附合導(dǎo)線平差程序設(shè)計(jì)報(bào)告材料

SOUTHWESTPETROLEUMUNIVERSITY《測(cè)量平差程序》課程設(shè)計(jì)（報(bào)告）學(xué)生姓名：羅正材學(xué)號(hào)：1108030128專業(yè)：2011級(jí)測(cè)繪工程指導(dǎo)教師：―東升—目錄TOC\o"1-5"\h\z一、冃U言 3\o"CurrentDocument"二、 平差程序的基本要求 3\o"CurrentDocument"三、 平差程序模塊化 3\o"CurrentDocument"四、 平差中的重要函數(shù) 4五、 結(jié)論 7\o"CurrentDocument"六、 部分源代碼 7、、、 ■刖言隨著測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在測(cè)量數(shù)據(jù)的處理中產(chǎn)生很多種平差的方法。在本文

中，附合導(dǎo)線近似平差程序是利用 C++編程實(shí)現(xiàn)的，我們需要將導(dǎo)線網(wǎng)的已知數(shù)據(jù)信息按照特定的規(guī)則輸入到.txt文本中，利用C++程序讀取文本數(shù)據(jù)信息后， 對(duì)其進(jìn)行一系列的平差計(jì)算，最終獲得平差后的結(jié)果，并以 .txt文本的形式輸出且保存，這樣就可為測(cè)量工作提供一定的參考，還能為測(cè)繪數(shù)據(jù)的管理帶來幫助。二、平差程序的基本要求平差程序設(shè)計(jì)與其它程序設(shè)計(jì)相同，應(yīng)當(dāng)滿足一定的要求。（1） 程序邏輯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清晰易讀，符合結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)要求，便于擴(kuò)展；（2） 運(yùn)算速度快，占用內(nèi)存小，內(nèi)外存之間的交換不宜過于頻繁；（3） 數(shù)學(xué)模型及計(jì)算方法正確、先進(jìn)，計(jì)算結(jié)果精度高；（4） 適應(yīng)性強(qiáng)，便于移植，充分考慮各種可能形式，盡量滿足不同要求與需要；（5） 方便用戶，操作簡(jiǎn)便。數(shù)據(jù)輸入與用戶作業(yè)方式與習(xí)慣相統(tǒng)一，輸出明了、齊全;盡量減少手工處理工作量，操作簡(jiǎn)便；人機(jī)交互性要強(qiáng)。上述要求，既體現(xiàn)在平差程序的總體設(shè)計(jì)中，也貫穿于平差程序設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。三、平差程序模塊化

四、平差中的重要函數(shù)（一）、角度制與弧度制的相互轉(zhuǎn)化C/C++程序設(shè)計(jì)中，關(guān)于角度的計(jì)算以弧度制為單位， 而在測(cè)量以及具體工作中我們通常習(xí)慣以角度制為單位。這樣，在數(shù)據(jù)處理中，經(jīng)常需要在角度制與弧度制之間進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化。這里，我們利用C/C++數(shù)學(xué)函數(shù)庫math.h中的相關(guān)函數(shù)完成這兩種功能。這里，我們使用double類型數(shù)據(jù)表示角度制數(shù)和弧度制數(shù)。 例如：123度44分58.445秒，用double類型表示為123.4458445，其中分、秒根據(jù)小數(shù)位確定。在角度制與弧度制的轉(zhuǎn)化中，涉及如下圖 2所示的兩個(gè)環(huán)節(jié)。圖2圖2角度化弧度函數(shù)doubled_h(doubleangle)//角度化弧度doubled_h(doubleangle)//角度化弧度{doublea,b;angle=modf(angle,&a);//a為提取的度值（angle=modf(angle*100.0,&b);//bangle=modf(angle,&a);//a為提取的度值（angle=modf(angle*100.0,&b);//b(小數(shù))int類型），angle為分秒值（小數(shù)）為提取的分值（int類型），angle為秒值return(a+b/60.0+angle/36.0)*(PI+3.0E-16)/180.0;}弧度化角度函數(shù)doubleh_d(doubleangle)//弧度化角度

