大部分的煤，但是造成了開采沉陷留下了大量的采空區(qū)。這些采空區(qū)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著不可小覷的阻礙。其中尤其對(duì)國(guó)家的基礎(chǔ)設(shè)施影響極大，例如：在交通中的影響，鐵路和國(guó)家高速公路不得穿過(guò)采空區(qū)上方。為了監(jiān)測(cè)采空區(qū)和采區(qū)對(duì)周邊建筑、環(huán)境和其它地物的影響，這時(shí)要布設(shè)沉降觀測(cè)網(wǎng)，用以監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)采區(qū)和采空區(qū)對(duì)環(huán)境的影響。本文正是基于這一理論的基礎(chǔ)上，研究擬穩(wěn)平差在沉降觀測(cè)網(wǎng)中的應(yīng)用以及程序設(shè)計(jì)。 1沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)概述1.1 沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)的形成有用礦物被采出以后，開采區(qū)域周圍的巖體的原始應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞，應(yīng)力重新分布，到達(dá)新的平衡。在此過(guò)程中，使巖層和地表產(chǎn)生連續(xù)的移動(dòng)、變形和非連續(xù)的破壞（開裂、冒落等），這種現(xiàn)象稱為“開采沉陷”。巖體本身是一種非常復(fù)雜的介質(zhì)。它不僅是由各種不同性質(zhì)的巖層組成，而且還由于各種地質(zhì)作用（如褶皺、斷層、開裂、火成巖、侵入，陷落柱等）而產(chǎn)生了大量的不連續(xù)面。巖體在受到各種不同開采方法影響時(shí)，產(chǎn)生的開采沉陷是一個(gè)在時(shí)間上和空間上都是非常復(fù)雜的過(guò)程。在時(shí)間上來(lái)說(shuō)，在移動(dòng)的過(guò)程中，開采沉陷的形式和大小在不同的時(shí)間上是不同的，也就是說(shuō)，此時(shí)的開采沉陷是“動(dòng)態(tài)的”；隨著時(shí)間的推移，開采沉陷的形式和大小逐漸趨向于穩(wěn)定，開采沉陷變成“靜態(tài)的”或“最終的”。從空間上來(lái)說(shuō)，若地下開采的范圍較小、開采的礦物的埋藏深度較小，則開采沉陷波及的范圍往往只局限于開采區(qū)域的周圍的巖體；若開采范圍較大、開采礦物的埋藏深度較大，則開采沉陷波及的范圍就會(huì)從巖體發(fā)展到地表，引起“地表移動(dòng)”。沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)是為了監(jiān)測(cè)“地表移動(dòng)”的表面上指定位置的點(diǎn)的沉降變化而建立的一種水準(zhǔn)網(wǎng)。通過(guò)實(shí)地多次觀測(cè)這些指定位置的點(diǎn)的高程和平面坐標(biāo)，確定這些點(diǎn)的空間位置坐標(biāo)，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，觀察這些點(diǎn)的沉降情況、沉降速度、沉降變化等，判斷并預(yù)測(cè)這些點(diǎn)位在空間中的變化趨勢(shì)。2地下開采引起的地表移動(dòng)和破壞2.1地表移動(dòng)的形式所謂地表移動(dòng)，是指在采空區(qū)面積擴(kuò)大到一定范圍后，巖層移動(dòng)發(fā)展到地表，是地表產(chǎn)生移動(dòng)和變形，在地表沉陷的研究中稱這一過(guò)程和現(xiàn)象為地表移動(dòng)。開采引起的地表移動(dòng)過(guò)程，受多種地質(zhì)采礦因素的影響，因此，隨開采深度、開采厚度、采煤方法及煤層產(chǎn)狀等因素的不同，地表移動(dòng)和破壞的形式也不完全相同。在采深和采厚的比值比較大時(shí)，地表的移動(dòng)和變形在空間和時(shí)間上是連續(xù)的、漸變的，具有明顯的規(guī)律性。當(dāng)采深和采厚的比值較?。ㄒ话阈∮?0）或具有較大的地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，地表的移動(dòng)和變形在空間和時(shí)間上將是不連續(xù)的，移動(dòng)和變形的分布沒(méi)有嚴(yán)格的規(guī)律性，地表可能出現(xiàn)較大的裂縫或坍塌坑。地表移動(dòng)和破壞的形式，歸納起來(lái)有：地表移動(dòng)盆地、裂縫及臺(tái)階、坍塌坑。本程序是針對(duì)地表移動(dòng)盆地而言。2.2地表移動(dòng)盆地在開采影響波及到地表以后，受采動(dòng)影響的地表從原有標(biāo)高向下沉降，從而在采空區(qū)上方地表形成一個(gè)比采空區(qū)面積還大的沉陷區(qū)域。