測(cè)繪程序設(shè)計(jì)課程實(shí)習(xí)報(bào)告模板

1、一、實(shí)習(xí)目的測(cè)繪程序設(shè)計(jì)是一門理論與實(shí)踐并重的課程，課程設(shè)計(jì)是測(cè)量數(shù)據(jù)處理理論學(xué)習(xí)的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，可以看做是在學(xué)習(xí)了專業(yè)基礎(chǔ)理論課誤差理論與測(cè)量平差基礎(chǔ)課程后進(jìn)行的一門實(shí)踐課程，其目的是增強(qiáng)學(xué)生對(duì)測(cè)量平差基礎(chǔ)理論的理解，牢固掌握測(cè)量平差的基本原理和公式，熟悉測(cè)量數(shù)據(jù)處理的基本原理和方法，靈活準(zhǔn)確地應(yīng)用于解決各類數(shù)據(jù)處理的實(shí)際問題，回顧所學(xué)習(xí)過的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、C+高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、誤差理論與平差基礎(chǔ)、概率統(tǒng)計(jì)等課程知識(shí)，并能用所學(xué)的計(jì)算機(jī)知識(shí)，編制程序來計(jì)算實(shí)現(xiàn)矩陣（數(shù)組）、條件平差/ 間接平差以及水準(zhǔn)網(wǎng)東平差的運(yùn)算。二、實(shí)習(xí)內(nèi)容1 、 了 解角度值與弧度制的關(guān)系，編寫簡(jiǎn)單的程序，實(shí)現(xiàn)角度制與弧

2、度制的相互轉(zhuǎn)化；2、結(jié)合C+高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，回顧矩陣的運(yùn)算（矩陣的加減 法、矩 陣的乘法、矩陣的轉(zhuǎn)置、矩陣的求逆），矩陣的運(yùn)算是進(jìn)行平差的主要程序，無(wú)論是哪一種平差模型，都不可或缺。因此，編寫程序?qū)崿F(xiàn)矩陣的運(yùn)算十分重要。3、在實(shí)現(xiàn)矩陣的運(yùn)算之后，學(xué)會(huì)文件的讀寫操作，再加上一些程序?qū)崿F(xiàn)間接4、在已實(shí)現(xiàn)的間接平差程序上實(shí)現(xiàn)水準(zhǔn)網(wǎng)平差，將觀測(cè)數(shù)據(jù)輸入到文本，學(xué)會(huì)從觀測(cè)數(shù) 關(guān)矩陣。平差/條件平差的運(yùn)算中讀取相三、實(shí)習(xí)過程（一）角度與弧度的相互轉(zhuǎn)化C+程序設(shè)計(jì)中，關(guān)于角度的計(jì)算以弧度制為單位，而在測(cè)量以及具體工作中我們通常習(xí)慣以角度制為單位。這樣，在數(shù)據(jù)處理中，經(jīng)常需要在角度制與弧度制之間進(jìn)

3、行相互轉(zhuǎn)化。這里，我們利用C+數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)math.h中的相關(guān)函數(shù)完成這兩種功能。這里，我們使用double類型數(shù)據(jù)表示角度制數(shù)和弧度制數(shù)。例如：123度44分 58.445秒，用double類型表示為123.4458445,其中分、秒根據(jù)小數(shù)位確定。在角度制與弧度制的轉(zhuǎn)化中，涉及如下圖所示的兩個(gè)環(huán)節(jié)。程序設(shè)計(jì)基本思想：應(yīng)用角度與弧度的比例關(guān)系，進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化。JD （角度）=HD （弧度）*180/ n ；HD （弧度）=JD （角度）* n /180（二）文件讀寫操作1 .思路及方法：頭文件 #include<fstream> ,以 test.text 文件為例（1）讀取文件：;i

4、f（!fin）；讀取文件的下ifstream fin ； fin.open（ "test.txt ”）檢查是否正常打開 .is_open（）；if(fin.is_open() ； if(fin.fail()if(!fin.good() 一行； fin.getline（buf,90）; ； getline（fin,line）;（ 2） 關(guān)閉文件:fin.close（）; 將數(shù)據(jù)寫入文件ofstream fout;fout<<data;fout.close（）;使用之前要先檢查文件是否正常打開，結(jié)束以后要記得關(guān)閉文件。（三）動(dòng)態(tài)創(chuàng)建數(shù)組和矩陣的運(yùn)算1. 動(dòng)態(tài)創(chuàng)建數(shù)組：（ 1）

