工程测量课程设计控制网优化设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流工程测量课程设计控制网优化设计.精品文档.专业名称:测绘工程09-1班指导教师:吴兆福作者:王震阳 20094176工程控制网优化设计 科傻软件的使用分析2022年5月25日一、 可傻软件介绍3二、 兼容的数据格式4三、 主要功能6四、 软件使用过程8五、 使用心得19一、 可傻软件介绍 科傻系统(COSA)是“地面测量工程控制与施工测量内外业一体化和数据处理自动化系统”的简称,包括COSAWIN和COSA-HC两个子系统。COSAWIN在IBM兼容机上运行。COSAWIN系统除具有概算、平差、精度评定及成果输出等功能外,还提供了许多实用的功
2、能,如网图显绘、粗差剔除、方差分量估计、贯通误差影响值计算及闭合差计算等。该系统不同于其它现有控制网平差系统的最大特点是自动化程度高,通用性强,处理速度快,解算容量大。其自动化表现在通过和COSA子系统COSA-HC相配合,可以做到由外业数据采集、检查到内业概算、平差和成果报表输出的自动化数据处理流程;其通用性表现在对控制网的网形、等级和网点编号没有任何限制,可以处理任意结构的水准网和平面网,无须给出冗余的附加信息;其解算速度快,解算容量大表现在采用稀疏矩阵压缩存储、网点优化排序和虚拟内存等技术,在主频166MHZ的586微机上,解算500个点的平面和水准控制网不到1分钟;在具有20MB剩余硬
3、盘空间的微机上,可以解算多达5000个点的平面控制网。图1(程序主界面)图1(科傻软件主界面)二、 兼容的数据格式 科傻文件为标准的ASC码文件,可以使用任何文本文件编辑器打开,平常我们将打开方式设置为以“文本文档的形式打开”即可。对于不同的功能对应不同格式的文件,下面将主要的文件格式进行详细说明。1. 控制网观测文件,取名规则为“网名.in1”和“网名.in2”,分别是高程观测文件和平面观测文件的命名格式,其实的“英文字母代表in”输入的意思。图2(高程观测文件格式及内容)图3(平面观测文件格式及内容) 上图中文件的第一部分(示例图2中为前两行)为:已知点点名,高程。第二部分(示例图2中从第
4、三行开始)为:测段起点点名,测段终点点名,高差,距离(单位KM),测站数,精度号。第一部分每一个已知点占一行末尾没有任何符号,第二部分每一测段信息占一行,末尾没有任何符号。“”里的内容为选择项,根据需要可写可不写。 上图中第一部分为控制网的已知数据,包括先验的方向观测精度,先验测边精度和已知点坐标。第二部分为控制网的观测数据,包括方向、边长、方位角观测值。为了文件的简洁和统一,我们将已知边和已知方位角也放到测站观测数据中,它们和相应的观测边和观测方位角有相同的“观测值类型”,但其精度值赋“0”,即权为无穷大。第一部分的排列顺序为:第一行为方向中误差,测边固定误差,测边比例误差。若为纯测角网,则
5、测边固定误差和比例误差不起作用;若为纯测边网,方向误差也不起作用,这时可输一个默认值“1”。程序始终将第一行的方向中误差值作为单位权中误差。若只有一种(或称为一组)测角、测边精度,则可不输入精度号。这时,从第二行开始为已知点点号及其坐标值,每一个已知点数据占一行。若有几种测角测边精度,则需按精度分组,组数为测角、测边中最多的精度种类数,每一组占一行,精度号输1、2、.(参见表2-2)。如两种测角精度,三种测边精度,则应分成三组。第二部分的排列顺序为:第一行为测站点点号,从第二行开始为照准点点号,观测值类型,观测值和观测值精度。每一个有观测值的测站在文件中只能出现一次。没有设站的已知点(如附和导