這種地表沉陷區(qū)稱為地表移動(dòng)盆地，或稱下沉盆地。在地表移動(dòng)盆地形成的過(guò)程中，改變了地表原有的形態(tài)，引起了高低、坡度及水平位置的變化。地表移動(dòng)盆地的形成：地表移動(dòng)盆地是在工作面的推進(jìn)過(guò)程中逐漸形成的。一般是當(dāng)回采工作面自開切眼開始向前推進(jìn)的距離相當(dāng)于1/41/2H0（H0 為平均采深）時(shí)，開采影響即波及到地表，引起地表下沉。然后，隨著工作面繼續(xù)向前推進(jìn)，地表的影響范圍不斷擴(kuò)大，下沉值不斷增加，在地表就形成一個(gè)比開采范圍大得多的下沉盆地。 3沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)的數(shù)據(jù)來(lái)源3.1開采沉陷的觀測(cè)工作要保護(hù)井巷、建筑物、水體及鐵路等。是它們免受或減少開采的有害影響，減少地下資源的損失，必須研究地下開采引起的巖層與地表移動(dòng)規(guī)律。巖層與地表移動(dòng)的過(guò)程十分復(fù)雜，它是許多地質(zhì)采礦因素綜合影響的結(jié)果。認(rèn)識(shí)巖層與地表移動(dòng)這一復(fù)雜過(guò)程，目前的主要方法是實(shí)地觀測(cè)。通過(guò)觀測(cè)獲得大量的第一性資料，然后對(duì)這些資料進(jìn)行綜合分析，找出各種因素對(duì)移動(dòng)過(guò)程的影響規(guī)律。為了進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)，必須在開采進(jìn)行以前，在選定的地點(diǎn)設(shè)置開采沉陷觀測(cè)站。簡(jiǎn)稱觀測(cè)站。所謂觀測(cè)站，是指在開采影響范圍內(nèi)的地表、巖層內(nèi)部或其它研究對(duì)象上，按一定要求設(shè)置的一系列互相聯(lián)系的觀測(cè)點(diǎn)。在采動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)需要定期觀測(cè)這些測(cè)點(diǎn)的空間位置及其相對(duì)位置的變化，以確定各測(cè)點(diǎn)的位移和點(diǎn)間的相對(duì)移動(dòng)，從而掌握開采沉陷的規(guī)律。開采沉陷觀測(cè)站的類型有以下幾種：1 .按觀測(cè)站設(shè)置的地點(diǎn)不同可分為：（1）地表移動(dòng)觀測(cè)站：測(cè)點(diǎn)布設(shè)在地表。主要研究地表移動(dòng)和變形的規(guī)律；（2）巖層內(nèi)部觀測(cè)站：測(cè)點(diǎn)一般布設(shè)在井下巷道或巖層內(nèi)部的鉆孔中，用于研究巖層內(nèi)部的移動(dòng)和變形規(guī)律；（3）專門觀測(cè)站：為了某一個(gè)特定的目的所設(shè)立的觀測(cè)站，如建筑物觀測(cè)站、鐵路觀測(cè)站、邊坡移動(dòng)觀測(cè)站等。2. 普通觀測(cè)站和短期觀測(cè)站普通觀測(cè)站的觀測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)（一般在一年以上），它是在地表移動(dòng)的開始到移動(dòng)結(jié)束的整個(gè)過(guò)程中定期進(jìn)行觀測(cè)，主要用于研究地表移動(dòng)和變形的規(guī)律。短期觀測(cè)站觀測(cè)時(shí)間較短（幾個(gè)月到一年），只在移動(dòng)過(guò)程中的某個(gè)階段進(jìn)行觀測(cè)，而對(duì)觀測(cè)資料的處理，求出一些近似的移動(dòng)參數(shù)，如最大下沉速度、走向移動(dòng)角等。短期觀測(cè)站只是在急需開采沉陷資料的情況下才采用。3. 按步站形式的不同分為：（1）網(wǎng)狀觀測(cè)站：在產(chǎn)狀復(fù)雜的煤層或在建筑物密集的地區(qū)開采時(shí)，可考慮多布設(shè)一下測(cè)點(diǎn)，組成網(wǎng)格狀觀測(cè)站。網(wǎng)格狀觀測(cè)站可以對(duì)整個(gè)采動(dòng)影響范圍進(jìn)行觀測(cè)，所得資料比較全面、準(zhǔn)確，但測(cè)點(diǎn)數(shù)目較多，野外觀測(cè)和室內(nèi)成果整理工作量大，且受地形、地物條件的限制，所以只在研究專門問(wèn)題時(shí)采用。（2）剖面線狀觀測(cè)站：是指在沿移動(dòng)盆地主斷面的方向上，將觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)成直線的觀測(cè)站。剖面線狀觀測(cè)站通常由兩條互相垂直且相交的觀測(cè)線所組成。沿走向主斷面布設(shè)的觀測(cè)線稱為走向觀測(cè)線，沿傾斜主斷面布設(shè)的觀測(cè)線稱為傾斜觀測(cè)線。