地面控制網(wǎng)平差軟件的比較與選擇

地面控制網(wǎng)平差軟件的比較與選擇

0用戶對(duì)軟件的應(yīng)用受到限制隨著現(xiàn)代編程語言的發(fā)展，土壤控制網(wǎng)平均軟件的生產(chǎn)水平高、兼容性強(qiáng)、處理速度快、和解容量大的特點(diǎn)被廣泛使用。然而,由于有些用戶對(duì)這些軟件的數(shù)據(jù)處理過程和適用范圍不太了解,致使軟件的應(yīng)用受到限制。筆者在應(yīng)用工程測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(ESDPS)、南方平差易(PowerAdjust)、清華山維(NASEW)、科傻系統(tǒng)(COSA)4種常用的地面控制軟件,對(duì)給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行解算,并對(duì)解算結(jié)果進(jìn)行比較,總結(jié)出了各種軟件的應(yīng)用特點(diǎn),供相關(guān)用戶借鑒。1軟件的特點(diǎn)和功能1.1基于fpga的測(cè)量數(shù)據(jù)處理軟件(1)工程測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(EngineeringSurveyingDataProcessSoftware,簡(jiǎn)稱ESDPS)是睿智測(cè)繪科技公司開發(fā)的系列軟件之一。它是在中文Windows系統(tǒng)下,用VisualC++6.0開發(fā)而成的工程測(cè)量數(shù)據(jù)處理軟件。該軟操作直觀、界面美觀、設(shè)計(jì)合理,利于用戶操作。(2)南方平差易(PowerAdjust,簡(jiǎn)稱PA)是由南方測(cè)繪儀器公司在Windows系統(tǒng)下用VC++開發(fā)的地方控制測(cè)量數(shù)據(jù)處理軟件。(3)NASEW工程測(cè)量控制網(wǎng)平差系統(tǒng)是清華山維新技術(shù)開發(fā)有限公司開發(fā)的系列程序之一,是一個(gè)適用于各種測(cè)量控制網(wǎng)平差的工具。(4)科傻系統(tǒng)的地面控制測(cè)量數(shù)據(jù)處理通用軟件包(簡(jiǎn)稱CODAPS)是武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院精密工程領(lǐng)域的專家研制系統(tǒng)。它可以在便攜式或臺(tái)式微機(jī)的Windows環(huán)境下運(yùn)行。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是,自動(dòng)化程度高,可以完成內(nèi)業(yè)概算、平差和成果報(bào)表輸出的自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理流程,解算速度快,解算容量大。1.2軟件的基本功能測(cè)試4種軟件基本功能對(duì)照如表1所示,平差功能對(duì)照如表2所示[1～3]。2軟件數(shù)據(jù)處理流程2.1導(dǎo)線平差模塊的實(shí)現(xiàn)ESDPS軟件導(dǎo)線平差功能,適用于地形控制測(cè)量的附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線、支導(dǎo)線、無定向?qū)Ь€等的解算。每種圖形,導(dǎo)線一端為兩已知點(diǎn)(無定向?qū)Ь€除外)。導(dǎo)線平差計(jì)算的過程可簡(jiǎn)單分為數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)成果輸出3個(gè)步驟。(1)數(shù)據(jù)錄入。要求根據(jù)線路的走向輸入數(shù)據(jù)。在導(dǎo)線平差模塊中,選擇需要計(jì)算的導(dǎo)線類型。在軟件的數(shù)據(jù)輸入窗口錄入點(diǎn)名、已知點(diǎn)坐標(biāo)、角度和邊長(zhǎng)。軟件不提供輸入已知方位角的功能,如果知道已知方位而不知道另一已知點(diǎn)的坐標(biāo),可根據(jù)已知方位角假定距離,通過“坐標(biāo)正算”計(jì)算出點(diǎn)坐標(biāo)。