【摘要】近年來，在測繪科學(xué)的飛速發(fā)展中，導(dǎo)線平差軟件廣泛應(yīng)用在各類工程中，國內(nèi)外導(dǎo)線平差軟件開發(fā)已經(jīng)較為成熟，而對于導(dǎo)線原始數(shù)據(jù)的反求程序的研究卻很少見。但導(dǎo)線原始數(shù)據(jù)的采集較為費時費力，而導(dǎo)線的原始數(shù)據(jù)的反求程序可生成導(dǎo)線測量的原始數(shù)據(jù)，可以為導(dǎo)線測量的教學(xué)提供便利?；赩B編寫的導(dǎo)線原始數(shù)據(jù)反求程序，通過各導(dǎo)線點坐標值與誤差數(shù)據(jù)，應(yīng)用坐標增量求取邊長，并且應(yīng)用余弦定理以及角度誤差分配原理求算各觀測角值，并判斷左、右角。之后，加入隨機數(shù)，模擬導(dǎo)線的誤差數(shù)據(jù)，最終生成完整導(dǎo)線觀測手簿。而對于不同精度與儀器的導(dǎo)線原始數(shù)據(jù)反求，需要更改部分程序參數(shù)與代碼即可。通過反求程序生成的導(dǎo)線觀測手簿可以滿足測繪教學(xué)以及一些工程中對導(dǎo)線原始數(shù)據(jù)的需求。

【關(guān)鍵詞】導(dǎo)線測量；原始數(shù)據(jù)反求；VB；隨機數(shù)生成

引言

隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展，國內(nèi)外基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度加大，一座座現(xiàn)代化都市都在快速的建設(shè)中，日新月異的變化中，新的時代即將來臨。近年來，人們生產(chǎn)生活節(jié)奏的加快，計算機以其高效率的特性已經(jīng)成為現(xiàn)在人們工作學(xué)習(xí)中不可或缺的幫手，在未來的發(fā)展中計算機的應(yīng)用也一定會成為決定生產(chǎn)效率的決定性因素。在測繪科學(xué)的不斷發(fā)展中，計算機被廣泛的應(yīng)用到各類測繪工程當中，可以說，計算機的發(fā)展帶動了測繪科學(xué)飛速發(fā)展。計算機的廣發(fā)應(yīng)用解決了測量工程中數(shù)據(jù)量大、計算量大、易出錯等問題，高智能化的測量軟件更是讓繁瑣的測量工程計算變得簡潔不少。測量軟件的廣泛應(yīng)用大大的提高了測量工作效率。所以經(jīng)過多年的發(fā)展，海量的測量軟件層出不窮，關(guān)于導(dǎo)線平差計算的軟件有很多，不同線型、不同精度、不同儀器等等，導(dǎo)線平差軟件已經(jīng)成熟，但是通過給定坐標數(shù)據(jù)反求原始數(shù)據(jù)的軟件則少之又少。相對于平差軟件的工程應(yīng)用，反求程序則更側(cè)重于教學(xué)，所以本設(shè)計研究的為在VB平臺下編程實現(xiàn)導(dǎo)線原始數(shù)據(jù)反求系統(tǒng)。

1 導(dǎo)線平差理論基礎(chǔ)

1.1測量平差概述

由于測量儀器的精度不完善和人為因素及外界條件的影響，測量誤差總是不可避免的。為了提高成果的質(zhì)量，處理好這些測量中存在的誤差問題，觀測值的個數(shù)往往要多于確定未知量所必須觀測的個數(shù)，也就是要進行多余觀測。有了多余觀測，勢必在觀測結(jié)果之間產(chǎn)生矛盾，測量平差的目的就在于消除這些矛盾而求得觀測量的最可靠結(jié)果并評定測量成果的精度。

1.2導(dǎo)線簡易平差思想與計算

已知：控制點ABCD，觀測水平角β。β1 β2 β3 β4，水平距D1 D2 D3 D4 ，求：1、2、3點坐標。

3 反求算法

3.1 邊長觀測值反求

由于導(dǎo)線上各點坐標已知，所以各條邊的邊長真值求算較為簡單，利用勾股定理即可求出。

首先求算坐標增量ΔX、ΔY。則邊長真值為S距離= ，依次求算出各邊邊長S1，S2，.......Sn。最后利用VB中的隨機數(shù)生成代碼進行在限差要求內(nèi)添加隨機數(shù)，最終得到一組導(dǎo)線邊長的觀測數(shù)據(jù)。

3.2 坐標方位角反算角度觀測值

通過坐標增量與坐標反求角度觀測值，如公式2-6中，在坐標增量與邊長已知的情況下求算出方位角α。之后判斷觀測角是左角還是右角，利用公式2-5反算出觀測角真值β，由于是等精度觀測，所以角度閉合差由觀測站數(shù)等分，最后利用VB中的隨機數(shù)生成代碼進行在限差要求內(nèi)添加隨機數(shù)，最終得到一組角度的觀測數(shù)據(jù)。

