解析空三航帶法區(qū)域網(wǎng)平差程序設(shè)計(jì)

解析空三航帶法區(qū)域網(wǎng)平差程序設(shè)計(jì)

張巖朱大明申遼摘

要：為了提高攝影測(cè)量中解算加密點(diǎn)坐標(biāo)的精度，本文編寫了一套解析空中三角測(cè)量航帶法區(qū)域網(wǎng)平差非線性改正數(shù)計(jì)算的程序。利用攝影測(cè)量學(xué)中解析空中三角測(cè)量所采用的航帶法區(qū)域網(wǎng)平差非線性改正系數(shù)計(jì)算和非線性改正數(shù)計(jì)算的數(shù)學(xué)模型編制相應(yīng)的程序，分別計(jì)算出加密點(diǎn)各自的非線性改正數(shù)系數(shù)和非線性改正數(shù)，從而計(jì)算各加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)數(shù)據(jù)。針對(duì)研究?jī)?nèi)容，考慮到編程需要對(duì)平差模型進(jìn)行細(xì)化和改化，此程序?qū)Φ目傮w框架進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在此算法的基礎(chǔ)上編制了程序，對(duì)所編程序進(jìn)行了調(diào)試與優(yōu)化，最后用所編程序進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算。通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析，所編程序可以完成空中三角測(cè)量航帶法區(qū)域網(wǎng)平差的計(jì)算要求。Key：解析空三;攝影測(cè)量;非線性改正;程序設(shè)計(jì)：TP311.1

：A

DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.06.024本文著錄格式：張巖，朱大明，申遼，等.解析空三航帶法區(qū)域網(wǎng)平差程序設(shè)計(jì)[J].軟件，2020，41（06）：112116【Abstract】：Inordertoimprovetheaccuracyofthesolutionoftheencryptionpointcoordinatesinphotogrammetry，asetofproceduresforanalyzingthenonlinearcorrectionnumberofnetworkleveldifferenceinaerialtriangulationoftheairtriangularmeasurementareaoftheairtriangularmethodiswritten.Usingthemathematicalmodelofthenonlinearcorrectioncoefficientcalculationandnonlinearcorrectionnumbercalculationoftheairbeltmethodinaerialtriangulationinphotogrammetry，thecorrespondingprogramiscompiled，andthenonlinearcorrectioncoefficientandnonlinearcorrectionnumberoftheencryptionpointsarecalculatedrespectively，soastocalculatethegroundcoordinatedataofeachencryptionpoint.Inviewoftheresearchcontent，consideringtheneedforprogrammingtorefineandmodifytheflatdifferencemodel，theprogramdesignedtheoverallframework，onthebasisofthisalgorithm，theprogramwasprepared，theprogrammingwasdebuggedandoptimized，andfinallytheprogrammingwasusedtocalculatetheexample.Throughtheanalysisofthecalculationresults，theprogrammecancompletethecalculationrequirementsoftheairtriangulationairbeltmethodareanetworkbalance.【Keywords】：Analyticalaerialtriangulation;Photogrammetry;Nonlinearcorrection;Theprogramdesign0

引言隨著新一代GPS系統(tǒng)在各個(gè)方面的高速發(fā)展，攝影測(cè)量技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用于國(guó)土資源監(jiān)測(cè)、氣象監(jiān)測(cè)和天體科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域之中[1]。攝影測(cè)量技術(shù)也被逐漸運(yùn)用到測(cè)繪科學(xué)中，豐富測(cè)繪學(xué)科測(cè)量技術(shù)手段的同時(shí)，攝影測(cè)量促進(jìn)測(cè)量學(xué)的發(fā)展[2]。從攝影測(cè)量應(yīng)用到生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，人們對(duì)攝影測(cè)量的精度要求從未停止過(guò)，工程項(xiàng)目對(duì)攝影測(cè)量的測(cè)量精度也提出更高的要求[3]。本文通過(guò)攝影測(cè)量的解析空中三角測(cè)量方法，在整個(gè)目標(biāo)范圍內(nèi)，將航測(cè)線路的模型點(diǎn)作為攝影測(cè)量輔助位置觀測(cè)值，在一個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)，利用多條航帶構(gòu)建一個(gè)模型網(wǎng)，再進(jìn)行整體平差計(jì)算出區(qū)域網(wǎng)內(nèi)各航帶位置的改正系數(shù)，從而解算出航帶中各個(gè)加密點(diǎn)的三維地表位置數(shù)據(jù)[4]。以這種數(shù)學(xué)模型和平差方法為基礎(chǔ)，研究相應(yīng)的算法，編寫出相應(yīng)的程序進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)實(shí)例計(jì)算并對(duì)最終結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)定。1

