科傻平差说明文件

1、科傻系统系列软件之二（COSA_CODAPS）现代测量控制网测量数据处理通用软件包Version 6.0使 用 说 明 书 武汉大学测绘学院武地课题组2009年4月iii目 录前 言1第一章 概述31.1 系统简介31.2 安装及运行31.3 快速入门5第二章 平差102.1 控制网观测值文件102.2 控制网平差202.3 设置与选项232.4 生成概算用文件322.5 附加信息文件332.6 自由网平差34第三章 工具363.1 平面闭合差计算363.2 高程闭合差计算383.3贯通误差影响值计算383.4图形显绘403.5斜距化平403.6手簿通讯423.7格式转换433.8高差转换433.9徕卡DNA格式转换433.10拓普康GTS格式转换463.8叠置分析48第四章 粗差定值定位和方差分量估计504.1粗差定值定位504.2方差分量估计55第五章 网的模拟计算和优化设计575.1生成正态标准随机数575.2网的模拟计算575.3平面网优化设计65第六章 报表输出676.1原始数据报表676.2 平差结果报表74第七章 坐标转换777.1 XYZ-BLH777.2 BLH-XY

2、Z787.3 XY-BL797.4 BL-XY807.5 XY1-XY2807.6 XY1-XY2817.8 几何转换82附录2 COSA_CODAPS的文件组织841平面控制网842 水准（高程）网853 GPS网86附录3 所附实例文件目录88附录4 有关参考文献91附录5 有关获奖情况95前 言“测量工程控制与施工测量内外业一体化和数据处理自动化系统”简称科傻系统(COSA),意即用高科技集成的傻瓜式测量数据采集和处理系统。它将测量学基本原理和现代科技相结合，对电子全站仪（TPS）、电子水准仪(ELI)、全球定位系统(GPS)以及常规地面测量仪器进行系统的开发，以工程控制测量、施工测量和碎部测量等测量工程为对象，实现了从外业数据采集、质量检核、预处理到网平差等内业数据处理、成果报表输出的一体化和自动化作业流程。科傻系统由以下五个子系统组成：1） “基于掌上电脑的测量数据采集和处理系统”（简称COSA_EREPS或COSA1）,在专用掌上电脑RDEB1上运行,具有水准测量、二三维控制测量、碎部测量、断面测量、道路和桥梁测设、工程放样等外业测量作业模块；具有具有文件管理、数据通信和小

3、规模水准网、平面网的平差功能。它灵活方便,操作简单,适合外业环境，能控制和引导整个作业过程，可实现从数据采集、质量检核、预处理到网平差等作业流程的一体化和自动化。2) “现代测量控制网数据处理通用软件包”（简称COSA_CODAPS或COSA2）,在笔记本电脑或台式微机的WINDOWS环境下运行,既可独立使用,也可与COSA1联合使用。可对掌上电脑传输过来的水准测量、二三维控制测量原始观测数据进行转换,完成从概算到高程（水准高程、三角高程）网、平面网平差的自动化数据处理流程,同时具有控制网优化设计、粗差定值定位、方差分量估计、闭合差计算、贯通误差影响值估算、坐标转换、换带计算、网图显绘、报表打印以及叠置分析等功能。该子系统经历了从DOS 版到WINDOWS版的改版和WINDOWS版的多次改进、升级,目前已到Version 6.0，达到了炉火纯青的程度。在“现代测量控制网数据处理通用软件包” COSA_CODAPS基础上，我们又增加了两个专业版，即：COSA_Free和COSA_CPIII,COSA_Free是在COSA_CODAPS基础上增加自由网平差功能；COSA_CPIII是在CO

4、SA_CODAPS和COSA_Free基础上增加高速客运专线中的CPIII网平差功能。本说明书含两个专业版的使用说明。3) “GPS工程测量控制网通用平差软件包”（简称COSA_GPS）,在笔记本电脑或台式微机的WINDOWS环境下运行,能读取各种GPS接收机的基线向量解算文件，进行网的三维无约束与约束平差，二维网约束平差、固定一点一方向的平差（在工程控制网中常用到）以及与地面边联合平差等，并具有坐标转换、网图显绘、报表打印以及具有与地面观测边长联合平差等功能。COSA_GPS也非常适合对高速客运专线建设中的CPI、CPII网进行平差。本手册是在对WINDOWS版作多次改进、升级的基础上专门为COSA_CODAPS用户编写的，两个专业版的使用说明都包括在本设计书中。若仍有疏漏和不当之处,敬请读者提出宝贵意见和批评指正。 武地课题组2009.3 于武汉第一章 概述1.1 系统简介科傻系统（COSA）是“测量工程控制与施工测量内外业一体化和数据处理自动化系统”的简称，包括COSA_CODAPS、COSA_EREPS和COSA_GPS三个子系统。COSA_CODAPS在IBM兼容机上运行。C

5、OSA_CODAPS系统除具有概算、平差、精度评定及成果输出等功能外，还提供了许多实用的功能，如网的模拟设计、网图显绘、粗差剔除、方差分量估计、贯通误差影响值计算及闭合差计算等。该系统不同于其它现有控制网平差系统的最大特点是自动化程度高，通用性强，处理速度快，解算容量大。其自动化表现在通过和COSA子系统COSA_EREPS相配合,可以做到由外业数据采集、检查到内业概算、平差和成果报表输出的自动化数据处理流程;其通用性表现在对控制网的网形、等级和网点编号没有任何限制, 无须给出冗余的附加信息，就可以处理任意结构的水准网和平面网；其解算速度快，解算容量大表现在采用稀疏矩阵压缩存储、网点优化排序和虚拟内存等技术，在主频166MHZ的586微机上，解算800个点的平面和水准控制网不到1分钟；在具有30MB剩余硬盘空间的微机上，可以解算多达6000个点的平面控制网。1.2 安装及运行1.2.1 安装运行COSA_CODAPS系统盘上的安装程序SETUP.EXE后，按提示操作即可。安装程序自动在程序组增加“科傻系统”程序项。1.2.2 运行在并口上插入加密狗后，点击“开始”菜单栏“程序”组项，会

