《測(cè)繪程序設(shè)計(jì)》8來(lái)自07測(cè)繪3魏志剛課件

測(cè)繪程序設(shè)計(jì)——控制網(wǎng)程序設(shè)計(jì)共8學(xué)時(shí)上機(jī)實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)§4-3平面控制網(wǎng)平差程序設(shè)計(jì)

控制網(wǎng)的平差方法基本上分為兩類(lèi)：條件平差法和間接平差法。在手工計(jì)算時(shí)，主要考慮的是選擇哪種法方程使得階數(shù)較少，又便于解算的方法，因此平差方法的選擇依控制網(wǎng)的具體情況而定。然而對(duì)于電算來(lái)說(shuō)，主要考慮的是程序編制的難易度和通用性。于是用條件平差方法編制通用程序就必須顧及所有可能的條件式，而要做到這一點(diǎn)，即使只要求程序適合于測(cè)角網(wǎng)，程序編起來(lái)也是相當(dāng)困難。但是對(duì)于間接平差來(lái)說(shuō)，情況就完全不同了。因?yàn)闊o(wú)論任何一個(gè)平面控制網(wǎng)，通常只包含兩類(lèi)觀測(cè)值，即：方向觀測(cè)值和邊長(zhǎng)觀測(cè)值，間接平差的基本公式

設(shè)：觀測(cè)值為L(zhǎng)，其權(quán)為P，相應(yīng)的改正數(shù)為V，必要觀測(cè)值的個(gè)數(shù)為t，選定未知數(shù)X，則有誤差方程：V=BX+L法方程：BTPBX+BTPL=0法方程的解：X=-(BTPB)-1BTPL單位權(quán)中誤差：一、誤差方程式的列立間接平差以未知數(shù)(待定點(diǎn)的坐標(biāo))為平差對(duì)象，一個(gè)觀測(cè)值對(duì)應(yīng)著一個(gè)誤差方程式，誤差方程式包括兩類(lèi)，一類(lèi)為方向觀測(cè)值誤差方程式，另一類(lèi)為邊長(zhǎng)觀測(cè)值誤差方程式。對(duì)于某i測(cè)站其誤差方程式為其和方程式為(當(dāng)Mij<＝時(shí))(當(dāng)Mij>時(shí))2）近似定向角的計(jì)算定向角的近似值可任選，一般采用下列方法計(jì)算。(1)以零方向的方位角為定向角近似值，式中j為本測(cè)站的零方向。(2)以一個(gè)測(cè)站上各方向的近似定向角的平均值作為測(cè)站的近似定向角Mij為從i到j(luò)的觀測(cè)值3）方向系數(shù)aij、bij的計(jì)算當(dāng)改正數(shù)以厘米為單位，以米為單位時(shí)4）常數(shù)項(xiàng)Lij的計(jì)算5)方向誤差方程式的列立：以點(diǎn)的編號(hào)為序，從各測(cè)站的零方向開(kāi)始，依次列出各方向觀測(cè)值的誤差方程式，并且列出一個(gè)誤差方程式后直接組成法方程，即誤差方程式不予存貯。用mi表示第i測(cè)站在DD[IODUO]數(shù)組中方向觀測(cè)值的起始地址，用ni表示終了地址，用dv表示誤差方程式的常數(shù)項(xiàng)，用p表示觀測(cè)值的權(quán)。程序如下：6)法方程式的組成2．邊長(zhǎng)觀測(cè)值誤差方程式1）邊長(zhǎng)觀測(cè)值誤差方程式的一般形式或其中，Sij0由近似坐標(biāo)計(jì)算而得，Sij為實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)。2）邊長(zhǎng)觀測(cè)值誤差方程式的列立以觀測(cè)邊長(zhǎng)在DL[IOS]數(shù)組中的存放順序，逐個(gè)列出邊長(zhǎng)觀測(cè)值的誤差方程式，并組成法方程式。用dv表示誤差方程式的常數(shù)項(xiàng)，P表示觀測(cè)值的權(quán)。程序如下：二、方位角條件與邊長(zhǎng)條件的列立1．方位角條件2．邊長(zhǎng)條件3．條件式的列立平面控制網(wǎng)按坐標(biāo)間接平差中，當(dāng)存在條件式時(shí)未知數(shù)之間是不獨(dú)立的。解決的方法一般有以下兩種。(1)利用未知數(shù)之間的條件式，消去相關(guān)未知數(shù)，按一般的間接平差法解算。(2)列出未知數(shù)之間的條件式，按附有條件的間接平差法解算。由于消去未知數(shù)的方法不便于程序化，因此一般采用附有條件的間接平差來(lái)解算。其中a、b系數(shù)的計(jì)算與誤差方程式中的計(jì)算完全一樣，而且條件式不需要法化，直接附在法方程后即可。三、法方程式的組成與解算1．法方程式的組成2．法方程式的解算高斯消去法

