21306116郭皛_測量平差課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、測量平差課程設(shè)計(jì)水準(zhǔn)網(wǎng)間接平差附有參數(shù)條件平差方法與間接平差比擬姓名 郭皛學(xué)號 21306116指導(dǎo)教師 喻國榮東南大學(xué)測繪工程系2009年1月1日摘要在這次課程設(shè)計(jì)中主要完成了應(yīng)用“測量平差軟件包平差各種高程控制網(wǎng)和編程完成程序設(shè)計(jì)水準(zhǔn)網(wǎng)間接平差兩項(xiàng)工作，具體成果見課程設(shè)計(jì)內(nèi)容局部和源程序。通過這次測量平差課程設(shè)計(jì)，收獲頗多，不僅提高了編程能力，對編寫專業(yè)程序也有了一些體會；而且最重要的是對測量平差的課程學(xué)習(xí)也有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，尤其是更好更熟練地掌握了間接平差方法，能夠準(zhǔn)確應(yīng)用間接平差方法解決簡單的平差問題。目錄摘要2前言4課程設(shè)計(jì)內(nèi)容51 測量平差軟件包應(yīng)用水準(zhǔn)網(wǎng)平差計(jì)算成果51.1 N

2、ASEW程序設(shè)計(jì)的函數(shù)模型51.2 水準(zhǔn)網(wǎng)平差的驗(yàn)算與定權(quán)51.3 用NASEW軟件進(jìn)行水準(zhǔn)網(wǎng)平差的計(jì)算步驟以課本P104 例7-1為例51.4 平差計(jì)算、精度評定結(jié)束，NASEW軟件的輸出內(nèi)容61.5 計(jì)算結(jié)果的可靠性分析61.6 NASEW軟件的優(yōu)缺點(diǎn)62 測量平差程序設(shè)計(jì)62.1 平差原理62.2 程序設(shè)計(jì)的流程圖72.3 程序界面與源程序72.4 計(jì)算算例及平差結(jié)果92.5 程序設(shè)計(jì)中的技巧與新思想112.6 程序的優(yōu)缺點(diǎn)113 課程設(shè)計(jì)總結(jié)113.1 課程設(shè)計(jì)中遇到的技術(shù)問題及處理方法113.2 對課程設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議123.3 此次課程設(shè)計(jì)中主要做的工作及在課程設(shè)計(jì)中的收獲12前言測

3、量平差課程設(shè)計(jì)是?誤差理論與測量平差根底?教學(xué)的重要組成局部，是穩(wěn)固和深化課堂所學(xué)知識的必要環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計(jì)，能夠加深我們對平差知識的理解，使我們學(xué)會用“測量平差軟件包平差各種高程控制網(wǎng)及平面控制網(wǎng)，掌握測量平差程序設(shè)計(jì)的步驟和要求，培養(yǎng)我們編寫大型專業(yè)程序的興趣和理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題與解決問題的能力，為今后從事測繪工作打下良好根底。本次測量平差課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)和要求是應(yīng)用“測量平差軟件包平差各種高程控制網(wǎng)及平面控制網(wǎng)和編程完成程序設(shè)計(jì)附有參數(shù)的條件平差方法與間接平差比擬、條件平差與間接平差比擬、條件平差與附有限制條件的間接平差方法比擬、附有參數(shù)的條件平差方法與附有限制條件的間接平差方法

4、比擬、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1 測量平差軟件包應(yīng)用水準(zhǔn)網(wǎng)平差計(jì)算成果 NASEW程序設(shè)計(jì)的函數(shù)模型函數(shù)模型是 水準(zhǔn)網(wǎng)平差的驗(yàn)算與定權(quán)通過求水準(zhǔn)網(wǎng)閉合差驗(yàn)算平差成果，定權(quán)依據(jù)水準(zhǔn)路線長度的比例。 用NASEW軟件進(jìn)行水準(zhǔn)網(wǎng)平差的計(jì)算步驟以課本P104 例7-1為例1設(shè)置計(jì)算方案2輸入數(shù)據(jù)3選擇菜單中“計(jì)算“單次平差，得到計(jì)算結(jié)果 平差計(jì)算、精度評定結(jié)束，NASEW軟件的輸出內(nèi)容程序輸出平差結(jié)果精度、最大點(diǎn)位誤差和最大點(diǎn)間誤差以及平差后各點(diǎn)高程平差值與各水準(zhǔn)路線高差平差值見上圖。 計(jì)算結(jié)果的可靠性分析計(jì)算結(jié)果的可靠性可以根據(jù)程序輸出的精度等信息結(jié)合統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)理論進(jìn)行分析。1.6 NASEW軟件的