圖3-1觀測(cè)站的布置形式示意圖3.2本次實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)說(shuō)明本程序處理的原始數(shù)據(jù)包括各個(gè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)和各個(gè)點(diǎn)之間的觀測(cè)高差，其中點(diǎn)位的平面坐標(biāo)用于計(jì)算水準(zhǔn)路線的長(zhǎng)度，用以定權(quán)，原始數(shù)據(jù)以excel表格形式如下圖（3-2）和（3-3）所示圖3-2 點(diǎn)位的平面坐標(biāo)圖3-3 各點(diǎn)的觀測(cè)高差4擬穩(wěn)平差程序概述4.1擬穩(wěn)平差的基本原理自由網(wǎng)擬穩(wěn)平差公式設(shè)誤差方程式為（式4-1）式中：為n維自由項(xiàng)向量；V是n維殘差向量；A為系數(shù)矩陣；X是t維參數(shù)向量，這里X是高程點(diǎn)近似值的平差改正數(shù)。由上式（4-1）組成法方程式；（式4-2）式中，P為觀測(cè)值的權(quán)矩陣，對(duì)稱正定。水準(zhǔn)網(wǎng)平差中至少有一個(gè)已知高程點(diǎn)。假如網(wǎng)中沒(méi)有已知高程點(diǎn)，誤差方程式的系數(shù)陣A的秩就會(huì)小于t，法方程的系數(shù)陣也會(huì)降秩。擬穩(wěn)平差將全部高程點(diǎn)分為擬穩(wěn)點(diǎn)和非擬穩(wěn)點(diǎn)兩部分，僅在擬穩(wěn)點(diǎn)參數(shù)的平方和最小的約束下求法方程式的解。設(shè)水準(zhǔn)網(wǎng)中共有t個(gè)點(diǎn)，其中s個(gè)點(diǎn)為擬穩(wěn)點(diǎn)，為擬穩(wěn)點(diǎn)參數(shù)解向量，約束條件為（式4-3）我們采用虛擬觀測(cè)值法求解。設(shè)G、G2都是t維向量， 其中（i=0,1,t-1）為 i號(hào)點(diǎn)位擬穩(wěn)點(diǎn)（式4-5） i號(hào)點(diǎn)為非擬穩(wěn)點(diǎn) 擬穩(wěn)平差參數(shù)解及其權(quán)逆陣的公式為（式4-6）（式4-7）單位權(quán)中誤差計(jì)算公式為（式4-8）4.2擬穩(wěn)平差程序編譯的相關(guān)函數(shù)本程序使用C語(yǔ)言作為編程語(yǔ)言，有以下函數(shù)組成：1) MyBreak信息提示函數(shù)2) ij對(duì)稱矩陣下標(biāo)計(jì)算函數(shù)3) PrintM數(shù)組輸出函數(shù)4) PrintM2對(duì)稱矩陣輸出函數(shù)5) PrintEquation線性方程組輸出函數(shù)6) inverse對(duì)稱正定矩陣求逆函數(shù)7) Calculate_BQBT權(quán)逆陣傳播函數(shù)8) Calculate_q權(quán)倒數(shù)計(jì)算函數(shù)9) 構(gòu)造函數(shù)10) 析構(gòu)函數(shù)11) GetStationNumber點(diǎn)名獲取函數(shù)12) Inputdata原始數(shù)據(jù)輸入函數(shù)13) Printdata原始數(shù)據(jù)寫至結(jié)果文件函數(shù)14) ca_H0高程近似值計(jì)算函數(shù)15) ca_ATPA組成法方程函數(shù)16) ca_dX高程平差值計(jì)算函數(shù)17) ca_V殘差計(jì)算函數(shù)18) PrintResult平差值輸出函數(shù)19) Quasi_Stable擬穩(wěn)平差計(jì)算函數(shù)20) main主函數(shù)上述函數(shù)全部為在C語(yǔ)言中自定義的函數(shù)。4.3函數(shù)功能說(shuō)明及其源代碼1.MyBreak信息提示函數(shù)：應(yīng)用程序都需要通過(guò)計(jì)算機(jī)界面動(dòng)態(tài)地顯示一些提示性信息，例如，正定矩陣求逆計(jì)算遇到被求逆的矩陣是非正定矩陣，程序就無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行，應(yīng)該通過(guò)用戶界面顯示“矩陣求逆失敗”的提示信息，然后終止程序運(yùn)行。函數(shù)源代碼如下：void MyBreak(char* fmt, .)char buffer256;va_list argptr;va_start(argptr, fmt);vsprintf(buffer, fmt, argptr);va_end(argptr);#ifdef VC_EXTRALEANAfxMessageBox(buffer);#elseprintf(buffer);getchar();#endif / VC_EXTRALEAN2.ij對(duì)稱矩陣下標(biāo)計(jì)算函數(shù)平差程序經(jīng)常會(huì)處理對(duì)稱矩陣，例如觀測(cè)值的權(quán)矩陣、權(quán)逆陣、法方程系數(shù)陣等都是對(duì)稱矩陣，為了節(jié)省存儲(chǔ)空間和避免重復(fù)計(jì)算，采用僅存下三角矩陣（含主對(duì)角線元素）的存儲(chǔ)方案存儲(chǔ)對(duì)稱矩陣，亦即將對(duì)稱矩陣的下三角元素按順序存到數(shù)組中。