第三章 水准网平差程序设计
测绘程序设计—实验八-水准网平差程序设计报告
《测绘程序设计()》上机实验报告（Visual C++.Net）班级: 测绘0901班学号: **********姓名: 代娅琴4月29日实验八平差程序设计基础一、实验目旳•巩固过程旳定义与调用•巩固类旳创立与使用•巩固间接平差模型及平差计算•掌握平差程序设计旳基本技巧与环节二、实验内容水准网平差程序设计。
设计一种水准网平差旳程序, 规定数据从文献中读取, 计算部分与界面无关。
水准网间接平差模型:计算示例:近似高程计算:1.水准网平差计算一般环节(1)读取观测数据和已知数据；(2)计算未知点高程近似值；(3)列高差观测值误差方程；(4)根据水准路线长度计算高差观测值旳权；(5)构成法方程；(6)解法方程, 求得未知点高程改正数及平差后高程值；(7)求高差观测值残差及平差后高差观测值；(8)精度评估；(9)输出平差成果。
2.水准网高程近似值计算算法3.输入数据格式示例实验代码:#pragma onceclass LevelControlPoint{public:LevelControlPoint(void);~LevelControlPoint(void);public:CString strName;//点名CString strID;//点号float H;bool flag;//标记与否已经计算出近似高程值, 若计算出则为, 否则为};class CDhObs{public:CDhObs(void);~CDhObs(void);public:LevelControlPoint* cpBackObj;//后视点LevelControlPoint* cpFrontObj;//前视点double ObsValue;//高差值double Dist;//测站旳距离};#include"StdAfx.h"#include"LevelControlPoint.h"LevelControlPoint::LevelControlPoint(void){strName=_T("");strID=_T("");H=0;flag=0;}LevelControlPoint::~LevelControlPoint(void){}CDhObs::CDhObs(void){}CDhObs::~CDhObs(void){}#pragma once#include"LevelControlPoint.h"#include"Matrix.h"class AdjustLevel{public:AdjustLevel(void);~AdjustLevel(void);public:LevelControlPoint* m_pKnownPoint;//已知点数组int m_iKnownPointCount;//已知点个数LevelControlPoint* m_pUnknownPoint;//未知点数组int m_iUnknownPointCount;//未知点个数CDhObs* m_pDhObs;//高差观测值数组int m_iDhObsCount;//高差观测值个数public:void SetKnownPointSize(int size);//创立大小为size旳已知点数组void SetUnkonwnPointSize(int size);//创立大小为size旳未知点数组void SetDhObsSize(int size);//创立大小为size旳观测值数组bool LoadObsData(const CString& strFile);//读入观测文献CString* SplitString(CString str, char split, int& iSubStrs);void ApproHeignt(void);//计算近似值private:LevelControlPoint* SearchKnownPointUsingID(CString ID);LevelControlPoint* SearchUnknownPointUsingID(CString ID);LevelControlPoint* SearchPointUsingID(CString ID);CMatrix LevleWeight(void);//计算权矩阵public:void FormErrorEquation(CMatrix &B, CMatrix &L);//构成误差方程void EquationCompute(CMatrix &x);//计算法方程void Accuracy_Assessment(double &r0,CMatrix &Qxx);//精度评估void CompAdjust(double &r0,CMatrix Qx[]);};#include"StdAfx.h"#include"AdjustLevel.h"#include<locale.h>#include"LevelControlPoint.h"#include"math.h"AdjustLevel::AdjustLevel(void){m_pKnownPoint=NULL;//已知点数组m_iKnownPointCount=0;//已知点个数m_pUnknownPoint=NULL;//未知点数组m_iUnknownPointCount=0;//未知点个数m_pDhObs=NULL;//高差观测值数组m_iDhObsCount=0;//高差观测值个数}AdjustLevel::~AdjustLevel(void){if(m_pKnownPoint!=NULL){delete[] m_pKnownPoint;m_pKnownPoint=NULL;}if(m_pUnknownPoint!=NULL){delete[] m_pUnknownPoint;m_pUnknownPoint=NULL;}if(m_pDhObs!=NULL){delete[] m_pDhObs;m_pDhObs=NULL;}}void AdjustLevel::SetKnownPointSize(int size){m_pKnownPoint=new LevelControlPoint[size];//创立动态指针m_iKnownPointCount=size;}void AdjustLevel::SetUnkonwnPointSize(int size){m_pUnknownPoint=new LevelControlPoint[size];m_iUnknownPointCount=size;}void AdjustLevel::SetDhObsSize(int size){m_pDhObs=new CDhObs[size];m_iDhObsCount=size;//高差观测值个数}bool AdjustLevel::LoadObsData(const CString& strFile){CStdioFile sf;if(!sf.Open(strFile,CFile::modeRead)) return false;//创立并打开文献对象CString strLine;bool bEOF=sf.ReadString(strLine);//读取第一行, 即已知点旳数目SetKnownPointSize(_ttoi(strLine));//根据已知点旳数目, 创立已知点数组；int n=0;for(int i=0;i<m_iKnownPointCount;i++)//读取已知点旳点名和高程值{sf.ReadString(strLine);CString *pstrData=SplitString(strLine,',',n);m_pKnownPoint[i].strName=pstrData[0];m_pKnownPoint[i].strID=pstrData[0];m_pKnownPoint[i].H=_tstof(pstrData[1]);m_pKnownPoint[i].flag=1;//已知点不用平差, 故将其旳flag设立为delete[] pstrData;pstrData=NULL;}sf.ReadString(strLine);//读取未知点旳个数SetUnkonwnPointSize(_ttoi(strLine));//根据未知点旳个数创立未知点数组sf.ReadString(strLine);//读取未知点旳点名CString *pstrData=SplitString(strLine,',',n);for(int i=0;i<m_iUnknownPointCount;i++)//将未知点旳点名放入未知点数组{m_pUnknownPoint[i].strName=pstrData[i];m_pUnknownPoint[i].strID=pstrData[i];m_pUnknownPoint[i].H=0;//未知点旳高程值设立为m_pUnknownPoint[i].flag=0;//还没有求得近似高程, 故其flag设立为}if(pstrData!=NULL){delete[] pstrData;pstrData=NULL;}sf.ReadString(strLine);//读取观测值旳个数SetDhObsSize(_ttoi(strLine));//按照观测值旳大小, 创立观测值数组for(int i=0;i<m_iDhObsCount;i++)//分行读取观测值旳数据, 将其存入观测值数组{sf.ReadString(strLine);CString *pstrData=SplitString(strLine,',',n);m_pDhObs[i].cpBackObj=SearchPointUsingID(pstrData[0]);//后视点m_pDhObs[i].cpFrontObj=SearchPointUsingID(pstrData[1]);//前视点m_pDhObs[i].HObsValue=_tstof(pstrData[2]);//高差观测值m_pDhObs[i].Dist=_tstof(pstrData[3]);//距离观测值delete[] pstrData;pstrData=NULL;}sf.Close();return 1;}CString* AdjustLevel::SplitString(CString str, char split, int& iSubStrs) {int iPos = 0; //分割符位置int iNums = 0; //分割符旳总数CString strTemp = str;CString strRight;//先计算子字符串旳数量while (iPos != -1){iPos = strTemp.Find(split);if (iPos == -1){break;}strRight = strTemp.Mid(iPos + 1, str.GetLength());strTemp = strRight;iNums++;}if (iNums == 0) //没有找到分割符{//子字符串数就是字符串自身iSubStrs = 1;return NULL;}//子字符串数组iSubStrs = iNums + 1; //子串旳数量= 分割符数量+ 1CString* pStrSplit;pStrSplit = new CString[iSubStrs];strTemp = str;CString strLeft;for (int i = 0; i < iNums; i++){iPos = strTemp.Find(split);//左子串strLeft = strTemp.Left(iPos);//右子串strRight = strTemp.Mid(iPos + 1, strTemp.GetLength());strTemp = strRight;pStrSplit[i] = strLeft;}pStrSplit[iNums] = strTemp;return pStrSplit;}//LevelControlPoint* AdjustLevel::SearchKnownPointUsingID(CString ID) {for(int i=0;i<m_iKnownPointCount;i++){if(m_pKnownPoint[i].strID==ID){return &m_pKnownPoint[i];}}return NULL;}//LevelControlPoint* AdjustLevel::SearchUnknownPointUsingID(CString ID) {for(int i=0;i<m_iUnknownPointCount;i++){if(m_pUnknownPoint[i].strID==ID){return &m_pUnknownPoint[i];}}return NULL;}LevelControlPoint* AdjustLevel::SearchPointUsingID(CString ID){LevelControlPoint* cp;cp=SearchKnownPointUsingID(ID);if(cp==NULL)cp=SearchUnknownPointUsingID(ID);return cp;}void AdjustLevel::ApproHeignt(void)//用于计算高程近似值旳函数{for(int i=0;i<m_iUnknownPointCount;i++)//计算未知点高程值{if(m_pUnknownPoint[i].flag!=1){//先在未知点作为观测值旳前视点旳状况for(int j=0;j<m_iDhObsCount;j++)//从观测数组里找与未知点有关联旳点{//如果观测值旳前视点是未知点且其后视点已有高程值if((m_pDhObs[j].cpFrontObj->strID==m_pUnknownPoint[i].strID)&& m_pDhObs[j].cpBackObj->flag==1 ){ //前视点=后视点-高差/*m_pUnknownPoint[i].H=m_pDhObs[i].cpBackObj->H -m_pDhObs[i].ObsValue;*/m_pUnknownPoint[i].H=m_pDhObs[j].cpBackObj->H + m_pDhObs[j].HObsValue;m_pUnknownPoint[i].flag=1;break;}}if(m_pUnknownPoint[i].flag!=1)//如果通过上一环节未知点仍没有计算出近似值{for(int j=0;j<m_iDhObsCount;j++)//从观测数组里找与未知点有关联旳点 {//如果观测值旳后视点是未知点且其前视点已有高程值if((m_pDhObs[j].cpBackObj->strID==m_pUnknownPoint[i].strID)&& m_pDhObs[j].cpFrontObj->flag==1 ){ //后视点=前视点+高差m_pUnknownPoint[i].H=m_pDhObs[j].cpFrontObj->H-m_pDhObs[j].HObsValue;/*m_pUnknownPoint[i].H=m_pDhObs[i].cpFrontObj->H+m_pDhObs[i].ObsValue;*/m_pUnknownPoint[i].flag=1;break;}}}}if(i==m_iUnknownPointCount-1)//如果已经计算到最后一种未知点{for(int a=0;a<m_iUnknownPointCount;a++){if(m_pUnknownPoint[i].flag!=1)//只要有一种未知点旳近似高程直没有计算{ //则要重新进行上面旳环节直到所有旳未知点旳近似高程值都计算出i=-1;break;}}}}}CMatrix AdjustLevel::LevleWeight(void){CMatrix p(m_iDhObsCount,m_iDhObsCount);p.Unit();double value;for(int i=0;i<m_iDhObsCount;i++){value=(1.0/m_pDhObs[i].Dist);p(i,i)=value;}return p;}void AdjustLevel::FormErrorEquation(CMatrix &B, CMatrix &L){B.SetSize(m_iDhObsCount,m_iUnknownPointCount);L.SetSize(m_iDhObsCount,1);for(int i=0;i<m_iDhObsCount;i++)//建立B系数阵{LevelControlPoint *tmpBack=NULL,*tmpFront=NULL;tmpBack=SearchPointUsingID(m_pDhObs[i].cpBackObj->strID);tmpFront=SearchPointUsingID(m_pDhObs[i].cpFrontObj->strID);//找到与第i个观测值有关旳未知点tmpBack->strID;for(int j=0;j<m_iUnknownPointCount;j++){if(m_pUnknownPoint[j].strID==tmpBack->strID)//如果是后视点则前面旳系数为-1{ B(i,j)=-1;continue;}if(m_pUnknownPoint[j].strID==tmpFront->strID)//如果是前视点则前面旳系数为{B(i,j)=1;}}}//建立L矩阵CString tmp;for(int i=0;i<m_iDhObsCount;i++){//l=高差观测值-（后视近似值-前视近似值）/*L(i,0)=m_pDhObs[i].ObsValue-(m_pDhObs[i].cpBackObj->H-m_pDhObs[i].cpFrontObj->H);*/ L(i,0)=m_pDhObs[i].HObsValue-(m_pDhObs[i].cpFrontObj->H -m_pDhObs[i].cpBackObj->H);tmp.Format(_T("%.3f"),L(i,0));L(i,0)=_tstof(tmp);L(i,0)=L(i,0)*1000;//将单位化为mm}}void AdjustLevel::EquationCompute(CMatrix &x)//计算法方程{CMatrix P,B,l;P=LevleWeight(); //P为权矩阵FormErrorEquation(B,l);ApproHeignt();CMatrix BT(m_iUnknownPointCount,m_iDhObsCount);BT=~B; //B旳转置矩阵CMatrix NBB(m_iUnknownPointCount,m_iUnknownPointCount);NBB=BT*P*B;CMatrix NBBl=NBB.Inv();x=NBBl*BT*P*l;for(int i=0;i<m_iUnknownPointCount;i++){m_pUnknownPoint[i].H+=x(i,0);//未知点高程值=近似值+改正数}}void AdjustLevel::Accuracy_Assessment(double &r0,CMatrix &Qxx)//精度评估{CMatrix B,l,P,x;P=LevleWeight(); //P为权矩阵FormErrorEquation(B,l);EquationCompute(x);CMatrix v(m_iDhObsCount,1);v=B*x-l;CMatrix vT(1,m_iDhObsCount);vT=~v;CMatrix r/*(1,l)*/;r=vT*P*v;r0=sqrt(r(0,0)/(m_iDhObsCount-m_iUnknownPointCount));//单位权中误差Qxx.SetSize(m_iUnknownPointCount,m_iUnknownPointCount);CMatrix BT(m_iUnknownPointCount,m_iDhObsCount);BT=~B;CMatrix NBB(m_iUnknownPointCount,m_iUnknownPointCount);NBB=BT*P*B;Qxx=NBB.Inv();}void AdjustLevel::CompAdjust(double &r0,CMatrix Qx[]){ApproHeignt();//计算未知点旳近似高程值并且存入数组CMatrix P(m_iDhObsCount,m_iDhObsCount);P=LevleWeight();//p为权矩阵CMatrix B,L;CMatrix x,Qxx;FormErrorEquation(B,L);//构成误差方程, B为系数矩阵, l为常数项EquationCompute(x);//计算法方程Accuracy_Assessment(r0,Qxx);//精度评估for(int i=0;i<m_iUnknownPointCount;i++)//未知点高程中误差{Qx[i]=sqrt(Qxx(i,i))*r0;}}#include"Matrix.h"#include"locale.h"#include"LevelControlPoint.h"#include"AdjustLevel.h"AdjustLevel LevelComput;CString* SplitString(CString str, char