測(cè)繪程序課程設(shè)計(jì)報(bào)告書

1、一、關(guān)于測(cè)繪程序課程設(shè)計(jì)的目的及意義測(cè)繪程序設(shè)計(jì)是大題目，在測(cè)繪工作與科學(xué)研究中，很多情況下都可以使用計(jì)算機(jī)。測(cè)繪工程所涉及的數(shù)據(jù)計(jì)算、繪圖、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)分析等，都可以使用計(jì)算機(jī)來完成。從一般含義上說，測(cè)繪工作包含計(jì)算和繪圖兩個(gè)方面的內(nèi)容。關(guān)于計(jì)算機(jī)繪圖有相關(guān)課程講述，所以，這門課程的主要內(nèi)容集中在測(cè)繪工程的相關(guān)計(jì)算上面，而其中，主要講述關(guān)于平差計(jì)算的程序設(shè)計(jì)問題。 摘自測(cè)繪程序設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)測(cè)繪程序設(shè)計(jì)技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，與C語言程序設(shè)計(jì)、測(cè)量平差基礎(chǔ)、控制網(wǎng)平差等相關(guān)課程有密切的關(guān)系，還涉及結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容，具有很強(qiáng)的綜合性。對(duì)測(cè)繪工程專業(yè)學(xué)生而言，掌握基本的數(shù)據(jù)處理程

2、序設(shè)計(jì)技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為加深學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)、技術(shù)和方法的理解，掌握測(cè)繪數(shù)據(jù)處理程序開發(fā)的特點(diǎn)和技術(shù)，在測(cè)繪程序設(shè)計(jì)技術(shù)課程結(jié)束后安排為期二周的測(cè)繪程序設(shè)計(jì)技術(shù)課程設(shè)計(jì)。本課程設(shè)計(jì)旨在進(jìn)一步理解課程相關(guān)程序設(shè)計(jì)的思想、掌握數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)的前提下，分組開發(fā)重要應(yīng)用程序模塊，以達(dá)到鍛煉學(xué)生具體問題分析能力、提高程序設(shè)計(jì)能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，掌握數(shù)據(jù)處理程序的開發(fā)特點(diǎn)、分析方法與程序設(shè)計(jì)過程。 摘自測(cè)繪程序設(shè)計(jì)技術(shù)課程設(shè)計(jì)計(jì)劃與任務(wù)書09本課程設(shè)計(jì)主要目的和意義就是加深我們對(duì)相關(guān)理論知識(shí)、技術(shù)和方法的理解，掌握測(cè)繪數(shù)據(jù)處理程序開發(fā)的特點(diǎn)和技術(shù)，為以后課程做基礎(chǔ)。關(guān)于課程設(shè)計(jì)時(shí)間：2

3、010年1月4日1月15日，共兩周。其中（該時(shí)間表位個(gè)人時(shí)間表）：分析既有程序、掌握程序開發(fā)環(huán)境：1天；題目問題分析、程序概念模型分析與功能模塊設(shè)計(jì)：4天；編寫代碼、調(diào)試與測(cè)試： 5天；與同課程題目同學(xué)討論：2天；整理資料、編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告：1天；上交資料、總結(jié)：1天。二、課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容（一）測(cè)繪程序設(shè)計(jì)技術(shù)課程設(shè)計(jì)的主要目的是通過具體問題分析、程序設(shè)計(jì)的過程鍛煉學(xué)生分析問題、掌握實(shí)際數(shù)據(jù)處理計(jì)算軟件分析、設(shè)計(jì)與編寫的基本技術(shù)和方法。其主要內(nèi)容如下：熟練掌握Visual C+編程環(huán)境的使用，了解其特點(diǎn)與程序開發(fā)過程，掌軟件調(diào)試、測(cè)試的技術(shù)方法。分析測(cè)繪程序設(shè)計(jì)技術(shù)課程中相關(guān)軟件的結(jié)構(gòu)和模塊功

4、能，掌握結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法和技術(shù)，掌握測(cè)繪數(shù)據(jù)處理問題的基本特點(diǎn)。開發(fā)相關(guān)程序功能模塊，獨(dú)立完成相關(guān)問題概念結(jié)構(gòu)分析、程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模塊設(shè)計(jì)、代碼編寫、調(diào)試、測(cè)試等工作。（二）按要求完成以下程序設(shè)計(jì)：高斯正反算程序空間直角坐標(biāo)（XYZ）與大地地理坐標(biāo)（BLH）轉(zhuǎn)換程序空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換程序高斯正反算程序高斯投影正算問題是利用大地地理坐標(biāo)系坐標(biāo)(B,L)來計(jì)算其對(duì)應(yīng)的高斯平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)(x,y)的理論和方法，輸入數(shù)據(jù)為 (),為中央精度，高斯坐標(biāo)為()，高斯投影正算時(shí)經(jīng)緯度用弧度表示，設(shè)橢球長半軸為,扁率分母為,短半軸為,定義 定義經(jīng)差 設(shè)，得到高斯正算公式 （1）計(jì)算子午線收斂角的公式為

