21306116郭皛_測量平差課程設(shè)計報告

1、測量平差課程設(shè)計水準網(wǎng)間接平差附有參數(shù)條件平差方法與間接平差比擬姓名 郭皛學號 21306116指導教師 喻國榮東南大學測繪工程系2009年1月1日摘要在這次課程設(shè)計中主要完成了應用“測量平差軟件包平差各種高程控制網(wǎng)和編程完成程序設(shè)計水準網(wǎng)間接平差兩項工作，具體成果見課程設(shè)計內(nèi)容局部和源程序。通過這次測量平差課程設(shè)計，收獲頗多，不僅提高了編程能力，對編寫專業(yè)程序也有了一些體會；而且最重要的是對測量平差的課程學習也有了更進一步的認識，尤其是更好更熟練地掌握了間接平差方法，能夠準確應用間接平差方法解決簡單的平差問題。目錄摘要2前言4課程設(shè)計內(nèi)容51 測量平差軟件包應用水準網(wǎng)平差計算成果51.1 N

2、ASEW程序設(shè)計的函數(shù)模型51.2 水準網(wǎng)平差的驗算與定權(quán)51.3 用NASEW軟件進行水準網(wǎng)平差的計算步驟以課本P104 例7-1為例51.4 平差計算、精度評定結(jié)束，NASEW軟件的輸出內(nèi)容61.5 計算結(jié)果的可靠性分析61.6 NASEW軟件的優(yōu)缺點62 測量平差程序設(shè)計62.1 平差原理62.2 程序設(shè)計的流程圖72.3 程序界面與源程序72.4 計算算例及平差結(jié)果92.5 程序設(shè)計中的技巧與新思想112.6 程序的優(yōu)缺點113 課程設(shè)計總結(jié)113.1 課程設(shè)計中遇到的技術(shù)問題及處理方法113.2 對課程設(shè)計的幾點建議123.3 此次課程設(shè)計中主要做的工作及在課程設(shè)計中的收獲12前言測

3、量平差課程設(shè)計是?誤差理論與測量平差根底?教學的重要組成局部，是穩(wěn)固和深化課堂所學知識的必要環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計，能夠加深我們對平差知識的理解，使我們學會用“測量平差軟件包平差各種高程控制網(wǎng)及平面控制網(wǎng)，掌握測量平差程序設(shè)計的步驟和要求，培養(yǎng)我們編寫大型專業(yè)程序的興趣和理論聯(lián)系實際、分析問題與解決問題的能力，為今后從事測繪工作打下良好根底。本次測量平差課程設(shè)計的主要任務和要求是應用“測量平差軟件包平差各種高程控制網(wǎng)及平面控制網(wǎng)和編程完成程序設(shè)計附有參數(shù)的條件平差方法與間接平差比擬、條件平差與間接平差比擬、條件平差與附有限制條件的間接平差方法比擬、附有參數(shù)的條件平差方法與附有限制條件的間接平差方法

4、比擬、坐標轉(zhuǎn)換。課程設(shè)計內(nèi)容1 測量平差軟件包應用水準網(wǎng)平差計算成果 NASEW程序設(shè)計的函數(shù)模型函數(shù)模型是 水準網(wǎng)平差的驗算與定權(quán)通過求水準網(wǎng)閉合差驗算平差成果，定權(quán)依據(jù)水準路線長度的比例。 用NASEW軟件進行水準網(wǎng)平差的計算步驟以課本P104 例7-1為例1設(shè)置計算方案2輸入數(shù)據(jù)3選擇菜單中“計算“單次平差，得到計算結(jié)果 平差計算、精度評定結(jié)束，NASEW軟件的輸出內(nèi)容程序輸出平差結(jié)果精度、最大點位誤差和最大點間誤差以及平差后各點高程平差值與各水準路線高差平差值見上圖。 計算結(jié)果的可靠性分析計算結(jié)果的可靠性可以根據(jù)程序輸出的精度等信息結(jié)合統(tǒng)計假設(shè)檢驗理論進行分析。1.6 NASEW軟件的

5、優(yōu)缺點優(yōu)點：功能強大，運算效率高；輸入輸出文件有專用格式，信息保密性強；支持多種測量軟件創(chuàng)立的文件格式。缺點：交互性弱，界面不夠友好；界面輸入和修改數(shù)據(jù)繁瑣；算法有缺陷，當兩點間有多條水準路線時，軟件強制性將路線各測量值求平均后合并為一條。2 測量平差程序設(shè)計 平差原理本程序依據(jù)間接平差原理。函數(shù)模型是，隨機模型是，誤差方程是或2.2 程序設(shè)計的流程圖核心計算局部流程圖： 翻開數(shù)據(jù)文件求出各點高程或高程近似值求出系數(shù)陣和自由項向量求出權(quán)陣調(diào)用Mathematica計算得出參數(shù)平差值向量和改正數(shù)向量求出觀測值平差值向量輸出結(jié)果，保存文件退出程序2.3 程序界面與源程序程序主界面顯示數(shù)據(jù)文件：計算