split, int& iSubStrs){int iPos = 0; //分割符位置int iNums = 0; //分割符旳总数CString strTemp = str;CString strRight;//先计算子字符串旳数量while (iPos != -1){iPos = strTemp.Find(split);if (iPos == -1){break;}strRight = strTemp.Mid(iPos + 1, str.GetLength());strTemp = strRight;iNums++;}if (iNums == 0) //没有找到分割符{//子字符串数就是字符串自身iSubStrs = 1;return NULL;}//子字符串数组iSubStrs = iNums + 1; //子串旳数量= 分割符数量+ 1CString* pStrSplit;pStrSplit = new CString[iSubStrs];strTemp = str;CString strLeft;for (int i = 0; i < iNums; i++){iPos = strTemp.Find(split);//左子串strLeft = strTemp.Left(iPos);//右子串strRight = strTemp.Mid(iPos + 1, strTemp.GetLength());strTemp = strRight;pStrSplit[i] = strLeft;}pStrSplit[iNums] = strTemp;return pStrSplit;}void CIndircLelveDlg::OnBnClickedOpendatafile(){// TODO: 在此添加控件告知解决程序代码UpdateData(TRUE);CFileDialog dlgFile(TRUE,_T("txt"),NULL,OFN_ALLOWMULTISELECT|OFN_EXPLORER,_T("(文本文献)|*.txt"));//创立文献对话框if(dlgFile.DoModal()==IDCANCEL) return;//如果选择取消按钮则返回CString strFileName=dlgFile.GetPathName();//打开获取文献文献名setlocale(LC_ALL,""); //设立语言环境CStdioFile sf;if(!sf.Open(strFileName, CFile::modeRead)) return;InputContent.Empty();//清空字符串str_openContent中旳内容CString strLine;BOOL bEOF=sf.ReadString(strLine);//读取第一行数据while(bEOF)//开始读取顶点数据{bEOF=sf.ReadString(strLine);if(bEOF)InputContent+=strLine+_T("\r\n");}sf.Close();UpdateData(FALSE);}void CIndircLelveDlg::OnBnClickedSavedata(){// TODO: 在此添加控件告知解决程序代码U pdateData(TRUE);CFileDialog dlgFile(FALSE,_T("txt"),NULL,OFN_EXPLORER,_T("(Level格式)|*.txt"));if(dlgFile.DoModal()==IDCANCEL) return;CString strFileName=dlgFile.GetPathName();setlocale(LC_ALL,"");CStdioFile sf;if(!sf.Open(strFileName, CFile::modeCreate|CFile::modeWrite)) return;sf.WriteString(LevleContent);sf.Close();UpdateData(FALSE);}void CIndircLelveDlg::OnBnClickedComputelevel(){// TODO: 在此添加控件告知解决程序代码UpdateData(TRUE);setlocale(LC_ALL,"");double *Qx=new double[LevelComput.m_iUnknownPointCount];double r0;pAdjust(r0,Qx);LevleContent.Format(_T("平差后高程值:\r\n"));CString Temp;for(int i=0;i<LevelComput.m_iUnknownPointCount;i++){Temp.Empty();Temp.Format(_T("%s,%.4f\r\n"),LevelComput.m_pUnknownPoint[i].strID,LevelComput.m_pUnknownPoint[i].H);LevleContent+=Temp;}Temp.Format(_T("单位权中误差: %.1f mm\r\n"),r0*1000);LevleContent+=Temp;LevleContent+=_T("未知点高程中误差(mm):\r\n");for(int i=0;i< LevelComput.m_iUnknownPointCount;i++){Temp.Empty();Temp.Format(_T("%s,%.1f\r\n"),LevelComput.m_pUnknownPoint[i].strName,Qx[i]*1000);LevleContent+=Temp;}UpdateData(false);}void CIndircLelveDlg::OnBnClickedSavelevleresult(){// TODO: 在此添加控件告知解决程序代码UpdateData(TRUE);CFileDialog dlgFile(FALSE,_T("txt"),NULL,OFN_EXPLORER,_T("(Level格式)|*.txt"));if(dlgFile.DoModal()==IDCANCEL) return;CString strFileName=dlgFile.GetPathName();setlocale(LC_ALL,"");CStdioFile sf;if(!sf.Open(strFileName, CFile::modeCreate|CFile::modeWrite)) return;sf.WriteString(LevleContent);sf.Close();UpdateData(FALSE);}三、实验成果打开文献数据:平差成果:四、实验心得这从实验是我们测绘程序设计旳最后一次实验, 虽然这个学期我们做了好几次有关旳实验, 但是我却发现自己学旳东西也越来越模糊, 感觉诸多内容都不理解。
实验一matlab完成水准网平差
实验一matlab完成水准网平差实验一 matlab完成水准网平差实验数据：水准网有2个已知点，3个未知点，7个测段。
已知点高程H1=5.016M H2=6.016h1=1.359; h2=2.009; h3=0.363; h4=1.012; h5=0.657; h6=0.238; h7=-0.595;S1=1.1 S2=1.7 S3=2.3 S4=2.7 S5=2.4 S6=1.4 S7=2.6求解（1）求个待定点高程,H5的高差中误差；3、4号点的高程中误差。
课程设计内容1、平差程序设计思路：使用间接平差法求解（1）由题意知必要观测数t=3，选取3、4、5号点高程X1、X2、X3为参数。
（2）误差方程：V1=x1v2=x2v3=x1v4=x2v5=x2-x1+h2-h1-h5v6=x3-x1v7=-x3(3)取1M 的观测高程为单位权观测，即 p=1/s；(4)求法方程：Nbbx-W=0 Nbb=b’pbW=b’pl(5)求的平差值x=Nbb^-1*W L=l+V V=bx-l （6）高差权函数式：k=-x1+x2(6)求中误差：单位权中误差δ0，协因数阵Nbb^-1.求得中误差δ2、平差程序流程代码说明：h1=1.359;h2=2.009;h3=0.363;h4=1.012;h5=0.657;h6=0.238;h7=-0.595;H1=5.016H2=6.016h=[h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7]'s=[1.1 1.7 2.3 2.7 2.4 1.4 2.6]'B=[1 0 0 ;0 1 0;1 0 0;0 1 0 ; -1 1 0 ; -1 0 1 ;0 0 -1 ] p=diag(1./s)l=[0;0;4;3;7;2;0]W=B'*p*lNbb=B'*p*Bx=inv(Nbb)*WV=(B*x-l)H=h+V/1000Q=inv(Nbb)n=7;t=3;j=V'*p*Vd= sqrt(j/4)f=[-1 1 0]'q=f'*Q*fD=d*sqrt(q)D1=d*sqrt(Q)(3) 平差程序流程代码说明: clc cleardisp(‘观测高差，单位m’)h1=1.359;h2=2.009;h3=0.363;h4=1.012;h5=0.657;h6=0.238;h7=-0.595;H1=5.016 % 已知点高程，单位mH2=6.016 % 已知点高程，单位mh=[h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7]'s=[1.1 1.7 2.3 2.7 2.4 1.4 2.6]' %S是线路长度disp(‘系数矩阵B、l’)B=[1 0 0 ;0 1 0;1 0 0;0 1 0 ; -1 1 0 ;-1 0 1 ;0 0 -1 ]p=diag(1./s) %定义权阵l=[0;0;4;3;7;2;0]W=B'*p*lNbb=B'*p*Bdisp(‘参数的解’)x=inv(Nbb)*WV=(B*x-l) % 误差方程(mm)。
基于MATLAB的水准网和测边网平差程序设计
基于MATLAB的水准网和测边网平差程序设计摘要MATLAB是目前在研究机构广泛应用的一种数值计算及图形工具软件，它的特点是语法结构简明、数值计算高效、图形功能完备，特别适合非专业编程员完成数值计算、科学试验处理等任务。
以往的测量数据处理方法需要编制特定的处理矩阵运算程序，而且程度复杂，难度大。
本文介绍一种基于MATLAB的水准网和测边网的程序设计方法，与其它算法语言相比，具有编程简单，运算速度快的特点。
文中分别阐述了水准网和测边网程序的理论基础、实现步骤和运行结果。
通过实例的分析，总结出利用MATLAB对测量数据处理有很大的应用价值，它缩短了编程的时间，提高工作效率。
