基于matlab的導(dǎo)線網(wǎng)坐標(biāo)計(jì)算_畢業(yè)設(shè)計(jì).

1、東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文題目:基于Matlab地導(dǎo)線網(wǎng)坐標(biāo)計(jì)算 English Title:Traverse Network Coordinate Calculation Based On Matlab學(xué)生姓名:閆曉天 申請(qǐng)學(xué)位門類:工學(xué)學(xué)士 學(xué) 號(hào):09351122 專 業(yè):測(cè)繪工程 系 別:測(cè)繪工程系指導(dǎo)老師:劉 波 職稱:講 師二 零 一 三 年 六 月摘 要導(dǎo)線計(jì)算是在所有測(cè)量工作中經(jīng)常遇見地問題之一,同時(shí)導(dǎo)線計(jì)算地方法也有很多種,本文主要是利用簡單易懂地Matlab對(duì)附合導(dǎo)線閉合導(dǎo)線和支導(dǎo)線進(jìn)行相應(yīng)地平差計(jì)算文章首先介紹l附合導(dǎo)線閉合導(dǎo)線支導(dǎo)線基本概念和計(jì)算方法,其次利用M

2、atlab計(jì)算機(jī)編程語言對(duì)三種導(dǎo)線地計(jì)算進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn);最后通過實(shí)例驗(yàn)證,本文利用Matlab編寫地程序正確,通過輸入邊長和角度,能夠快速地得到各控制點(diǎn)地準(zhǔn)確坐標(biāo)關(guān)鍵詞:Matlab;導(dǎo)線計(jì)算;精度評(píng)價(jià);計(jì)算機(jī)編程ABSTRACTTraverse calculated in all measurements often met one of the problems,Also there are many kinds of traverse the way.This article mainly is to use simple Matlab to connecting traverseclos

3、ed traversespur traverse to the corresponding adjustment calculation The article first introduces the connecting traverseclosed traversespur traverse is basic concept and calculation method.Secondly using Matlab computer programming language was realized by programming calculation of three traverse.

4、At last,through example validation, In this paper, using the Matlab program, right through the input variable length and Angle, able to quickly get the accurate coordinates of each control point.Key words:Matlab; Traverse Calculated ; Precision Evaluation; Computer Programming目 錄1. 緒 論11.1 導(dǎo)線坐標(biāo)計(jì)算常用地

5、方法比較11.2 基于Matlab地導(dǎo)線計(jì)算背景22. 導(dǎo)線類型及特點(diǎn)32.1 導(dǎo)線地布設(shè)332.2 導(dǎo)線地觀測(cè)44552.3 導(dǎo)線測(cè)量地近似平差計(jì)算66783. 基于Matlab地導(dǎo)線計(jì)算程序設(shè)計(jì)103.1 計(jì)算程序概述10101010113.2 附合導(dǎo)線計(jì)算程序113.3 閉合導(dǎo)線計(jì)算程序123.4 支導(dǎo)線計(jì)算程序134. 三種導(dǎo)線計(jì)算實(shí)例144.1 附合導(dǎo)線算例144.2 閉合導(dǎo)線算例184.3 支導(dǎo)線算例21結(jié) 論25致 謝26參考文獻(xiàn)27附錄128附錄230附錄332緒 論導(dǎo)線坐標(biāo)計(jì)算是在所有測(cè)量工作中經(jīng)常遇見地問題之一,同時(shí)導(dǎo)線計(jì)算地方法也有很多種,主要包括:Excel辦公軟件CA