5、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：功能強(qiáng)大，運(yùn)算效率高；輸入輸出文件有專用格式，信息保密性強(qiáng)；支持多種測量軟件創(chuàng)立的文件格式。缺點(diǎn)：交互性弱，界面不夠友好；界面輸入和修改數(shù)據(jù)繁瑣；算法有缺陷，當(dāng)兩點(diǎn)間有多條水準(zhǔn)路線時(shí)，軟件強(qiáng)制性將路線各測量值求平均后合并為一條。2 測量平差程序設(shè)計(jì) 平差原理本程序依據(jù)間接平差原理。函數(shù)模型是，隨機(jī)模型是，誤差方程是或2.2 程序設(shè)計(jì)的流程圖核心計(jì)算局部流程圖： 翻開數(shù)據(jù)文件求出各點(diǎn)高程或高程近似值求出系數(shù)陣和自由項(xiàng)向量求出權(quán)陣調(diào)用Mathematica計(jì)算得出參數(shù)平差值向量和改正數(shù)向量求出觀測值平差值向量輸出結(jié)果，保存文件退出程序2.3 程序界面與源程序程序主界面顯示數(shù)據(jù)文件：計(jì)算

6、界面顯示數(shù)據(jù)文件：程序主界面不顯示數(shù)據(jù)文件：計(jì)算界面不顯示數(shù)據(jù)文件：數(shù)據(jù)文件編輯器界面：源程序見SP文件夾。2.4 計(jì)算算例及平差結(jié)果輸入數(shù)據(jù)1Data1(p75 5-2).txt：22C,D4A,C,-1.004,2C,D,1.516,1B,D,2.512,2輸出結(jié)果11.txt：改正數(shù)V：V2=V3=.7mmV4=參數(shù)平差值X：X1(C)=X2(D)=觀測值平差值L：L1=L2=L3=L4=輸入數(shù)據(jù)2Data2(p90 5-7).txt：23C,D,E7C,D,輸出結(jié)果22.txt：改正數(shù)向量V(m)：-0.00024, 0.00286, -0.00424, -0.00014, -0.00

7、39, -0.00062, -0.00114參數(shù)平差值向量X(m)：6.37476, 7.02786, 6.61214觀測值平差值向量L(m)：1.35876, 2.01186, 0.35876, 1.01186, 0.6531, 0.23738, -0.59614更多測試數(shù)據(jù)與運(yùn)行結(jié)果見Data文件夾。 程序設(shè)計(jì)中的技巧與新思想1程序采用了內(nèi)嵌ActiveX調(diào)用外部數(shù)學(xué)協(xié)處理引擎的編程方法，大大簡化了自身的代碼，也提高了數(shù)學(xué)計(jì)算能力。2程序充分利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快的特點(diǎn)，略去計(jì)算的步驟，直接根據(jù)列出的平差值方程計(jì)算參數(shù)平差值，而不是先計(jì)算。3程序直接從文件中讀取輸入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以用任意文本編

