控制測(cè)量簡(jiǎn)易平差程序設(shè)計(jì)

摘 要：控制測(cè)量簡(jiǎn)易平差程序設(shè)計(jì)是現(xiàn)代測(cè)量測(cè)繪工作中必不可少的重要內(nèi)容，其主要是為了用于對(duì)控制網(wǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行平差處理，以最大程度的減小測(cè)量誤差，提高測(cè)量工作的準(zhǔn)確率和科學(xué)性。

關(guān)鍵詞：測(cè)量；條件平差；間接平差；MatrixVB；程序設(shè)計(jì)

一、測(cè)量簡(jiǎn)易平差程序的設(shè)計(jì)基本要求和基本步驟

1.基本要求

和一般的程序設(shè)計(jì)一樣，測(cè)量簡(jiǎn)易平差程序的設(shè)計(jì)也應(yīng)當(dāng)按照一定的基本要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，所設(shè)計(jì)的程序應(yīng)當(dāng)具備邏輯清晰、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易讀取、易擴(kuò)展等要求；其次，所設(shè)計(jì)的平車(chē)程序在運(yùn)算的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)具備速度快的特點(diǎn)，也不能占用過(guò)多的內(nèi)存，內(nèi)存與外存應(yīng)當(dāng)盡量避免頻繁交換。第三，平差程序設(shè)計(jì)中所采用正確合理的數(shù)學(xué)模型，且要具備一定的科學(xué)先進(jìn)性，要求該數(shù)學(xué)模型計(jì)算所得結(jié)果的準(zhǔn)確度高；第四，所設(shè)計(jì)的平差程序應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，要能夠移植，能夠在各種形式下都能滿足計(jì)算需要。最后，平差程序設(shè)計(jì)要從用戶的角度出發(fā)，盡量方便用戶的使用，因此程序的操作應(yīng)當(dāng)盡量簡(jiǎn)便。這些設(shè)計(jì)基本要求不但要求在總體設(shè)計(jì)時(shí)遵守，還要求在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)都遵守。

2.基本步驟

測(cè)量簡(jiǎn)易平差程序的基本設(shè)計(jì)步驟主要可以概括為以下幾點(diǎn)：結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、確定軟件各組成部分的算法及數(shù)據(jù)組織、選定某種表達(dá)式來(lái)描述各種算法、程序編寫(xiě)、程序調(diào)試、編寫(xiě)用戶使用說(shuō)明。這些步驟是在任何一種平差程序的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)過(guò)程中都應(yīng)當(dāng)涉及到的環(huán)節(jié)，為平車(chē)程序設(shè)計(jì)的基本步驟。

二、基于的測(cè)量平差程序設(shè)計(jì)實(shí)例分析

為了能夠更好的介紹控制測(cè)量簡(jiǎn)易平差程序設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的方法，本文決定以某隧道施工測(cè)量中所開(kāi)發(fā)的平差程序?yàn)槔M(jìn)行詳細(xì)探討。在某隧道工程中，設(shè)計(jì)施工人員為了能夠更精準(zhǔn)的掌握隧洞內(nèi)的平面控制導(dǎo)線網(wǎng)、高程控制水準(zhǔn)網(wǎng)和測(cè)角三角網(wǎng)，要對(duì)這些控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行平差處理。基于實(shí)際工程的需要，要重新開(kāi)發(fā)一套平差程序。本工程中決定采用矩陣計(jì)算能力，在MatrixVB平臺(tái)上，用VB6.0可視化編程和Excel表格數(shù)據(jù)輸入的方法來(lái)開(kāi)發(fā)測(cè)量簡(jiǎn)易平差程序。具體的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)過(guò)程如下所示：

1.測(cè)量平差的基礎(chǔ)與模型

在測(cè)量工程中，之所以會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)的平差處理，是因?yàn)樵跍y(cè)量中存在在著多余觀測(cè)，也就是說(shuō)，測(cè)量平差是建立在多余觀測(cè)基礎(chǔ)上的，并在此基礎(chǔ)上按照一定的數(shù)學(xué)模型以及原則來(lái)調(diào)整觀測(cè)結(jié)果，以此來(lái)提高觀測(cè)值的精度。在測(cè)量平差的處理中，最主要的工作任務(wù)就是要將有誤差的觀測(cè)值之間的不符值消除掉，得出未知量的最或然值，并評(píng)定該值的精度。

