測(cè)量平差程序設(shè)計(jì)

測(cè)量平差程序設(shè)計(jì)第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日

一、學(xué)習(xí)本課程的意義

3、目前觀測(cè)儀器正朝著光電一體化和自動(dòng)化方向迅猛發(fā)展，對(duì)測(cè)繪人員儀器操作技能要求已經(jīng)越來越低，而對(duì)其數(shù)據(jù)處理能力的要求則越來越高，因此，目前數(shù)據(jù)處理的能力成為了衡量測(cè)繪專業(yè)人員業(yè)務(wù)水平的主要標(biāo)志。第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日

一、學(xué)習(xí)本課程的意義

4、學(xué)習(xí)本課程，可以達(dá)到深入理解誤差與測(cè)量數(shù)據(jù)處理理論，培養(yǎng)邏輯思維能力的目的。并通過本課程安排的實(shí)踐環(huán)節(jié)，掌握數(shù)值計(jì)算程序設(shè)計(jì)的基本技能，能為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日

二、教學(xué)內(nèi)容和方法、要求

（一）、教學(xué)內(nèi)容1、控制網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念與方法2、觀測(cè)數(shù)據(jù)的錄入與判讀、存儲(chǔ)方法第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日（一）、教學(xué)內(nèi)容3、近似坐標(biāo)的推算方法4、以方向值為觀測(cè)值，按間接平差模型組成誤差方程的方法第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日

（一）、教學(xué)內(nèi)容

5、對(duì)稱線性方程組的上三角存儲(chǔ)方法6、高斯約化法解算線性對(duì)稱方程組的算法第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日（一）、教學(xué)內(nèi)容

7、上三角存儲(chǔ)下的法方程系數(shù)陣求逆方法8、精度評(píng)定算法9、成果輸出設(shè)計(jì)第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日

（二）、教學(xué)方法、要求

教學(xué)方法：結(jié)合一個(gè)任意導(dǎo)線控制網(wǎng)程序設(shè)計(jì)的實(shí)例，循序漸進(jìn)的講授測(cè)量數(shù)值計(jì)算程序設(shè)計(jì)的方法和技能。在授課過程中，適度復(fù)習(xí)測(cè)量平差的基本理論與方法，使平差理論掌握不太好的同學(xué)，也能理解本課程授課內(nèi)容。第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日（二）、教學(xué)方法、要求要求：1、學(xué)習(xí)本課程后，能熟練運(yùn)用VB程序設(shè)計(jì)語言，掌握導(dǎo)線控制網(wǎng)平差、高程控制網(wǎng)平差、最小二乘平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、最小二乘擬合等常用測(cè)量計(jì)算程序的設(shè)計(jì)方法與技能第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日（二）、教學(xué)方法、要求要求：2、通過學(xué)習(xí)本課程，深化對(duì)測(cè)量誤差理論與方法的理解，使邏輯思維能力得到高強(qiáng)度的鍛煉第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日（三）、程序設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)和難點(diǎn)1、控制網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：由于控制網(wǎng)的網(wǎng)型是不可預(yù)設(shè)的，所以平差程序必須能適應(yīng)各種可能的網(wǎng)型。要實(shí)現(xiàn)這一要求，設(shè)計(jì)能使計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別控制網(wǎng)網(wǎng)型的觀測(cè)數(shù)據(jù)格式，是程序設(shè)計(jì)的首要問題。第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日（三）、程序設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)和難點(diǎn)數(shù)據(jù)組織的優(yōu)劣直接決定了計(jì)算程序的實(shí)用性、可靠性，并很大程度上決定了程序的復(fù)雜程度。因此這項(xiàng)工作是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，也是設(shè)計(jì)工作的一個(gè)難點(diǎn)。第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日（三）、程序設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)和難點(diǎn)2、數(shù)據(jù)的判讀、存儲(chǔ)方法設(shè)計(jì)：控制網(wǎng)的形狀是復(fù)雜而多樣的，平差程序要解決觀測(cè)值是由什么點(diǎn)照準(zhǔn)什么點(diǎn)的？控制點(diǎn)點(diǎn)名與點(diǎn)號(hào)如何對(duì)應(yīng)等一系列問題。這些問題處理的方法是否簡(jiǎn)便易行、安全可靠，都有賴于觀測(cè)數(shù)據(jù)的判讀和分類存儲(chǔ)設(shè)計(jì)，所以這也是平差程序設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日（三）、程序設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)和難點(diǎn)3、近似坐標(biāo)推算：測(cè)量平差采用的最小二乘準(zhǔn)則是建立在線性代數(shù)基礎(chǔ)上的，所以為了將條件方程（誤差方程）線性化，首先要推算待定點(diǎn)計(jì)算坐標(biāo)。如前所述，由于控制網(wǎng)形不可預(yù)設(shè)，所以設(shè)計(jì)一種能適合各種網(wǎng)形結(jié)構(gòu)的近似坐標(biāo)推算的算法，也是平差程序設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日（三）、程序設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)和難點(diǎn)4、誤差方程建立、法方程組成和解算：相對(duì)于前幾個(gè)問題，這一部分程序的實(shí)現(xiàn)，需要較高的設(shè)計(jì)技巧，但其算法已經(jīng)較為成熟，有公開的資料可供借鑒。對(duì)比而言，如果說前3個(gè)問題的解決，需要?jiǎng)?chuàng)造性地找出算法，而這一問題，困難則在于如何靈活將給定的算法程序化。第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日（三）、程序設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)和難點(diǎn)5、精度評(píng)定和成果輸出：對(duì)于間接平差，法方程系數(shù)陣的逆陣就是待定參數(shù)的協(xié)因數(shù)陣，所以前者歸結(jié)于三角陣存儲(chǔ)的法方程系數(shù)陣求逆問題，這一部分運(yùn)用的設(shè)計(jì)技巧難度很大，而后者技巧上沒有什么難度，但是實(shí)現(xiàn)較為繁瑣。第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日