8、輯器事先編制好，從而簡化了輸入步驟，并且適合批量處理數(shù)據(jù)。2.6 程序的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：適用于各種網(wǎng)型的水準(zhǔn)網(wǎng)；界面簡潔友好，程序交互性強(qiáng)；通過文件讀入數(shù)據(jù)并將平差結(jié)果保存在文件中，計(jì)算效率高；內(nèi)置數(shù)據(jù)文件編輯器，可方便快捷編輯輸入數(shù)據(jù)。缺點(diǎn)：調(diào)用外置計(jì)算引擎進(jìn)行矩陣運(yùn)算有時(shí)會產(chǎn)生接口錯(cuò)誤導(dǎo)致程序異常退出；不能設(shè)置計(jì)算引擎路徑；觀測水準(zhǔn)路線大于5條時(shí)輸出數(shù)據(jù)以向量形式保存在文件中，不夠美觀。3 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 課程設(shè)計(jì)中遇到的技術(shù)問題及處理方法1如何通過描述水準(zhǔn)網(wǎng)的數(shù)據(jù)文件抽象函數(shù)模型并列出平差方程進(jìn)行間接平差是編寫本程序的核心問題。但由于間接平差的方程本身很有規(guī)律性，所以解決這個(gè)問題就相比照擬容易

9、了。首先，分析間接平差方法：誤差方程個(gè)數(shù)等于水準(zhǔn)路線條數(shù)，觀測值改正數(shù)個(gè)數(shù)也等于水準(zhǔn)路線條數(shù)，獨(dú)立未知參數(shù)個(gè)數(shù)等于未知點(diǎn)個(gè)數(shù)；而水準(zhǔn)路線條數(shù)與未知點(diǎn)個(gè)數(shù)都是可以從數(shù)據(jù)文件中讀出來的，這樣程序中定義的各個(gè)用于存放數(shù)據(jù)的數(shù)組的維數(shù)就可以得到了，即解決了讀入數(shù)據(jù)的存儲問題。其次，分析間接平差的平差值方程：，得到誤差方程即為，即只要知道終點(diǎn)高程、起點(diǎn)高程和就可以表示出系數(shù)陣與自由項(xiàng)向量。分情況進(jìn)行討論：對于水準(zhǔn)路線，如果起點(diǎn)為點(diǎn)、終點(diǎn)為未知點(diǎn)，那么，；如果起點(diǎn)為未知點(diǎn)、終點(diǎn)為點(diǎn)，那么，；如果起點(diǎn)為未知點(diǎn)，終點(diǎn)為未知點(diǎn)，那么，。再次，未知點(diǎn)的高程近似值可以由點(diǎn)的高程+觀測高差近似求得。所以，點(diǎn)的高程從數(shù)

10、據(jù)文件中讀出，未知點(diǎn)的高程近似值通過搜索與其相連的含點(diǎn)的水準(zhǔn)路線并求和得出，那么水準(zhǔn)網(wǎng)中所有點(diǎn)的高程或高程近似都可以通過數(shù)據(jù)文件得出了。于是，系數(shù)陣與自由項(xiàng)向量即可以由數(shù)據(jù)文件得出了。最后，通過以上分析，已經(jīng)得到了系數(shù)陣與自由項(xiàng)向量，而觀測值權(quán)陣為一對角線元素之比等于水準(zhǔn)路線長度倒數(shù)之比的對角陣，那么可以直接取水準(zhǔn)路線長度的倒數(shù)作為觀測值權(quán)陣的對角線元素。所以就能夠根據(jù)公式求得參數(shù)平差值向量，根據(jù)誤差方程求得改正數(shù)向量，根據(jù)公式求得觀測值平差值向量。2間接平差的各個(gè)方程與公式中涉及大量矩陣運(yùn)算，在編寫程序時(shí)為了壓縮程序代碼，采用了ActiveML這個(gè)ActiveX控件作為程序接口與符號計(jì)算程序Mathematica連接在外部進(jìn)行矩陣運(yùn)算，然后再將結(jié)果返回給平差程序。3.2 對課程設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)建議1課程設(shè)計(jì)可以設(shè)置在考試以后或?qū)W期初，這樣大家會有更充分的時(shí)間，課程設(shè)計(jì)的效果也會更好。2課程設(shè)計(jì)結(jié)束，成果上交后，可以組織一個(gè)交流或者辯論活動?！緊k】3.3 此次課程設(shè)計(jì)中主要做的工作及在課程設(shè)計(jì)中的收獲