关键词：MATLAB；水准网；测边网；程序设计ABSTRAC TMATLAB is one species of numerical-values calculation and graphic tools software which is widely used to apply at research institutions at present. The particularities are: concise grammar-structure、highly efficient in numerical values calculating、complete function of graphs、especially it is adapted to evildoing professional programmer to accomplish the tasks that are numerical-values calculating and scientific experiments treating. The ancient methods of measured data-processing need establishing special proceedings of treating matrices operation, moreover, it is complex and greatly difficult.This article introduces one programming method dealing with leveling and measuring edge network based on MATLAB. Compared with other algorithm language, it has particularities which are simply programming and quickly operating. The article separately expatiate the theories basics、realizing steps and running results at leveling and measuring edge network. With the analysis of examples, it has prodigious application value in measured data-processing by use of MATLAB. Moreover, it shortens programming time and improves working effectiveness.Key words：MATLAB；leveling network；measuring edge network；programming目录绪论 (4)1. MATLAB软件简介 (5)2．MATLAB 在测量平差中的应用 (6)2.1测量平差原理的概述 (6)2.2平差程序总体方案 (7)3.1程序的功能 (8)3.2水准模型网的间接平差 (8)3.2.1 “权”值的确定 (8)3.2.2 水准路线的平差计算 (9)3.2.3 精度评定 (11)3.3水准网间接平差程序信息设计 (11)3.4 水准网程序与使用说明 (12)3.4.1 水准网程序流程图 (12)3.4.2 水准网程序的使用 (12)3.5案例 (13)4. 测边网平差程序设计 (15)4.1数学模型 (15)4.1.1 误差方程和法方程的组成 (15)4.1.2 边长观测的权 (15)4.1.3 解算法方程 (16)4.1.4 精度评定 (19)4.2 测边网平差信息设计 (20)4.2.1 主要的技术要求 (21)4．3利用MATLAB的绘图语句绘制网图 (21)4.4测边网程序和使用说明 (22)4.5 程序代码说明： (23)4.6程序的使用算例 (25)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录一 (32)附录二 (36)附录三 (46)绪论作为一名测量技术人员，如果不掌握一门PC机编程语言与便携计算工具，要想提高测量工作的效率几乎寸步难行。
水准网条件平差程序设计毕业论文
本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：水准网条件平差程序设计学生姓名：房新明学号：1072143138专业：测绘工程班级：测绘10-1班指导教师：郭义水准网条件平差程序设计摘要近年来，随着我国经济的快速发展，国家大力于投资各种铁路建设和公路建设，测绘工程的运用也越来越突出。
以水准网布设的高程控制网在各类工程中随处可见。
但观测到的数据存在着各种各样的误差，这就需要我们通过简易平差或严密平差来对数据进行处理，从而使数据能够达到工程的预期精度。
本文主要研究如何解决绘图软件行业标准的网络数据处理问题。
从水准网的结构，平差基本原理、调整模型，基本方程及其解，并对法方程组成，求解，平差值的计算及其精度评定作了介绍。
和Visual studio6.0编程软件的利用，利用C语言是程序设计的相干事情。
在今后的测量工作中，可结合实际平差方案进行平差计算。
关键词：平差模型；精度评定；程序设计Leveling Network Adjustment Program DesignAbstractIn recent years, with China's rapid economic development, the state vigorously investment in all kinds of railway construction and road construction, the use of mapping project is also more and more prominent. In order to control the network level network in various engineering in everywhere. But the observed data exist various error, this needs us through simple adjustment or rigorous adjustment for data processing, so that data to achieve the desired precision engineering.This paper mainly studies how to solve the problem of mapping software industry standard network data processing. From the structure adjustment of leveling network, the basic principle, adjustment model, basic equation and its solution, and the composition of the solution of equations, adjustment calculation and precision evaluation, gross error elimination are introduced as well. And the use of Visual Studio6.0 programming software, using C programming language is related to program design. The measurement work in the future, can be combined with the actual adjustment adjustment calculation.Key words: adjustment model；the accuracy assessment；program design目录摘要 (I)Abstract .......................................................................................................................... I I 第一章绪论 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3本文研究的具体内容 (2)第二章条件平差数学模型 (3)2.1条件平差模型 (3)2.1.2测角网条件方程 (6)2.1.3测边网条件方程 (8)2.1.4以坐标为观测值的条件方程 (11)2.2精度评定 (13)2.3条件平差的计算步骤 (17)第三章水准网的设计 (18)3.1水准测量 (18)3.1.1水准网的基本概念 (18)3.2水准网的布设 (19)3.2.1国家水准网的布设 (19)3.2.2水准网的布设要求 (20)第四章C语言介绍 (21)4.1C语言的基本概念 (21)4.2C语言的介绍 (22)4.2.1C语言的特点 (22)第五章程序设计 (24)5.1水准网条件平差和测角网条件平差实例 (24)5.1.1水准网条件平差 (24)5.1.2测角网条件平差 (27)5.2程序代码 (32)参考文献 (57)附录A：外文文献 (58)附录B：中文译文 (70)致谢 (76)第一章绪论1.1研究背景及意义施工测量工作是非常基本的，重要环节。
测绘程序设计—实验八 水准网平差程序设计报告
《测绘程序设计()》上机实验报告（Visual C++.Net）班级：测绘0901班学号： 0405090204姓名：代娅琴2012年4月29日实验八平差程序设计基础一、实验目的•巩固过程的定义与调用•巩固类的创建与使用•巩固间接平差模型及平差计算•掌握平差程序设计的基本技巧与步骤二、实验内容水准网平差程序设计。
设计一个水准网平差的程序，要求数据从文件中读取，计算部分与界面无关。
1.水准网间接平差模型：2.计算示例：近似高程计算：3.水准网平差计算一般步骤(1)读取观测数据和已知数据；(2)计算未知点高程近似值；(3)列高差观测值误差方程；(4)根据水准路线长度计算高差观测值的权；(5)组成法方程；(6)解法方程，求得未知点高程改正数及平差后高程值；(7)求高差观测值残差及平差后高差观测值；(8)精度评定；(9)输出平差结果。