下圖中A為已知水準(zhǔn)點(diǎn)，其高程HA＝237.483m，為了確定B、C、D點(diǎn)高程，共觀測(cè)了5個(gè)高差，高差觀測(cè)值及相應(yīng)水準(zhǔn)路線(xiàn)的路線(xiàn)長(zhǎng)度為

試按間接平差法求B、C、D點(diǎn)高程的平差值。

實(shí)例：

§4-4高程控制網(wǎng)平差程序設(shè)計(jì)

這里主要介紹以測(cè)段的高差為平差元素、待定點(diǎn)的高程為未知數(shù)的間接平差法的解算過(guò)程。一、高程控制網(wǎng)間接平差的步驟及總框圖

1．高程控制網(wǎng)間接平差計(jì)算步驟(1)計(jì)算待定點(diǎn)的近似高程X＝(x1，x2．．．)T(2)列出誤差方程(3)組成法方程(4)解算法方程，求得dX＝(dx1，dx2．．．)T(5)求得平差后的高程X＝X十dX(6)如果dX中的絕對(duì)值最大的一個(gè)小于給定的值，則平差結(jié)束，否則由新的近似值再一次平差，即重復(fù)第(2)、(3)、(4)、(5)步。(7)精度評(píng)定。2．高程控制網(wǎng)間接平差流程圖

高程控制網(wǎng)間接平差是以測(cè)段高差為平差元素。一般為三角高程網(wǎng)和水準(zhǔn)高程網(wǎng)的平差計(jì)算。要能夠評(píng)定網(wǎng)中任意點(diǎn)高程和任意兩點(diǎn)間高差的精度。主要包括以下三個(gè)主模塊。(1)數(shù)據(jù)輸入模塊(2)平差計(jì)算模塊(3)精度評(píng)定及成果輸出模塊3．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

(1)網(wǎng)形的編號(hào)

為了編程方便，首先約定各高程點(diǎn)編號(hào)由小到大按自然數(shù)的順序編碼，不可重復(fù)也不可缺少。已知點(diǎn)優(yōu)先于待定點(diǎn)，靠近已知點(diǎn)的待定點(diǎn)編號(hào)要盡量小。

(2)簡(jiǎn)變約定(WORD為無(wú)符號(hào)整型)WORDIKP：已知點(diǎn)點(diǎn)數(shù)WORDIUP：未知點(diǎn)點(diǎn)數(shù)WORDIQ：總點(diǎn)數(shù)。IQ：IKP+IUPWORDIGL：已知概略高程點(diǎn)數(shù)WORDIOH：高差觀測(cè)個(gè)數(shù)WORDIZ：未知數(shù)總個(gè)數(shù)。IZ＝2*IUPWORDUD：評(píng)定精度的個(gè)數(shù)DoubleEM：驗(yàn)前單位權(quán)中誤差(mm)試按間接平差法求B、C、D點(diǎn)高程的平差值。

實(shí)例：

下圖中A為已知水準(zhǔn)點(diǎn)，其高程HA＝237.483m，為了確定B、C、D點(diǎn)高程，共觀測(cè)了5個(gè)高差，高差觀測(cè)值及相應(yīng)水準(zhǔn)路線(xiàn)的路線(xiàn)長(zhǎng)度為

例4—2如圖所示的水準(zhǔn)高程控制網(wǎng)，已知點(diǎn)2個(gè)，未知點(diǎn)3個(gè)，總點(diǎn)數(shù)5，已知概略高程點(diǎn)數(shù)0，高差觀測(cè)值個(gè)數(shù)7，評(píng)定精度的個(gè)數(shù)3。網(wǎng)形編號(hào)如圖4—2所示。各測(cè)段高差及距離測(cè)段名高差觀測(cè)值（m）測(cè)段距離（KM）黑土街寺莊路1.3591.1黑土街北大街2.0091.7關(guān)帝廟寺莊路0.3632.3關(guān)帝廟北大街1.0122.7寺莊路北大街0.6572.4寺莊路城南路0.2381.4城南路關(guān)帝廟-0.5952.6精度評(píng)定元素序號(hào)精度評(píng)定元素1寺莊路-北大街2寺莊路3北大街