對(duì)稱矩陣的下標(biāo)計(jì)算，就是當(dāng)對(duì)稱矩陣僅存下三角矩陣時(shí)根據(jù)矩陣元素的行號(hào)和列號(hào)確定相應(yīng)矩陣元素在數(shù)組中的存儲(chǔ)位置。函數(shù)源代碼如下：int ij(int i,int j)return (i=j)? i*(i+1)/2+j :j*(j+1)/2+i;3.PrintM數(shù)組輸出函數(shù)設(shè)有雙精度型數(shù)組A，數(shù)組長(zhǎng)度為size，函數(shù)PrintM將數(shù)組A的元素寫入指定文件，函數(shù)原型如下：void PrintM(FILE *fp,double A,int size, int t,char* fmt,char* title,bool IsLabel)fp文件指針A待輸出的double（雙精度）型數(shù)組Size數(shù)組的長(zhǎng)度，即輸出元素的總個(gè)數(shù)t每行元素的個(gè)數(shù)，即每t個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次換行fmt輸出格式title標(biāo)題字符串地址，默認(rèn)值為空IsLabel當(dāng)值為邏輯真時(shí)每行添加行號(hào)，為假時(shí)不加行號(hào)，默認(rèn)值為真函數(shù)源代碼如下：void PrintM(FILE *fp,double A,int size, int t,char* fmt,char* title,bool IsLabel)if(title)fprintf(fp,n %s: ,title);int j=0;for(int i=0;isize;i+)if(i%t=0)j+;if(IsLabel)fprintf(fp,n%3d ,j);else fprintf(fp,n );fprintf(fp,fmt,Ai);fprintf(fp,n);4. PrintM2對(duì)稱矩陣輸出函數(shù)設(shè)有階對(duì)稱矩陣，程序中僅存矩陣下三角元素，矩陣元素為雙精度型，函數(shù)PrintM2將矩陣輸出至指定文件，函數(shù)原型如下：void PrintM2(FILE* fp, double M, int n, int t,char *fmt, char* title,bool IsLabel)fp文件指針M待輸出的數(shù)組n矩陣的階數(shù)t格式控制變量fmt輸出格式title標(biāo)題字符串地址，缺省值空IsLabel值為true時(shí)每行前添加行號(hào)，等于false時(shí)不加行號(hào)，默認(rèn)值為true。函數(shù)源代碼如下：void PrintM2(FILE* fp, double M, int n, int t,char *fmt, char* title,bool IsLabel)if(title)fprintf(fp,n %s: ,title);int index=0;for(int i=0;in;i+)if(IsLabel)fprintf(fp,n%3d ,i+1);else fprintf(fp,n );for(int j=0;j0 & j%t=0)fprintf(fp,n );fprintf(fp,fmt,Mindex+);fprintf(fp,n);5.線性方程組輸出函數(shù)設(shè)有線性方程組，A是矩陣，b是n維向量。函數(shù)將此方程組的系數(shù)矩陣和常數(shù)項(xiàng)向量輸出至指定文件，函數(shù)原型如下：void PrintEquation(FILE* fp, double A, double b,int n, int t, char *fmt, char* title)fp文件指針A方程組系數(shù)矩陣，數(shù)組長(zhǎng)度為b方程組常數(shù)項(xiàng)向量，數(shù)組長(zhǎng)度為n;n方程的個(gè)數(shù)t方程未知數(shù)個(gè)數(shù)fmt輸出格式title標(biāo)題字符串地址，默認(rèn)值為空字符串函數(shù)源代碼如下：void PrintEquation(FILE* fp, double A, double b,int n, int t, char *fmt, char* title)if(title)fprintf(fp,n %s: ,title);for(int i=0;in;i+)fprintf(fp,n%3d ,i+1);for(int j=0;jt;j+)fprintf(fp,fmt,Ai*t+j);fprintf(fp,fmt,bi);6.inverse對(duì)稱正定矩陣求逆函數(shù)從誤差方程到權(quán)矩陣，到最后的求其平差值和改正數(shù)，都離不開矩陣的求逆運(yùn)算，函數(shù)原型：bool inverse(double a,int n)a函數(shù)調(diào)用前為待求逆矩陣的元素；n矩陣的階數(shù)；函數(shù)返回值若計(jì)算成功返回true；若計(jì)算失敗返回false。