4.水准网高程近似值计算算法5.输入数据格式示例实验代码：#pragma onceclass LevelControlPoint{public:LevelControlPoint(void);~LevelControlPoint(void);public:CString strName;//点名CString strID;//点号float H;bool flag;//标记是否已经计算出近似高程值，若计算出则为，否则为};class CDhObs{public:CDhObs(void);~CDhObs(void);public:LevelControlPoint* cpBackObj;//后视点LevelControlPoint* cpFrontObj;//前视点double ObsValue;//高差值double Dist;//测站的距离};#include"StdAfx.h"#include"LevelControlPoint.h"LevelControlPoint::LevelControlPoint(void){strName=_T("");strID=_T("");H=0;flag=0;}LevelControlPoint::~LevelControlPoint(void){}CDhObs::CDhObs(void){}CDhObs::~CDhObs(void){}#pragma once#include"LevelControlPoint.h"#include"Matrix.h"class AdjustLevel{public:AdjustLevel(void);~AdjustLevel(void);public:LevelControlPoint* m_pKnownPoint;//已知点数组int m_iKnownPointCount;//已知点个数LevelControlPoint* m_pUnknownPoint;//未知点数组int m_iUnknownPointCount;//未知点个数CDhObs* m_pDhObs;//高差观测值数组int m_iDhObsCount;//高差观测值个数public:void SetKnownPointSize(int size);//创建大小为size的已知点数组void SetUnkonwnPointSize(int size);//创建大小为size的未知点数组void SetDhObsSize(int size);//创建大小为size的观测值数组bool LoadObsData(const CString& strFile);//读入观测文件CString* SplitString(CString str, char split, int& iSubStrs);void ApproHeignt(void);//计算近似值private:LevelControlPoint* SearchKnownPointUsingID(CString ID);LevelControlPoint* SearchUnknownPointUsingID(CString ID);LevelControlPoint* SearchPointUsingID(CString ID);CMatrix LevleWeight(void);//计算权矩阵public:void FormErrorEquation(CMatrix &B, CMatrix &L);//组成误差方程void EquationCompute(CMatrix &x);//计算法方程void Accuracy_Assessment(double &r0,CMatrix &Qxx);//精度评定void CompAdjust(double &r0,CMatrix Qx[]);};#include"StdAfx.h"#include"AdjustLevel.h"#include<locale.h>#include"LevelControlPoint.h"#include"math.h"AdjustLevel::AdjustLevel(void){m_pKnownPoint=NULL;//已知点数组m_iKnownPointCount=0;//已知点个数m_pUnknownPoint=NULL;//未知点数组m_iUnknownPointCount=0;//未知点个数m_pDhObs=NULL;//高差观测值数组m_iDhObsCount=0;//高差观测值个数}AdjustLevel::~AdjustLevel(void){if(m_pKnownPoint!=NULL){delete[] m_pKnownPoint;m_pKnownPoint=NULL;}if(m_pUnknownPoint!=NULL){delete[] m_pUnknownPoint;m_pUnknownPoint=NULL;}if(m_pDhObs!=NULL){delete[] m_pDhObs;m_pDhObs=NULL;}}void AdjustLevel::SetKnownPointSize(int size){m_pKnownPoint=new LevelControlPoint[size];//创建动态指针m_iKnownPointCount=size;}void AdjustLevel::SetUnkonwnPointSize(int size){m_pUnknownPoint=new LevelControlPoint[size];m_iUnknownPointCount=size;}void AdjustLevel::SetDhObsSize(int size){m_pDhObs=new CDhObs[size];m_iDhObsCount=size;//高差观测值个数}bool AdjustLevel::LoadObsData(const CString& strFile){CStdioFile sf;if(!sf.Open(strFile,CFile::modeRead)) return false;//创建并打开文件对象CString strLine;bool bEOF=sf.ReadString(strLine);//读取第一行，即已知点的数目SetKnownPointSize(_ttoi(strLine));//根据已知点的数目，创建已知点数组；int n=0;for(int i=0;i<m_iKnownPointCount;i++)//读取已知点的点名和高程值{sf.ReadString(strLine);CString *pstrData=SplitString(strLine,',',n);m_pKnownPoint[i].strName=pstrData[0];m_pKnownPoint[i].strID=pstrData[0];m_pKnownPoint[i].H=_tstof(pstrData[1]);m_pKnownPoint[i].flag=1;//已知点不用平差，故将其的flag设置为delete[] pstrData;pstrData=NULL;}sf.ReadString(strLine);//读取未知点的个数SetUnkonwnPointSize(_ttoi(strLine));//根据未知点的个数创建未知点数组sf.ReadString(strLine);//读取未知点的点名CString *pstrData=SplitString(strLine,',',n);for(int i=0;i<m_iUnknownPointCount;i++)//将未知点的点名放入未知点数组{m_pUnknownPoint[i].strName=pstrData[i];m_pUnknownPoint[i].strID=pstrData[i];m_pUnknownPoint[i].H=0;//未知点的高程值设置为m_pUnknownPoint[i].flag=0;//还没有求得近似高程，故其flag设置为}if(pstrData!=NULL){delete[] pstrData;pstrData=NULL;}sf.ReadString(strLine);//读取观测值的个数SetDhObsSize(_ttoi(strLine));//按照观测值的大小，创建观测值数组for(int i=0;i<m_iDhObsCount;i++)//分行读取观测值的数据，将其存入观测值数组{sf.ReadString(strLine);CString *pstrData=SplitString(strLine,',',n);m_pDhObs[i].cpBackObj=SearchPointUsingID(pstrData[0]);//后视点m_pDhObs[i].cpFrontObj=SearchPointUsingID(pstrData[1]);//前视点m_pDhObs[i].HObsValue=_tstof(pstrData[2]);//高差观测值m_pDhObs[i].Dist=_tstof(pstrData[3]);//距离观测值delete[] pstrData;pstrData=NULL;}sf.Close();return 1;}CString* AdjustLevel::SplitString(CString str, char split, int& iSubStrs) {int iPos = 0; //分割符位置int iNums = 0; //分割符的总数CString strTemp = str;CString strRight;//先计算子字符串的数量while (iPos != -1){iPos = strTemp.Find(split);if (iPos == -1){break;}strRight = strTemp.Mid(iPos + 1, str.GetLength());strTemp = strRight;iNums++;}if (iNums == 0) //没有找到分割符{//子字符串数就是字符串本身iSubStrs = 1;return NULL;}//子字符串数组iSubStrs = iNums + 1; //子串的数量= 分割符数量+ 1CString* pStrSplit;pStrSplit = new CString[iSubStrs];strTemp = str;CString strLeft;for (int i = 0; i < iNums; i++){iPos = strTemp.Find(split);//左子串strLeft = strTemp.Left(iPos);//右子串strRight = strTemp.Mid(iPos + 1, strTemp.GetLength());strTemp = strRight;pStrSplit[i] = strLeft;}pStrSplit[iNums] = strTemp;return pStrSplit;}//LevelControlPoint* AdjustLevel::SearchKnownPointUsingID(CString ID){for(int i=0;i<m_iKnownPointCount;i++){if(m_pKnownPoint[i].strID==ID){return &m_pKnownPoint[i];}}return NULL;}//LevelControlPoint* AdjustLevel::SearchUnknownPointUsingID(CString ID){for(int i=0;i<m_iUnknownPointCount;i++){if(m_pUnknownPoint[i].strID==ID){return &m_pUnknownPoint[i];}}return NULL;}LevelControlPoint* AdjustLevel::SearchPointUsingID(CString ID){LevelControlPoint* cp;cp=SearchKnownPointUsingID(ID);if(cp==NULL)cp=SearchUnknownPointUsingID(ID);return cp;}void AdjustLevel::ApproHeignt(void)//用于计算高程近似值的函数{for(int i=0;i<m_iUnknownPointCount;i++)//计算未知点高程值{if(m_pUnknownPoint[i].flag!