5、動(dòng)態(tài)數(shù)組創(chuàng)建有兩種方法：方法一：用一位數(shù)組代替二維數(shù)組方法二：二維數(shù)組（ 2）主要思想是：使用new 和 delete 兩個(gè)運(yùn)算符。new 的功能是動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，語(yǔ)法格式為：new 類型名 T （初值列表）；該語(yǔ)句在程序運(yùn)行過程中申請(qǐng)分配用于存放 T 類型數(shù)據(jù)的內(nèi)存空間，并使用初值列表中的值進(jìn)行初始化。如果內(nèi)存申請(qǐng)成功，new 運(yùn)算返回一個(gè)指向新分配內(nèi)存首地址的T 類型的指針，如果失敗，就返回空指針。 delete 的功能用來刪除由new 建立的對(duì)象，釋放指針?biāo)赶虻膬?nèi)存空間。2. 矩陣的運(yùn)算（加、減、乘、轉(zhuǎn)置及求逆）在數(shù)據(jù)處理程序中，經(jīng)常需要用到矩陣的基本計(jì)算，包括矩陣的加減、乘積、轉(zhuǎn)置、求

6、逆等。在測(cè)量數(shù)據(jù)處理中，還需要用到一些具體的、有規(guī)律和統(tǒng)一的矩陣計(jì)算。在此，為程序簡(jiǎn)單起見，我們用C+語(yǔ)言的數(shù)組表示矩陣，定義矩陣的最大維數(shù)為MAX （定義矩陣存儲(chǔ)空間大?。?，函數(shù)中對(duì)同類計(jì)算使用C+重載的概念進(jìn)行處理，從而使程序清晰、應(yīng)用方便。3. 思路及方法：平差計(jì)算過程中涉及到的都是矩陣的計(jì)算，因此我們要編程實(shí)現(xiàn)矩陣的各種計(jì)算。具體來說：（1） 矩陣的加（ 減 ） 法：首先要判斷兩個(gè)矩陣是否具有相同的行數(shù)和數(shù)，若行數(shù)或列數(shù)不同，則輸出“無(wú)法相加(減)!(2)矩陣的乘法：對(duì)于乘法首先仍要判斷兩個(gè)矩陣的行數(shù)和列數(shù)，判斷的準(zhǔn) 則是 第一個(gè)矩陣的列數(shù)要等于第二個(gè)矩陣的行數(shù)，只有這樣兩個(gè)矩陣才能夠

7、相乘。對(duì)nx m階矩陣A和px q階矩陣B, A和B的乘法運(yùn)算可定義為：由上面的式子可以看出，乘積 AB表示矩陣A的所有元素與B之間的乘 積組 合而成的較大的矩陣，B _ A則完全類似.A_ B和B _ A均為npx mq矩陣，但一般情 況下A BE： B A .和普通矩陣的乘法不同，乘法并不要求兩個(gè)被乘矩陣滿足任何維數(shù)匹配方面的要求。(3)矩陣的轉(zhuǎn)置：將矩陣的行列進(jìn)行交換，考慮到在計(jì)算過程中我們需要用到轉(zhuǎn)置矩陣，在轉(zhuǎn)置函數(shù)中我們?cè)谳敵鲛D(zhuǎn)置矩陣的同時(shí)仍然創(chuàng)建了 一個(gè)col*row大小的矩陣用來存儲(chǔ)轉(zhuǎn)置矩陣。(4)矩陣的求逆：Aa(-1)=(1/|A|) x A*,其中Aa(-1)表示矩陣A的逆

8、矩陣，其 中網(wǎng) 為矩陣A的行列式，A*為矩陣A的伴隨矩陣，此方法看似簡(jiǎn)單，但運(yùn)算比較復(fù)雜，因此不常用。逆矩陣的另外一種常用的求法：(A|E)經(jīng)過初等變換得到(E|AA(-1),此方法為高斯消元法。只有滿足一下條件才能進(jìn)行矩陣的求逆運(yùn)算：a秩等于行數(shù)b行列式不為0 c行向量(或列向量)是線性無(wú)關(guān)組d存在一個(gè)矩陣，與它的乘積是單位陣e作為線性方程組的系數(shù)有唯一解f滿秩g 可以經(jīng)過初等行變換化為單位矩陣h 伴隨矩陣可逆i 可以表示成初等矩陣的乘積 j 它的轉(zhuǎn)置可逆k 它去左 （ 右 ） 乘另一個(gè)矩陣,秩不變（四）間接平差模型1、 、思路與方法：通過實(shí)習(xí)3 的實(shí)習(xí)，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了矩陣的各種運(yùn)算并將其編

