21306116郭皛_测量平差课程设计报告.doc
测量平差课程设计水准网间接平差附有参数条件平差方法与间接平差比拟姓名 郭皛学号 21306116指导教师 喻国荣东南大学测绘工程系2009年1月1日摘要在这次课程设计中主要完成了应用“测量平差软件包平差各种高程控制网和编程完成程序设计水准网间接平差两项工作，具体成果见课程设计内容局部和源程序。通过这次测量平差课程设计，收获颇多，不仅提高了编程能力，对编写专业程序也有了一些体会；而且最重要的是对测量平差的课程学习也有了更进一步的认识，尤其是更好更熟练地掌握了间接平差方法，能够准确应用间接平差方法解决简单的平差问题。目录摘要2前言4课程设计内容51 测量平差软件包应用水准网平差计算成果51.1 NASEW程序设计的函数模型51.2 水准网平差的验算与定权51.3 用NASEW软件进行水准网平差的计算步骤以课本P104 例7-1为例51.4 平差计算、精度评定结束，NASEW软件的输出内容61.5 计算结果的可靠性分析61.6 NASEW软件的优缺点62 测量平差程序设计62.1 平差原理62.2 程序设计的流程图72.3 程序界面与源程序72.4 计算算例及平差结果92.5 程序设计中的技巧与新思想112.6 程序的优缺点113 课程设计总结113.1 课程设计中遇到的技术问题及处理方法113.2 对课程设计的几点建议123.3 此次课程设计中主要做的工作及在课程设计中的收获12前言测量平差课程设计是?误差理论与测量平差根底?教学的重要组成局部，是稳固和深化课堂所学知识的必要环节。通过课程设计，能够加深我们对平差知识的理解，使我们学会用“测量平差软件包平差各种高程控制网及平面控制网，掌握测量平差程序设计的步骤和要求，培养我们编写大型专业程序的兴趣和理论联系实际、分析问题与解决问题的能力，为今后从事测绘工作打下良好根底。本次测量平差课程设计的主要任务和要求是应用“测量平差软件包平差各种高程控制网及平面控制网和编程完成程序设计附有参数的条件平差方法与间接平差比拟、条件平差与间接平差比拟、条件平差与附有限制条件的间接平差方法比拟、附有参数的条件平差方法与附有限制条件的间接平差方法比拟、坐标转换。课程设计内容1 测量平差软件包应用水准网平差计算成果 NASEW程序设计的函数模型函数模型是 水准网平差的验算与定权通过求水准网闭合差验算平差成果，定权依据水准路线长度的比例。 用NASEW软件进行水准网平差的计算步骤以课本P104 例7-1为例1设置计算方案2输入数据3选择菜单中“计算“单次平差，得到计算结果 平差计算、精度评定结束，NASEW软件的输出内容程序输出平差结果精度、最大点位误差和最大点间误差以及平差后各点高程平差值与各水准路线高差平差值见上图。 计算结果的可靠性分析计算结果的可靠性可以根据程序输出的精度等信息结合统计假设检验理论进行分析。1.6 NASEW软件的优缺点优点：功能强大，运算效率高；输入输出文件有专用格式，信息保密性强；支持多种测量软件创立的文件格式。缺点：交互性弱，界面不够友好；界面输入和修改数据繁琐；算法有缺陷，当两点间有多条水准路线时，软件强制性将路线各测量值求平均后合并为一条。2 测量平差程序设计 平差原理本程序依据间接平差原理。函数模型是，随机模型是，误差方程是或2.2 程序设计的流程图核心计算局部流程图： 翻开数据文件求出各点高程或高程近似值求出系数阵和自由项向量求出权阵调用Mathematica计算得出参数平差值向量和改正数向量求出观测值平差值向量输出结果，保存文件退出程序2.3 程序界面与源程序程序主界面显示数据文件：计算界面显示数据文件：程序主界面不显示数据文件：计算界面不显示数据文件：数据文件编辑器界面：源程序见SP文件夹。