6、线的定向点)和未知点(如前方交会点)在第二部分不必也不能给出任何虚拟测站信息。观测值分三种,分别用一个字符(大小写均可)表示:L表示方向,以度分秒为单位。S表示边长,以米为单位。A表示方位角,以度分秒为单位。观测值精度与第一部分中的精度号相对应,若只有一组观测精度,则可省略;否则在观测值精度一栏中须输入与该观测值对应的精度号(参见表2-2)。已知边长和已知方位角的精度值一定要输“0”。在同测站上的方向和边长观测值按顺时针顺序排列,边角同测时,边长观测值最好紧放在方向观测值的后面。如果边长是单向观测,则只需在一个测站上给出其边长观测值。若是对向观测的边,则按实际观测情况在每一测站上输入相应的边长
7、观测值,程序将自动对往返边长取平均值并作限差检验和超限提示;如果用户已将对向边长取平均值,则可对往返边长均输入其均值,或第一个边长(如往测)输均值,第二个边长输一个负数如“-1”。对向观测边的精度高于单向观测边的精度,但不增加观测值个数。2. 对高程控制网的平差结果文件,和对平面控制网的平差结果文件,命名规则分别为,“网名.OU1”(如图4)和“网名.OU2”(如果5),其中的OU为“out”的意思,意为输出的文件。图4(高程网平差后输出的内容)上图为高程观测文件.in1平差之后的输出结果。最左列为序号,第二列为点名,第三列为平差后的高程值。图5(平面网平差后的输出结果) 上图为平面观测文件.
8、in2平差后的输出结果最左边为观测点点名,第二列为X坐标,最右列为Y坐标。3. 程序生成的概算文件,命名规则为“网名.XYH”(如图6)。图6(概算文件的生成) 上图为用符合导线观测文件生成的概算文件,当平面观测文件中的方向、边长观测值需要概算时,调用此功能可自动生成概算用文件中的近似坐标部分,若有该网的高差观测值文件,则同时生成近似高程。自动生成概算所需要文件“网名.XYH”后,还须人工编辑该文件,如添加每个网点的近似高程,对于精度要求较高的平面网,还要输入每个测站上的觇标高、大地水准面差距以及垂线偏差的子午分量和卯酉分量等附加量,以便对观测值作三差改正。对于一般网,可不考虑三差改正,不必输
9、后四项,即上述附加量均自动作“0”处理。4. 计算闭合差线路文件“网名.CLI”,该文件的格式(如图7)为CLI文件的结构如下:1,DXF3D4P1P2P3F2F12,DX图7(某符合导线的闭合差线路文件格式及内容)根据闭合差线路文件,自动计算出导线和多边形的角度闭合差、坐标闭合差和全长闭合差,并进一步根据多边形角度闭合差计算方向观测值精度,对闭合差进行评价和超限提示。计算结果存放于闭合差结果文件“网名.CLO”中见图8。图8(某符合导线的闭合差结果文件)5.高程闭合差线路文件“网名.GCI”,该文件是用于存储闭合环线路(见图9)。图9(高程闭合差线路文件)高程闭合差结果文件“网名.GCO”(
10、见图10)。图10(高程闭合差结果文件)6. 贯通误差引导文件“网名.GTI”。该文件主要为隧道施工控制网而设计的,其实质是根据控制网的洞口点和定向点精度、贯通点的位置以及贯通面的方向,在完成网平差之后,直接估算隧道贯通误差影响值。与其对应的输出文件为“网名.GTO”。7. “网名.MAP”,该文件(如图11)用于支持控制网的图形显示。图11(某测土导线网的图形)8. 如观测网中含有粗差,则会生成“网名.OUC”的文件(如图12)。图12(剔除出差时生成的文件)9. 高程控制网和平面控制网观测方案文件分别为:“网名.OB1”,“网名.OB2”。图12三、 导入观测数据该程序支持导入两种类型的观
