毕业设计--水准网条件平差程序设计[管理资料]

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 ，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 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) (2) (2)第二章条件平差数学模型 (3)条件平差模型 (3) (6) (8) (11) (13) (17)第三章水准网的设计 (18) (18) (18) (19) (19) (20)第四章C语言介绍 (21) (21) (22) (22)第五章程序设计 (24)水准网条件平差和测角网条件平差实例 (24) (24) (27) (32)参考文献 (57)附录A：外文文献 (57)附录B：中文译文 (69)致谢 (74)第一章绪论施工测量工作是非常基本的，重要环节。

对于建设工程的验收，项目具有指导性的，是不可替代的作用。

测绘科学与技术广泛的应用于地图制图学与数字数据生产、城乡规划与发展、资源勘查与开发、交通运输、水利建设、国土资源调查、环境监测、科学实验、灾害监测与预报、抢险救灾和国防建设等主要领域，为国民经济建设和国家建设提供基础的空间位置信息和必要的图件资料。

因此，重视测绘行业，以增加建设项目，同时有助于测绘行业增加的需求，可以带来测绘行业快速的发展。

科学技术的成长给测绘带来了新的成长机遇，尤其是GPS技术的成长给测绘领域带来了革命性的功效，已经替代了许多传统的测量方法。

相比传统的测量方法，其测量的精度提高了很多。

无论科学技术发展到如何的程度，其测量的精度有多高，但是其处理数据的方法和过程一般是不会变得。

对于不同的测量任务，我们需要布设相应的控制网来满足其精度需求，平面控制网、高程控制网、GPS控制网都属于测量控制网。

各高程控制点、水准路线一起放入水准路线网络，相邻的水准点之间的高度差经由水准测量算出，还应该考虑到有关地球因素的影响，例如地球外部引力，地球自身的非均质性。

对所测高差进行改正，尔后经过统一的严密平差，确定出网中各水准点的高程。

测量任务的最主要的方面是控制网的精度，野外数据的采集能否满足工程建设的具体要求，平差数据的处理尤为重要，并且是指导现场测量作业的关键。

尤其是计算机技术的日益发展和以及矩阵代数、概率论等数学方面知识在严密平差中的运用，使测量平差的理论更加完善，使测量平差从经典平差理论到现在的近代平差理论，推动了测量平差理论知识的发展，使经典平差理论的数学模型得到了扩展，提出了一些近代平差数据处理的新方法，如果相关平差，秩亏平差方法，后验估计的随机模型，有偏估计等。

近年来，导线的平差程序出现很多，这些程序都有其优点和缺点。

近期开发的平差程序有了很大的成长和进步，智能化自动化解算水平在稳步提高，功能在日趋完善，但或多或少的存在着些问题，功能仍然需要进一步的提升。

利用现代科学技术手段结合测量数据处理的专业知识,编写新的水准网条件平差软件，实现水准网条件平差的自动化和快捷化，大大提高工作上的效率，降低了数据处理人员对平差专业知识的依赖，同时也为测绘工作者带来了极大的方便。

测绘行业软件的成长是紧跟着计算机编程技术的成长的，测量的数据处理已不再人工化，而是向智能化和数字化成长，而相应的测量类软件不足为奇。

通过调查和市场研究，国内外大型测绘仪器公司都研发了测绘领域的相应的数据处理软件，对一些科研实力雄厚较强的大学和测绘单位都有适合自己的一套软件以及一些用于实际生产的数据处理软件，但不同的软件功能不同，且质量不一，基本只能满足测量生产任务的需要，但对于一些比较深层次的数据处理功能并不能很好的完成，或者有错误的，不合理的地方，如各种各样的问题，如数据输入复杂，功能不完善，软件界面友好的缺乏，而且软件开发商不是测量数据处理的专业人士，专业水平是值得商榷的，平差算法的具体使用不明确，平差计算精度是令人怀疑的，而且各个平差程序的平差结果都是不一样的。

目前应用使用最普遍的平差软件南方平差易、清华三维、科傻适普数据处理软件是目前应用的最普遍的平差软件，但这些软件或多或少的存在着一些问题。

国外的平差软件数量比较巨大，涵盖内容广泛，但是软件的操作不易被掌握，对于国内用户的现实需求并不是很适用，国外软件的使用和测量数据处理的具体流程，和国内的解决方式也有很大的差异，专门针对国内的测量控制网平差软件市场上目前还没有。

结合现有的理论，本文对平整算法的软件设计与实现研究，包括：（1）数据结构的分析和描述；（2）平差数据数学模型；（3）最小二乘平差，自由网平差，拟稳平差，其数学算法的计算机实现方法;（4）水准网的布设；（5）平差结果的图形显示。

第二章 条件平差数学模型测量数据的函数模型一般分为几何模型和物理模型或几何、物理综合模型。

属于几何模型的有水准网、测角网、边角网、GPS 控制网、测边网等所建立的控制网数。

与时间相关，考虑速度，加速度，位移，应变和测量的描述和未知的模型之间的关系，为物理模型。

函数模型为线性模型和非线性模型的两种。

测量平差通常是基于线性模型。

测量平差通常是基于线性模型的。

当函数模型为非线性函数时，总是用泰勒公式将其转化成线性函数。

条件平差模型当水准网采用条件平差进行计算时，需要知道部分已知高程的水准点，需要知道相邻水准点间的距离和高差。

有了这些的基本条件以后，根据题目就可以确定出条件方程的必要观测数，从而可以确定出条件方程的多余观测数即可列出条件方程的个数。

平差原理在测量工作中，为了发现错误和提高测量结果的准确性，经常有多余的观察，从而产生平差问题，如果一个几何模型中有r 个多余观测，就产生r 个条件方程，以条件方程为函数模型的平差方法，就是条件平差。

条件平差的数学模型为0A W ∆+=（2-1）随机模型为22100nnnnnnD Q P δδ-==（2-2）条件方程个数等于多余观测数r ，n 为观测值总个数，t 为必要观测数，存在关系： r n t =-（2-3）由于r t <，从（2-1）式并不可以算出∆的唯一解，但可按最小二乘原理（min T V PV =），可以求出∆的最可能值V ，从而可以计算出观测值L 的最可能值ˆL （又称平差值）ˆLL V =+ （2-4）将（2-1）式中的∆改写成其估值（最或然值）V ，条件方程变为1110rn n r r AV W +=（2-5）条件平差是为了满足r 个条件方程的状态求解条件下的最小二乘法（V T PV = min ）的V 值，也就是数学中计算函数的极值。

设在某个测量作业中，有n 个观测值1n L ，含有偶然误差且相互独立，相应的权阵为nnP ，改正数为1n V ，平差值为1ˆn L，表示为,121n n L L L L ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 121n n V V V V ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦12nn n P P P P ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦ 121ˆˆˆˆn n L L LL ⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦（2-6）其中nnP 为对角阵；111ˆn n n L L V =+111222ˆˆˆn n n L L V L V L L V L ⎡⎤+⎡⎤⎢⎥⎢⎥+⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥+⎢⎥⎣⎦⎣⎦（2-7）在这n 个观测值中，必要观测数为t ，r 为多余观测数。