VisualStudio簡(jiǎn)介1.1

什么是VisualStudioC#編程語(yǔ)言作為美國(guó)MicrosoftCorporation為VisualStudio（以下簡(jiǎn)稱VS）開(kāi)發(fā)環(huán)境下推出的一種簡(jiǎn)潔、類型安全的面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，軟件程序開(kāi)發(fā)的相關(guān)工作人員可以通過(guò)它編寫在.NETFramework上運(yùn)行的各種安全、可靠的應(yīng)用程序[5]。1.2

C#所具有的特點(diǎn)C#具有以下突出特點(diǎn)：（1）C#的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了。其最大的特點(diǎn)就是不允許對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存進(jìn)行控制，去掉了復(fù)雜的指針操作。（2）徹底的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)。C#編程語(yǔ)言擁有面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)語(yǔ)言的全部特征：封裝、繼承和多態(tài)。（3）與Web緊密結(jié)合。C#編程語(yǔ)言支持絕大多數(shù)的Web標(biāo)準(zhǔn)，例如HTML、XML、SOAP等語(yǔ)言。（4）強(qiáng)大的安全機(jī)制。能夠自動(dòng)處理在程序設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題，較為高級(jí)的垃圾回收機(jī)制讓普通編碼基本忽略內(nèi)存釋放問(wèn)題。（5）兼容性好。由于C#編程語(yǔ)言應(yīng)用著.NET的編程語(yǔ)言規(guī)范設(shè)計(jì)（CLS），因此可以與其他的編程語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)的組件相互兼容。（6）靈活的版本處理技術(shù)。由于C#作為一門開(kāi)發(fā)語(yǔ)言本身就帶有了針對(duì)版本管理系統(tǒng)，因此程序員能夠更加容易地開(kāi)發(fā)程序和更好的維護(hù)程序的后期使用情況。（7）完善的錯(cuò)誤、異常處理機(jī)制。C#提供系統(tǒng)多線程控制，可能是所有語(yǔ)言中多線程和異步變成最方便的。（8）易有經(jīng)驗(yàn)的程序員學(xué)習(xí)。C#能夠適應(yīng)C或者C++語(yǔ)言設(shè)計(jì)的函數(shù)，所以不會(huì)丟失C或者C++本身帶有的作用。由于C#和它們之間的繼承的關(guān)系，C#對(duì)于C或者C++就功能方面很類似，精通相關(guān)語(yǔ)言的程序工作人員能夠很方便的轉(zhuǎn)向C#[6]。2

解析攝影測(cè)量區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)量航帶法空三測(cè)量是解析空三測(cè)量加密的三種方法之一，該方法的主要研究對(duì)象是單條航空攝影航帶所構(gòu)建的模型[7]。首先，將單個(gè)獨(dú)立模型經(jīng)由模型連接的方法連成一整個(gè)航帶模型，每一條航帶模型都是有很多個(gè)單個(gè)模型組合成，而每個(gè)獨(dú)立模型由許多個(gè)立體像對(duì)構(gòu)成，最后獲得構(gòu)成航帶自由網(wǎng)的模型，將整個(gè)航帶模型作為單個(gè)模型進(jìn)行航帶自由網(wǎng)進(jìn)行絕對(duì)定向[8]。由于每個(gè)單個(gè)模型中的許多立體像對(duì)中都存在著誤差，積累下來(lái)的誤差會(huì)隨著立體像對(duì)的組合不斷的傳遞到下一個(gè)層次中，由立體像對(duì)積累到單個(gè)獨(dú)立模型，再由單個(gè)獨(dú)立模型整合到自由網(wǎng)，在這過(guò)程中產(chǎn)生的誤差甚至?xí)拐麄€(gè)航帶自由網(wǎng)的結(jié)果發(fā)生巨大的扭曲變形[9]。所以在航帶模型經(jīng)過(guò)絕對(duì)定向之后，針對(duì)模型的線性改正將會(huì)是重中之重，這是解算出加密點(diǎn)的地面攝影測(cè)量坐標(biāo)必不可少的步驟[10]。3

