水准网平差程序设计

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1、第三章水准网平差程序设计本章难点：1、近似高程计算2、最短路线的计算3、误差方程及法方程的构建4、直接计算出法方程的系数矩阵BTPB和常数矩阵BTPL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。间接平差的函数模型：平差时一般对所选参数取近似值代入上式并令由此可得误差方程,式中为误差方程常数项一、水准网间接平差算法概述采用的平差准则为最小二乘法: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

2、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出法方程，如为：从而可求得,将该式代入到误差即可求得改正数。从而平差值结果为：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

3、似值，将误差方程线性化；3.由误差方程组成法方程；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。二、水准网平差程序设计数据组织及处理流程2.1水准网平差中数据的组织(数据文件格式的设计)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

4、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。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

5、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。以下为一具有两个已知点、三个待定点和七个测段的水准网的示例数据，打开TXT文件文件后，内容如下。2,3,74,5.0165,6.0161,4,1,1.359,1.12,4,2,2.009,1.73,5,1,0.363,2.34,5,2,1.012,2.75,1,

6、2,0.657,2.46,1,3,0.238,1.47,3,5,-0.595,2.61,P12,P23,P34,A5,B2.2数据存储方案设计这里的数据存储是指数据在内存中的存储。测量平差程序中用到的数据较多，一般先将磁盘中的数据读到内存中，按照不同的类别有序地放在变量或数组中，然后再进行平差计算，最后将计算结果写到磁盘文件中。要整洁、简练、实用、方便有关数据的输入或输出，必要的话要考虑和用户的交互，尽量不要画蛇添足。三、水准网平差界面设计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、

7、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。显然邻接点不是唯一的，但是我们规定每个点只有一个邻接点；当网中每个点的邻点都唯一确定时，顺着邻接点又可找到邻点的邻接点，这样一层一层地找下去，最终找到目标点，每个点到目标点的路线是

8、唯一确定的。根据邻接点的概念可知，任何一点沿邻接点到目标点的路线长度是其邻接点到目标点的路线长度再加上该点与其邻接点之间的路线长度。当一个点有多个点可以作为邻接点时，只选择路线最短的一点作为邻接点，这样就可保证沿邻接点到目标点的路线是最短路线。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’