5、（2）注意：為使y坐標(biāo)大于0，通常對(duì)y坐標(biāo)值加500公里；若滿足3度或6度分帶，在y坐標(biāo)前加代號(hào)（代號(hào)最后一位在百萬位）。高斯投影反算問題高斯投影反算問題是利用高斯平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)(x,y)來求其對(duì)應(yīng)的大地地理坐標(biāo)系坐標(biāo)(B,L)的理論和方法，輸入數(shù)據(jù)為（x,y，L0），注意：通常高斯平面坐標(biāo)y含有500公里加常數(shù)，如果符合3度或6度分帶還含有帶號(hào)信息，計(jì)算前應(yīng)減去這些數(shù)據(jù)，其公式如下： 式中: Bf底點(diǎn)緯度，可由下式迭代計(jì)算 計(jì)算時(shí)，Bf初始值設(shè)為。Mf， Nf，f與tf，都是Bf的函數(shù) 1.2 高斯投影反算高斯投影反算問題是利用高斯平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)(x,y)來求其對(duì)應(yīng)的大地地理坐標(biāo)系坐

6、標(biāo)(B,L)的理論和方法，其公式如下： (2)式中:Bf底點(diǎn)緯度Mf， Nf，f都是Bf的函數(shù)空間直角坐標(biāo)（XYZ）與大地地理坐標(biāo)（BLH）轉(zhuǎn)換程序我們知道，地球表面可用一個(gè)橢球面表示。設(shè)空間直角坐標(biāo)系為OXYZ，當(dāng)橢球的中心與空間直角坐標(biāo)系原點(diǎn)重合，空間坐標(biāo)系Z軸與地球旋轉(zhuǎn)重合（北極方向?yàn)檎?，X軸正向經(jīng)度為零時(shí)，就可以確定空間直角坐標(biāo)系與大地地理坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)關(guān)系。 式中 N為卯酉圈曲率半徑，； e為橢球偏心率， （a，b為橢球長半軸和短半軸）。 由（2）式可以得到空間直角坐標(biāo)到大地地理坐標(biāo)的迭代計(jì)算公式 使用（3）式進(jìn)行迭代計(jì)算的關(guān)鍵是緯度B的計(jì)算。迭代計(jì)算的初始值可以設(shè)為 在迭代計(jì)算中，

7、可以選擇以下條件作為迭代結(jié)束條件 空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換程序設(shè)兩空間直角坐標(biāo)系分別為OXYZ和OXYZ，坐標(biāo)系原點(diǎn)不一致，存在三個(gè)平移參數(shù)，坐標(biāo)軸不平行，存在三個(gè)角度旋轉(zhuǎn)參數(shù)，且兩坐標(biāo)系尺度基準(zhǔn)不同，還有一個(gè)尺度因子參數(shù)，顯然，我們可以構(gòu)造一個(gè)包含以上七個(gè)參數(shù)的模型來表示任意兩個(gè)空間直角坐標(biāo)系統(tǒng)間的關(guān)系。 (1)這樣，只要知道三個(gè)點(diǎn)的兩個(gè)坐標(biāo)系的坐標(biāo)就可以確定（1）式中的七個(gè)參數(shù)（X，Y, Z，m，x,y,z），從而確定兩個(gè)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系模型，在具體應(yīng)用中，使用該模型實(shí)現(xiàn)兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。該問題的核心在于根據(jù)（1）式列出計(jì)算七參數(shù)的數(shù)學(xué)模型：由于測(cè)量中包含誤差，故由（1）式可以得到關(guān)于每個(gè)