=1){//先在未知点作为观测值的前视点的情况for(int j=0;j<m_iDhObsCount;j++)//从观测数组里找与未知点有关联的点{//如果观测值的前视点是未知点且其后视点已经有高程值if((m_pDhObs[j].cpFrontObj->strID==m_pUnknownPoint[i].strID)&& m_pDhObs[j].cpBackObj->flag==1 ){ //前视点=后视点-高差/*m_pUnknownPoint[i].H=m_pDhObs[i].cpBackObj->H -m_pDhObs[i].ObsValue;*/m_pUnknownPoint[i].H=m_pDhObs[j].cpBackObj->H + m_pDhObs[j].HObsValue;m_pUnknownPoint[i].flag=1;break;}}if(m_pUnknownPoint[i].flag!=1)//如果经过上一步骤未知点仍没有计算出近似值{for(int j=0;j<m_iDhObsCount;j++)//从观测数组里找与未知点有关联的点 {//如果观测值的后视点是未知点且其前视点已经有高程值if((m_pDhObs[j].cpBackObj->strID==m_pUnknownPoint[i].strID)&& m_pDhObs[j].cpFrontObj->flag==1 ){ //后视点=前视点+高差m_pUnknownPoint[i].H=m_pDhObs[j].cpFrontObj->H-m_pDhObs[j].HObsValue;/*m_pUnknownPoint[i].H=m_pDhObs[i].cpFrontObj->H+m_pDhObs[i].ObsValue;*/m_pUnknownPoint[i].flag=1;break;}}}}if(i==m_iUnknownPointCount-1)//如果已经计算到最后一个未知点{for(int a=0;a<m_iUnknownPointCount;a++){if(m_pUnknownPoint[i].flag!=1)//只要有一个未知点的近似高程直没有计算{ //则要重新进行上面的步骤直到所有的未知点的近似高程值都计算出i=-1;break;}}}}}CMatrix AdjustLevel::LevleWeight(void){CMatrix p(m_iDhObsCount,m_iDhObsCount);p.Unit();double value;for(int i=0;i<m_iDhObsCount;i++){value=(1.0/m_pDhObs[i].Dist);p(i,i)=value;}return p;}void AdjustLevel::FormErrorEquation(CMatrix &B, CMatrix &L){B.SetSize(m_iDhObsCount,m_iUnknownPointCount);L.SetSize(m_iDhObsCount,1);for(int i=0;i<m_iDhObsCount;i++)//建立B系数阵{LevelControlPoint *tmpBack=NULL,*tmpFront=NULL;tmpBack=SearchPointUsingID(m_pDhObs[i].cpBackObj->strID);tmpFront=SearchPointUsingID(m_pDhObs[i].cpFrontObj->strID);//找到与第i个观测值有关的未知点tmpBack->strID;for(int j=0;j<m_iUnknownPointCount;j++){if(m_pUnknownPoint[j].strID==tmpBack->strID)//如果是后视点则前面的系数为-1{ B(i,j)=-1;continue;}if(m_pUnknownPoint[j].strID==tmpFront->strID)//如果是前视点则前面的系数为{B(i,j)=1;}}}//建立L矩阵CString tmp;for(int i=0;i<m_iDhObsCount;i++){//l=高差观测值-（后视近似值-前视近似值）/*L(i,0)=m_pDhObs[i].ObsValue-(m_pDhObs[i].cpBackObj->H-m_pDhObs[i].cpFrontObj->H);*/ L(i,0)=m_pDhObs[i].HObsValue-(m_pDhObs[i].cpFrontObj->H - m_pDhObs[i].cpBackObj->H);tmp.Format(_T("%.3f"),L(i,0));L(i,0)=_tstof(tmp);L(i,0)=L(i,0)*1000;//将单位化为mm}}void AdjustLevel::EquationCompute(CMatrix &x)//计算法方程{CMatrix P,B,l;P=LevleWeight(); //P为权矩阵FormErrorEquation(B,l);ApproHeignt();CMatrix BT(m_iUnknownPointCount,m_iDhObsCount);BT=~B; //B的转置矩阵CMatrix NBB(m_iUnknownPointCount,m_iUnknownPointCount);NBB=BT*P*B;CMatrix NBBl=NBB.Inv();x=NBBl*BT*P*l;for(int i=0;i<m_iUnknownPointCount;i++){m_pUnknownPoint[i].H+=x(i,0);//未知点高程值=近似值+改正数}}void AdjustLevel::Accuracy_Assessment(double &r0,CMatrix &Qxx)//精度评定{CMatrix B,l,P,x;P=LevleWeight(); //P为权矩阵FormErrorEquation(B,l);EquationCompute(x);CMatrix v(m_iDhObsCount,1);v=B*x-l;CMatrix vT(1,m_iDhObsCount);vT=~v;CMatrix r/*(1,l)*/;r=vT*P*v;r0=sqrt(r(0,0)/(m_iDhObsCount-m_iUnknownPointCount));//单位权中误差Qxx.SetSize(m_iUnknownPointCount,m_iUnknownPointCount);CMatrix BT(m_iUnknownPointCount,m_iDhObsCount);BT=~B;CMatrix NBB(m_iUnknownPointCount,m_iUnknownPointCount);NBB=BT*P*B;Qxx=NBB.Inv();}void AdjustLevel::CompAdjust(double &r0,CMatrix Qx[]){ApproHeignt();//计算未知点的近似高程值并且存入数组CMatrix P(m_iDhObsCount,m_iDhObsCount);P=LevleWeight();//p为权矩阵CMatrix B,L;CMatrix x,Qxx;FormErrorEquation(B,L);//组成误差方程，B为系数矩阵，l为常数项EquationCompute(x);//计算法方程Accuracy_Assessment(r0,Qxx);//精度评定for(int i=0;i<m_iUnknownPointCount;i++)//未知点高程中误差{Qx[i]=sqrt(Qxx(i,i))*r0;}}#include"Matrix.h"#include"locale.h"#include"LevelControlPoint.h"#include"AdjustLevel.h"AdjustLevel LevelComput;CString* SplitString(CString str, char split, int& iSubStrs) {int iPos = 0; //分割符位置int iNums = 0; //分割符的总数CString strTemp = str;CString strRight;//先计算子字符串的数量while (iPos != -1){iPos = strTemp.Find(split);if (iPos == -1){break;}strRight = strTemp.Mid(iPos + 1, str.GetLength());strTemp = strRight;iNums++;}if (iNums == 0) //没有找到分割符{//子字符串数就是字符串本身iSubStrs = 1;return NULL;}//子字符串数组iSubStrs = iNums + 1; //子串的数量= 分割符数量+ 1CString* pStrSplit;pStrSplit = new CString[iSubStrs];strTemp = str;CString strLeft;for (int i = 0; i < iNums; i++){iPos = strTemp.Find(split);//左子串strLeft = strTemp.Left(iPos);//右子串strRight = strTemp.Mid(iPos + 1, strTemp.GetLength()); strTemp = strRight;pStrSplit[i] = strLeft;}pStrSplit[iNums] = strTemp;return pStrSplit;}void CIndircLelveDlg::OnBnClickedOpendatafile(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码UpdateData(TRUE);CFileDialog dlgFile(TRUE,_T("txt"),NULL,OFN_ALLOWMULTISELECT|OFN_EXPLORER, _T("(文本文件)|*.txt"));//创建文件对话框if(dlgFile.DoModal()==IDCANCEL) return;//如果选择取消按钮则返回CString strFileName=dlgFile.GetPathName();//打开获取文件文件名setlocale(LC_ALL,""); //设置语言环境CStdioFile sf;if(!sf.Open(strFileName, CFile::modeRead)) return;InputContent.Empty();//清空字符串str_openContent中的内容CString strLine;BOOL bEOF=sf.ReadString(strLine);//读取第一行数据while(bEOF)//开始读取顶点数据{bEOF=sf.ReadString(strLine);if(bEOF)InputContent+=strLine+_T("\r\n");}sf.Close();UpdateData(FALSE);}void CIndircLelveDlg::OnBnClickedSavedata(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码U pdateData(TRUE);CFileDialog dlgFile(FALSE,_T("txt"),NULL,OFN_EXPLORER,_T("(Level格式)|*.txt"));if(dlgFile.DoModal()==IDCANCEL) return;CString strFileName=dlgFile.GetPathName();setlocale(LC_ALL,"");CStdioFile sf;if(!sf.Open(strFileName, CFile::modeCreate|CFile::modeWrite)) return;sf.WriteString(LevleContent);sf.Close();UpdateData(FALSE);}void CIndircLelveDlg::OnBnClickedComputelevel(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码UpdateData(TRUE);setlocale(LC_ALL,"");double *Qx=new double[LevelComput.m_iUnknownPointCount];double r0;pAdjust(r0,Qx);LevleContent.Format(_T("平差后高程值:\r\n"));CString Temp;for(int i=0;i<LevelComput.m_iUnknownPointCount;i++){Temp.Empty();Temp.Format(_T("%s,%.4f\r\n"),LevelComput.m_pUnknownPoint[i].strID,LevelComput.m_pUnknownPoint[i].H);LevleContent+=Temp;}Temp.Format(_T("单位权中误差：%.1f mm\r\n"),r0*1000);LevleContent+=Temp;LevleContent+=_T("未知点高程中误差(mm):\r\n");for(int i=0;i< LevelComput.m_iUnknownPointCount;i++){Temp.Empty();Temp.Format(_T("%s,%.1f\r\n"),LevelComput.m_pUnknownPoint[i].strName,Qx[i]*1000);LevleContent+=Temp;}UpdateData(false);}void CIndircLelveDlg::OnBnClickedSavelevleresult(){// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码UpdateData(TRUE);CFileDialog dlgFile(FALSE,_T("txt"),NULL,OFN_EXPLORER,_T("(Level格式)|*.txt"));if(dlgFile.DoModal()==IDCANCEL) return;CString strFileName=dlgFile.GetPathName();setlocale(LC_ALL,"");CStdioFile sf;if(!sf.Open(strFileName, CFile::modeCreate|CFile::modeWrite)) return;sf.WriteString(LevleContent);sf.Close();UpdateData(FALSE);}三、实验结果打开文件数据：平差结果：四、实验心得这从实验是我们测绘程序设计的最后一次实验，虽然这个学期我们做了好几次相关的实验，但是我却发现自己学的东西也越来越模糊，感觉很多内容都不理解。
水准网平差程序设计
程序设计中的关键问题
数据处理
如何高效地读取和处理大规模数据， 避免内存占用过多或计算效率低下。
算法优化
如何优化算法以提高程序的运行效率， 减少计算时间和资源消耗。
可扩展性
如何设计程序结构，使其具有良好的 可扩展性，便于未来功能扩展和维护。
健壮性
如何提高程序的健壮性，使其能够处 理异常情况，避免因数据错误或异常 输入导致程序崩溃。
05
程序测试与验证
测试环境与测试数据
测试环境
选择合适的硬件和软件环境，确保测试结果的准确性和可靠性。
测试数据
准备充足的水准网平差数据，包括已知的控制点数据和待处理的观测数据，以覆盖各种实际情况。
测试结果分析
精度分析
01
对测试结果进行精度分析，包括闭合差、中误差等指标，评估
程序的精度水平。
效率分析
06
总结与展望
工作总结
完成了水准网平差程序设 计的需求调研和分析，明 确了程序设计的目的和功 能要求。
实现了水准网平差程序的 基本功能，包括数据导入、 平差计算、结果输出等。
ABCD
完成了程序设计方案的制 定，包括算法选择、数据 结构设计和界面设计等。
对程序进行了全面的测试 和调试，确保程序的稳定 性和正确性。
水准网平差程序设计
• 引言 • 水准网平差基础 • 水准网平差程序设计 • 水准网平差程序实现 • 程序测试与验证 • 总结与展望
目录
01
引言
目的和背景
目的
水准网平差程序设计的主要目的是对水准网进行精度分析和优化，以提高测量 数据的准确性和可靠性。
背景
随着测量技术的发展，水准网在各种工程领域中得到了广泛应用，如建筑、水 利和交通等。然而，由于测量过程中存在误差，需要对水准网进行平差处理， 以消除或减小误差的影响。
水准网平差程序
AfxGetApp()->m_pMainWnd->MessageBox( "数据文件不存在或数据文件错!", "进程. . . . . .!!!",MB_OK|MB_ICONSTOP);
//重要说明：原始数据文件中，未知点的高程可以随意输入，也可以不输入空缺， 程序自动把待定点高程赋值为 0
} for(i=ne;i<nz;i++) {
fp.ReadString(buff,MAXLINE); sscanf(buff,"%d%s%lf",&dh,ch1,&gc); dm[i]=ch1;H[i]=0; } for(i=0;i<nn;i++) { fp.ReadString(buff,MAXLINE); sscanf(buff,"%d%d%lf%lf",
教师 评语
// Gckzwpc.cpp: implementation of the CGckzwpc class. // ////////////////////////////////////////////////////////////////////// #include "stdafx.h" #include "Survey.h" #include "Gckzwpc.h" #ifdef _DEBUG #undef THIS_FILE static char THIS_FILE[]=__FILE__; #define new DEBUG_NEW #endif ////////////////////////////////////////////////////////////////////// // Construction/Destruction ////////////////////////////////////////////////////////////////////// CGckzwpc::CGckzwpc() { } CGckzwpc::~CGckzwpc() { } bool CGckzwpc::ReadData(CString filename) {
水准网间接平差程序设计
水准网间接平差程序设计水准网间接平差是测量水准网中各测站的高程值，通过观测值的处理，进行计算来消除观测误差，得到准确的高程数据。
在进行水准网间接平差程序设计时，需要考虑观测值的处理方法、具体的计算步骤、误差的传递和消除等因素。
下面将详细介绍水准网间接平差程序设计的内容。
首先，在水准网间接平差的程序设计中，需要对观测值进行处理。
观测值的处理包括检查观测数据的精度、合理性及完整性，并进行数据的筛选和滤波处理。
在这一步骤中，需要使用适当的统计方法对观测数据进行筛选，剔除异常值和明显错误的数据，保留符合要求的观测值。
接下来，在进行水准网间接平差计算之前，需要对网络进行拟合，拟合过程即将观测值与已知高程值进行比较，并进行拟合计算得到误差。
网络拟合可以使用最小二乘法进行计算，即通过最小化观测值与已知高程值的差的平方和，来求得最优拟合结果。
然后，进行水准网的平差计算。
平差计算是根据测站之间的观测关系，通过一系列的计算公式，将所有观测值联立起来，并通过方程组进行求解，得到最终的平差结果。