11、测文件,原始观测数据文件和处理过的历史观测数据文件。导入原始观测数据文件夹有三种方法,1.在快捷菜单中选择“导入观测数据-导入原始数据文件夹”2.在“开始-功能-导入观测文件”3.快捷键“Ctrl+O”(字母O)。在选择了观测文件夹后,会弹出一个确认对话框(见图4)显示程序找到的当前文件夹中所有文件。图4(导入观测文件)如果确定需要的观测文件都在上图中的列表框中,则点击确定,如果出现图5情况,则说明,导入失败。失败原因见图5。图5(导入数据失败警告)如果导入数据成功则没有任何提示,这是点击快捷菜单中的“刷新”,则会有图形显示出来。如果想对以往数据进行研究而又没有以往原始观测数据文件夹,那么此时
12、程序提供了导入历史数据文件夹的功能,因为当一个项目的原始观测数据文件夹导入程序后,程序在指定目录下建立了该数据文件夹,文件夹以日期为单位进行存储(见图6、7)。导入该数据文件夹后即可对历史项目进行重新研究等工作。图6(历史数据文件夹)图7(导入历史数据文件夹)四、 绘制沉降分析图该系统可绘制三类图形,1.各个单独观测点位的历史沉降走势图(见图6)。该图以观测时间为横轴,以点位高程为纵轴。根据相邻两次观测高程的高差除以这两次观测时间间隔就可以得到该点位在本段时间内的沉降速度,如果该沉降值大于预先设置的阈值(该阈值用户可以在开始-设置警戒值里面进行设置,如果不设置系统默认为10mm/年),则该段曲
13、线以用户设置的线条颜色(该线条颜色用户可以在开始-设置线条颜色里设置,如果不设置系统默认为红色)突出显示,如果该沉降速度没有超出用户设置的阈值,则以用户设置的颜色(用户可以在开始-设置线条颜色里设置该类线条颜色,如果不设置系统默认为蓝色)显示。该图形曲线上面的一行数字为观测时间的月份,曲线下面的一行数字为观测月份的第几天。如果当前观测值算的沉降速度超过阈值则日期以红色显示,如果没有超过阈值则以蓝色显示。在图形的最左边显示的是该点历史沉降走势图的属性信息,包括观测起始、结束日期,观测时间跨度,观测期数,累计高差,当前阈值,平均沉降速度等。图8(单独点位历史沉降走势图)上图是某沉降观测项目中H1观
14、测点位的历史走势图。在客户区的左侧信息栏可以看出,该点位于2010年1月7号开始观测,最后一此观测日期为2010年7月31号,一共观测了12期,持续了204天。当前阈值(下面会有关于阈值的详细介绍)设定为10mm/年,红色线段表示沉降速度超过阈值。同时在打开此图的时候,系统会发出声音,也代表着有超过阈值现象的产生。该点位的平均沉降速度为12.70mm/年。上图是该项目中H17号点位的历史沉降图。该图的沉降速度为8.06mm/年。目前已经观测13期,共231天。该图是该项目中H26号观测点位,沉降速度为22.98mm/年。一共观测9期,共166天。该图是该项目中的H3观测点位,沉降速度比较均匀,
15、共观测了14期,231天。平均沉降速度为18.01mm/年。2. 某一观测时间观测到的所有点位的沉降量图(见图7)。 系统根据单期观测数据绘制了以观测点位为横轴,以每个观测点位的沉降值为纵轴的某一观测时刻所有点位沉降图,简称整体变形图。该图的绘制原理为,如果第一期观测了10个点位H1-H10,第二期也观测了10期,但是观测的点位和上次观测的点位不是完全一样,观测的点位为H2-H11,那么第二期和上一期相比有9个点位H2-H10是相同的,那么根据这9个同名点的两次高程数据可以计算出从第一次观测时间到第二次观测时间的一组沉降值,这组沉值,以改组点号为横轴,以改组沉降值为纵轴则可以绘出该时间的整体沉