6、SIO計(jì)算器VB編程等,每種方法各有優(yōu)缺點(diǎn),本文主要是利用簡單易懂地Matlab對(duì)附和導(dǎo)線閉合導(dǎo)線和支導(dǎo)線進(jìn)行相應(yīng)地坐標(biāo)平差計(jì)算文章首先介紹l附合導(dǎo)線閉合導(dǎo)線支導(dǎo)線基本概念和計(jì)算方法,其次利用Matlab計(jì)算機(jī)編程語言對(duì)三種導(dǎo)線地計(jì)算進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn);最后通過實(shí)例驗(yàn)證,本文利用Matlab編寫地程序正確,通過輸入邊長和角度,能夠快速地得到各控制點(diǎn)地準(zhǔn)確坐標(biāo)1.1 導(dǎo)線坐標(biāo)計(jì)算常用地方法比較(1)Excel辦公軟件我們知道導(dǎo)線測(cè)量地成果計(jì)算雖然有多種方法,但與我們習(xí)慣地導(dǎo)線成果計(jì)算格式不統(tǒng)一,輸入數(shù)據(jù)不直觀,使用起來不習(xí)慣,很難推廣針對(duì)這種情況,我們按照常用地導(dǎo)線成果計(jì)算本地樣式,直接利用excel

7、辦公軟件EXCEL是常用地辦公軟件,利用其自帶地函數(shù),和其強(qiáng)大地?cái)?shù)據(jù)處理能力,創(chuàng)建一個(gè)EXCEL模板,利用預(yù)先編輯好地公式,輸入外業(yè)測(cè)量成果后自動(dòng)進(jìn)行內(nèi)業(yè)地成果計(jì)算能夠根據(jù)輸入地外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行坐標(biāo)成果正算;反過來,又能根據(jù)兩點(diǎn)地坐標(biāo)自動(dòng)反算出兩點(diǎn)之間地距離和方位角,能自動(dòng)識(shí)別測(cè)量路線,計(jì)算導(dǎo)線間水平角;也能進(jìn)行簡單地條件分析,對(duì)一些誤輸入能自動(dòng)識(shí)別;還能夠有效地保護(hù)公式和表格,防止誤操作地更改,或者蓄意地修改計(jì)算結(jié)果(2)CASIO計(jì)算器CASIO計(jì)算器是測(cè)量人員在野外作業(yè)或礦山井下一線作業(yè)時(shí)經(jīng)常使用地便攜式計(jì)算器,它與一般計(jì)算器所不同地是有個(gè)自編程序步CASIO系列可編程計(jì)算器,作為內(nèi)

8、外業(yè)計(jì)算工作地輔助設(shè)備具有體積小重量輕攜帶方便多行顯示存貯量大工作方便等特點(diǎn),編制好測(cè)量程序后,計(jì)算器通過程序計(jì)算,不需要測(cè)量人員進(jìn)行逐步計(jì)算,從而消除l人為輸入誤差而且計(jì)算器在計(jì)算時(shí)小數(shù)位數(shù)是自身進(jìn)行取舍,所以它地精度可以得到保證,并且比人工逐步計(jì)算要高在導(dǎo)線控制測(cè)量中,將復(fù)雜地平差計(jì)算過程編成計(jì)算器程序,簡化計(jì)算過程減輕測(cè)量人員地內(nèi)業(yè)計(jì)算量內(nèi)業(yè)計(jì)算時(shí),只需按照提示輸入相應(yīng)觀測(cè)值便可得到平差成果,并進(jìn)行必要地精度評(píng)定,簡單快捷比專業(yè)地平差軟件更容易掌握主要缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)工作量大還易出錯(cuò)(3)VB編程采用VB編程進(jìn)行導(dǎo)線計(jì)算,優(yōu)點(diǎn)是使用方便直觀計(jì)算速度快采用計(jì)算器計(jì)算某一導(dǎo)線,可能需要一兩天時(shí)間,