2.4 计算算例及平差结果输入数据1Data1(p75 5-2).txt：22C,D4A,C,-1.004,2C,D,1.516,1B,D,2.512,2输出结果11.txt：改正数V：V2=V3=.7mmV4=参数平差值X：X1(C)=X2(D)=观测值平差值L：L1=L2=L3=L4=输入数据2Data2(p90 5-7).txt：23C,D,E7C,D,输出结果22.txt：改正数向量V(m)：-0.00024, 0.00286, -0.00424, -0.00014, -0.0039, -0.00062, -0.00114参数平差值向量X(m)：6.37476, 7.02786, 6.61214观测值平差值向量L(m)：1.35876, 2.01186, 0.35876, 1.01186, 0.6531, 0.23738, -0.59614更多测试数据与运行结果见Data文件夹。 程序设计中的技巧与新思想1程序采用了内嵌ActiveX调用外部数学协处理引擎的编程方法，大大简化了自身的代码，也提高了数学计算能力。2程序充分利用计算机运算速度快的特点，略去计算的步骤，直接根据列出的平差值方程计算参数平差值，而不是先计算。3程序直接从文件中读取输入数据，数据可以用任意文本编辑器事先编制好，从而简化了输入步骤，并且适合批量处理数据。2.6 程序的优缺点优点：适用于各种网型的水准网；界面简洁友好，程序交互性强；通过文件读入数据并将平差结果保存在文件中，计算效率高；内置数据文件编辑器，可方便快捷编辑输入数据。缺点：调用外置计算引擎进行矩阵运算有时会产生接口错误导致程序异常退出；不能设置计算引擎路径；观测水准路线大于5条时输出数据以向量形式保存在文件中，不够美观。3 课程设计总结 课程设计中遇到的技术问题及处理方法1如何通过描述水准网的数据文件抽象函数模型并列出平差方程进行间接平差是编写本程序的核心问题。但由于间接平差的方程本身很有规律性，所以解决这个问题就相比照拟容易了。首先，分析间接平差方法：误差方程个数等于水准路线条数，观测值改正数个数也等于水准路线条数，独立未知参数个数等于未知点个数；而水准路线条数与未知点个数都是可以从数据文件中读出来的，这样程序中定义的各个用于存放数据的数组的维数就可以得到了，即解决了读入数据的存储问题。其次，分析间接平差的平差值方程：，得到误差方程即为，即只要知道终点高程、起点高程和就可以表示出系数阵与自由项向量。分情况进行讨论：对于水准路线，如果起点为点、终点为未知点，那么，；如果起点为未知点、终点为点，那么，；如果起点为未知点，终点为未知点，那么，。再次，未知点的高程近似值可以由点的高程+观测高差近似求得。所以，点的高程从数据文件中读出，未知点的高程近似值通过搜索与其相连的含点的水准路线并求和得出，那么水准网中所有点的高程或高程近似都可以通过数据文件得出了。于是，系数阵与自由项向量即可以由数据文件得出了。最后，通过以上分析，已经得到了系数阵与自由项向量，而观测值权阵为一对角线元素之比等于水准路线长度倒数之比的对角阵，那么可以直接取水准路线长度的倒数作为观测值权阵的对角线元素。所以就能够根据公式求得参数平差值向量，根据误差方程求得改正数向量，根据公式求得观测值平差值向量。2间接平差的各个方程与公式中涉及大量矩阵运算，在编写程序时为了压缩程序代码，采用了ActiveML这个ActiveX控件作为程序接口与符号计算程序Mathematica连接在外部进行矩阵运算，然后再将结果返回给平差程序。3.2 对课程设计的几点建议1课程设计可以设置在考试以后或学期初，这样大家会有更充分的时间，课程设计的效果也会更好。2课程设计结束，成果上交后，可以组织一个交流或者辩论活动。【ok】3.3 此次课程设计中主要做的工作及在课程设计中的收获我在这次课程设计中主要完成了应用“测量平差软件包平差各种高程控制网和编程完成程序设计水准网间接平差两项工作。通过这次测量平差课程设计，收获颇多，不仅提高了编程能力，对编写专业程序也有了一些体会；而且最重要的是对测量平差的课程学习也有了更进一步的认识，尤其是更好更熟练地掌握了间接平差方法，能够准确应用间接平差方法解决简单的平差问题。
