基于導線自動平差的原始數據反求系統

【摘要】近年來，在測繪科學的飛速發展中，導線平差軟件廣泛應用在各類工程中，國內外導線平差軟件開發已經較為成熟，而對于導線原始數據的反求程序的研究卻很少見。但導線原始數據的采集較為費時費力，而導線的原始數據的反求程序可生成導線測量的原始數據，可以為導線測量的教學提供便利。基于VB編寫的導線原始數據反求程序，通過各導線點坐標值與誤差數據，應用坐標增量求取邊長，并且應用余弦定理以及角度誤差分配原理求算各觀測角值，并判斷左、右角。之后，加入隨機數，模擬導線的誤差數據，最終生成完整導線觀測手簿。而對于不同精度與儀器的導線原始數據反求，需要更改部分程序參數與代碼即可。通過反求程序生成的導線觀測手簿可以滿足測繪教學以及一些工程中對導線原始數據的需求。

【關鍵詞】導線測量；原始數據反求；VB；隨機數生成

引言

隨著世界經濟的飛速發展，國內外基礎設施建設力度加大，一座座現代化都市都在快速的建設中，日新月異的變化中，新的時代即將來臨。近年來，人們生產生活節奏的加快，計算機以其高效率的特性已經成為現在人們工作學習中不可或缺的幫手，在未來的發展中計算機的應用也一定會成為決定生產效率的決定性因素。在測繪科學的不斷發展中，計算機被廣泛的應用到各類測繪工程當中，可以說，計算機的發展帶動了測繪科學飛速發展。計算機的廣發應用解決了測量工程中數據量大、計算量大、易出錯等問題，高智能化的測量軟件更是讓繁瑣的測量工程計算變得簡潔不少。測量軟件的廣泛應用大大的提高了測量工作效率。所以經過多年的發展，海量的測量軟件層出不窮，關于導線平差計算的軟件有很多，不同線型、不同精度、不同儀器等等，導線平差軟件已經成熟，但是通過給定坐標數據反求原始數據的軟件則少之又少。相對于平差軟件的工程應用，反求程序則更側重于教學，所以本設計研究的為在VB平臺下編程實現導線原始數據反求系統。

1 導線平差理論基礎

1.1測量平差概述

由于測量儀器的精度不完善和人為因素及外界條件的影響，測量誤差總是不可避免的。為了提高成果的質量，處理好這些測量中存在的誤差問題，觀測值的個數往往要多于確定未知量所必須觀測的個數，也就是要進行多余觀測。有了多余觀測，勢必在觀測結果之間產生矛盾，測量平差的目的就在于消除這些矛盾而求得觀測量的最可靠結果并評定測量成果的精度。

1.2導線簡易平差思想與計算

已知：控制點ABCD，觀測水平角β。β1 β2 β3 β4，水平距D1 D2 D3 D4 ，求：1、2、3點坐標。

3 反求算法

3.1 邊長觀測值反求

由于導線上各點坐標已知，所以各條邊的邊長真值求算較為簡單，利用勾股定理即可求出。

首先求算坐標增量ΔX、ΔY。則邊長真值為S距離= ，依次求算出各邊邊長S1，S2，.......Sn。最后利用VB中的隨機數生成代碼進行在限差要求內添加隨機數，最終得到一組導線邊長的觀測數據。

3.2 坐標方位角反算角度觀測值

通過坐標增量與坐標反求角度觀測值，如公式2-6中，在坐標增量與邊長已知的情況下求算出方位角α。之后判斷觀測角是左角還是右角，利用公式2-5反算出觀測角真值β，由于是等精度觀測，所以角度閉合差由觀測站數等分，最后利用VB中的隨機數生成代碼進行在限差要求內添加隨機數，最終得到一組角度的觀測數據。