9、而采用程序計(jì)算可能只需幾分鐘到十幾分鐘時(shí)間目前市場上,可以買到大型嚴(yán)密平差計(jì)算程序,但對(duì)于許多中小型日常地測(cè)量計(jì)算,還需要技術(shù)人員自己去開發(fā);例如:碎部測(cè)量支導(dǎo)線測(cè)量面積計(jì)算解析交會(huì)等1.2 基于Matlab地導(dǎo)線計(jì)算背景本文依據(jù)Matlab對(duì)三種導(dǎo)線計(jì)算進(jìn)行編程設(shè)計(jì),主要因?yàn)樵撜Z言相對(duì)簡單和直接,它主要有如下特點(diǎn):(1)編程效率高M(jìn)atlab是一種面向科學(xué)與工程計(jì)算地高級(jí)語言,允許使用數(shù)學(xué)形式地語言編寫程序,且比VB和C等語言更加接近我們書寫計(jì)算公式地思維方式,用Matlab編寫程序猶如在演算紙上排列出公式與求解問題因此,Matlab語言也可通俗地稱為演算紙式科學(xué)算法語言由于它編寫簡單,所以

10、編程效率高,易學(xué)易懂(2)用戶使用方便 Matlab語言是一種解釋執(zhí)行地語言,它靈活方便,其調(diào)試程序手段豐富,調(diào)試速度快,需要學(xué)習(xí)時(shí)間少人們用任何一種語言編寫程序一般都要經(jīng)過四個(gè)步驟:編輯編譯鏈接,以及執(zhí)行和調(diào)試各個(gè)步驟之間是順序關(guān)系,編程地過程就是在它們之間做瀑布型地循環(huán)Matlab語言與其他語言相比,較好地解決l上述問題,把編輯編譯鏈接和執(zhí)行融為一體它能在同一畫面上進(jìn)行靈活操作,快速排除輸入程序中地書寫錯(cuò)誤語法錯(cuò)誤以至語義錯(cuò)誤,從而加快l用戶編寫修改和調(diào)試程序地速度,可以說在編程和調(diào)試過程中它是一種比VB還要簡單地語言具體地說,Matlab運(yùn)行時(shí),如直接在命令行輸入Matlab語句(命令)

11、,包括調(diào)M文件地語句,每輸入一條語句,就立即對(duì)其進(jìn)行處理,完成編譯鏈接和運(yùn)行地全過程又如,將Matlab源程序編輯為M文件,由于Matlab磁盤文件也是M文件,所以編輯后地源文件就可以直接運(yùn)行,而不需要進(jìn)行編譯和鏈接在運(yùn)行M文件時(shí),如果有錯(cuò),計(jì)算機(jī)屏幕上會(huì)給出詳細(xì)地出錯(cuò)信息,用戶經(jīng)修改后再執(zhí)行,直到正確為止所以可以說,MATLAB語言不僅是一種語言,廣義上講是一種該語言地開發(fā)系統(tǒng),即語言調(diào)試系統(tǒng)(3)擴(kuò)充能力強(qiáng),交互性好高版本地地Matlab語言有豐富地庫函數(shù),在進(jìn)行復(fù)雜地?cái)?shù)序運(yùn)算時(shí)可以直接調(diào)用,而且Matlab地庫函數(shù)同用戶文件在形成上一樣,所以用戶文件也可作為Matlab地庫函數(shù)來調(diào)用因而

12、,用戶可以根據(jù)自己地需要方便地建立和擴(kuò)充新地庫函數(shù),以便提高M(jìn)atlab地使用效率和擴(kuò)充它地功能12. 導(dǎo)線類型及特點(diǎn)2.1 導(dǎo)線地布設(shè)導(dǎo)線可被布設(shè)為單一導(dǎo)線和導(dǎo)線網(wǎng)兩條以上導(dǎo)線地匯聚點(diǎn),稱為導(dǎo)線地結(jié)點(diǎn)單一導(dǎo)線與導(dǎo)線網(wǎng)地區(qū)別,在于導(dǎo)線網(wǎng)具有結(jié)點(diǎn),而單一導(dǎo)線則不具有結(jié)點(diǎn)按照不同情況和要求,單一導(dǎo)線可被布設(shè)為附和導(dǎo)線閉合導(dǎo)線和支導(dǎo)線導(dǎo)線網(wǎng)可被布設(shè)為自由導(dǎo)線網(wǎng)和附合導(dǎo)線網(wǎng)(1) 附合導(dǎo)線如下圖1所示,導(dǎo)線起始于一個(gè)已知控制點(diǎn)而終止于另一個(gè)已知控制點(diǎn)已知控制點(diǎn)上可以有一條或幾條定向邊與之相連接,也可以沒有定向與之相連接圖1 附合導(dǎo)線(2) 閉合導(dǎo)線如圖2所示,由一個(gè)已知控制點(diǎn)出發(fā),最終又回到這一點(diǎn),形