列出一個(gè)誤差方程式后立即法化，并且要對(duì)i和j是否為已知點(diǎn)作處理。每一個(gè)誤差方程最多只能有三個(gè)法方程式的系數(shù)和二個(gè)常數(shù)項(xiàng)，其組成分別為：paa、pab、(或pba)、pbb、pal、pbl，將其分別累加于RM[]敷組和RW[]敷組的相應(yīng)單元，當(dāng)所有的誤差方程式都法化后組成最終的法方程系數(shù)和其對(duì)應(yīng)的常數(shù)項(xiàng)．誤差方程式的常數(shù)項(xiàng)以毫米為單位。3．程序字符串ADJC用于控制定權(quán)方式，如果ADJC：“水準(zhǔn)網(wǎng)”，則用定權(quán)元素的倒數(shù)定權(quán)；否則用定權(quán)元素倒數(shù)的平方定權(quán)?！?-5坐標(biāo)換帶與新舊坐標(biāo)轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)一、高斯投影坐標(biāo)換帶高斯投影坐標(biāo)換帶計(jì)算常用的兩種方法是，查表和使用高斯投影正、反算公式間接進(jìn)行換帶計(jì)算。后一種方法其實(shí)質(zhì)是把橢球面上的大地坐標(biāo)作為過(guò)渡坐標(biāo)。首先把I投影帶內(nèi)的平面坐標(biāo)(x，y)1，利用高斯投影反算公式換算成橢球面上的大地坐標(biāo)(B，L)，進(jìn)而得到（l為經(jīng)差)；然后再由此大地坐標(biāo)(B，L)，利用投影正算公式換算成相鄰帶Ⅱ的平面坐標(biāo)(x，y)Ⅱ，下面是高斯投影坐標(biāo)換帶計(jì)算常用的數(shù)學(xué)模型。1.高斯投影正算公式2.高斯投影反算公式利用高斯投影正、反算公式間接進(jìn)行換帶計(jì)算，精度可靠，通用性強(qiáng)，它不僅適用于6°→6°帶，3°→3°帶以及6°→3°帶互相之間的鄰帶坐標(biāo)換帶，而且也適用于任意帶之間的坐標(biāo)換帶。高斯投影坐標(biāo)變換計(jì)算器輸入?yún)^(qū)輸出區(qū)

緯度BX=經(jīng)度LY=坐標(biāo)正算0000輸入?yún)^(qū)輸出區(qū)X=緯度B=Y=經(jīng)度L=坐標(biāo)反算0000二、新舊坐標(biāo)換算舊坐標(biāo)系指先前建立和計(jì)算了的控制點(diǎn)坐標(biāo)系，而新坐標(biāo)系指后來(lái)建立或重新計(jì)算的控制點(diǎn)坐標(biāo)系，這就必然存在著坐標(biāo)系的換算問(wèn)題。換算方法不外乎有兩種——嚴(yán)密方法和近似方法。所謂嚴(yán)密方法，就是將舊網(wǎng)的全部觀測(cè)資料，重新歸算到新坐標(biāo)系中，重新平差并算出各點(diǎn)的新坐標(biāo)值。而近似方法是在舊網(wǎng)原始觀測(cè)資料不足或其它工程急需的情況下，常采用的一種方法。采用近似方法對(duì)新舊坐標(biāo)換算，必須有足夠的新舊網(wǎng)重合點(diǎn)，根據(jù)重合點(diǎn)的差值，按一定的規(guī)律修正舊網(wǎng)的各點(diǎn)坐標(biāo)值，使舊網(wǎng)與新網(wǎng)達(dá)到最佳吻合。下面是常見(jiàn)幾種方法的數(shù)學(xué)模型。

1．簡(jiǎn)單變換方法(赫爾默特法)這種變換法的實(shí)質(zhì)是使舊網(wǎng)坐標(biāo)系平移、旋轉(zhuǎn)和進(jìn)行尺度因子改正。其敷學(xué)模型如下2．正形變換法式中，p0，pl，p2，p3，q0，q1，q2，q3，分別為坐標(biāo)交換參數(shù)的最或是值。式中，a，b為坐標(biāo)平移值；α為坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)角，k為尺度因子。實(shí)驗(yàn)三：控制測(cè)量常用程序設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求⒈初步掌握控制測(cè)量數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型；⒉初步學(xué)會(huì)控制測(cè)量常用軟件設(shè)計(jì)方法、過(guò)程、程序代碼編寫(xiě)方法及程序調(diào)試過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)安排⒈本實(shí)驗(yàn)需要4學(xué)時(shí)。⒉實(shí)驗(yàn)每個(gè)小組1人，用C語(yǔ)言在計(jì)算機(jī)上完成程序代碼