doubleh_d(doubleangle)//弧度化角度{doublea,b,c;angle=modf(angle*180.0/(PI-3.0E-16),&a);angle=modf(angle*60.0,&b);angle=modf(angle*60.0,&c);returna+b*0.01+c*0.0001+angle*0.0001;}其中，函數(shù)modf(angle,&a)為C語言數(shù)學(xué)庫函數(shù)，返回值有兩個(gè)，以引用類型定義的a返回angle的整數(shù)部分，函數(shù)直接返回值為 angle的小數(shù)部分。（二）近似坐標(biāo)計(jì)算在平面網(wǎng)間接平差計(jì)算中，近似坐標(biāo)計(jì)算是非常重要的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。 近似坐標(biāo)是否計(jì)算成功是間接平差是否可以進(jìn)行的必要條件。1.兩方向交會(huì)已知條件：兩個(gè)點(diǎn)的近似坐標(biāo)，這兩個(gè)點(diǎn)到未知點(diǎn)的方位角，如圖 3所示E圖3E圖3兩方向交會(huì)根據(jù)圖4.2，設(shè)人=tgr，k^tg2，則很容易寫出k1k2ypk1k2yp-yAXp_Xa整理該式，得兩方向交會(huì)的的計(jì)算公式y(tǒng)P-yBXP_Xb(4.1)對(duì)（4.1）式計(jì)算，即可得到未知點(diǎn)的近似坐標(biāo)。應(yīng)用中需要注意的是，若兩方向值相同或相反，則該式無解。程序中，定義該問題的函數(shù)為： intxy0ang（obser&a1,obser&a2）2.三邊交會(huì)如圖4所示，為排除兩邊長(zhǎng)交會(huì)的二義性，給出如下三邊交會(huì)的模型， 已知條件：三個(gè)點(diǎn)的近似坐標(biāo)，這三個(gè)點(diǎn)到未知點(diǎn)的距離測(cè)量值。圖4三邊交會(huì)對(duì)每條邊長(zhǎng)測(cè)量值，可列出邊長(zhǎng)條件<222TOC\o"1-5"\h\zSi=(xp-xa)+(yp-『a) (a)2 2 2“S2=(Xp-Xb) +(ypTb) (b)2 2 2§3=(xp—Xc)+(yp—yc) (c)計(jì)算上式中(玄)與(b)和(c)三式的差，消去未知參數(shù)的平方項(xiàng)，整理得三邊交會(huì)的計(jì)算公式Xa—XbXa—Xbya--yB|，ZXp 'W—XcyA--yc丿<yP丿廠。2 2 2 丄2丄2_Xb_yB_Si*Xa*yA2-xC-yC-SixAyA2(4.2)對(duì)(4.2)式計(jì)算，即可得到未知點(diǎn)的近似坐標(biāo)。應(yīng)用中需要注意的是，若三點(diǎn)位于同一條直線，則該式無解。程序中，定義該問題的函數(shù)為： intxyOdist(obser &a,obser&b,obser&c)。坐標(biāo)正算使用測(cè)量正算公式計(jì)算控制網(wǎng)的近似坐標(biāo)。程序中，定義該問題的函數(shù)為：intzheng(obser&a)角度后方交會(huì)使用測(cè)量后方交會(huì)計(jì)算公式計(jì)算控制網(wǎng)的近似坐標(biāo)。 程序中，定義該問題的程序函數(shù)為：inthouj(obser&a,obser&b,obser&c)測(cè)角網(wǎng)無定向?qū)Ь€計(jì)算無定向?qū)Ь€，主要應(yīng)用于計(jì)算已知控制點(diǎn)不相鄰的三角網(wǎng)的近似坐標(biāo)。 基本思想為：先由一個(gè)已知點(diǎn)開始，假設(shè)一條邊的邊長(zhǎng)與方位角， 根據(jù)三角網(wǎng)的角度觀測(cè)值推算其它邊的邊長(zhǎng)與方位角，然后，由任一導(dǎo)線計(jì)算，直到計(jì)算至另一個(gè)已知點(diǎn)為止。假設(shè)導(dǎo)線的起點(diǎn)為A,終點(diǎn)為B。這時(shí)，計(jì)算出的 B點(diǎn)坐標(biāo)必然與已知坐標(biāo)不同，設(shè)A與B的已知坐標(biāo)為(XA,yA,XB,yB)，B點(diǎn)的計(jì)算坐標(biāo)為b'(Xb』b)，則用這些數(shù)據(jù)可以計(jì)算邊長(zhǎng)的放大系數(shù)k和假設(shè)方位角的改正數(shù)da(Xb-Xa)2(yB-yA)2(Xb-Xa)2(yB-yA)2d；..=afa(A,B)_afa(A,B)其中，afa(A,B)為計(jì)算方位角的函數(shù)。這時(shí)，對(duì)網(wǎng)中的假設(shè)邊長(zhǎng)和所有由假設(shè)邊長(zhǎng)推算的近似邊長(zhǎng)進(jìn)行 k倍的放大，對(duì)假設(shè)方位角和所有由假設(shè)方位角推算的近似方位角進(jìn)行方位角改正。 然后應(yīng)用坐標(biāo)正算法可以計(jì)算三角網(wǎng)中所有點(diǎn)的近似坐標(biāo)。五、 結(jié)論：C++在導(dǎo)線平差中的應(yīng)用在’導(dǎo)線網(wǎng)的間接平差程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)’中，通過使用C++編程，采用測(cè)量平差中的間接平差的方法，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)線網(wǎng)的間接平差，最終得到了導(dǎo)線網(wǎng)中待定數(shù)據(jù)。 在‘導(dǎo)線網(wǎng)平差的程序應(yīng)用’中，利用已經(jīng)編好的導(dǎo)線網(wǎng)間接平差程序， 對(duì)邊角網(wǎng)、三角網(wǎng)的實(shí)例進(jìn)行了平差，最終得到導(dǎo)線網(wǎng)的待定數(shù)據(jù)以及相關(guān)的精度評(píng)定，通過對(duì)這些平差結(jié)果的檢查，最后，認(rèn)為此導(dǎo)線網(wǎng)的間接平差程序可以為測(cè)量的平差工作提供一些服務(wù)。 