6、界面顯示數(shù)據(jù)文件：程序主界面不顯示數(shù)據(jù)文件：計算界面不顯示數(shù)據(jù)文件：數(shù)據(jù)文件編輯器界面：源程序見SP文件夾。2.4 計算算例及平差結(jié)果輸入數(shù)據(jù)1Data1(p75 5-2).txt：22C,D4A,C,-1.004,2C,D,1.516,1B,D,2.512,2輸出結(jié)果11.txt：改正數(shù)V：V2=V3=.7mmV4=參數(shù)平差值X：X1(C)=X2(D)=觀測值平差值L：L1=L2=L3=L4=輸入數(shù)據(jù)2Data2(p90 5-7).txt：23C,D,E7C,D,輸出結(jié)果22.txt：改正數(shù)向量V(m)：-0.00024, 0.00286, -0.00424, -0.00014, -0.00

7、39, -0.00062, -0.00114參數(shù)平差值向量X(m)：6.37476, 7.02786, 6.61214觀測值平差值向量L(m)：1.35876, 2.01186, 0.35876, 1.01186, 0.6531, 0.23738, -0.59614更多測試數(shù)據(jù)與運行結(jié)果見Data文件夾。 程序設(shè)計中的技巧與新思想1程序采用了內(nèi)嵌ActiveX調(diào)用外部數(shù)學協(xié)處理引擎的編程方法，大大簡化了自身的代碼，也提高了數(shù)學計算能力。2程序充分利用計算機運算速度快的特點，略去計算的步驟，直接根據(jù)列出的平差值方程計算參數(shù)平差值，而不是先計算。3程序直接從文件中讀取輸入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以用任意文本編

8、輯器事先編制好，從而簡化了輸入步驟，并且適合批量處理數(shù)據(jù)。2.6 程序的優(yōu)缺點優(yōu)點：適用于各種網(wǎng)型的水準網(wǎng)；界面簡潔友好，程序交互性強；通過文件讀入數(shù)據(jù)并將平差結(jié)果保存在文件中，計算效率高；內(nèi)置數(shù)據(jù)文件編輯器，可方便快捷編輯輸入數(shù)據(jù)。缺點：調(diào)用外置計算引擎進行矩陣運算有時會產(chǎn)生接口錯誤導致程序異常退出；不能設(shè)置計算引擎路徑；觀測水準路線大于5條時輸出數(shù)據(jù)以向量形式保存在文件中，不夠美觀。3 課程設(shè)計總結(jié) 課程設(shè)計中遇到的技術(shù)問題及處理方法1如何通過描述水準網(wǎng)的數(shù)據(jù)文件抽象函數(shù)模型并列出平差方程進行間接平差是編寫本程序的核心問題。但由于間接平差的方程本身很有規(guī)律性，所以解決這個問題就相比照擬容易

9、了。首先，分析間接平差方法：誤差方程個數(shù)等于水準路線條數(shù)，觀測值改正數(shù)個數(shù)也等于水準路線條數(shù)，獨立未知參數(shù)個數(shù)等于未知點個數(shù)；而水準路線條數(shù)與未知點個數(shù)都是可以從數(shù)據(jù)文件中讀出來的，這樣程序中定義的各個用于存放數(shù)據(jù)的數(shù)組的維數(shù)就可以得到了，即解決了讀入數(shù)據(jù)的存儲問題。其次，分析間接平差的平差值方程：，得到誤差方程即為，即只要知道終點高程、起點高程和就可以表示出系數(shù)陣與自由項向量。分情況進行討論：對于水準路線，如果起點為點、終點為未知點，那么，；如果起點為未知點、終點為點，那么，；如果起點為未知點，終點為未知點，那么，。再次，未知點的高程近似值可以由點的高程+觀測高差近似求得。所以，點的高程從數(shù)

10、據(jù)文件中讀出，未知點的高程近似值通過搜索與其相連的含點的水準路線并求和得出，那么水準網(wǎng)中所有點的高程或高程近似都可以通過數(shù)據(jù)文件得出了。于是，系數(shù)陣與自由項向量即可以由數(shù)據(jù)文件得出了。最后，通過以上分析，已經(jīng)得到了系數(shù)陣與自由項向量，而觀測值權(quán)陣為一對角線元素之比等于水準路線長度倒數(shù)之比的對角陣，那么可以直接取水準路線長度的倒數(shù)作為觀測值權(quán)陣的對角線元素。所以就能夠根據(jù)公式求得參數(shù)平差值向量，根據(jù)誤差方程求得改正數(shù)向量，根據(jù)公式求得觀測值平差值向量。2間接平差的各個方程與公式中涉及大量矩陣運算，在編寫程序時為了壓縮程序代碼，采用了ActiveML這個ActiveX控件作為程序接口與符號計算程序Mathematica連接在外部進行矩陣運算，然后再將結(jié)果返回給平差程序。3.2 對課程設(shè)計的幾點建議1課程設(shè)計可以設(shè)置在考試以后或?qū)W期初，這樣大家會有更充分的時間，課程設(shè)計的效果也會更好。2課程設(shè)計結(jié)束，成果上交后，可以組織一個交流或者辯論活動?！緊k】3.3 此次課程設(shè)計中主要做的工作及在課程設(shè)計中的收獲