16、降图,将改组沉降值再除以时间间隔就能得到一组沉降速度,如果沉降速度超过设定的阈值,则将该沉降线段以红色的警戒色显示,同时系统会发出声音提示。一次类推可以绘出从第二期开始的所有整体沉降图。图9(某一观测时间观测到的所有点的沉降量图)该图是该项目在2010年5月7号的整体沉降图,该期观测的点位和上次(2010年3月25号)观测的点位有16个是同名点。因此可以绘制出16个点位的沉降图。图中红色线段和红色点位代表红色标记出来的点位沉降值大于用于设定的阈值2mm(指本次观测时间和上次观测时间相比沉降值如果大于2mm则警示用户)。图中的左侧为信息栏,主要有观测日期、是否发现可以点位(以及可疑点位的点名)、
17、当前阈值、最大沉降值、最小沉降值、平均沉降值、最大沉降差等。在图中的最下侧从左到右分别是点位具体沉降值。最上侧从左到右分别是点位的点名,上下对应。图10(20100125各点位沉降量图表)该图的显示的观测时间为2010年1月25号,从图中可以看出所有线条都为蓝色(线条颜色可以自定义,默认为蓝色),说明该期观测的数据中和上期是同名点的15个点位观测值相比沉降值都没有超过用户设定的阈值。在客户区的左下侧为为该图提供数据支持的数据源保存的目录,如想打开该数据源可以根据左下侧显示的文件路径打开,或者先点击快捷菜单的打开数据报告或者使用快捷键Ctr+Y打开数据源,然后打开对应文件夹即可。但是由于该系统生
18、成的所有非excel文件均使用了.atj为后缀名,打开前需将打开方式设置为文本文档格式。图11(20100507各点位沉降量表图)该图是该项目在2010年5月7号的整体沉降图,该期观测的点位和上次(2010年3月25号)观测的点位有16个是同名点。图12(20100525各点位沉降量表图)该图是该项目在2010年5月25号的整体沉降图,该期观测的点位和上次(2010年5月7号)观测的点位有15个是同名点。图13(2010各点位沉降量图)上图是该项目在2010年6月11号的整体沉降图,该期观测的点位和上次(2010年5月25号)观测的点位有17个是同名点。该图显示改期观测数据应该是有问题的。图中
19、的H10点和H11点沉降值分别达到了+39.70mm和-90.10mm。最大沉降差达到了129.80mm。在不到一个月的时间内沉降值这么大肯定是有问题的。要么是本期观测数据有问题,要么是该建筑物的该两个点位确实在不同方向(一个向上,一个向下)上发生了较大的沉降。因此分析出这种原因后应该对加密观测次数,尤其是H10和H11点位要重点观测,找出问题的原因。3. 高阶拟合图该系统利用高阶函数法对单点历史走势图(历史走势图)进行了拟合,拟合的主要目的是对点位沉降走势的预测分析。以时间为横轴以纵轴为高程将原有观测数据构成一个n-1(假设观测n期)阶的方程。然后绘制出曲线,再将时间作为未知数,输入任意时间
20、即可反求出高程。在第十一章会详细介绍该程序拟合的详细方法。图14(H23高阶拟合图)上图是该项目中H23号点位的高阶拟合图。图中红色曲线是H23观测点位未拟合前的走势图,蓝色图线为该点位拟合后的走势图,绿色则为该点位预测走势图。由于预测图线变化范围会远远大于非拟合图像,为了方便对曲线进行对比观察,因此该图是动态的,鼠标中间滑轮向上滚动图形缩小,向下滚动图像放大,鼠标右击则弹出设置缩放倍率对话框,系统默认为1.在这里可以输入非0以上的任意缩放倍率。若要查询任意时间点的高程,只需将鼠标移动到该曲线的上面左击即可显示该点代表的时间和高程。图中有两条水平的绿色线条切线,这两天切线切与高阶拟合曲线,最高
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