8、公共點(diǎn)的七參數(shù)的誤差方程 這樣列出所有公共點(diǎn)的誤差方程，則可以構(gòu)成 V=AX-L P 形式的誤差方程組，定義P為單位陣，則可以利用間接平差模型直接計(jì)算七個(gè)參數(shù)，然后根據(jù)七個(gè)參數(shù)使用（1）式進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。三、課程設(shè)計(jì)具體內(nèi)容（含技術(shù)報(bào)告和問題及解決方法）高斯正反算程序高斯正反算包括兩部分內(nèi)容：高斯正算和高斯反算。簡單的說就是大地地理坐標(biāo)系坐標(biāo)(B,L)與其對(duì)應(yīng)的高斯平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)(x,y)之間的轉(zhuǎn)換。若已知大地地理坐標(biāo)系坐標(biāo)(B,L)解求對(duì)應(yīng)的高斯平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)(x,y)稱為高斯正算；反之，則為高斯反算。正反算的公式在上面已全部給出，這里不再贅述。除了正反算的推導(dǎo)公式以外，該程序還應(yīng)注意

9、以下問題:參考橢球的選擇正反算選擇角度弧度轉(zhuǎn)換反算底點(diǎn)緯度的迭代運(yùn)算參考橢球的選擇，一般我們選用以下三種：其中，a為橢球長半軸，bm為扁率分母。（或測(cè)繪程序設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)P33P34）里面的d_h(double angle)和h_d(double angle)程式。高斯正算中，要將輸入的B、L角度值先轉(zhuǎn)換弧度值再運(yùn)算；高斯反算中，在輸入的X、Y將B、L算出后，直接將弧度轉(zhuǎn)換為角度從屏幕輸出結(jié)果就可以了。起先對(duì)角度弧度轉(zhuǎn)化，本來想縮短計(jì)算量，想用iPI=/180直接去轉(zhuǎn)化的，但一想該方法精度不高（一般只轉(zhuǎn)化了度，分和秒沒有轉(zhuǎn)化），在老師的建議下還是用了課本上的h_d及d_h的函數(shù)轉(zhuǎn)化。在運(yùn)用過程中

10、海遇到了考慮問題不全面的問題。如高斯正算過程中，對(duì)輸入的B、L值運(yùn)算前就應(yīng)轉(zhuǎn)化，這點(diǎn)毋庸置疑，但對(duì)L0的值也應(yīng)轉(zhuǎn)化。由于先前遺忘了這一點(diǎn)，故使得X、Y值算出不符合實(shí)際。這一點(diǎn)也是老師發(fā)現(xiàn)的。對(duì)于底點(diǎn)緯度的迭代運(yùn)算，借用公式：用while循環(huán)可求得。具體循環(huán)體如下：double Bf0=x/a0; double ob;while (fabs(ob)1e-10)Bf=(x-b0*sin(2*Bf0)-c0*sin(4*Bf0)-d0*sin(6*Bf0)-e0*sin(8*Bf0)-e0*sin(10*Bf0)/a0; ob=Bf-Bf0; Bf0=Bf;由計(jì)算結(jié)果可以看出，高斯正反算互推結(jié)果一致

11、！空間直角坐標(biāo)（XYZ）與大地地理坐標(biāo)（BLH）轉(zhuǎn)換程序原理同高斯正反算相同。整體程序較高斯正反算容易。程式公式課本及前面均有說明，這里也就不再贅述。包括兩部分內(nèi)容：從空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到大地地理坐標(biāo)及從大地地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到空間直角坐標(biāo)。程序編寫過程需要注意一下問題：參考橢球的選擇轉(zhuǎn)換類型選擇角度弧度轉(zhuǎn)換TanB的迭代解算對(duì)于參考橢球的選擇和轉(zhuǎn)換類型的選擇，思路還是和高斯正反算一樣，只需要swith語句就可實(shí)現(xiàn)。形式和高斯正反算完全一致。以下為選擇參考橢球的函數(shù)：int choose_ellipsoid()int style; do cout 請(qǐng)選擇參考橢球類型：n 1. WGS1984參考橢球；

12、 n 2. 西安1980參考橢球； n 3. 北京1954參考橢球; n 4.退出 n style; switch(style) case 1: a=6378137 ; bm=298.2572235635; break; case 2:a=6378140 ; bm=298.257; break; case 3:a=6378245 ; bm=298.3; break;case 4:return 0; default : cout 錯(cuò)誤：非法類型選擇！ 請(qǐng)重新選擇 0.000000000000001)t1=(Z+a*ee*t0/sqrt(1+(1-ee)*t0*t0)/sqrt(X*X+Y*Y);