在这个过程中，需要进行传递误差的计算，即通过误差传递公式计算各点高程值的精度，以评估平差结果的可靠性。
最后，在完成水准网间接平差计算之后，需要对平差结果进行检查和评估。
检查结果是否符合工程要求和精度要求，评估平差的可靠性。
如果结果不符合要求，需要重新进行观测值的处理和计算。
在进行水准网间接平差程序设计时，还需要注意以下几点：1.数据的输入与输出：程序需要提供方便的数据输入和输出方式，以便用户输入观测数据，并输出平差结果。
同时，需要考虑数据的存储和传输方式，确保数据的安全和完整性。
2.程序的可扩展性：设计程序时应考虑未来可能的数据规模扩大和功能的增加。
通过模块化设计和灵活的架构，使程序能够方便地扩展和添加新的功能。
3.用户友好性：程序应提供简单易用的操作界面，提供友好的用户交互方式。
用户应能够方便地输入观测数据和设置计算参数，并能够直观地查看和分析计算结果。
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B x l ,式中 l 为误差方程常数项 由此可得误差方程 V n ,t t ,1 n ,1
采用的平差准则为最小二乘法:
V T PV min
不难看出总共有n+t个参数，而所列的误差方 程只有n个，故只采用误差方程是不能解求n+t 个参数的，还需寻找其他的条件。按着最小二 乘法法则，对t个参数求偏导，得出式子 BT PV 0 由误差方程和求偏导后得到的式子，可唯一 确定n+t个待求量。并有这两个 式子可以推 T 出法方程，如为： B PBx BT Pl 0 从而可求得 x ( BT PB)1 BT Pl ,将该式代入到误差 即可求得改正数 v 。
五、待定点近似高程计算
待定点高程计算是为了得到未知点的高程近 似值，在求取未知点近似高程的时候，要注意测 段的方向及相关正负号。既可以进行人工计算后 输入到程序中，也可以直接将原始数据直接读入 到程序中，根据相关算法让程序自动计算。计算 原理如下式：
H近似 H已知 h测段
水网观测数据（测段）的组织：
根据p1、p2得到p1到目标点的路线长度S1和p2到 目标点的长度S2，再结合p1、p2的路线长度S12， 判断p1是否可以作为p2的邻接点，以及p2 是否可 以作为p1的邻接点。 那么p1可作为p2的邻接点的条件为：
S2>S1+S12
S1>S2+S12
…(条件1)
…(条件2)
p2可作为p1的邻接点的条件为： 若条件1成立时,Neighbor(p2)=p1,S(p2)=S1+S12； 若条件2成立时,Neighbor(p1)=p2,S(p2)=S1+S12。
式中，正负号取决于高差起始点到终点的方向与 推算路线是否一致。
闭合差的限差为:
W限 2 S1 S 2 S n
其中，μ 为每千米观测高差中误 差。 假如网中共有m个已知点，将m个已知点两两组 合，计算m(m-1)/2条附合路线的闭合差，每条路 线按最短路线进行计算。
c)环闭合差计算算法 在水准网中，由观测高差相连接可以形成闭 合多边形，理论上构成闭合多边形的各观测高 差之和应该为0，由于观测误差的存在，高差之 和一般不等于0，闭合多边形的观测之和称为环 闭合差。 一般情况下，设构成闭合环的观测高差 h1,h2……hn，环闭合差为 式中,正负号取决于高差起点到终点的方向与推 算路线的方向一致。
b)路线闭合差计算算法 从一个已知点出发用观测高差依次推算其它 各点的高程，最后闭合到另外一个已知点上，闭 合点上推算高程和已知高程值之差称之为附合水 准路线闭合差，简称路线闭合差。设k1、k2为两 个已知点，已知高程值分别为H1、H2，两点之间 的推算路线由高差h1,h2……hn，各测段路线长度 分别为S1,S2 ……Sn，路线闭合差为 W H1 h1 h2 hn H 2
W h1 h2 hn
环闭合差的限差为
W限 2 S1 S 2 S n
其中，μ 为每千米观测高差中误 差。
实际计算时，一般只计算最小独立环的闭合差。 最小闭合环应该满足如下条件： （1）多边形环应该是相互独立（线性无关）的， 即任何一个多变边不能由其它多边形线性组合 而得到。满足独立条件可以避免重复计算，也 可以避免遗漏。 设水准网中有n个观测高差、t个高程点，那么 独立闭合环的个数为r=n-t+1 保证闭合环独立的方法是，每个新环找到的闭 合环都有前面找到的闭合环中不曾使用的观测 值。
0 从而平差值结果为： L L v, X X x
本课程中以未知点高程值作为未知参数，以高 差作为观测值，以观测路线长度的倒数作为观测 值的权，采用间接平差模型进行平差计算。 其平差的一般步骤如下：
1.根据平差问题选定未知参数；
2.根据观测值与未知参数之间的函数关系建立误 差方程式，若误差方程是非线性方程，还要引入 参数近似值，将误差方程线性化； 3.由误差方程组成法方程；
六、误差方程的组成
对于水准网平差，关键就是误差方程 的构建，即相关矩阵的生成，这里所指的 矩阵是误差方程系数矩阵B和常数矩阵L。 如何来组成这两个矩阵呢？还是一个方程 一个方程的建立，最后将相应值存储到矩 阵B和L的对应元素中。
（2）在多边形环独立的情况下，闭合环的边长 最短。 关于最小环问题可以用最短路径的方法解决。 若仅通过一个观测值即可将两个点p1到p2连接 起来，构成一条路线，可把这种路线称为p1到 p2的直接路线。如果直接路线能同别的观测值构 成闭合环，那么从p1到p2应有两条或两条以上 的路线。 如果选定一条直接路线，再从非直接路线中 找到p1到p2的最短路线，把这条最短路线与直 接路线连接起来一定是包含直接路线的最小环。 为保证找到的闭合环是独立的，只能将未参加过 前面环闭合差计算的观测作为直接路线。
2、遍历所有测段（即从第一个测段到最 后一个测段）；
a）判断测段中起点为已知点，判断终 点为未知点，若同时成立，则利用公式计 算该测段中未知点的高程，并存储到H() 中；
b）再次遍历测段，找到满足这些条件 的测段 （其起点未知点，终点是已知点）， 若同时满足，则进行起点近似高程的计算， 把计算出的近似高程存到H()数组中； 3、判断计算出近似高程的个数是否小于未 知点高程点的个数，若是再次进行循环， 若否，计算完毕（即水准网中未知高程点 的近似高程已全部计算出来），水准网中 所有未知点的高程存放到H()数组中了。
设p1选择p2作为邻接点，P2到目标点的路线长 度为S2, p1到p2的路线长度为S12，则p1到目标点 的路线长度S1为 S1=S2+S12 若还有一点P3也是P1的邻接点，则经由P3到 目标点的路线长度为 S’1=S3+S13 为了寻求最短路线，显然当S1<S’1时，应选p2 作为p1的邻接点，反之应选择p3作为p1的邻接点。 因此寻求最短路线的过程转化为给每个点寻找邻 接点的过程，当每个点都有了邻接点，且这个点 连接的路线又是最短路线时，搜素工作即告结束。
一、水准网间接平差算法概述
该课程中所采用的平差模型为间接平差，即所 选的独立参数的个数等于必要观测数，这样可以 将每个观测值表示成这t个参数的函数，组成观测 方程。 L B X d 间接平差的函数模型： n ,1 n ,t t ,1 n ,1 0 平差时一般对所选参数取近似值 X X x 代入上式 并令 l L ( BX 0 d ) L L0
（4）当水准网的规模较大时，在循环访问每一 个观测值后某些点到目标点的路线还不是最短路 线，甚至有些点还没有找到邻接点，需要转到 （3）继续为寻找路线最短的邻接点，直到所有 的观测边不再满足条件1和条件2，这时表明每个 点都已经找到了到目标点最短的邻接点，搜素工 作结束。
最短路线搜索函数 FindShortPath（p as integer, exclude as integer, neighbor() as integer,diff() as double, S() as double）
4.解算法方程，求取未知参数；
5.精度评定。
平差程序设计不仅仅是“写程序”，测 量程序设计还包括程序功能设计、平差模 型选择、算法选择、数据接口设计等内容。
一般应按数据处理和计算功能的划分，将 网平差程序分为若干独立函数（或过程）， 每个函数（或过程）完成特定的计算或操 作，当需进行某种平差时，再调用这些函 数即可。
水准网平差输入界面一
水准网平差输入界面二
水准网平差输入界面三
四、高差闭合差的计算与检查
为了检查水准高差的质量，水准网平差前一般 进行附合水准路线闭合差计算与多边形闭合差计算， 并进行闭合差的检核。 1.附合水准路线高差闭合差的计算 a）最短路线搜索算法 “邻接点”：若一个点借助 另一个点与目标点发生了 联系，称另一个点是这个点 的“邻接点”。 如果一个点与目标点有直接联系，我们也把目标点 称为这个点的邻接点。
水准网平差程序设计中数据的组织是一个关键 问题。文件格式的设计就是规定数据文件中包含 的内容、各类数据的先后顺序以及各种数据的书 写格式。从程序设计者的角度来说，数据文件格 式设计相当于告诉用户应当怎样准备数据文件， 当然，程序中也必须按照约定的格式从文件中读 取数据。数据文件由四个部分组成，其格式如下。
综上所述，设目标点点号为k1，搜索各点到k1的 最短路线的计算过程如下： （1）定义两个数组。一个数组Neighbor用来存储 每个点的邻接点点号；另一数组S用来存储每个点 到目标点的路线长度。 （2）将S(k1)赋值为0，数组的其它元素赋值为 1.0e30（每点到目标点的初始路线长度为无穷 大），Neighbor(k1)赋值k1，Neighbor数组的其 它元素赋值为-1（表示没有邻接点）。 （3）循环访问每一个观测值，取出每个观测值的 起点点号（假定为p1）和终点点号（假定为p2 ）
测段号 起点 终点 测段高差(m) 测段长(km) 测站数
1 2 3 4 5 6 7
A E D B A A A
B C C C D C F
5.835 1.006 7.384 3.782 2.270 9.64 0.003
1.5 0.8 2.1 3.2 1.7 1.3 4.1
水准网近似高程计算算法 1、定义存储水准网高程的数组H()，将已 知点（原有高程和计算出的近似高程都可 视为已知点）存到H()数组中；
1）基本信息部分：该部分仅占一行，其内容为
已知点数N1，未知点数N2，高差观测值个数NS。
2）已知点高程信息：该部分占N1行，每行格式为
已知点编号，该点的高程（单位：米）。 注意：在给控制点编号时，先给待定点编号，然后 给已知点编号。编号从1开始顺序编号。 3）高差观测值信息：该部分占NS行，每行格式为 测段编号，测段起点编号，测段终点编号，测段观 测高差（单位：米），测段长度（单位：千米）。 4）点名信息：该部分占N（N=N1+N2）行，每行 格式为 水准点编号，该点名称 其中点名长度不超过8个字符，即4个汉字。但最好 用字符串命名。