函數(shù)源代碼如下：bool inverse(double a,int n) double *a0=new doublen; for(int k=0;kn;k+) double a00=a0;if(a00+1.0=1.0)delete a0; return false;for(int i=1;in;i+)double ai0 = ai*(i+1)/2;if(i=n-k-1)a0i= -ai0/a00;else a0i= ai0/a00;for(int j=1;j=i;j+)a(i-1)*i/2+j-1=ai*(i+1)/2+j+ai0*a0j; for(i=1;in;i+)a(n-1)*n/2+i-1=a0i;an*(n+1)/2-1=1.0/a00; delete a0;return true;7. Calculate_BQBT權(quán)逆陣傳播函數(shù)此函數(shù)的功能是類似協(xié)方差的傳播定律，用于計(jì)算矩陣乘積計(jì)算，如，計(jì)算公式（4.3-1）則N的第i行第j列元素的計(jì)算公式為（4.3-2）函數(shù)原型如下；void Calculate_BQBT(double B,double Q,int r,int n,double N)；B（4.3-1）中的矩陣，數(shù)組長(zhǎng)度為；Q（4.3-1）中的矩陣，數(shù)組長(zhǎng)度為；N（4.3-1）中的矩陣，數(shù)組長(zhǎng)度為；rB矩陣的行數(shù)；nB矩陣的列數(shù)。函數(shù)源代碼如下：void Calculate_BQBT(double B,double Q,int r,int n,double N)for(int i=0;ir;i+)for(int j=0;j=i;j+)double nij=0.0;for(int k=0;kn;k+)for(int s=0;sn;s+)nij+=Bi*n+k*Qij(k,s)*Bj*n+s;Nij(i,j)+=nij;8. Calculate_q權(quán)倒數(shù)計(jì)算函數(shù)計(jì)算說(shuō)明：設(shè)X是t維隨見向量，其權(quán)逆陣為階對(duì)稱矩陣Q，z是X的函數(shù)：(4.3-3)其中F為系數(shù)向量，則z的權(quán)倒數(shù)為(4.3-4)由矩陣乘法公式，得（4.3-5）式中：是矩陣Q的第k行第s列元素。函數(shù)原型：double Calculate_q(double Q,double F,int Fin,int n)Q權(quán)逆陣數(shù)組，僅存下三角矩陣，數(shù)組長(zhǎng)度等于；F系數(shù)數(shù)組，數(shù)組長(zhǎng)度為t；t權(quán)逆陣的階數(shù)；返回值返回式（4.3-5）計(jì)算的結(jié)果。函數(shù)源代碼如下：double Calculate_q(double Q,double F,int Fin,int n)double q=0.0;for(int k=0;kn;k+)int i=Fink;for(int s=0;s0)delete StartP; delete EndP; delete L; delete P; delete V; if(m_Pnumber0)delete Height; delete ATPA; delete ATPL; delete dX; for(int i=0; im_Pnumber;i+)if(Pnamei!=NULL)delete(Pnamei);delete Pname; 10. GetStationNumber點(diǎn)名獲取函數(shù)工作流程如下：（1）將待查點(diǎn)名name與Pname數(shù)組中已經(jīng)保存的點(diǎn)名利用系統(tǒng)內(nèi)置函數(shù)strcmp逐一比較，檢查Pname中是否已經(jīng)保存有name這個(gè)點(diǎn)名，如果Pname中存在name這個(gè)點(diǎn)名，就返回到name在Pname中的下標(biāo)。（2）如果Pname中沒(méi)有name這個(gè)點(diǎn)名，則向計(jì)算機(jī)內(nèi)申請(qǐng)內(nèi)存，然后利用系統(tǒng)內(nèi)置函數(shù)strcpy將name復(fù)制到申請(qǐng)的內(nèi)存中，再將內(nèi)存地址存到Pname數(shù)組中，再將內(nèi)存地址存到Pname數(shù)組中，最后返回name在Pname中的下標(biāo).