MATLAB在測(cè)量數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

MATLAB測(cè)量數(shù)據(jù)處中的應(yīng)用區(qū)大MATLAB是目前國(guó)際上最流行、應(yīng)最廣泛的科學(xué)與工程計(jì)算軟件，具有語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊、使用方便、編程效率高、圖形功能強(qiáng)、工具箱全面等特點(diǎn)，深受廣大科技工作者的喜愛(ài)。應(yīng)用范圍非常廣，主應(yīng)用于工程計(jì)算、控設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、圖像處理、信號(hào)檢測(cè)、金融建模設(shè)計(jì)與分析等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。本文主要介紹MATLAB軟在測(cè)繪數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用，并以其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱在GPS程轉(zhuǎn)換的具體運(yùn)用為例，分析和探討了MATLAB應(yīng)于測(cè)繪領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)和思路。一、MATLAB在繪領(lǐng)域中的應(yīng)用測(cè)繪科學(xué)是一門(mén)以大規(guī)模數(shù)據(jù)甚至是海量數(shù)據(jù)處理、分析與應(yīng)用為基礎(chǔ)的學(xué)科，其各項(xiàng)具體工作如測(cè)量平差GPS高程與水準(zhǔn)高程換算、遙

胡冰統(tǒng)、遙感圖像配準(zhǔn)GPS后處理工作中都要用到坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實(shí)質(zhì)是求解轉(zhuǎn)換系數(shù)的過(guò),即可簡(jiǎn)化為如用其它計(jì)算機(jī)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn),則需用相當(dāng)復(fù)雜的算法和代碼,而在TLAB中只需采用矩陣除法符號(hào)“”即根據(jù)一定的控制點(diǎn)求出轉(zhuǎn)換矩陣后,即用矩陣相乘形式將所有待轉(zhuǎn)換點(diǎn)的新坐標(biāo)求出來(lái),計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單可直接由語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。同樣，MATLAB可以方便地實(shí)現(xiàn)測(cè)數(shù)據(jù)、遙感影像的頻域分析，傅立葉變換函數(shù)為我們分析測(cè)量據(jù)提供了有效的方法。其自帶的小波分析工具箱提供大量的小波分析工具,用一維信號(hào)分析和二維影像處理，可實(shí)現(xiàn)影像的特征提取、數(shù)據(jù)壓縮以及圖像的融合等。實(shí)踐證明,MATLAB感圖像處理、坐標(biāo)換算等，都涉及大量的計(jì)算。

處理測(cè)繪數(shù)據(jù)具有更大的優(yōu)越性

將其引入測(cè)繪作為一種優(yōu)秀的程序設(shè)計(jì)工具，在規(guī)模數(shù)據(jù)處理特別是矩陣運(yùn)算方面具有其他程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言難以比擬的優(yōu)越性。在對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)或圖像處理過(guò)程中，常常要面對(duì)大量的矩陣運(yùn)算和海量的數(shù)據(jù)。這時(shí)需要C、

領(lǐng)域是一件非常有意義的事情。二、面向MATLAB轉(zhuǎn)換GPS高程的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法1．GPS高擬合方法測(cè)得到的地面點(diǎn)高程是在WGS-84球FORTRAN或C++和VB等語(yǔ)言來(lái)編相應(yīng)的程序

上的大地高

GPS

而我國(guó)采用的高程系統(tǒng)為正常來(lái)處理這些問(wèn)題，要消耗大量的時(shí)間和精力，還

高系統(tǒng)，因此在實(shí)際測(cè)量工作中，更多需要的是有可能犯錯(cuò)。而用MATLAB進(jìn)編程時(shí)，可能只需要一條語(yǔ)句或函數(shù)就能解決這些問(wèn)題，大大減輕

正常高

r

。這就需要找出G點(diǎn)大地高正常了工作量，提高了程序的編寫(xiě)效率。例如坐標(biāo)換算是測(cè)繪工作中必不可少的部分,地理信息系

高的關(guān)系，并用一定的方法轉(zhuǎn)GPS程。二者之間的關(guān)系如下式所示：

..........目前，用于C高程合的方法較多，如條函數(shù)法、多項(xiàng)式曲面擬合法、非參數(shù)回歸曲面擬合法和移動(dòng)曲面法等，這里不再詳述。2．中BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其算法簡(jiǎn)介近年來(lái)，出現(xiàn)了用于轉(zhuǎn)GPS高的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，它是一種自適應(yīng)的映射方法，在轉(zhuǎn)GPS程時(shí)不需作假設(shè)，能減少模型誤差，具有較高的精度,國(guó)外許多學(xué)者已對(duì)其進(jìn)較多的研究和運(yùn)用。BP神網(wǎng)絡(luò)(BackPropationNetwork)是基于誤差反向傳播算法的多層前饋網(wǎng)絡(luò)。如所