為了更好的完成平差程序的設(shè)計(jì)，我們首先要了解一些平差的概念和數(shù)學(xué)模型。在平差中需要用到的幾個(gè)量主要有觀測(cè)值個(gè)數(shù)n、必要觀測(cè)數(shù)t、多余觀測(cè)數(shù)r。其中，r=n-t。平差的數(shù)學(xué)模型主要是指用數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)表現(xiàn)幾何模型的幾何關(guān)系及其相互之間的內(nèi)在關(guān)系。

2.測(cè)量平差程序開(kāi)發(fā)方案的確定

Visual Basic6.0是一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動(dòng)方式的結(jié)構(gòu)化高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，可用于開(kāi)發(fā)Windows環(huán)境下的各類(lèi)應(yīng)用程序，在Visual Basic（以下簡(jiǎn)稱(chēng)VB）環(huán)境下，可以利用事件驅(qū)動(dòng)的編程機(jī)制、新穎易用的可視化設(shè)計(jì)工具進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)，可以使用Windows內(nèi)部的廣泛應(yīng)用程序接口（API）函數(shù)，動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（DLL）、對(duì)象的鏈接與嵌入（OLE）、開(kāi)放式數(shù)據(jù)連接（ODBC）等技術(shù)，高效、快速地開(kāi)發(fā)Windows環(huán)境下功能強(qiáng)大、圖形界面豐富的應(yīng)用軟件。VB的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單易學(xué)、編程效率高，其缺點(diǎn)在于面向?qū)ο笮圆粔蛲晟啤?zhí)行效率較低，運(yùn)行大型的、復(fù)雜的程序時(shí)，顯得不足。

MatrixVB是由第三方提供的COM組件，包含了大量與MATLAB相似的函數(shù)與調(diào)用語(yǔ)法，可以加強(qiáng)VB數(shù)學(xué)運(yùn)算與圖形展示功能，在VB程序代碼中可以像使用VB自己的函數(shù)一樣使用MatrixVB的函數(shù)，而且可以不依賴(lài)于MATLAB的環(huán)境在Visual Basic中完成矩陣運(yùn)算與圖形繪制顯示等功能，此外Ma-trixVB還有小巧靈活的優(yōu)點(diǎn)（只有11.2MB大?。允褂闷饋?lái)簡(jiǎn)單，編程效率高。MatrixVB函數(shù)庫(kù)的功能大致可分為8大類(lèi)（矩陣運(yùn)算、運(yùn)算符重載、圖形圖像處理、最優(yōu)化運(yùn)算、多項(xiàng)式、信號(hào)處理、隨機(jī)與統(tǒng)計(jì)分析、控制系統(tǒng)）。

涉及到矩陣運(yùn)算的數(shù)值計(jì)算、圖像處理等，MATLAB可以很好解決，但僅僅使用MAT-LAB，程序界面不夠簡(jiǎn)潔美觀，要求使用者有較高的專(zhuān)業(yè)水平，而且MATLAB過(guò)于龐大，我們往往只需使用其中很小一部分功能就能解決問(wèn)題。若僅僅使用VB來(lái)實(shí)現(xiàn)，則很多在MATLAB看來(lái)很簡(jiǎn)單的任務(wù)（例如矩陣的定義、矩陣運(yùn)算、直方圖顯示）都需要從底層寫(xiě)程序，工作量十分繁重。因此，可以采用MatrixVB+VB集成技術(shù)，取MATLAB和VB二者之長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)出簡(jiǎn)潔靈巧、美觀實(shí)用，功能強(qiáng)大的程序。這正是此次測(cè)量平差程序開(kāi)發(fā)的思路，在VB應(yīng)用中引人MatrixVB的方法。

三、結(jié)束語(yǔ)

由本文論述可以看出，目前關(guān)于控制測(cè)量簡(jiǎn)易平差程序設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)已經(jīng)基本成熟完善，在實(shí)際的測(cè)量工程中，自主開(kāi)發(fā)符合本測(cè)量工程實(shí)際情況的平差程序也不再是難事。但是盡管如此，控制測(cè)量簡(jiǎn)易平差程序的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)手段還仍然有很大的進(jìn)步空間，需要我們?cè)谖磥?lái)的平差程序設(shè)計(jì)研究中不斷完善。相信在計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)性能、程序設(shè)計(jì)模塊化水平不斷提高的今天，控制測(cè)量平差程序設(shè)計(jì)技術(shù)將會(huì)得到更大的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：

張宏植（1994—），男，土家族，湖南懷化人，邵陽(yáng)學(xué)院本科在讀，專(zhuān)業(yè)方向：測(cè)繪工程。