水平控制网平差软件的开发过程

山泉工豢技术　１５８　水平控制网平差软件的开发过程　许瀚卿，王贵文　（山西师范大学地理科学学院，山西临汾０４１００４）　摘要：本文依据水平网平差的一些基本原理，使用Ｖｉ　ｓｔｌａ１　ｃ＋＋６．０开发一具有拓扑关系的水平网平差软件，并重点探讨了水平网平差软件中　的开发过程。此软件功能齐全，可以用于侧边网和测角网的平差计算，也可用于边角网的平差计算，还具有精度计算的功能，满足常见水平网　平差的工作。　关键词：平差软件；水平控制网；开发过程　１　引言　水平控制网网形灵活多变，在实际测量中应用非常广泛。传统平　差计算方法已经无法满足当前任务的需要，当前任务数据量大、计算　量大且复杂、平差网型存在不确定性、控制网整体规模较大，因此，　必须利用计算机进行平差解算。目前而言，大多数的控制网平差软件　使用方便，功能齐全，精度较高，但在某些方面还是不够理想。例如：　在图形关系上，没有确定的拓扑关系；在数据输入上，不是很美观，　也不方便编辑；在成果显示上，计算结果是否可靠很难检查。笔者借　助软件工程的开发理论，结合拓扑学的方法，设计并开发一套具有拓　扑关系的水平网平差软件。水平网平差软件以一种图形属性交互的方　式供用户使用，比较方便的完成输入、数据平差、成果报告等过程，　在一定程度上，改善了上述的不足。　２平差软件计算的特点　平差软件的出现，很大程度上解放了人的双手，相对于传统的手　工计算，平差软件具有以下特点：操作便捷、数据处理速度快、计算　结果精度高、成果报告整齐美观。　此外，对比起手工平差计算，平差软件还有独特的优点，可以根　据任务的不同选择不同的平差方法，实现了自动化处理。如：必要观　测数ｔ大于多余观测数ｒ时，条件平差可以很好的计算；如果必要观　测数ｔ小于多余观测数ｒ时，就应该采用间接平差，因为这种情况下，　间接平差可以大幅的减少平差计算量。现代计算机科学高速发展，计　算快速且高效，因此，平差方法的计算机实现成为关注的焦点，更加　注重平差方法的内在逻辑性。　３水平网平差软件的开发过程　３．１基本流程　（１）利用计算机数组存储站上读取的坐标和各类观测数据，方便调　用；（２）观测数据建立法方程。建立法方程的过程就是根据观测数据的　顺序结构，放入计算机循环语句中，通过计算累加项，实现数据累加　的过程；（３）进行已知点的处理；（４）对法方程的系数矩阵进行求逆计算，　如果出现秩亏，则不能采用最小二乘平差，而采用参数平差；（５）特殊　问题处理计算，如秩亏自由网平差和拟稳网平差的参数权矩阵计算；　（６）精度评定。精度评定项包含单位权中误差、坐标平差值的中误差、　方位角中误差和边长中误差等；ｃ７）平差计算完成后，需要提交图文成　果报告，并实现属性和图形的关联。　３．２功能模块设计　水平网平差软件应具备以下功能：　（１）水平网平差软件能够完成坐标转换、近似平差、水平网各网　型的平差、闭合差等各类常规计算；　（２）水平网平差软件能够绘制各类水平网，并给出放大、缩小、　漫游、按图查属性和按属性查图等功能；　（３）应能使用数据库对图形和属性数据完成增、删、查、改等操作　（４）异常处理主要针对水平网网型正确与否和数据平差结果的　粗差探测；　（５）成果报告以图文交互的形式呈现，使用户可以自由定制。　３．３数据的存储　（１）水平网信息。水平网内的信息包括测量任务的水平网名称，　已经参与测量任务的人员名单，测量平差计算的人员名单，制图人　员名单和测量单位等相关信息。ＮＥＴＮＡＭＥ＝；ＳＵＲＰ＝；ＣＨＫＰ＝；　ＣＡＬＥＰ＝；ＳＵＲＤＥＰ＝；ＤＴ＝；ＤＥＳ＝　（２）平差参数。平差参数是在平差计算中，计算机使用的计　算参数，包括平差模型、测角中误差、测边固定误差等参数信息。　Ｍ＝２．５０００００；ＭＡ＝５．００００００；ＭＢ＝５．００００００；ＪＤＭＡＸ＝２．００００００　（３）测站点。测站点包括点名、类型和坐标。水平网测站点信　息主要包括各控制点信息，用于后续测量任务的展开。　（４）观测数据。观测数据包括观测数据类型和观测数据。利用　计算机数组存储站上读取的坐标和各类观测数据，结构逻辑型好，方　便调用。　３．４近似坐标的计算　水平网的误差方程是非线性方程，须引入参数近似值将误差方程　线性化，由于误差方程的系数和自由项计算公式中都用到了近似坐标，　所以近似坐标必须在平差之前进行计算。　水平网前方交会计算公式：　ｘ：　！：　竺　生：塑！！＝　ｃｔｇａ￣＋ｃｔｇａｔ２　Ｙｌ＂ｃｔｇａ２＋Ｙ：＂＝—ｃｔｇａｌ－ｘｌ＋　—ｃｔｇａ，＋ｃｔｇａ２　水平网测边交会坐标计算公式：　＝　＋Ｌ（ＸＢ—ｘＡ）＋Ｈ（ｙ口一ｙＡ　ｙｐ＝Ｙ　＋三（　口一　）＋．Ｈ（　Ｂ—ｘＡ）　３．５平差结果输出　输出成果包括：坐标成果、方向值平差成果、边长平差成果、各　边最终成果精度评定及误差椭圆，各种中间成果包括：误差方程系数　阵、法方程系数阵、协因数阵等。　输出内容包括：　（１）坐标平差成果。包括各点的坐标平差值、横纵坐标中误差　和点位中误差。　（２）方向值的平差成果。包括方向观测值、观测值的该证书、　边长方向的方位角及中误差、边长的平差值及中误差。　（３）边长平差成果。包括各边的边长观测值、边长方位角、边　长的改正数、及中误差、边长的平差值及中误差。　４结语　在ｃ＋＋环境下设计和开发的软件界面和会话窗口是比较简单易　用的，各类算法的实现可编写独立的模块，本文中的水平网平差软件　输入形式简单，具有图文交互，程序运行稳定，功能相对完善。　参考文献：　［１】叶红超，刘占江．附合导线的一种平差计算方法［Ｊ】．黑龙江水利　科技，２００３（０３）：２３－２５．　【２】赵显富，马月振．绝对无定向附合导线平差理论与实践［Ｊ］．铁路　航测，１　９９６（０３）：１４－１６．　［３］侯建国，三维导线平差程序设计［Ｊ】．东北测绘，２００３（０６）：４５—４８．　作者简介：许瀚卿（１　９９３一），男，江苏连云港人，本科在读。