13、 ot=atan(t1)-atan(t0);t0=t1;B=atan(t1); 空間直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換程序該問題的核心在于根據(jù)上式列出計(jì)算七參數(shù)的數(shù)學(xué)模型：由于測(cè)量中包含誤差，故可以得到關(guān)于每個(gè)公共點(diǎn)的七參數(shù)的誤差方程 這樣列出所有公共點(diǎn)的誤差方程，則可以構(gòu)成 V=AX-L P 形式的誤差方程組，定義P為單位陣，則可以利用間接平差模型直接計(jì)算七個(gè)參數(shù)，然后根據(jù)七個(gè)參數(shù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。該程序較于之前二者思路較為明朗。而且程序涉及的矩陣、矩陣相乘、轉(zhuǎn)置、ATPA求解、ATPL求解、矩陣求逆等可以直接借鑒老師的Cadj0911.cpp。故，程序只需按需調(diào)用就可以。四、心得體會(huì)心靜，而修遠(yuǎn)！說來也怪，這個(gè)學(xué)

14、期考試安排一點(diǎn)也不合理，一個(gè)禮拜考5門，忙！接下來2個(gè)禮拜考2門選修課，閑！而本次課程設(shè)計(jì)是在所有的考試都已經(jīng)結(jié)束后，所以開始的時(shí)候確實(shí)有些心不在焉。大抵是因?yàn)榭荚嚩冀Y(jié)束的原因吧。再者，對(duì)于自己的選題：高斯正反算心里面有些底，所以，開始的時(shí)候沒有多少緊張。之后，一直整天對(duì)著電腦了，白天機(jī)房，晚上寢室。沒日沒夜的電腦。不過倒也休閑。說說正題，編寫程序，雖然心里有底，但開始的時(shí)候真不知道從哪裡下手。這高斯正反算為何物自己清楚，但要我編出個(gè)程序還真有點(diǎn)難度啊。開始編寫以后自己做了一個(gè)下午，效果太不明顯了，就與幾個(gè)做同一題目的討論了一下，還好討論后收獲不小，終于明白了這些東西不是聽的明白就行的，真正的

15、掌握必須是聽得懂，做得對(duì)，而我離把他們?nèi)孔鰧?duì)還有一段距離，幸好那時(shí)時(shí)間還是比較充足的，晚上就抽空把老師的課件看了幾遍，有的時(shí)候就邊看邊寫。經(jīng)過兩天的努力終于馬馬虎虎的把初步的程序給寫出來了。心里多了些舒坦。調(diào)試！一調(diào)試，錯(cuò)誤竟有53處之多，真叫人心寒呀，問題這么多，想想真慚愧，都學(xué)了大半個(gè)學(xué)期了，還用了那么多老師現(xiàn)成的東西竟然還是沒有在短時(shí)間內(nèi)做出來，做出來的東西也真的是過于粗糙了，錯(cuò)誤這么多。接下來就是修改了，這里面我收獲最大的就是做任何事都必須細(xì)心細(xì)心再細(xì)心，有好幾處錯(cuò)誤都是少了一個(gè)分號(hào)、半個(gè)括號(hào)，許多地方簡單的公式輸入也有誤，簡單的一個(gè)筆誤就得仔細(xì)的找上好幾分鐘，真的很困惑。突然之間自

16、己仿佛明白了一些道理。沒有什么東西可以一蹴而就，沒有多少東西可以一勞永逸。簡單的錯(cuò)誤范下了并不是說，我有多不小心，從另一邊也正好說明我自己有多么愚笨。細(xì)節(jié)決定成敗，而那些細(xì)節(jié)并不是說我們不知道或者不明白，而是沒有處理它們的心態(tài)！一件事，要想處理好他，自己不先靜下心來，又怎能指望其他？態(tài)度！開始幾天堅(jiān)持起早，跑到教室認(rèn)真的編寫，調(diào)試，沒有幾天，程序做的差不多的時(shí)候，自己就沒了編寫的耐心！看著自己的朋友一個(gè)個(gè)忙著備考，自己卻閑了下來。心想做的差不多了先休息一下也無妨。幾天下來一點(diǎn)進(jìn)展都沒有，后來臨近交結(jié)果的時(shí)候，仔細(xì)一算，時(shí)間還真不是那么多了，做完之后還有報(bào)告要寫！也就耐心下來了。后來，看著其他人編了些程序，自己想想，也再寫了2個(gè)。3！這就是我這幾天的結(jié)果。不多，但自己卻有小小的滿足感。回顧此次課程設(shè)計(jì)，從拿到題目到完成整個(gè)編程，從理論到實(shí)踐，在整整兩個(gè)星期的日子里，學(xué)到了很多很多的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，也學(xué)到了許多書本上沒有的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很必要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要