6、出现“科傻系统”程序组，单击其中程序项“科傻系统”中的“地面控制测量数据处理系统”，进入如图1-1所示的系统界面，所有操作符合WINDOWS 操作规范。系统的功能参见附录一。图111.3 快速入门图1-21.3.1 系统菜单（1）文件文件菜单的主要功能如图12所示：新建：新建文本文件，如平面观测值文件等。打开：打开任意文件。打印设置：打印机设置，单击将打开打印机设置对话框。（2）平差平差菜单的主要功能如图13所示：图13平面网：对平面网进行平差。单击将打开“输入平面观测值文件”对话框，选择平面观测值文件进行平面网平差。高程网：对水准（高程）网进行平差。单击将打开“打开”对话框，选择水准（高程）观测值文件进行高程平差。粗差探测：自动探测平面网观测值中的粗差，若发现粗差则自动剔除之。方差分量估计：对于平面网中一组或多组不同种类或/和精度观测值的情况，通过方差分量估计，可以使各组观测值的精度获得最佳估计，保证平差随机模型的正确性和结果的可靠性。设置与选项：在概算、平差、粗差探测以及坐标转换前作相应的设置和选项。图1-4生成概算文件：作概算时需要调用此项，然后再进行平差。（3）报表报表菜单的主

7、要功能如图14所示：平差结果：根据平面网或高程网平差结果文件自动生成平面或高程平差结果报表。原始观测值：将掌上电脑经数据通信所得到的原始观测值文件自动生成平面高程网或高程网的原始观测值报表。其详细说明见第六章。（4）查看打开或关闭工具栏和状态栏。（5）工具工具菜单的主要功能如图15所示，包括闭合差计算、隧道网贯通误差影响值计算、网图显绘、输出DXF网图，斜距化平、叠置分析、与专用电子手簿的通讯功能和几种转换功能等，其详细说明见第三章。图15（6）设计可以进行平面网、水准网和GPS网的模拟计算和优化设计。功能菜单如图16所示，其详细说明见第五章。 图1-6（7）坐标转换主要用于高斯坐标的正反算，换带计算和坐标转换。主要功能菜单如图17，其详细说明见第七章。 图1-71.3.2工具条快捷按钮工具条快捷按钮如图18，共有6类共18个快捷按钮,即：文件类：新建，打开，保存文件。编辑类：剪切，复制，粘贴功能（对活动文档有效）。打印类：打印当前活动文档（包括图形）。平差类：平面网平差，高程网平差。平面网网图显绘类：图形放大、缩小，开窗放大，返回前级，切换误差椭圆、点名和比例显示。图1-8关于类：显

8、示系统关于信息。1.3.3文件命名规则及结构本系统的文件命名规则及结构，请参见附录2“COSA_CODAPS的文件组织”和附录3“所附实例文件目录”。凡本说明书中所涉及的须人工生成的文件的详细结构，均可从所附实例文件找到；自动生成的文件的可方便地从程序运行中得到。1.3.4算法说明和深层次研究本说明书在附录4中列出了“有关参考文献”, 供深层次研究之用。第二章 平差使用COSA_CODAPS最常用的操作就是进行控制网平差，该菜单下包括平面网、高程网平差，粗差探测，方差分量估计，设置与选项以及生成概算用文件等子菜单。本章主要介绍平面、高程控制网观测值文件的结构及生成，平面、高程网平差，设置与选项以及生成观测值概算文件等内容。粗差探测和方差分量估计详见第四章。2.1 控制网观测值文件在进行平差之前，必须要准备好控制网观测值文件，即平面观测值文件（取名规则为“网名.in2”）和高程观测值文件（取名规则为“网名.in1”）。观测值文件采用网点数据结构，除包含控制网的所有已知点、未知点和观测值信息外，还隐含了控制网的拓扑信息。可以使用系统菜单中“文件”栏下拉“新建”子菜单项或单击工具栏左边第一个快捷键建立平面或高程观测值文件。2.1.1 平面观测值文件平面观测值文件为标准的ASC码文件，可以使用任何文本编辑器建立编辑和修改。其结构如下：方向中误差1，测边固定误差1，比例误差1，精度号1方向中误差2，测边固定误差2，比例误差2，精度号2，方向中误差n，测边固定误差n，比例误差n，精度号n已知点点号，X坐标，Y坐标，测站点点号照准点点号，观测值类型，观测值，观测值精度，该文件分为两部分：第一部分为控制网的已知数据，包括先验的方向观测精度，先验测边精度和已知点坐标(见文件的部分)；第二部分为控制网的测站观测数据(见文件的部分)，包括方向、边长、方位角观测值。为了文件的简洁和统一，我们将已知边和已知方位角也放到测站观测数据中，它们和相应的观测边和观测方位角有相同的“观测值类型”，但其精度值赋“0”，即权为无穷大。第一部分的排列顺序为：第一行为方向中误差，测边固定误差，测边比例误差。若为纯测角网，则测边固定误差和比例误差不起作用；若为纯测边网，方向误差也不起作用，这时可输一个默认值“1”。程序始终将第一行的方向中误差值作为单位权中

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