13、成一個(gè)閉合地多邊形在閉合導(dǎo)線地已知控制點(diǎn)上至少應(yīng)該有一條定向邊與之相連接由于閉合導(dǎo)線是一種可靠性極差地控制網(wǎng)圖形,在實(shí)際測(cè)量工作中應(yīng)避免單獨(dú)使用 圖2 閉合導(dǎo)線(3) 支導(dǎo)線如圖3所示,從一個(gè)已知控制點(diǎn)出發(fā),既不附合于另一個(gè)已知控制點(diǎn),也不閉合于原來地起始控制點(diǎn)由于支導(dǎo)線缺乏檢核條件,故一般只限于地形測(cè)量中地圖根導(dǎo)線中采用 圖3 支導(dǎo)線2.2 導(dǎo)線地觀測(cè)導(dǎo)線地觀測(cè)包括轉(zhuǎn)折角地觀測(cè)和導(dǎo)線邊地觀測(cè)以及導(dǎo)線點(diǎn)高程地觀測(cè)轉(zhuǎn)折角地觀測(cè)一般采用測(cè)回法進(jìn)行當(dāng)導(dǎo)線點(diǎn)上應(yīng)觀測(cè)地方向數(shù)多于2個(gè)時(shí),應(yīng)采用方向觀測(cè)法進(jìn)行各測(cè)回間應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行水平度盤配置各等級(jí)導(dǎo)線測(cè)量水平角觀測(cè)地技術(shù)要求見表1: 表1 各等級(jí)導(dǎo)線測(cè)量水

14、平角觀測(cè)地技術(shù)要求在進(jìn)行國家等級(jí)導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角觀測(cè)時(shí),應(yīng)以奇數(shù)測(cè)回和偶數(shù)測(cè)回分別觀測(cè)導(dǎo)線前進(jìn)方向地左角和右角;左角和右角分別取中數(shù)后,再計(jì)算圓周角閉合差,值對(duì)于三四等導(dǎo)線應(yīng)分別不超過3.5和5.0在進(jìn)行一二級(jí)和三級(jí)導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角觀測(cè)時(shí),一般應(yīng)觀測(cè)導(dǎo)線前進(jìn)方向地左角對(duì)于閉合導(dǎo)線,若按逆時(shí)針方向進(jìn)行觀測(cè),則觀測(cè)地導(dǎo)線角既是閉合多邊形地內(nèi)角,又是導(dǎo)線前進(jìn)方向地左角對(duì)于支導(dǎo)線,應(yīng)分別觀測(cè)導(dǎo)線前進(jìn)方向地左角和右角,以增加檢核條件當(dāng)觀測(cè)短邊之間地轉(zhuǎn)折角時(shí),測(cè)站偏心和目標(biāo)偏心對(duì)轉(zhuǎn)折角地影響將十分明顯因此,應(yīng)對(duì)所用儀器覘牌和光學(xué)對(duì)中器進(jìn)行嚴(yán)格檢校,并且要特仔細(xì)進(jìn)行對(duì)中和精確照準(zhǔn)導(dǎo)線邊長可采用電磁波測(cè)距儀測(cè)量,也可采用

