水平控制網(wǎng)平差軟件的開發(fā)過程

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

關(guān)鍵詞：平差軟件；水平控制網(wǎng)；開發(fā)過程

1 引言

水平控制網(wǎng)網(wǎng)形靈活多變，在實際測量中應(yīng)用非常廣泛。傳統(tǒng)平差計算方法已經(jīng)無法滿足當(dāng)前任務(wù)的需要，當(dāng)前任務(wù)數(shù)據(jù)量大、計算量大且復(fù)雜、平差網(wǎng)型存在不確定性、控制網(wǎng)整體規(guī)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(shù)的控制網(wǎng)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(guān)系上，沒有確定的拓撲關(guān)系；在數(shù)據(jù)輸入上，不是很美觀，也不方便編輯；在成果顯示上，計算結(jié)果是否可靠很難檢查。筆者借助軟件工程的開發(fā)理論，結(jié)合拓撲學(xué)的方法，設(shè)計并開發(fā)一套具有拓撲關(guān)系的水平網(wǎng)平差軟件。水平網(wǎng)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(shù)據(jù)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(xiàn)，很大程度上解放了人的雙手，相對于傳統(tǒng)的手工計算，平差軟件具有以下特點：操作便捷、數(shù)據(jù)處理速度快、計算結(jié)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(yōu)點，可以根據(jù)任務(wù)的不同選擇不同的平差方法，實現(xiàn)了自動化處理。如：必要觀測數(shù)t大于多余觀測數(shù)r時，條件平差可以很好的計算；如果必要觀測數(shù)t小于多余觀測數(shù)r時，就應(yīng)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(xiàn)代計算機科學(xué)高速發(fā)展，計算快速且高效，因此，平差方法的計算機實現(xiàn)成為關(guān)注的焦點，更加注重平差方法的內(nèi)在邏輯性。

3 水平網(wǎng)平差軟件的開發(fā)過程

3.1 基本流程

（1）利用計算機數(shù)組存儲站上讀取的坐標(biāo)和各類觀測數(shù)據(jù)，方便調(diào)用；（2）觀測數(shù)據(jù)建立法方程。建立法方程的過程就是根據(jù)觀測數(shù)據(jù)的順序結(jié)構(gòu)，放入計算機循環(huán)語句中，通過計算累加項，實現(xiàn)數(shù)據(jù)累加的過程；（3）進行已知點的處理；（4）對法方程的系數(shù)矩陣進行求逆計算，如果出現(xiàn)秩虧，則不能采用最小二乘平差，而采用參數(shù)平差；（5）特殊問題處理計算，如秩虧自由網(wǎng)平差和擬穩(wěn)網(wǎng)平差的參數(shù)權(quán)矩陣計算；（6）精度評定。精度評定項包含單位權(quán)中誤差、坐標(biāo)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(xiàn)屬性和圖形的關(guān)聯(lián)。

3.2 功能模塊設(shè)計

水平網(wǎng)平差軟件應(yīng)具備以下功能：

（1）水平網(wǎng)平差軟件能夠完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、近似平差、水平網(wǎng)各網(wǎng)型的平差、閉合差等各類常規(guī)計算；

（2） 水平網(wǎng)平差軟件能夠繪制各類水平網(wǎng)，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(yīng)能使用數(shù)據(jù)庫對圖形和屬性數(shù)據(jù)完成增、刪、查、改等操作；

（4）異常處理主要針對水平網(wǎng)網(wǎng)型正確與否和數(shù)據(jù)平差結(jié)果的粗差探測；

（5）成果報告以圖文交互的形式呈現(xiàn)，使用戶可以自由定制。

3.3 數(shù)據(jù)的存儲

（1）水平網(wǎng)信息。水平網(wǎng)內(nèi)的信息包括測量任務(wù)的水平網(wǎng)名稱，已經(jīng)參與測量任務(wù)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(guān)信息。NETNAME=；SURP=；CHKP=；CALEP=；SURDEP=；DT=；DES=

（2）平差參數(shù)。平差參數(shù)是在平差計算中，計算機使用的計算參數(shù)，包括平差模型、測角中誤差、測邊固定誤差等參數(shù)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(biāo)。水平網(wǎng)測站點信息主要包括各控制點信息，用于后續(xù)測量任務(wù)的展開。

（4）觀測數(shù)據(jù)。觀測數(shù)據(jù)包括觀測數(shù)據(jù)類型和觀測數(shù)據(jù)。利用計算機數(shù)組存儲站上讀取的坐標(biāo)和各類觀測數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)邏輯型好，方便調(diào)用。

3.4 近似坐標(biāo)的計算

水平網(wǎng)的誤差方程是非線性方程，須引入?yún)?shù)近似值將誤差方程線性化，由于誤差方程的系數(shù)和自由項計算公式中都用到了近似坐標(biāo)，所以近似坐標(biāo)必須在平差之前進行計算。

水平網(wǎng)前方交會計算公式：

水平網(wǎng)測邊交會坐標(biāo)計算公式：

3.5 平差結(jié)果輸出

輸出成果包括：坐標(biāo)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(shù)陣、法方程系數(shù)陣、協(xié)因數(shù)陣等。

輸出內(nèi)容包括：

（1）坐標(biāo)平差成果。包括各點的坐標(biāo)平差值、橫縱坐標(biāo)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(shù)、及中誤差、邊長的平差值及中誤差。

4 結(jié)語

在C++環(huán)境下設(shè)計和開發(fā)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(xiàn)可編寫?yīng)毩⒌哪K，本文中的水平網(wǎng)平差軟件輸入形式簡單，具有圖文交互，程序運行穩(wěn)定，功能相對完善。

參考文獻：

[1]葉紅超，劉占江.附合導(dǎo)線的一種平差計算方法[J].黑龍江水利科技，2003（03）：23-25.

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

[3]侯建國，三維導(dǎo)線平差程序設(shè)計[J].東北測繪，2003（06）：45-48.

作者簡介：許瀚卿（1993-），男，江蘇連云港人，本科在讀。