函數(shù)源代碼如下：int CLevelingAdjust: GetStationNumber(char *name) for(int i=0; im_Pnumber; i+) if(Pnamei!=NULL)/將待查點(diǎn)名與已經(jīng)存入點(diǎn)名數(shù)組的點(diǎn)名比較if(strcmp(name,Pnamei)=0)return i;else/待查點(diǎn)名是一個(gè)新的點(diǎn)名，將新點(diǎn)名的地址放到Pname數(shù)組中int len = strlen(name);Pnamei = new charlen+1;strcpy(Pnamei, name);return i;return -1; /Pname數(shù)組已經(jīng)存滿，且沒(méi)有待查點(diǎn)名 11. Inputdata原始數(shù)據(jù)輸入函數(shù)該函數(shù)有一個(gè)形參datafile,定義為string型地址變量，其內(nèi)容是數(shù)據(jù)文件名稱字符串的地址，文件名包括文件的全路徑及擴(kuò)張名，如文件在程序所在的文件目錄下的路徑為“data.txt”。為了從數(shù)據(jù)文件讀取數(shù)據(jù)，函數(shù)內(nèi)首先聲明了FILE(文件指針定義的關(guān)鍵字)型變量fp，并調(diào)用fopen函數(shù)打開數(shù)據(jù)文件，將文件的指針賦給fp。接著，按照數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)內(nèi)容的順序與格式，先讀取網(wǎng)的概況數(shù)據(jù)，在讀取網(wǎng)的已知高程數(shù)據(jù)，最后讀取觀測(cè)高差數(shù)據(jù)。函數(shù)院代碼如下：void CLevelingAdjust: Inputdata(char *datafile) FILE *fp; if(fp=fopen(datafile,r)=NULL) MyBreak(n 數(shù)據(jù)文件打不開!); exit(0); fscanf(fp,%d%d%d,&m_Lnumber,&m_Pnumber,&m_knPnumber); int unPnumber=m_Pnumber-m_knPnumber; Height=new double m_Pnumber; dX=new double m_Pnumber; ATPA=new double m_Pnumber*(m_Pnumber+1)/2; ATPL=new double m_Pnumber; StartP=new int m_Lnumber; EndP=new int m_Lnumber; L=new double m_Lnumber; V=new double m_Lnumber; P=new double m_Lnumber; fscanf(fp,%lf,&m_Sigma); Pname=new char* m_Pnumber; for(int i=0;im_Pnumber;i+) / GetStationNumber函數(shù)根據(jù)Pnamei是否為NULL / 確定Pnamei是否為點(diǎn)名地址 Pnamei = NULL; char buffer100; /臨時(shí)數(shù)組，保存從文件中讀到的點(diǎn)名 / 讀取已知高程數(shù)據(jù) for( i=0;i=m_knPnumber-1;i+) fscanf(fp,%s,buffer); int c=GetStationNumber(buffer); fscanf(fp,%lf,&Heightc); / 讀取觀測(cè)數(shù)據(jù) for(i=0;im_Lnumber;i+) fscanf(fp,%s,buffer); /讀取高程起點(diǎn)名 StartPi=GetStationNumber(buffer); if(StartPi0) fprintf(resultfp,n數(shù)據(jù)文件出錯(cuò)：); fprintf(resultfp,n第%d個(gè)高差的起始點(diǎn)名為%s,i+1,buffer); fclose(resultfp); exit(0); fscanf(fp,%s,buffer);/讀取高程終點(diǎn) EndPi=GetStationNumber(buffer); if(EndPi0) fprintf(resultfp,n數(shù)據(jù)文件出錯(cuò)：); fprintf(resultfp,n第%d個(gè)高差終點(diǎn)的點(diǎn)名為%s,i+1,buffer); fclose(resultfp); exit(0); fscanf(fp,%lf%lf,&Li,&Pi); /讀取高差值與路線長(zhǎng)度 Pi=1.0/Pi; fclose(fp);12. Printdata原始數(shù)據(jù)寫至結(jié)果文件函數(shù)此函數(shù)的功能就是將網(wǎng)的已知信息反饋到結(jié)果文件中。在結(jié)果文件中顯示網(wǎng)額信息，例如；網(wǎng)的總點(diǎn)數(shù)，總觀測(cè)值，已知點(diǎn)個(gè)數(shù)。