雖然此程序可以完成導(dǎo)線網(wǎng)平差一些工作，但是它還有很多的不足地方需要改進(jìn)以及完善。平差程序的實(shí)現(xiàn)定義了五個(gè)結(jié)構(gòu)體 (間接平差結(jié)構(gòu)、平面網(wǎng)、平面點(diǎn)、測(cè)站、觀測(cè)值)通過一系列的函數(shù)將這五個(gè)結(jié)構(gòu)體聯(lián)系起來，最終完成平差任務(wù)。下面闡述一下導(dǎo)線網(wǎng)的間接平差程序?qū)崿F(xiàn)的基本流程：以DAT文件的形式輸入導(dǎo)線網(wǎng)中的已知控制點(diǎn)、測(cè)站信息、觀測(cè)值、 測(cè)角中誤差、測(cè)距加、乘常數(shù)等所有的已知數(shù)據(jù)， 并且這些數(shù)據(jù)的輸入必須符合前面所提到的數(shù)據(jù)輸入格式；運(yùn)用程序讀取輸入數(shù)據(jù)文件，通過相應(yīng)的函數(shù)求得待定點(diǎn)的近似坐標(biāo)；通過相應(yīng)函數(shù)，求取間接平差的結(jié)構(gòu)：誤差方程系數(shù)陣 A、觀測(cè)權(quán)陣P、誤差方程常數(shù)項(xiàng)I;通過間接平差函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)已經(jīng)得到的間接平差結(jié)構(gòu)的平差工作。最后，以DAT文件的格式輸出并保存平差處理結(jié)果， 為以后的測(cè)量工作提供參考。六、 部分源代碼：//"度分秒”化成弧度doubleDMStoRAD(doubledms){intd,m,f;doubles;f=dms>=0?1:-1;//0.001秒=弧度dms+=f*0.0000001;d=(int)dms;dms=(dms-d)*100.0;m=(int)dms;s=(dms-m)*100.0;return(d+m/60.0+s/3600.0)*_TORAD-//弧度轉(zhuǎn)“度分秒”doubleRADtoDMS(doublerad){intf=rad>=0?1:-1;// 符號(hào)+—//加0.001秒(用弧度表示)，化為度rad=(rad+rad=(rad-d)*60.0;intm=(int)rad;doubles=(rad-m)*60.0;returnd+m/100.0+s/10000.0-f*0.0000001;}//讀入已知點(diǎn)的坐標(biāo)voidReadKnwData(FILE*in,DyArray*array){charbuffer[256];doubledx,dy;SurPntpnt;while(!feof(in)){fgets(buffer,sizeof(buffer),in);if(sscanf(buffer,"%s%lf%lf",,&pnt.x,&pnt.y)==3){Add(array,pnt);}elsebreak;}dx=array->elem[1].x-array->elem[0].x;dy=array->elem[1].y-array->elem[0].y;adj.azi0=atan2(dy,dx)+(dy<0?1:0)*_2PI;//alfa-0dx=array->elem[3].x-array->elem[2].x;dy=array->elem[3].y-array->elem[2].y;adj.azin=atan2(dy,dx)+(dy<0?1:0)*_2PI;//alfa-nadj.x1=array->elem[1].x;adj.y1=array->elem[1].y;adj.xn=array->elem[2].x;adj.yn=array->elem[2].y;Destroy(array);//}//觀測(cè)值信息寫到動(dòng)態(tài)數(shù)組voidReadObsValue(FILE*in,DyArray*array){charbuffer[256];doubledirO,dir1,distO,dist1;SurPntpnt;// 用于臨時(shí)保存點(diǎn)的坐標(biāo)while(!feof(in)){fgets(buffer,sizeof(buffer),in);if(feof(in))return;if(sscanf(buffer,"%s%s%lf%lf%s%lf%lf",,,&dirO,&dist0,,&dir1,&dist1)==7){pnt.dir0.dv=DMStoRAD(dirO);pnt.dirO.dist=distO;pnt.dir1.dv=DMStoRAD(dir1);pnt.dir1.dist=dist1;pnt.b=pnt.dir1.dv-pnt.dirO.dv+(pnt.dir1.dv-pnt.dirO.dv< 0?1:0)*_2PI;Add(array,pnt);// 觀測(cè)值信息寫到動(dòng)態(tài)數(shù)組}elsebreak;//退出讀觀測(cè)值的循環(huán)}}//求角度閉合差fbvoidFb(DyArray*array){doublesumb=0.0;//beta求和for(inti=0;i<array->length;i++){sumb+=array->elem[i].b;}adj.fb=adj.aziO+sumb-_PI*array->length-adj.azin;adj.v=-adj.fb/array->length;adj.fb=adj.fb/_PI*180*3600;adj.fr=2*8*sqrt(array->length);if(abs(adj.fb)>=adj.fr)strcpy(adj.judge," 