3.3 余弦定理反算角度觀測值

由于各邊邊長真值已求得，首先繼續通過勾股定理將前后三個點組成的三角形中的第三邊邊長真值求出，之后利用余弦定理 求出夾角并βj判斷左、右角。若是左角，則觀測角真值為βj，若是右角，則觀測角真值為360-βj。由于是等精度觀測，所以角度閉合差由觀測站數等分，最后利用VB中的隨機數生成代碼進行在限差要求內添加隨機數，最終得到一組角度的觀測數據。

4 反求系統的編程實現

4.1 窗體的建立

考慮到導線點的坐標數據的數據較大以及坐標點個數的不確定性，采用先將數據按照一定的形式輸入到新建的txt文本中，之后再以VB程序調用txt文本就會方便很多。綜合以上以及其他的各方面情況，所以窗體的建立采用文本編輯器編輯打開數據（munOpen）、保存結果（munSave）、退出（munExit）、計算（munCalc）等操作。再建立一個文本框作為顯示框。

4.2 導線原始數據反求算法的編寫

方法與比較

第一種：參考第三章導線簡易平差的算法的編寫，可以采用計算坐標方位角的方法推算角度觀測值。

第二種：由于導線點坐標以固定，那么可以采用余弦定理求算夾角，之后判斷觀測角為左角還是右角，并確定角度觀測值。

方法比較：相比較來看第一種坐標方位角推算法，在編程實現中較為麻煩，既要調用方位角推算函數，還有加入循環判斷語句。而第二種余弦定理求夾角的方法實現起來則較為簡單明了，只需通過邊長計算得出夾角，之后判斷左、右角即可。所以綜上所述，角度觀測值用余弦定理法求算較好。

4.3. 觀測手簿的生成

相對于第三章導線簡易平差程序的輸出平差結果保存為txt文本，導線原始數據反求結果則要復雜很多。由于要生成觀測手簿，就出現了一個新問題，就是觀測數據在不超限的情況下存在隨機性，所以在對于以上求得的邊長觀測值以及角度觀測值要引入隨機數。且隨機數的區間需在限差要求范圍內。

其次，成果的展示與保存方面，相對于相對于第三章導線簡易平差程序的輸出平差結果保存為txt文本，導線原始數據反求的生成的手簿則在txt保存與展示的效果不好，顯得凌亂。所以，經過考慮決定用Excel代替txt。Excel表格有著規范性與簡潔性的特點，使成果一目了然。不過相對txt文本，Excel表格在編寫代碼方面要麻煩許多

結論

根據對基于導線自動平差的原始數據反求系統的介紹與分析，原始數據反求程序計算的得到的成果誤差較小，程序編寫較為成功，基本實現了不同線型、不同精度的簡易導線的原始數據的手簿生成。導線原始數據反求程序中，涵蓋了調用txt文本數據、線型選擇、左、右角判斷、邊長計算、角度觀測值計算、導線圖形生成、Excel手簿生成等功能，基本滿足了設計課題的目的要求。且有以下幾點優點：

（1）圖文并茂、操作簡便

（2）程序代碼簡單易懂

（3）VB、Autolisp、Excel等工具綜合應用使智能化較高

由于能力與時間原因，畢業設計的基于導線自動平差原始數據的反求系統并不完美，也有著很多不足，如：

（1） 精度不高，而且由于有隨機數的加入，所以假設的觀測儀器精度要求較高（一般為2”）

（2）當下只能對簡易的附合以及閉合的單導線進行原始數據反求，較為復雜線型的導線原始數據反求還不能實現

基于導線自動平差的原始數據反求系統雖然已完成，不過也較為勉強，需要改進與優化的地方有很多，程序編寫完整性也很差，以上的不足，希望在以后的日子中刻苦鉆研的測繪人能給與改正與優化。其次在當下國內外對導線原始數據的反求系統并沒有開發的形勢下，也希望所編寫的基于VB的導線原始數據反求系統能對以后的開發作為借鑒之用。

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