函數(shù)源代碼如下：void CLevelingAdjust: Printdata() int i; fprintf(resultfp,n 觀測(cè)值總數(shù): %d 總點(diǎn)數(shù): %d 已知點(diǎn)數(shù)：%d n,m_Lnumber, m_Pnumber,m_knPnumber); fprintf(resultfp,n 驗(yàn)前單位權(quán)中誤差：%lf ,m_Sigma); fprintf(resultfp,nn 已知高程:n); for(i=0;i=m_knPnumber-1;i+) fprintf(resultfp,n%5d %8s ,i+1,Pnamei); fprintf(resultfp,%10.4lf ,Heighti); fprintf(resultfp,nn 高差觀測(cè)值:n); for(i=0;i=m_Lnumber-1;i+) fprintf(resultfp,n%5d%8s%8s,i+1,PnameStartPi,PnameEndPi); fprintf(resultfp,%12.4lf %10.3lf,Li,1.0/Pi); 13. ca_H0近似高程計(jì)算近似高程計(jì)算的思路第一步，計(jì)算位置點(diǎn)標(biāo)志。各點(diǎn)的高程值用Height數(shù)組保存，近似高程計(jì)算計(jì)算之前，先將Height數(shù)組中的未知點(diǎn)的高程值賦值為-9999.9，由于正常的高程值不可能小于-9999.9，根據(jù)高程數(shù)組中的值是否小于-9999.9可判斷某點(diǎn)是否需要計(jì)算近似高程。當(dāng)某點(diǎn)的近似高程計(jì)算出來(lái)之后，數(shù)組中-9999.9就會(huì)被實(shí)際的值所取代，直到高程數(shù)組中所有的高程值均大于-9999.9，近似高程計(jì)算就此結(jié)束。第二步，計(jì)算高程。近似高程計(jì)算的基本思路是，遍歷觀測(cè)值，找到每一個(gè)觀測(cè)值起始點(diǎn)號(hào)、終點(diǎn)號(hào)，再根據(jù)點(diǎn)號(hào)從Height數(shù)組中獲得每一段高程起始點(diǎn)的高程值和終點(diǎn)的高程值，當(dāng)高差的一端是高程已知點(diǎn)、另一端是高程已知點(diǎn)時(shí)，就由已知點(diǎn)高程和觀測(cè)高差傳算出未知點(diǎn)的高程值，并將計(jì)算結(jié)果賦給高程數(shù)組，如果差兩端同為已知點(diǎn)或者同為未知點(diǎn)，就跳到下一次循環(huán)，繼續(xù)查找下一個(gè)觀測(cè)值。函數(shù)源代碼如下：void CLevelingAdjust: ca_H0() for(int i=m_knPnumber;im_Pnumber;i+)Heighti=-9999.9; int jj=0; /計(jì)算出近似高程的點(diǎn)數(shù) for(int ii=1;ii+) for(i=0;i-9999.0 & Heightk2-9999.0) Heightk2=Heightk1+Li; jj+; else if(Heightk1-9999.0) Heightk1=Heightk2-Li; jj+; if(jj=(m_Pnumber-m_knPnumber)break; if(ii(m_Pnumber-m_knPnumber) fprintf(resultfp,nn下列點(diǎn)無(wú)法計(jì)算出概略高程:n); for(i=0;im_Pnumber;i+) if(Heighti-9999.0) printf(n%s,Pnamei); MyBreak(近似高程計(jì)算失??！); fclose(resultfp); exit(0); 14. ca_ATPA組成法方程函數(shù)該函數(shù)的作用是組成法方程和，計(jì)算流程如下：1) 獲得高差的起點(diǎn)號(hào)i和終點(diǎn)號(hào)j2) 獲得起點(diǎn)和終點(diǎn)的高程值；3) 計(jì)算誤差方程的自由項(xiàng)；4) 將累加到法方程系數(shù)陣和法方程自由項(xiàng)的相應(yīng)單元中。已經(jīng)在InputData函數(shù)中根據(jù)路線長(zhǎng)度計(jì)算出來(lái)，保存在權(quán)數(shù)組P中。