水平控制網平差軟件的開發過程

摘 要：本文依據水平網平差的一些基本原理，使用Visual C++6.0開發一具有拓撲關系的水平網平差軟件，并重點探討了水平網平差軟件中的開發過程。此軟件功能齊全，可以用于側邊網和測角網的平差計算，也可用于邊角網的平差計算，還具有精度計算的功能，滿足常見水平網平差的工作。

關鍵詞：平差軟件；水平控制網；開發過程

1 引言

水平控制網網形靈活多變，在實際測量中應用非常廣泛。傳統平差計算方法已經無法滿足當前任務的需要，當前任務數據量大、計算量大且復雜、平差網型存在不確定性、控制網整體規模較大，因此，必須利用計算機進行平差解算。目前而言，大多數的控制網平差軟件使用方便，功能齊全，精度較高，但在某些方面還是不夠理想。例如：在圖形關系上，沒有確定的拓撲關系；在數據輸入上，不是很美觀，也不方便編輯；在成果顯示上，計算結果是否可靠很難檢查。筆者借助軟件工程的開發理論，結合拓撲學的方法，設計并開發一套具有拓撲關系的水平網平差軟件。水平網平差軟件以一種圖形屬性交互的方式供用戶使用，比較方便的完成輸入、數據平差、成果報告等過程，在一定程度上，改善了上述的不足。

2 平差軟件計算的特點

平差軟件的出現，很大程度上解放了人的雙手，相對于傳統的手工計算，平差軟件具有以下特點：操作便捷、數據處理速度快、計算結果精度高、成果報告整齊美觀。

此外，對比起手工平差計算，平差軟件還有獨特的優點，可以根據任務的不同選擇不同的平差方法，實現了自動化處理。如：必要觀測數t大于多余觀測數r時，條件平差可以很好的計算；如果必要觀測數t小于多余觀測數r時，就應該采用間接平差，因為這種情況下，間接平差可以大幅的減少平差計算量。現代計算機科學高速發展，計算快速且高效，因此，平差方法的計算機實現成為關注的焦點，更加注重平差方法的內在邏輯性。

3 水平網平差軟件的開發過程

3.1 基本流程

（1）利用計算機數組存儲站上讀取的坐標和各類觀測數據，方便調用；（2）觀測數據建立法方程。建立法方程的過程就是根據觀測數據的順序結構，放入計算機循環語句中，通過計算累加項，實現數據累加的過程；（3）進行已知點的處理；（4）對法方程的系數矩陣進行求逆計算，如果出現秩虧，則不能采用最小二乘平差，而采用參數平差；（5）特殊問題處理計算，如秩虧自由網平差和擬穩網平差的參數權矩陣計算；（6）精度評定。精度評定項包含單位權中誤差、坐標平差值的中誤差、方位角中誤差和邊長中誤差等；（7）平差計算完成后，需要提交圖文成果報告，并實現屬性和圖形的關聯。

3.2 功能模塊設計

水平網平差軟件應具備以下功能：

（1）水平網平差軟件能夠完成坐標轉換、近似平差、水平網各網型的平差、閉合差等各類常規計算；

（2） 水平網平差軟件能夠繪制各類水平網，并給出放大、縮小、漫游、按圖查屬性和按屬性查圖等功能；

（3）應能使用數據庫對圖形和屬性數據完成增、刪、查、改等操作；

（4）異常處理主要針對水平網網型正確與否和數據平差結果的粗差探測；

（5）成果報告以圖文交互的形式呈現，使用戶可以自由定制。

3.3 數據的存儲

（1）水平網信息。水平網內的信息包括測量任務的水平網名稱，已經參與測量任務的人員名單，測量平差計算的人員名單，制圖人員名單和測量單位等相關信息。NETNAME=；SURP=；CHKP=；CALEP=；SURDEP=；DT=；DES=

（2）平差參數。平差參數是在平差計算中，計算機使用的計算參數，包括平差模型、測角中誤差、測邊固定誤差等參數信息。M=2.500000；MA=5.000000；MB=5.000000；JDMAX=2.000000

（3）測站點。測站點包括點名、類型和坐標。水平網測站點信息主要包括各控制點信息，用于后續測量任務的展開。

（4）觀測數據。觀測數據包括觀測數據類型和觀測數據。利用計算機數組存儲站上讀取的坐標和各類觀測數據，結構邏輯型好，方便調用。

3.4 近似坐標的計算

水平網的誤差方程是非線性方程，須引入參數近似值將誤差方程線性化，由于誤差方程的系數和自由項計算公式中都用到了近似坐標，所以近似坐標必須在平差之前進行計算。

水平網前方交會計算公式：

水平網測邊交會坐標計算公式：

3.5 平差結果輸出

輸出成果包括：坐標成果、方向值平差成果、邊長平差成果、各邊最終成果精度評定及誤差橢圓，各種中間成果包括：誤差方程系數陣、法方程系數陣、協因數陣等。

輸出內容包括：

（1）坐標平差成果。包括各點的坐標平差值、橫縱坐標中誤差和點位中誤差。

（2）方向值的平差成果。包括方向觀測值、觀測值的該證書、邊長方向的方位角及中誤差、邊長的平差值及中誤差。

（3）邊長平差成果。包括各邊的邊長觀測值、邊長方位角、邊長的改正數、及中誤差、邊長的平差值及中誤差。

4 結語

在C++環境下設計和開發的軟件界面和會話窗口是比較簡單易用的，各類算法的實現可編寫獨立的模塊，本文中的水平網平差軟件輸入形式簡單，具有圖文交互，程序運行穩定，功能相對完善。

參考文獻：

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[2]趙顯富，馬月振.絕對無定向附合導線平差理論與實踐[J].鐵路航測，1996（03）：14-16.

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作者簡介：許瀚卿（1993-），男，江蘇連云港人，本科在讀。