箱幾乎涵蓋了所有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)常用模型，集成了多種學(xué)習(xí)算法，為BP神網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究提供了強(qiáng)有力的工具，我們可以根據(jù)自己的需要去調(diào)用工具箱中的設(shè)計(jì)和訓(xùn)練程序。3.基于ATLAB的GPS高程擬合實(shí)如上所述，下面給GPS高程擬程序的部分源碼及功能如下：%習(xí)階段…[pn最小值p大值tnt最值t最大示。

值]=premnmx(p,t)；%據(jù)預(yù)處理Net=newrbe(P,T,SPREAD)%建立網(wǎng)絡(luò)輸層層數(shù)出層層y......MP圖1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理圖顯然，BP網(wǎng)的輸入與輸出關(guān)系是一個(gè)高度的非線性映射關(guān)系，即：

數(shù)],{＇傳輸函數(shù),＇輸函數(shù)},＇訓(xùn)練方法初始化網(wǎng)絡(luò);間隔…訓(xùn)練生的成BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)an=sim(net,pn);%模擬學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)a=postmnmx(an,最小值t，大值t%復(fù)原學(xué)對(duì)于樣本集合：輸入

xi

n

和

ORj

，可

習(xí)數(shù)據(jù)以認(rèn)為存在某一個(gè)映射

，使

%求學(xué)習(xí)誤差BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)質(zhì)上是一種函數(shù)逼器，理論上它可以無(wú)限度的逼近任何線性或非線性的函數(shù)，其工作方式分為兩個(gè)階段：一個(gè)階段為學(xué)習(xí)階段，另一個(gè)階段為BP網(wǎng)絡(luò)計(jì)階段。盡管神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法優(yōu)勢(shì)明顯，但由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論較為復(fù)雜，因而編程實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難。但MATLAB為我們提供了一個(gè)很好的工具,其經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具

…%作階段最小值最值)Loadsurveyingnet%加載保存的已訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)bn=sim(net,pnewn);%擬工作數(shù)據(jù)b=postmnmx(bn,t最值,t最值);%復(fù)

工作數(shù)據(jù)deta2=(t2-b);%求工作誤差…三、實(shí)例解算及分析所采用的數(shù)據(jù)為某三級(jí)GPS地制網(wǎng)中的GPS點(diǎn)位觀測(cè)數(shù)據(jù)，且所有點(diǎn)位進(jìn)行了三等以上水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)。選取其4，1015均勻分布于測(cè)區(qū)的點(diǎn)作為已知點(diǎn)構(gòu)成學(xué)習(xí)集，其，個(gè)作為工作集，用于檢驗(yàn)轉(zhuǎn)GPS程的擬合效果。根據(jù)以上程序，本文結(jié)合工程數(shù)據(jù)反復(fù)的試驗(yàn)與分析，確定了一1×結(jié)的經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)

運(yùn)行結(jié)果穩(wěn)定，無(wú)不收斂情況生。結(jié)果見(jiàn)1。四、結(jié)束語(yǔ)綜上所述，MATLAB功強(qiáng)大，且開(kāi)發(fā)工具方便快捷，編程的特點(diǎn)更貼近人們的思維方式。在測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行的處理分析時(shí)，是較好的數(shù)學(xué)工具軟件。MATLAB與繪領(lǐng)域?qū)嶋H問(wèn)題相結(jié)合，可方便地開(kāi)發(fā)出測(cè)量數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用程序，大大提高工作效率。因MATLAB測(cè)量數(shù)據(jù)處理和程序開(kāi)發(fā)中具有極大的應(yīng)用前景，必將越來(lái)越多應(yīng)用于測(cè)繪領(lǐng)域。表110×結(jié)構(gòu)擬合結(jié)果

單位m點(diǎn)號(hào)點(diǎn)號(hào)點(diǎn)號(hào)

241133611015-0.00390.0055-0.01200.0023-0.0017-0.0096-0.0049-0.0058-0.0073-0.008720303239525456-0.0065-0.0054-0.0011-0.00520.0020-0.00850.0043-0.0047-0.0126-