第十五章 控制网平差程序设计.ppt

控制网平差软件设计与实现 需求分析 系统设计 编码与单元测试 综合测试 重点：需求分析与系统设计 控制网平差软件需求分析 总体描述： 控制网平差程序对野外控制网观测数据进行平差数据处理，其目的就是根据最小二乘原理，消除网中的各种几何矛盾，求出全网各待定元素（未知点的平面坐标或三维坐标）。 功能需求 1.优化设计：根据控制网的观测精度与网形，全面评定网的精度 2.数据输入：表格化输入、图形化输入、外部数据倒入 3.概算：自动完成各方向的曲率改正及边长的高程归化与投影改化，近似坐标的推算等。 4.平差计算：对观测数据进行精密平差计算，得到平差后的点位坐标，方向观测值，边长观测值等，精度评定。 5.成果输出：控制网图形输出，平差结果报表及其输出，绘制误差椭圆，打印输出等。 6.其它功能：粗差探测与剔除、方差分量估计、闭合差计算、坐标转换、换带计算等。 对以上每项功能还需细化 数据描述 1.已知数据 已知边、已知方位角、已知点位坐标、测角先验精度信息、测边先验精度信息，气象信息等 2.观测数据 观测方位，观测边长 3.网形数据 CAD草图或近似坐标及连接信息文件 4.平差成果数据 平差后的待定点点位坐标及其精度、误差椭圆参数、平差后的方位角和边长及其精度等 平差模型 最小二乘平差模型 条件平差：条件方程式较少，占用内存小，但条件方程与网形有关，很难编制通用的程序。 间接平差：一个观测值就是一个误差方程，占用内存相对较大，但易于编程解算，容易编制通用的程序 控制网间接平差的主要工作 平面控制网的计算通常包括： 概算：概算为平差前的准备工作，相当于数据的预处理 平差：列出误差方程，根据最小二乘原理进行解算 编制成果表：控制点成果 、观测成果等 概算的主要工作 1.外业观测成果的整理、检查 2.绘制网的略图，编制观测数据表和已知数据表 3.计算近似坐标 4.观测成果归化到标石中心 5.观测成果改化（方向改化和距离改化） 6.根据平面控制网的几何条件检查观测成果的质量，即各种闭合、附合条件的检验。 如：方位角闭合（附合）差、坐标闭合（附合）差 概算--计算近似坐标1 1 按方向观测值计算三角网中待定点的近似坐标 （前方交会） 概算--计算近似坐标2 2.按边长观测值计算三边网中待定点的近似坐标 （边长交会），先按公式(2)计算三角形的内角，再用公式（1）计算待定点的坐标 概算--计算近似坐标3 3按方向和边长观测值计算导线网中待定点的近似坐标 概算--近似坐标解算方法 （1）整体解算法：设有n个待定点，则有2n未知数，选取具有2n个独立未知数的观测值组成方程组，进行整体解算。 （2）逐点解算法：选择已知点或已计算出坐标的点作为起算点，根据具体的图形，逐个推算出各点的坐标。 概算--观测成果归化到标石中心 概算--观测成果改化 野外观测是地球表面，而参考面是地球椭球面，计算是在高斯平面上。方向改化和距离改化就是要将椭球面上的观测值归化到高斯平面上。 平差计算 1.列出误差方程及条件式 2.定权 3.组成法方程 4.解算法方程，求得dX=[dx1 dy1 dx2 dy2 …] 5. 平差后的坐标值计算X=X+dX。 6.精度评定，计算误差椭圆参数等 平差计算--1误差方程式及条件方程式的列立 以未知点坐标为平差对象，一个观测值对应一个误差方程式，误差方程式包括两类：方向观测误差方程式和边长观测误差方程式 （1）方向观测误差方程式 史赖伯一次约化 平差计算--2定权 根据先验方向观测中误差和边长观测中误差来定权 （1）方向观测值的权 在等精度方向观测的控制网中，可把方向观测值的权定为1，不同精度的观测网中，则选择其中一种作为单位权中误差u（单位：秒），其它方向观测值中误差为m（单位：秒）,则 平差计算--2定权 平差计算--3组成法方程 分两种情况： （1）保留观测值方程组的系数阵和常数项，待所有的误差方程组成完毕后，再根据间接平差原理，利用矩阵运算公式，计算法方称的系数阵和常数项。 （2）不保留观测值方程组的系数阵和常数项，利用间接平差中法方程具有可加性的特点，由一个误差方程式即可组成与其相应的部分法法方程系数和常数项，然后把这些部分的法方程系数和常数项再累加起来就是由所有的误差方程得到的总体法方程式。 平差计算--解算 4.法方程式的解算 对法方程系数阵求逆，然后乘以法方程常数项即可求得未知数的改正数。 5.计算坐标值 求得平差后的坐标值X=X+dX