3.3 余弦定理反算角度觀測值

由于各邊邊長真值已求得，首先繼續(xù)通過勾股定理將前后三個點組成的三角形中的第三邊邊長真值求出，之后利用余弦定理 求出夾角并βj判斷左、右角。若是左角，則觀測角真值為βj，若是右角，則觀測角真值為360-βj。由于是等精度觀測，所以角度閉合差由觀測站數(shù)等分，最后利用VB中的隨機數(shù)生成代碼進行在限差要求內(nèi)添加隨機數(shù)，最終得到一組角度的觀測數(shù)據(jù)。

4 反求系統(tǒng)的編程實現(xiàn)

4.1 窗體的建立

考慮到導(dǎo)線點的坐標數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)較大以及坐標點個數(shù)的不確定性，采用先將數(shù)據(jù)按照一定的形式輸入到新建的txt文本中，之后再以VB程序調(diào)用txt文本就會方便很多。綜合以上以及其他的各方面情況，所以窗體的建立采用文本編輯器編輯打開數(shù)據(jù)（munOpen）、保存結(jié)果（munSave）、退出（munExit）、計算（munCalc）等操作。再建立一個文本框作為顯示框。

4.2 導(dǎo)線原始數(shù)據(jù)反求算法的編寫

方法與比較

第一種：參考第三章導(dǎo)線簡易平差的算法的編寫，可以采用計算坐標方位角的方法推算角度觀測值。

第二種：由于導(dǎo)線點坐標以固定，那么可以采用余弦定理求算夾角，之后判斷觀測角為左角還是右角，并確定角度觀測值。

方法比較：相比較來看第一種坐標方位角推算法，在編程實現(xiàn)中較為麻煩，既要調(diào)用方位角推算函數(shù)，還有加入循環(huán)判斷語句。而第二種余弦定理求夾角的方法實現(xiàn)起來則較為簡單明了，只需通過邊長計算得出夾角，之后判斷左、右角即可。所以綜上所述，角度觀測值用余弦定理法求算較好。

4.3. 觀測手簿的生成

相對于第三章導(dǎo)線簡易平差程序的輸出平差結(jié)果保存為txt文本，導(dǎo)線原始數(shù)據(jù)反求結(jié)果則要復(fù)雜很多。由于要生成觀測手簿，就出現(xiàn)了一個新問題，就是觀測數(shù)據(jù)在不超限的情況下存在隨機性，所以在對于以上求得的邊長觀測值以及角度觀測值要引入隨機數(shù)。且隨機數(shù)的區(qū)間需在限差要求范圍內(nèi)。

其次，成果的展示與保存方面，相對于相對于第三章導(dǎo)線簡易平差程序的輸出平差結(jié)果保存為txt文本，導(dǎo)線原始數(shù)據(jù)反求的生成的手簿則在txt保存與展示的效果不好，顯得凌亂。所以，經(jīng)過考慮決定用Excel代替txt。Excel表格有著規(guī)范性與簡潔性的特點，使成果一目了然。不過相對txt文本，Excel表格在編寫代碼方面要麻煩許多

結(jié)論

根據(jù)對基于導(dǎo)線自動平差的原始數(shù)據(jù)反求系統(tǒng)的介紹與分析，原始數(shù)據(jù)反求程序計算的得到的成果誤差較小，程序編寫較為成功，基本實現(xiàn)了不同線型、不同精度的簡易導(dǎo)線的原始數(shù)據(jù)的手簿生成。導(dǎo)線原始數(shù)據(jù)反求程序中，涵蓋了調(diào)用txt文本數(shù)據(jù)、線型選擇、左、右角判斷、邊長計算、角度觀測值計算、導(dǎo)線圖形生成、Excel手簿生成等功能，基本滿足了設(shè)計課題的目的要求。且有以下幾點優(yōu)點：

（1）圖文并茂、操作簡便

（2）程序代碼簡單易懂

（3）VB、Autolisp、Excel等工具綜合應(yīng)用使智能化較高

由于能力與時間原因，畢業(yè)設(shè)計的基于導(dǎo)線自動平差原始數(shù)據(jù)的反求系統(tǒng)并不完美，也有著很多不足，如：

（1） 精度不高，而且由于有隨機數(shù)的加入，所以假設(shè)的觀測儀器精度要求較高（一般為2”）

（2）當下只能對簡易的附合以及閉合的單導(dǎo)線進行原始數(shù)據(jù)反求，較為復(fù)雜線型的導(dǎo)線原始數(shù)據(jù)反求還不能實現(xiàn)

基于導(dǎo)線自動平差的原始數(shù)據(jù)反求系統(tǒng)雖然已完成，不過也較為勉強，需要改進與優(yōu)化的地方有很多，程序編寫完整性也很差，以上的不足，希望在以后的日子中刻苦鉆研的測繪人能給與改正與優(yōu)化。其次在當下國內(nèi)外對導(dǎo)線原始數(shù)據(jù)的反求系統(tǒng)并沒有開發(fā)的形勢下，也希望所編寫的基于VB的導(dǎo)線原始數(shù)據(jù)反求系統(tǒng)能對以后的開發(fā)作為借鑒之用。

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