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第五章水准网程序设计 第五章水准网程序设计 PAGE 第五章水准网程序设计 水准网程序设计 概 述 水准网是为了确定地面点的高程而布设的控制网，网中的观测值是高程控制点之间的高差。为了统一全国的高程系统，我国采用黄海平均海水面作为全国高程系统的基准面，在该面上的任一点，其高程为零。水准网中的任一点高程以及点与点之间的高差应属于正常高系统。但是，水准测量中水准仪逐站测量并累加得到的原始高差并非正常高差，对于高精度的水准网，应在原始数据基础上添加尺长改正、正常水准网面不平行、球气差改正等系统改正，才能得到正常高差，受篇幅所限，本章不讨论观测值的归算问题，本章提到的观测值均假定是已经归算后的正常高差观测值。 由于观测值存在误差，实际工作中需要若干已知点作为平差的基准控制点。水准网平差的目的就是求解各观测值的最佳估值及评定未知量的精度。 本章开始，我们将开始接触到测量数据处理程序的设计与开发。测量数据因其数据量大、繁杂等特殊性，往往需要频繁对矩阵进行处理计算。然而在MATLAB软件中，矩阵的计算变得格外简单，这为广大测绘工作者提供了实用性强、简单方便的数据处理平台。 平差程序就是将平差计算过程程序化，综合考虑，选择参数平差模型作为水准网平差的主要模型。测量程序设计一般包含程序功能设计、平差模型选择、算法选择等内容。 在本章的结构的组织上，先对水准原理进行简要分析，在此基础上按不同功能模块设计函数，最后对程序进行分析验证。 水准路线处理程序设计 水准网平差函数类设计 1.类设计 Main %函数主体程序 calculateHO（）%计算近似高程 ca_ATPA() %计算法方程系数A，权阵GP，常数项GL ca_V() %计算高差改正数 Printlevledata() %输出结果 2.函数说明 具体各个成员变量的含义在后面程序中会有注释，在此对主函数main做简要强调。 主函数main中包括数据的读取、检查数据格式、提取相关观测值、各类成员函数和最小二平差。是本程序运行的主要M文件。 原始数据文件格式设计 水准网平差所需的数据需要从txt文本中提取，本节主要介绍原始数据文件的内容与格式，需要说明的是，原始数据文件的设计并没有统一的、严格的标准，在方便程序设计的基础下，程序设计者可以自由设计数据文件的格式。 我们将网的数据分为三类：网的概况信息、已知数据、观测数据。 网的概况信息包括总点数、已知点点数、观测者总数、验前单位权中误差。 已知数据包括已知点名、已知高程值。 观测数据包括高差起点点名、高差终点点名、观测值高差值、线路长度。 下面结合实例说明原始文件的具体数据格式 图5-2-1为典型的水准网 表5-2-1 已知点数据 点名 高程/m A B 图5-1 水准网示意图 表5-2-2 观测高差 No. 起点 终点 h/m S/km No. 起点 终点 h/m S/km 1 A P1 5 P1 P2 2 A P2 6 P1 P3 3 B P1 7 P3 B 4 B P2 利用以上数据进行水准网平差，数据文件的内容如下： 7 5 2 A1 B1 P1 P2 P3 A1 B1 A1 P1 A1 P2 B1 P1 B1 P2 P1 P2 P1 P3 P3 B1 格式说明： （1）第一行为网的概况信息：观测值总数、总点数、已知点总数、验前单位权中误差。 （2）第二行是所有点点名 依次书写。 （3）第三行是对应已知点点名、高程（单位为m），依次往下写、列出所有一直点名和高程。 （4）接下来是观测高差：高差起始点名、高差终点点名、高差观测子和高差线路长度。 网中点名需要字母和数字结合，否则点名读不出来，点名之间空格；实际平差时，水准网规模和数据可能会不同，但是只要按照上面的格式和顺序输入相关数据即可用本章的程序。 数据的存储 1 点数据的存储 平差程序用到的数组中，点名、高程值、高程改正数等数组与高程点名一一对应，这点数据称为点数据。点数据数组的总长度为总点数。 高程值用数组Height保存，高差改正数用数据dX存放，近似值存放在数组caheight中。 点名用数组pname数组存放。pname数组不仅存放数组名，同时也可看做点名地址数组。点数据数组存放顺序必须保持严格的一致，例如某点点名地址存在pname数组中的第3单元，即pname（3）中，该点的高程值也就存放在Height（3）中，高程改正数也存放在dX（3）中。当点数据存放一致时，可以更快捷的进行点数据存储，更利于程序设计。 2 观测数据的存