該點(diǎn)作為一個(gè)已知點(diǎn)。(2)數(shù)據(jù)處理。選擇數(shù)據(jù)處理菜單,輸入正確的數(shù)據(jù)信息,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)顯示運(yùn)行結(jié)果。(3)數(shù)據(jù)成果輸出。可以選擇使用報(bào)表輸出、繪圖輸出等。2.2城市平差函數(shù)計(jì)算的步驟平差易數(shù)據(jù)處理過程是數(shù)據(jù)錄入、坐標(biāo)推算、坐標(biāo)概算、選擇計(jì)算方案、閉合差計(jì)算、平差計(jì)算、成果輸出等。(1)數(shù)據(jù)錄入。南方平差易數(shù)據(jù)錄入包括測(cè)站信息區(qū)和觀測(cè)信息區(qū)兩部分。測(cè)站信息區(qū)中的“屬性”用以區(qū)別已知點(diǎn)與未知點(diǎn)。(2)坐標(biāo)推算和概算。坐標(biāo)推算是由觀測(cè)值自動(dòng)推算近似坐標(biāo)或近似高程。坐標(biāo)概算的項(xiàng)目有歸心改正、氣象改正、方向改化、邊長(zhǎng)投影改正、邊長(zhǎng)高斯改化、邊長(zhǎng)加乘常數(shù)改正等。(3)選擇計(jì)算方案。計(jì)算方案中提供國(guó)家二等、三等、四等,城市一級(jí)、二級(jí),圖根等平面控制網(wǎng)。(4)閉合差計(jì)算。通過閉合差,可以檢核閉合導(dǎo)線是否超限,甚至可檢查出角度是否輸入錯(cuò)誤。(5)平差計(jì)算。根據(jù)不同的網(wǎng)形,自動(dòng)進(jìn)行平差計(jì)算。在進(jìn)行平差計(jì)算前,需要先設(shè)置先驗(yàn)的方向中誤差與測(cè)距的固定誤差和比例誤差,并進(jìn)行坐標(biāo)推算。(6)平差報(bào)告的生成與輸出。包括了精度統(tǒng)計(jì)表、網(wǎng)形分析、平差報(bào)告、報(bào)表模板定制、控制網(wǎng)平差報(bào)告、打印等內(nèi)容。2.3軟件的基本內(nèi)容清華山維控制網(wǎng)處理的基本過程是數(shù)據(jù)輸入、概算、閉合差計(jì)算、平差、精度評(píng)定、成果輸出。(1)數(shù)據(jù)輸入。數(shù)據(jù)輸入分為手工輸入和文件打開兩種形式。手工輸入數(shù)據(jù)可以使用電子表格或文本編輯窗。該軟件對(duì)已知數(shù)據(jù)定義了屬性,在進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入時(shí),應(yīng)注意數(shù)據(jù)的屬性。另外,其觀測(cè)值也支持不同的精度值,且固定觀測(cè)值平差時(shí),其權(quán)為先驗(yàn)誤差的100萬倍。(2)概算。清華山維軟件能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行概算、歸心改正和高斯改化。(3)閉合差計(jì)算。在使用閉合差運(yùn)算功能時(shí),系統(tǒng)可以完成各基本閉合差、權(quán)倒數(shù)、限差和屬性的計(jì)算。(4)平差、精度評(píng)定?？刹捎脝未纹讲?、迭代平差、驗(yàn)后定權(quán)、多粗差剔除等平差方法。(5)成果輸出。成果輸出功能可以設(shè)置打印內(nèi)容,對(duì)頁面格式也可按照需求進(jìn)行設(shè)置。2.4平面位置校正—科傻系統(tǒng)軟件科傻系統(tǒng)可完成從概算到高程網(wǎng)、平面網(wǎng)平差的自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理流程,同時(shí)具有控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、粗差探測(cè)與剔除、方差分量估計(jì)、閉合差計(jì)算等功能?？粕迪到y(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程是數(shù)據(jù)輸入、控制網(wǎng)平差、粗差剔除和方差分量估計(jì)、報(bào)表輸出。(1)數(shù)據(jù)輸入。