羅峰,歐海平,李長(zhǎng)輝,邢漢發(fā)

(廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,廣東廣州 510060)

圖根導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)網(wǎng)平差軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

羅峰?,歐海平,李長(zhǎng)輝,邢漢發(fā)

(廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,廣東廣州 510060)

隨著GPS-RTK測(cè)量技術(shù)的普及，針對(duì)“RTK+全站儀”的圖根控制網(wǎng)測(cè)量模式測(cè)設(shè)的導(dǎo)線控制網(wǎng)靈活多變。采用“結(jié)點(diǎn)法分別平差”數(shù)學(xué)模型，基于Visual Studio 2005平臺(tái)的Visual C++語(yǔ)言進(jìn)行軟件編碼，借助Microsoft Office Word 2003的OLE組件實(shí)現(xiàn)資料輸出形成Word文檔，形成了圖根結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線網(wǎng)平差軟件，通過(guò)工程實(shí)例驗(yàn)證了程序算法的可靠性和可行性。

圖根導(dǎo)線網(wǎng)；結(jié)點(diǎn)法分別平差；軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1 引 言

隨著GPS-RTK測(cè)量技術(shù)的普及,大大提高了控制點(diǎn)測(cè)量的效率,相比傳統(tǒng)的三角測(cè)量、GPS靜態(tài)測(cè)量等方式更加輕松、迅捷。同時(shí),隨著城市的發(fā)展,高樓大廈越來(lái)越多,衛(wèi)星信號(hào)的遮擋也影響了GPS-RTK的測(cè)量,因此“RTK+全站儀”的測(cè)量模式很好地解決了數(shù)字化地形圖測(cè)量中圖根控制網(wǎng)的測(cè)繪工作,采用上述測(cè)量模式測(cè)設(shè)的導(dǎo)線控制網(wǎng)靈活多變,為了對(duì)圖根導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)網(wǎng)的成果計(jì)算,編寫了一套自動(dòng)化高的平差處理程序。

2 軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

2.1 軟件設(shè)計(jì)

圖根導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)網(wǎng)平差的方法選擇了由顧孝烈等編著的《城市導(dǎo)線測(cè)量》[1]中介紹的“結(jié)點(diǎn)法分別平差”數(shù)學(xué)模型進(jìn)行編制。該模型的主要思路為:①首先按間接平差以結(jié)邊的方向角為未知數(shù),以每條線路推算該結(jié)邊的方向角為觀測(cè)值,平差計(jì)算得到結(jié)邊的方向角,然后進(jìn)行單條線路的角度閉合差分配；②以改正后的角度及邊長(zhǎng)觀測(cè)值計(jì)算各邊的坐標(biāo)增量與各條線路的坐標(biāo)增量；③把各條線路的坐標(biāo)增量作為觀測(cè)值,以結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)作為未知數(shù),分別按間接平差計(jì)算結(jié)點(diǎn)的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)；④最后對(duì)于各條線路按照單導(dǎo)線附合線路的簡(jiǎn)略平差法進(jìn)行計(jì)算得到導(dǎo)線點(diǎn)平差后的坐標(biāo)。

2.2 軟件實(shí)現(xiàn)

采用基于Visual Studio 2005平臺(tái)的Visual C++語(yǔ)言進(jìn)行軟件編碼[3],借助Microsoft Office Word 2003的 OLE組件實(shí)現(xiàn)資料輸出形成Word文檔。編制的圖根導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)網(wǎng)平差程序能對(duì)角度閉合差、坐標(biāo)閉合差、高程閉合差進(jìn)行計(jì)算檢驗(yàn),合格后通過(guò)平差計(jì)算,最后按要求輸出平差結(jié)果文本,其計(jì)算流程如圖1所示。

圖1 軟件的算法流程圖

軟件的功能主要包括數(shù)據(jù)的讀取、線路的搜索、閉合差的檢核,結(jié)邊方位角平差計(jì)算、結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)平差計(jì)算、結(jié)點(diǎn)高程平差和資料的輸出,

(1)線路的搜索功能

通過(guò)給定結(jié)點(diǎn)信息,起算點(diǎn)信息,在觀測(cè)數(shù)據(jù)中搜索起算點(diǎn)到結(jié)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)到結(jié)點(diǎn)的導(dǎo)線線路。

(2)閉合差檢核功能

閉合差的檢核主要包括三個(gè)方面:角度閉合差、坐標(biāo)閉合差、高程閉合差檢查。通過(guò)閉合環(huán)或附合線路來(lái)計(jì)算三個(gè)項(xiàng)閉合差的大小,并且判斷是否超過(guò)限差。另外,需要檢查線路長(zhǎng)度是否超過(guò)規(guī)定限差。

(3)角度平差計(jì)算功能

由各條線路的起始方向角和觀測(cè)的導(dǎo)線轉(zhuǎn)角都可以推算結(jié)邊的方位角。由于導(dǎo)線轉(zhuǎn)角中含有觀測(cè)誤差,每條線路都需要加改正數(shù)?？梢粤谐雒織l線路的角度誤差方程。各條線路推算方向角的權(quán)用測(cè)站數(shù)的倒數(shù)來(lái)確定。由誤差方程式列出法方程通過(guò)最小二乘法則平差計(jì)算出每個(gè)結(jié)邊的方位角。