9、寫成類，在接下來的實(shí)習(xí)過程中，我們只需聲明矩陣類的對(duì)象然后調(diào)用函數(shù)就能進(jìn)行間接平差的計(jì)算了。間接平差法（參數(shù)平差法）是通過選定t 個(gè)與觀測(cè)值有一定關(guān)系的獨(dú)立未知量作為參數(shù)，將每個(gè)觀測(cè)值都分別表達(dá)成這t 個(gè)參數(shù)的函數(shù)，建立函數(shù)模型，按最小二乘原理，用求自由極值的方法解出參數(shù)的最或然值，從而求得各觀測(cè)值的平差值。2、 間 接平差基本原理：設(shè)平差問題中有n個(gè)觀測(cè)值L,已知其協(xié)因數(shù)陣Q二P',必要觀測(cè)數(shù)為t,選定t個(gè) 獨(dú)立參數(shù)X,其近似值為=X° X,觀測(cè)值L與改正數(shù)V之和L 二 L 'V , 稱為觀測(cè)量的平差值。3、 按 間接平差法求平差值的計(jì)算步驟：（ 1 ） . 根據(jù)平

10、差問題的性質(zhì)，選擇t 個(gè)獨(dú)立量作為參數(shù)；（ 2） .將每一個(gè)觀測(cè)量的平差值分別表達(dá)成所選參數(shù)的函數(shù)，若函數(shù)非線性要將其線性化，列出誤差方程；（ 3） . 由誤差方程系數(shù)B 和自由項(xiàng)I 組成法方程，法方程個(gè)數(shù)等于參數(shù)的個(gè)數(shù)t ;（ 4） .解算法方程，求出參數(shù)外，計(jì)算參數(shù)的平差值刃 =X0 ?刃；（ 5） ?由誤差方程計(jì)算V,求出觀測(cè)量平差值A(chǔ)L V ;（ 6） 定精度。(五)條件平差模型1、 定義：在一個(gè)幾何模型中有r個(gè)多余觀測(cè)值，就產(chǎn)生r個(gè)條件方程，以條 件 方程為函數(shù)模型的平差方法，就是條件平差。2、 條件平差的函數(shù)模型：AV+W=O3、 精度評(píng)定：在第一個(gè)問題中已經(jīng)闡述了計(jì)算未知量最或然

11、值的原理和公式，下面來論述測(cè)量平差的第二個(gè)任務(wù)，即評(píng)定測(cè)量成果的精度。精度評(píng)定包括單位權(quán)方差占2和單位權(quán)中誤差2的計(jì)算、平差值函數(shù)(F二f(L)的協(xié)因數(shù)Qff及其中誤差的計(jì)算穴2當(dāng)已知單位權(quán)方差0時(shí)，如果知道某量的權(quán)為P,則該量的方差為r22 1一：0Pfo在實(shí)際工作中，由于觀測(cè)值的個(gè)數(shù) n是有限值，因此，只能求出匚0的估值;:?0和二F的估值。4、平差值函數(shù)的協(xié)因數(shù)在條件平差中，平差計(jì)算后，首先得到的是各個(gè)觀測(cè)量的平差值。例如，水準(zhǔn) 網(wǎng)中 的高差觀測(cè)值的平差值，測(cè)角網(wǎng)中的觀測(cè)角度的平差值，導(dǎo)線網(wǎng)中的角度觀測(cè)值和各導(dǎo)線邊長(zhǎng)觀測(cè)值的平差值等。而我們進(jìn)行測(cè)量的目的，往往是要得到待定水準(zhǔn)點(diǎn)的高程值、

12、未知點(diǎn)的坐標(biāo)值、三角網(wǎng)的邊長(zhǎng)值及方位角值等，并且評(píng)定其精度。這些值都是關(guān)于觀測(cè)值平差值的函數(shù)。5、條件平差值的計(jì)算步驟：(1)根據(jù)平差問題的具體情況，列出條件方程式，條件方程式的個(gè)數(shù)等于多余觀測(cè)數(shù)r。（ 2）根據(jù)條件式的系數(shù)，閉合差及觀測(cè)值的協(xié)因數(shù)陣組成法方程式，法方程式的個(gè)數(shù)等于多余觀測(cè)數(shù)r。（ 3）解算法方程，求出聯(lián)系數(shù)K 值。（ 4）將K 值代入改正數(shù)方程，求出V, 并求出平差值。（ 5）為了檢查平差計(jì)算的正確性，常用平差值重新列出條件方程式，看其是否滿足方程。6、條件平差只是在數(shù)據(jù)輸入文本時(shí)有略微差別，其他和間接平差基本相同，實(shí)例以及程序包含在實(shí)習(xí)（五）中。（六）水準(zhǔn)網(wǎng)平差模型1 、