三、平差程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、什么叫做平差程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)測(cè)量觀測(cè)數(shù)據(jù)之間存在固定的關(guān)系，例如方向值、觀測(cè)邊都只有與測(cè)站點(diǎn)、照準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)系起來才有意義，所以確定了關(guān)系的觀測(cè)值就是“控制網(wǎng)”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日三、平差程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡管對(duì)于觀測(cè)結(jié)束的控制網(wǎng)而言，觀測(cè)之間的關(guān)系是確定的，但是不同的平差程序，反映這些關(guān)系的方法不相同，所以說控制網(wǎng)的已知數(shù)據(jù)、觀測(cè)數(shù)據(jù)、以及描述它們之間聯(lián)系的組織編排方法設(shè)計(jì)，就稱為“測(cè)量平差程序”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

第18頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日三、平差程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、控制網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在平差程序設(shè)計(jì)中的作用對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的通用平差程序設(shè)計(jì)，首要的問題就是確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。程序的實(shí)用性、可靠性都很大程度上取決于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否合理。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也直接決定著算法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一變，程序就隨之改變，所以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的問題，以至于有人提出；算法＋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)＝程序。第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日三、平差程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、平差程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的條件（1）、充分條件：應(yīng)包含足夠的數(shù)據(jù)，即：必要的起算數(shù)據(jù)，大于必要觀測(cè)數(shù)的獨(dú)立觀測(cè)值，這一點(diǎn)主要通過合理的布網(wǎng)和觀測(cè)來解決，與程序設(shè)計(jì)關(guān)系不大。第20頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日三、平差程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（2）、必要條件：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只含構(gòu)網(wǎng)必須的數(shù)據(jù)，無冗余數(shù)據(jù)。注意這里所謂冗余數(shù)據(jù)是指描述網(wǎng)型的關(guān)系數(shù)據(jù)冗余，而不是多余觀測(cè)數(shù)。第21頁，共22頁，2023年，2月20日，星期日三、平差程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（3）、滿足充分必要條件與否與程序的關(guān)系：不滿