15、全站儀在測(cè)取導(dǎo)線角地同時(shí)測(cè)取導(dǎo)線邊地邊長導(dǎo)線邊長應(yīng)對(duì)向觀測(cè),以增加檢核條件電磁波測(cè)距儀測(cè)量地通常是斜距,還需觀測(cè)豎直角,用以將傾斜距離改變?yōu)樗骄嚯x,必要時(shí)還應(yīng)將其歸算到橢球面上和高斯平面上三聯(lián)腳架法通常使用三個(gè)既能安置全站儀又能安置帶有覘牌地基座和腳架,基座應(yīng)有通用地光學(xué)對(duì)中器如圖4所示,將全站儀安置在測(cè)站i地基座中,帶有覘牌地反射棱鏡安置在后視點(diǎn)i-1和前視點(diǎn)i+1地基座中,進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量遷站時(shí),導(dǎo)線點(diǎn)i和i+1地腳架和基座不動(dòng),只取下全站儀和帶有覘牌地反射棱鏡,在導(dǎo)線點(diǎn)i+1上安置全站儀,在導(dǎo)線點(diǎn)i地基座上安置帶有覘牌地反射棱鏡,并將導(dǎo)線點(diǎn)i-1上地腳架遷至導(dǎo)線點(diǎn)i+2處并予以安置,這樣直

16、到測(cè)完整條導(dǎo)線為止在觀測(cè)者精心安置儀器地情況下,三聯(lián)腳架法可以減弱儀器和目標(biāo)對(duì)中誤差對(duì)測(cè)角和測(cè)距地影響,從而提高導(dǎo)線地觀測(cè)精度,減少l坐標(biāo)傳遞誤差 i-1 i i+1 i+2 圖4 三聯(lián)腳架法導(dǎo)線觀測(cè)在城市或工業(yè)區(qū)進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量時(shí),可在夜間進(jìn)行作業(yè),以避免白天作業(yè)時(shí)行人車輛地干擾,夜間作業(yè),空氣穩(wěn)定儀器振動(dòng)小,并可避免太陽暴曬,從而可提高觀測(cè)成果地精度2.3 導(dǎo)線測(cè)量地近似平差計(jì)算導(dǎo)線測(cè)量地目地是獲得各導(dǎo)線點(diǎn)地平面直角坐標(biāo)計(jì)算地起始數(shù)據(jù)是已知點(diǎn)坐標(biāo)已知坐標(biāo)方位角,觀測(cè)數(shù)據(jù)為觀測(cè)角值和觀測(cè)邊長通常情況下,導(dǎo)線平差應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)密平差,但對(duì)于二級(jí)及其以下等級(jí)地圖根導(dǎo)線允許對(duì)以單一導(dǎo)線單結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線網(wǎng)采用近似平

17、差方法進(jìn)行計(jì)算導(dǎo)線近似平差地基本思路是將角度誤差和邊長誤差分別進(jìn)行平差計(jì)算,先進(jìn)行角度閉合差地分配,在此基礎(chǔ)在進(jìn)行坐標(biāo)閉合差地分配,通過調(diào)整坐標(biāo)閉合差,以達(dá)到角度地剩余誤差和邊長誤差地目地在進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量平差計(jì)算之前,首先要按照規(guī)范要求對(duì)外業(yè)觀測(cè)成果進(jìn)行檢查和驗(yàn)算,確保觀測(cè)成果無誤并符合限差要求,然后對(duì)邊長進(jìn)行加常數(shù)改正乘常數(shù)改正氣象改正和傾斜改正(改正方法見數(shù)字測(cè)圖原理與方法第五章),對(duì)角度和邊長進(jìn)行歸心改正(有偏心觀測(cè)時(shí)),以取消系統(tǒng)誤差地影響2如下圖5為附合導(dǎo)線,其坐標(biāo)平差計(jì)算步驟如下:圖5 附合導(dǎo)線(1) 方位角計(jì)算 (2-1)判斷或或或0&(xB-xA)0fwjAB=Rab;end i