方位角閉合差超限了 rj;elsestrcpy(adj.judge," 方位角閉合差沒超限”)；}//角度改正voidCorrectAngle(DyArray*array){for(inti=0;i<array->length;i++){array->elem[i].b+=adj.v;}adj.v=adj.v/_PI*180*3600;}//推算方位角voidDirect(DyArray*array){SurPntpnt;//第一個(gè)未知邊pnt.dir1.alfa=adj.azi0+array->elem[0].b-_PI;pnt.dir1.dist=(array->elem[0].dir1.dist+array->elem[1].dir0.dist)/2;pnt.dir1.dx=pnt.dir1.dist*cos(pnt.dir1.alfa);pnt.dir1.dy=pnt.dir1.dist*sin(pnt.dir1.alfa);AddDir(array,pnt,O);for(inti=1;i<array->length_1;i++){pnt.dir1.alfa=array->elem[i-1].dir1.alfa+array->elem[i].b-_PI;pnt.dir1.dist=(array->elem[i].dir1.dist+array->elem[i+1].dir0.dist)/2;pnt.dir1.dx=pnt.dir1.dist*cos(pnt.dir1.alfa);

pnt.dir1.dy=pnt.dir1.dist*sin(pnt.dirl.alfa);AddDir(array,pnt,i);}for(i=0;i<array->length_1;i++){array->elem[i].dir1.alfa=RADtoDMS(array->elem[i].dir1.alfa);//alfa角度}}//坐標(biāo)增量改正voidCorrectDirect(DyArray*array){doublesumx=0.0;doublesumy=0.0;doublesums=0.0;for(inti=0;i<array->length_1;i++){sumx+=array->elem[i].dir1.dx;sumy+=array->elem[i].dir1.dy;sums+=array->elem[i].dir1.dist;}adj.fx=adj.x1+sumx-adj.xn;adj.fy=adj.y1+sumy-adj.yn;adj.fs=sqrt(adj.fx*adj.fx+adj.fy*adj.fy);adj.f=int(sums/adj.fs);〃 導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差分母for(i=0;i<array->length_1;i++){array->elem[i].dir1.dx-=adj.fx*array->elem[i].dir1.dist/sums;//改正array->elem[i].dir1.dy-=adj.fy*array->elem[i].dir1.dist/sums;}}//解算近似平差坐標(biāo)voidCoordinate(DyArray*array){轉(zhuǎn)為坐標(biāo)增量SurPntpnt;轉(zhuǎn)為坐標(biāo)增量array->elem[0].x=adj.x1;array->elem[0].y=adj.y1;for(inti=0;i<array->length_2;i++){〃strcpy(,array->elem[i+1].name);pnt.x=array->elem[i].x+array->elem[i].dir1.dx;〃pnt.y=array->elem[i].y+array->elem[i].dir1.dy;AddCor(array,pnt,i+1);}}//輸出voidPrint(DyArray*array,FILE*out){doubled,m,s;fprintf(out," 方位角閉合差fb=%.0lf秒%s角度改正v=%.0lf秒\n",adj.fb,adj.judge,adj.v);fprintf(out, "坐標(biāo)增量閉合差fx=%.0lfmmfy=%.0lfmmfs=%.0lfmm\n", adj.fx*1OOO,adj.fy*1000,adj.fs*1000);fprintf(out," 導(dǎo)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差 fs/ES=1/%d\n\n",adj.f);fprintf(out," 坐標(biāo)方位角\n");for(inti=0;i<array->length-1;i++){d=array->elem[i].dir1.alfa;m=(d-(int)d)*100;s=(m-(int)m)*100;fprintf(out,"a%s-%s=%.0lf°%.0lf'%.0lf"\n", array->elem[i].name,array->elem[i+1].name,d,m,s);}fprintf(out,"\n 近似平差坐標(biāo)\n");for(i=1;i<array->length_1;i++){fprintf(out, "