(4)結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)平差功能

得到結(jié)邊方向角的平差值后,各條線路的兩端均有已知方向角,因此可以計(jì)算各條線路的角度閉合差,改正其轉(zhuǎn)折角,并推算各邊的方向角。各條線路可以根據(jù)各邊的方向角和觀測(cè)邊長(zhǎng),計(jì)算各邊的坐標(biāo)增量及各條線路的坐標(biāo)增量,從而推算結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。由于觀測(cè)邊長(zhǎng)和角度存在誤差,因此各線路的坐標(biāo)增量需要加改正數(shù)。可以列出各條線路的結(jié)點(diǎn)縱、橫坐標(biāo)誤差方程。各條線路推算坐標(biāo)誤差與線路長(zhǎng)度成正比,確定權(quán)為線路長(zhǎng)度的倒數(shù)(長(zhǎng)度以公路為單位)。由誤差方程式列出法方程通過(guò)最小二乘法則平差計(jì)算出每個(gè)結(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。

(5)結(jié)點(diǎn)高程平差功能

各條線路可以根據(jù)各邊的高度角和觀測(cè)邊長(zhǎng),計(jì)算測(cè)站間的高差值及各條線路的高程值,從而推算結(jié)點(diǎn)高程。由于觀測(cè)邊長(zhǎng)和高度角存在誤差,因此推算的結(jié)點(diǎn)高程需要加改正數(shù)。這樣可以列出各條線路的結(jié)點(diǎn)高程誤差方程。各條線路推算高程誤差與線路長(zhǎng)度成正比,確定權(quán)為線路長(zhǎng)度的倒數(shù)(長(zhǎng)度以公路為單位)。由誤差方程式列出法方程通過(guò)最小二乘法則平差計(jì)算出每個(gè)結(jié)點(diǎn)的高程。

(6)結(jié)果輸出功能

借助Microsoft Office Word 2003的OLE組件實(shí)現(xiàn)資料輸出形成Word文檔。輸出支線線路情況、閉合差檢驗(yàn)情況、結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)等情況。

3 算例驗(yàn)證

測(cè)量計(jì)算軟件以精度為本,因此測(cè)量計(jì)算結(jié)果正確與否是軟件是否可用的判斷標(biāo)準(zhǔn)。為了測(cè)試軟件的可靠性,本文以“圖根導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)網(wǎng)平差軟件”與清華三維平差數(shù)據(jù)處理軟件計(jì)算成果(清華三維平差軟件采用嚴(yán)密平差模型,其計(jì)算結(jié)果精確可靠,以其為真值)進(jìn)行比較,以廣州地區(qū)某測(cè)量工程的圖根導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)網(wǎng)為例子,如圖2所示,進(jìn)行了測(cè)試分析。導(dǎo)線控制網(wǎng)中R951、R952、R953、R956為RTK測(cè)量得到的三級(jí)起算點(diǎn),4989、4996、4999、5為結(jié)點(diǎn),4974、4977為支線點(diǎn)。

圖2 某測(cè)量工程圖根導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)網(wǎng)

結(jié)點(diǎn)計(jì)算輸出資料如表1、表2所示?！皥D根導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)網(wǎng)平差軟件”與清華三維平差軟件計(jì)算結(jié)果比較如表3所示。

搜索結(jié)點(diǎn)線路狀況 表1

閉合差檢核 表2

“圖根導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)網(wǎng)平差軟件”與清華三維平差軟件計(jì)算結(jié)果比較 表3

由表1、表2、表3可以看出:使用“圖根導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)網(wǎng)平差軟件”計(jì)算實(shí)測(cè)算例與清華三維平差軟件計(jì)算結(jié)果比較理想,平面坐標(biāo)和高程較差都在1 cm左右,其中4996最大較差為16 mm,究其原因,兩種軟件采用的模型算法不同會(huì)導(dǎo)致差異是正常的,并且其較差的平均值在1 cm內(nèi)驗(yàn)證了程序算法的可靠性。

4 總 結(jié)

圖根導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)網(wǎng)網(wǎng)形靈活多變,在城市測(cè)量中應(yīng)用非常廣泛。通常情況下,其外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)處理過(guò)程中大多涉及矩陣的計(jì)算。且由于導(dǎo)線網(wǎng)網(wǎng)形的不確定性,因此其程序設(shè)計(jì)非常復(fù)雜?！皥D根導(dǎo)線結(jié)點(diǎn)網(wǎng)平差程序”以“結(jié)點(diǎn)法分別平差”數(shù)學(xué)模型進(jìn)行編制導(dǎo)線網(wǎng)的計(jì)算程序。其計(jì)算精度滿足圖根導(dǎo)線的測(cè)圖精度要求。平差模型適應(yīng)于一般結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線網(wǎng)測(cè)量模式,通過(guò)工程實(shí)例驗(yàn)證了程序算法的可靠性和可行性。

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Luo Feng,Ou Haiping,Li Changhui,Xing Hanfa
(Guangzhou Urban Planning＆Design Survey Research Institute,Guangzhou 510060,China)

With the GPS-RTK measurement technology popularization,In order to deal with the“RTK+total station”mapping control network measurementmode,using the“nodemethod respectively adjustment”mathematicalmodel,carries on the software code Visual Studio Visual 2005 platform based on the C++language,using Microsoft Office Word 2003 an OLE component implements data output form Word document.form the root node traverse network adjustment software,Projects verified the reliability and feasibility of the program algorithm.

traverse network；nodes respectively adjustment；designing and implementation of program

1672-8262(2013)06-143-04

P209

B

2013—06—28

羅峰(1984—),男,工程師,現(xiàn)從事GPS數(shù)據(jù)處理及工程測(cè)量等工作。

廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目資助(12C43071597；2012Y2-00035；2013Y2-00031)；廣州市測(cè)繪與地理信息重點(diǎn)工程技術(shù)研究開發(fā)中心項(xiàng)目(11G0041)