函數(shù)源代碼如下：void CLevelingAdjust: ca_ATPA() int t=m_Pnumber; for(int i=0; it*(t+1)/2; i+) ATPAi=0.0; for(i=0; it; i+) ATPLi=0.0;for(int k=0; km_Lnumber; k+) int i=StartPk;int j=EndPk; double Pk=Pk; double Lk=Lk-(Heightj-Heighti); ATPLi-=Pk*Lk; ATPLj+=Pk*Lk;ATPAij(i,i)+=Pk; ATPAij(j,j)+=Pk; ATPAij(i,j)-=Pk; 15. ca_dX高程平差值計(jì)算函數(shù)該函數(shù)首先調(diào)用對(duì)稱正定矩陣求逆函數(shù)inverse，計(jì)算法方程系數(shù)矩陣的逆陣，然后以總點(diǎn)數(shù)為循環(huán)界逐點(diǎn)計(jì)算各點(diǎn)高程的改正數(shù)，將高程改正數(shù)保存dX數(shù)組中，同時(shí)將高程改正數(shù)累加到數(shù)組Height的對(duì)應(yīng)單元中。這樣，Height數(shù)組就從高程近似值變成了高程平差值。函數(shù)源代碼如下：void CLevelingAdjust: ca_dX() if(!inverse(ATPA,m_Pnumber) MyBreak(n法方程系數(shù)矩陣降秩!); fclose(resultfp); exit(0); for(int i=0; im_Pnumber; i+) double xi=0.0; for(int j=0; jm_Pnumber; j+) xi+=ATPAij(i,j)*ATPLj; dXi=xi; Heighti+=xi; 16. ca_V殘差計(jì)算函數(shù)殘差也叫觀測(cè)值的平差改正數(shù)，在參數(shù)平差中觀測(cè)值的平差值都可以直接用參數(shù)平差值計(jì)算出來(lái)，所以計(jì)算殘差的目的不是用來(lái)改正觀測(cè)值，而主要是用殘差來(lái)進(jìn)行精度估計(jì)。殘差計(jì)算由函數(shù)ca_V完成，計(jì)算結(jié)果存在數(shù)組V中，該函數(shù)的返回值是pvv。以觀測(cè)值序號(hào)k為循環(huán)變量，按觀測(cè)值循環(huán)，按下式計(jì)算各觀測(cè)值的殘差，（k=0,1,2,n-1）式中k為觀測(cè)值編號(hào)；是觀測(cè)高差；是觀測(cè)值的平差改正數(shù)，是稱為殘差；表示高差兩端點(diǎn)的編號(hào)（即點(diǎn)號(hào)）；分別表示觀測(cè)高差起點(diǎn)和終點(diǎn)的高程平差值，即平差中未知數(shù)。第k次循環(huán)中所要進(jìn)行的工作包括：1) 獲得高差的起點(diǎn)號(hào)i和終點(diǎn)j；2) 獲得起點(diǎn)和終點(diǎn)的高程值（已經(jīng)是平差值）；3) 計(jì)算殘差，存在Vk中；4) 將累加到pvv中。結(jié)束循環(huán)之后，得到pvv，返回pvv.函數(shù)的源代碼如下：double CLevelingAdjust: ca_V()double pvv=0.0;for(int i=0;i=m_Lnumber-1;i+) int k1=StartPi; int k2=EndPi; Vi=Heightk2-Heightk1-Li; pvv+=Vi*Vi*Pi;return(pvv);17. PrintResult精度估計(jì)與平差結(jié)果輸出該函數(shù)將平差結(jié)果以txt的文件格式寫至結(jié)果文件。輸出的內(nèi)容包括高程點(diǎn)名、高程平差值及其中誤差，高差端點(diǎn)點(diǎn)名、高差平差值、高差改正數(shù)、高差平差值的中誤差。 函數(shù)的源代碼如下：void CLevelingAdjust: PrintResult()fprintf(resultfp,nn = 高程平差值及其精度 =n);fprintf(resultfp,n 點(diǎn)名 近似高程 改正數(shù) 高程平差值 中誤差n);for(int i=0; im_Pnumber; i+)fprintf(resultfp,n %5s ,Pnamei); double dx=dXi; double qii=ATPAij(i,i); fprintf(resultfp,%12.4lf%9.4lf%12.4lf%9.4lf, Heighti-dx,dx,Heighti,sqrt(qii)*m_mu);fprintf(resultfp,nnn = 觀測(cè)值平差值及其精度 =n);fprintf(resultfp,n No. 起 點(diǎn) 終 點(diǎn) 觀測(cè)高差 );fprintf(resultfp, 高差平差值 觀測(cè)權(quán) 中誤差n);for(i=0;im_Pnumber | m_StablePnumber1)MyBreak(擬穩(wěn)點(diǎn)數(shù)錯(cuò)誤!);fclose(resultfp);exit(0);IsStable=new intm_Pnumber;for(int i=0;i=m_Pnumber-1;i+) IsStablei=false;fprintf(resultfp,n%sn,n 擬穩(wěn)點(diǎn)：);for( i=0;i=m_StablePnumber-1;i+)char name100;fscanf(fp,%s,n