13、水準(zhǔn)網(wǎng)平差的步驟：采用程序設(shè)計(jì)技巧，控制相應(yīng)的循環(huán)條件，將誤差方程式的系數(shù)陣A、常數(shù)項(xiàng)I以及權(quán)陣P求出，組成誤差方程式v=ASx+l;步同間接平差； ：求 觀測(cè)值改正之后的值 L_L=L+v：求各未知點(diǎn)的高程值 H_H=H+SX。2、主要程序分析：系數(shù)矩陣的求法：先初始化系數(shù)矩陣Amn為0矩陣；然后控制循環(huán) 條件，依次輸入各段水準(zhǔn)路線的起點(diǎn)、終點(diǎn)；依次判斷各水準(zhǔn)路線的起點(diǎn)、終點(diǎn)在矩陣 A中的位置，若是起點(diǎn)，則把原先的值0 賦值為 -1; 若是終點(diǎn)，則把原先的值0 賦值為1 ，其余的不變，求得A。 ：常數(shù)項(xiàng)的求法：對(duì)應(yīng)水準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)的編號(hào)，初始化標(biāo)記數(shù)組aP（ P 為總點(diǎn)數(shù) ） ，已知點(diǎn)的賦值為0，未

14、知點(diǎn)的賦值為1 ；在輸入水準(zhǔn)路線起始點(diǎn)的同時(shí)，判斷，如果起點(diǎn)標(biāo)記為0，終點(diǎn)標(biāo)記為1 或起點(diǎn)標(biāo)記為1 ，終點(diǎn)標(biāo)記為0，則求出未知點(diǎn)的近似高程H, 并求得常數(shù)項(xiàng)I, 如果起始點(diǎn)分別標(biāo)記為0 和 2 或起始點(diǎn)分別標(biāo)記為2 和0，并把未知點(diǎn)點(diǎn)號(hào)標(biāo)記為2；這樣就把水準(zhǔn)路線中帶有已知點(diǎn)路線的未知高程點(diǎn)求得H 和常數(shù)項(xiàng)I; 控制循環(huán)條件，判斷標(biāo)記數(shù)組，如果有 1 值 , 判斷 , 如果起始點(diǎn)分別標(biāo)記為1 和 2 或者是起始點(diǎn)分別標(biāo)記為2 和 1, 則 求得未知點(diǎn)的高程和該路線的常數(shù)項(xiàng)I,并把未知點(diǎn)標(biāo)記為2,如果起始點(diǎn)都為2,則求得該路線的常數(shù)項(xiàng)I；至此， 求出了常數(shù)項(xiàng)I四、實(shí)習(xí)總結(jié)通過差不多6周的實(shí)習(xí)，既是

15、學(xué)習(xí)又是復(fù)習(xí)，復(fù)習(xí)了以前學(xué)的C+高級(jí)語(yǔ)言 程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和誤差理論與平差基礎(chǔ)，又學(xué)到了很多知識(shí)。同時(shí)也學(xué)到了課本上沒有的東西。對(duì)于編程能力較弱的我來說，當(dāng)面對(duì)程序代碼時(shí)，非常害怕編程。不想編程，但最后在老師和同學(xué)的幫助以及自己的努力順利完成了本學(xué)期平差程序設(shè)計(jì)上機(jī)學(xué)習(xí)的任務(wù)，心里不禁又小小的成就感。剛看到平差設(shè)計(jì)指導(dǎo)書時(shí)，我只覺得像是熟悉的陌生人，里面的東西有些會(huì)的，感覺應(yīng)該很好學(xué)，但又不知道具體的該怎么下手。有些又不會(huì)，不知該從何下手。該課程書本上的許多知識(shí)都在以前的課程中學(xué)過，但這次學(xué)習(xí)與以前不同，這次學(xué)習(xí)是用C+高級(jí)語(yǔ)言編寫程序，實(shí)現(xiàn)平差的算法。聯(lián)系我自己的實(shí)際情況，分 析的間接平差