航帶法空中三角測(cè)量區(qū)域網(wǎng)平差程序設(shè)計(jì)3.1

技術(shù)路線3.2

程序的界面設(shè)計(jì)界面是表現(xiàn)軟件好壞最直觀的的形式，界面的好與不好直接表達(dá)了使用者對(duì)軟件的感受。高質(zhì)量的界面可以給使用者帶來(lái)輕松快樂(lè)的想法，反之對(duì)于低水平的設(shè)計(jì)，會(huì)讓使用者在直覺(jué)上產(chǎn)生反感，再有效的功能都會(huì)在使用者的擔(dān)心和放棄中流逝[11]。對(duì)于本次航帶法區(qū)域網(wǎng)平差程序的設(shè)計(jì)，我將做一個(gè)能夠按步驟顯示計(jì)算進(jìn)度流程的設(shè)計(jì)，運(yùn)用多個(gè)C#的DatagridView控件，一步一步的表示出計(jì)算的步驟，在計(jì)算的過(guò)程中也加入了許多MessageBox消息彈出窗口的提示[12]。設(shè)計(jì)的思想是將兩條航帶的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)相對(duì)定向計(jì)算，模型拼接已經(jīng)絕對(duì)定向的解算后，尋找兩條航帶的連接點(diǎn)，并用Excel表格進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存，然后選擇特定的控制點(diǎn)和經(jīng)過(guò)絕對(duì)定向解算之后的模型點(diǎn)，作為一條航帶的數(shù)據(jù)，分別對(duì)兩條航帶和連接點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的導(dǎo)入。對(duì)于存儲(chǔ)航帶數(shù)據(jù)的Excel表格將設(shè)置為sheet1存儲(chǔ)控制點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，sheet2將存儲(chǔ)與控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的模型點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，而對(duì)于存儲(chǔ)連接點(diǎn)數(shù)據(jù)的Excel表格將設(shè)置為sheet1存儲(chǔ)第一條下連接點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，sheet2存儲(chǔ)第二條航帶上連接點(diǎn)坐標(biāo)，然后根據(jù)第三章所建立的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)的相關(guān)代碼來(lái)計(jì)算這個(gè)航帶網(wǎng)所需的非線性改正數(shù)，然后每一步都將根據(jù)所需的要求使用DatagridView來(lái)顯示解算的結(jié)果，最終求出這兩條航帶的改正系數(shù)[13]，如圖2所示。3.3

數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和保存以對(duì)程序中第一條航帶的數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出數(shù)據(jù)作為例子表示：（1）運(yùn)用IO流的方式打開(kāi)處理好的Excel表格文件，并將表格數(shù)據(jù)導(dǎo)入new_openfile中：OpenFileDialognew_openfile=newOpenFileDialog（）;new_openfile.Filter="（EXCEL）*.xls|*.xls";（2）判斷表格的數(shù)據(jù)是否為空new_openfile.ShowDialog（）==DialogResult.OK（3）若導(dǎo)入的數(shù)據(jù)不為空，則將對(duì)Excel表格的文件的位置進(jìn)行獲取并連接到Excel文件的數(shù)據(jù)庫(kù)中，建立ss作為讀取表格中sheet的數(shù)據(jù)，sc作為讀取文件位置的數(shù)據(jù)：stringss=null;stringcs="Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;DataSource="+new_openfile.FileName+";Excel8.0;HDR=Yes;IMEX=1";OleDbConnectionCNN=newOleDbConnection（cs）;CNN.Open（）;（4）歷遍Excel文件的Sheet，并顯示每個(gè)Sheet名：DataTablettable=CNN.GetSchema（"Tables"）;foreach（DataRowrowinttable.Rows）if（row["Table_Type"].ToString（）=="TABLE"）ss="select*from[sheet1$]";[3]陳虹等編譯.攝影測(cè)量的回顧與展望—阿克曼談今日攝影測(cè)量[J].測(cè)繪通報(bào)，1998，3.[4]王之卓.當(dāng)代學(xué)科的發(fā)展[J].測(cè)繪學(xué)報(bào)，1998，4.[5]羅建軍，馮博琴，劉路放.非計(jì)算機(jī)專業(yè)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的教學(xué)改革[J].高等工程教育研究，2002（4）：82-84.[6]孫霞，張玉生.非計(jì)算機(jī)專業(yè)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].常熟理工學(xué)院學(xué)報(bào)（教育科學(xué)），2012（12）：115-118.[7]鄒小香，李偉，李熠.解析空中三角測(cè)量及其發(fā)展[J].江西測(cè)繪，2012（1）：56-57+60.[8]張劍清.攝影測(cè)量學(xué)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2003.[9]劉碩.基于POS系統(tǒng)的航空攝影測(cè)量實(shí)驗(yàn)研究[D].（碩士學(xué)位論文）昆明理工大學(xué)，2010.[10]王佩軍，徐亞明編著.攝影測(cè)量學(xué)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2016.[11]WangLY，LiuZJ，SongWD，LiHT.AirborneLiDARstriPadjustmentbasedonLSM[C]//The3rdInternationalCongressonImageandSignalProcessing.2010.[12]龐云階，王鉦旋.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)[M].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)出版社，1585.[13]聶敬云，李春青，李威威，等.關(guān)于遺傳算法優(yōu)化的最小二乘支持向量機(jī)在MBR仿真預(yù)測(cè)中的研究[J].軟件，2015，36（5）：40-44.[14]胡夢(mèng)英，賀祖國(guó).基于重開(kāi)始共軛思想的改進(jìn)多項(xiàng)式插值法[J].軟件，2015，36（11）：48-51.[15]BISNATHSB.Efficientautomatedcycle-slip