數(shù)據(jù)輸入功能支持文件打開和手工錄入兩種方式。平面觀測(cè)值文件中的測(cè)站順序可以任意排列。在同測(cè)站上的方向和邊長(zhǎng)觀測(cè)值,必須按順時(shí)針順序排列。每一個(gè)有觀測(cè)值的測(cè)站,在文件中只能出現(xiàn)一次。已知邊長(zhǎng)和已知方位角的精度值設(shè)置為“0”。在進(jìn)行角度錄入時(shí),科傻系統(tǒng)與南方平差易、清華山維類似,要求每一個(gè)有觀測(cè)值的測(cè)站在文件中只能出現(xiàn)一次,第一個(gè)照準(zhǔn)點(diǎn)即為定向點(diǎn)或稱歸零觀測(cè)值,其方向值定為0.0000,而且定向點(diǎn)必須是唯一的。其他照準(zhǔn)點(diǎn)方向值是從第一個(gè)照準(zhǔn)點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)到該照準(zhǔn)點(diǎn)的角度值。(2)控制網(wǎng)平差。觀測(cè)文件準(zhǔn)備好后,即可進(jìn)行平差處理。平差前,一般要進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。(3)粗差剔除和方差分量估計(jì)。粗差剔除計(jì)算工作量較大,程序會(huì)對(duì)粗差信息及粗差探測(cè)過程粗差大小和所在觀測(cè)值做出分析。方差分量估計(jì)應(yīng)在粗差剔除之后進(jìn)行。進(jìn)行方差分量估計(jì)后,程序給出平差結(jié)果。(4)報(bào)表輸出。報(bào)表輸出功能可提供原始數(shù)據(jù)報(bào)表和平差結(jié)果報(bào)表。3解算和計(jì)算結(jié)果本文采用附合導(dǎo)線和邊角網(wǎng)兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行解算,并比較計(jì)算結(jié)果。附合導(dǎo)線數(shù)據(jù)使用4款軟件進(jìn)行計(jì)算,邊角網(wǎng)數(shù)據(jù)使用除ESDPS以外的其他3款軟件進(jìn)行解算。3.1觀測(cè)數(shù)據(jù)附合導(dǎo)線的已知數(shù)據(jù)與觀測(cè)數(shù)據(jù)如圖1所示。邊角網(wǎng)的圖形如圖2所示,已知數(shù)據(jù)G1(X:31250.25;Y:11500.41)、G2(X:33256.57;Y:10900.84)。觀測(cè)數(shù)據(jù)如表3所示。算例中所給的角度數(shù)據(jù)格式以度、分、秒格式表示,如“12.3456”表示12度34分56秒。邊長(zhǎng)與坐標(biāo)數(shù)據(jù)的單位為m。3.2s-pa確定將4種軟件附合導(dǎo)線中的3個(gè)未知點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行兩兩比較(如“ESDPS-PA”是Esdps),計(jì)算出的坐標(biāo)值與PA計(jì)算出的坐標(biāo)值求差取絕對(duì)值。經(jīng)過比較得出下列結(jié)果:X方向差值最大10mm,Y方向差值最大23mm。大部分?jǐn)?shù)據(jù)差值在1cm以內(nèi),最弱點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差為25mm。3.3計(jì)算結(jié)果比較邊角網(wǎng)未知點(diǎn)有3個(gè),使用3種軟件進(jìn)行解算,并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行兩兩比較,得出如下結(jié)果:X方向差值最大8.6mm,Y方向最大8.3mm,總體差值在1cm以內(nèi),最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為9mm。4貿(mào)易平差軟件類型根據(jù)以上的解算可以得出如下結(jié)論:(1)ESDPS軟件操作方便、快捷、簡(jiǎn)單、易學(xué),適宜計(jì)算地形控制測(cè)量中的附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線,