16、方 法。舉一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的例子：有兩個(gè)已知點(diǎn)高程，七個(gè)未知點(diǎn)高程，觀測(cè)了九個(gè)測(cè)段，那么就只有一個(gè)多余觀測(cè)，所以列條件方程就只有一個(gè)。而間接平差就要設(shè)七個(gè)參數(shù)，列八個(gè)方程，顯然這個(gè)計(jì)算量有點(diǎn)大, 但是如果編寫程序，在程序中輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)，這樣就減少了很多的麻煩。看來編程能省掉很多的麻煩和計(jì)算。不過一些最初的公式還是要掌握的，不然的話就不會(huì)列方程，計(jì)算也就無(wú)從談起了。所以說，學(xué)什么東西基礎(chǔ)一定要打牢，這樣才能更好的向上發(fā)展。剛開始的時(shí)候，編寫程序來計(jì)算間接平差，好多地方都不會(huì)，就開始用手算，后來在組長(zhǎng)的幫助下，完成的主要的程序。對(duì)于水準(zhǔn)網(wǎng)的條件平差和間接平差并沒有多大的差別，當(dāng)然條件平差相對(duì)來說計(jì)算

17、前邊的計(jì)算量小點(diǎn)，但后邊的精度評(píng)定的計(jì)算量還是很大的。而間接平差雖然列的方程多一些，但后邊的精度評(píng)定計(jì)算量還是比較小的。二者各有優(yōu)缺點(diǎn)。最后我把手算的結(jié)果和編寫程序計(jì)算的的結(jié)果相比較，不管是從計(jì)算的時(shí)間還是計(jì)算的可靠性來說，運(yùn)用編寫程序來計(jì)算，效率是無(wú)法相提并論的。在今后的平差計(jì)算中，我們應(yīng)該盡量編寫程序來實(shí)現(xiàn)，這樣不僅能體改我們的編程能力，還能保證計(jì)算的正確性。語(yǔ)言編程是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)重要體現(xiàn)，學(xué)好一門編程語(yǔ)言，不僅可以反映出自己學(xué)習(xí)能力，也可以培養(yǎng)自己的創(chuàng)新意識(shí)。另外，我也了解到，面對(duì)電腦編寫代碼是痛苦的，調(diào)試其中的bug 更是痛苦的，學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言必須需要有耐心和恒心，還要同學(xué)以及老師的

18、幫助。但是，程序調(diào)試成功的時(shí)候，我們也會(huì)感受到莫大的成就感，如果能夠編寫一種軟件，那更是對(duì)自己編程能力的一種肯定。當(dāng)然，我也看到了自己在編程方面的不足，這種能力有待進(jìn)一步加強(qiáng)和提高。在以后的學(xué)習(xí)中，我會(huì)女里學(xué)習(xí)這方面的。通過這次實(shí)習(xí)，重新溫習(xí)了間接平差的解題思路和方法，加深印象；掌 握了 一門技能，用程序?qū)崿F(xiàn)間接平差的解題，簡(jiǎn)單、高級(jí)；掌握了C+函數(shù)的運(yùn)用，熟悉了相應(yīng)的C+語(yǔ)言技巧；與同學(xué)交流了思想，加深情誼，鍛煉了團(tuán)隊(duì)合 作意 識(shí)與能力。相對(duì)于手工計(jì)算，平差程序計(jì)算的主要特點(diǎn)是計(jì)算速度快、精度高、數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化，從而把人從繁重的計(jì)算工作中解放出來。從程序設(shè)計(jì)的角度看，程序設(shè)計(jì)與平差計(jì)算相對(duì)獨(dú)

19、立。在平差手工計(jì)算時(shí)，我們總是面對(duì)需要計(jì)算的具體問題，所以其數(shù)據(jù)是特定的，計(jì)算過程由人實(shí)時(shí)控制；在計(jì)算機(jī)程序計(jì)算中，在程序設(shè)計(jì)時(shí)數(shù)據(jù)是抽象的，必須考慮到實(shí)際計(jì)算中問題的多樣性，以及數(shù)據(jù)計(jì)算過程的自動(dòng)化，所以在程序設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮需要處理的所有問題的普遍性和規(guī)律性。另外，相對(duì)于手工計(jì)算，在程序計(jì)算時(shí)，選擇平差方法的依據(jù)不同。在手工計(jì)算時(shí)，我們通常希望盡量降低計(jì)算工作量。當(dāng)必要觀測(cè)數(shù)t多余觀測(cè)數(shù)r時(shí)，我們可以選擇條件平差；當(dāng)必要觀測(cè)數(shù)t多余觀測(cè)數(shù)r時(shí)，我們可以選擇間接平差，這 樣，可 以降低平差計(jì)算量。然而，在計(jì)算機(jī)程序計(jì)算時(shí)，由于計(jì)算機(jī)計(jì)算的快速高 效性，我們 不是很關(guān)心計(jì)算量的問題，而把主要精力集中于方法實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)性方 面，也就是要求該 方法具有較強(qiáng)的規(guī)律性，便于程序設(shè)計(jì)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。在平差程序設(shè)計(jì)中