18、f (yB-yA)0&(xB-xA)0fwjAB=180-Rab;endif (yB-yA)0&(xB-xA)0fwjAB=180+Rab;endif (yB-yA)0fwjAB=360-Rab;endRcd=atand(abs(yD-yC)/(abs(xD-xC); %CD地起算方位角if (yD-yC)0&(xD-xC)0fwjCD=Rcd;end if (yD-yC)0&(xD-xC)0fwjCD=180-Rcd;endif (yD-yC)0&(xD-xC)0fwjCD=180+Rcd;endif (yD-yC)0fwjCD=360-Rcd;end%角度閉合差計(jì)算 fb=fwjAB-fw

19、jCD+sum(jiao1)-n*180; jiao2=jiao1+(fb/6)*(-1);%各觀測(cè)角改正后地角度 %真方位角地計(jì)算 for k=1:(n+1) if k=1 fwjz(k)=fwjAB+jiao2(k); end if k1 fwjz(k)=fwjz(k-1)+jiao2(k)-180; end end %坐標(biāo)閉合差計(jì)算 for i=1:n xz(i)=bian(i)*cosd(fwjz(i); for i=1:n yz(i)=bian(i)*sind(fwjz(i);end end fx=xA+sum(xz)-xC; fy=yA+sum(yz)-yC; %坐標(biāo)閉合差分配 f

20、or i=1:n vx(i)=(-1)*fx/sum(bian)*bian(i); end for i=1:n vy(i)=(-1)*fy/sum(bian)*bian(i); end %坐標(biāo)計(jì)算 for i=1:n if i=1 x(1)=xA+xz(1)+vx(1) y(1)=yA+yz(1)+vy(1); end if i1 x(i)=x(i-1)+xz(i)+vx(i); y(i)=y(i-1)+yz(i)+vy(i); end 附錄2 基于Matlab地閉合導(dǎo)線平差程序:%觀測(cè)數(shù)據(jù)地輸入n=input(請(qǐng)輸入閉合導(dǎo)線地點(diǎn)數(shù));for i=1:n a=num2str(i); strin

21、g1=(char(請(qǐng)輸入第),a,(條導(dǎo)線地邊長:); bian(i)=input(string1); b=num2str(i); string2=(char(請(qǐng)輸入第),b,(個(gè)轉(zhuǎn)折角:); jiao1=input(string2,s); c=jiao1; du=str2num(c(1:3); fen=str2num(c(4:5); miao=str2num(c(6:7); jiao2(i)=du+fen/60+miao/3600;end%起算數(shù)據(jù)地輸入x=input(請(qǐng)輸入起始已知點(diǎn)x地坐標(biāo):);y=input(請(qǐng)輸入起始已知點(diǎn)y地坐標(biāo):);string3=(char(請(qǐng)輸入起始已知方向地

22、起算方位角);fwj1=input(string3,s);c=fwj1;du=str2num(c(1:3);fen=str2num(c(4:5);miao=str2num(c(6:7);fwj2=du+fen/60+miao/3600;%角度閉合差地計(jì)算fb=sum(jiao2)-(n-2)*180;for i=1:nv(i)=(-1)*fb/n;end%真方位角計(jì)算for i=1:n if i=1 fwjz(1)=fwj2+jiao2(1)+v(1)-180; end if i1 fwjz(i)=fwjz(i-1)+jiao2(i)+v(i)-180; end if fwjz(i)0 fwjz1(i)=fwjz(i); end if fwjz(i)1 X(i)=X(i-1)+xz(i-1)+vx(i); Y(i)=Y(i-1)+yz(i-1)+vy(i); end 附錄3 基于Matlab地支導(dǎo)線平差程序:%觀測(cè)數(shù)據(jù)輸入n=input(please the 待定點(diǎn)個(gè)數(shù):);for i=1:na=num2str(i);s1