测绘程序设计课程实习报告模板.docx

一、实习目的《测绘程序设计》是一门理论与实践并重的课程，课程设计是测量数据处理理 论学 习的一个重要实践环节，可以看做是在学习了专业基础理论课《误差理论与测 量平差基 础》课程后进行的一门实践课程，其目的是增强学生对测量平差基础理论 的理解，牢固 掌握测量平差的基本原理和公式，熟悉测量数据处理的基本原理和方 法，灵活准确地应 用于解决各类数据处理的实际问题，回顾所学习过的数据结构、C++高级语言程序设 计、误差理论与平差基础、概率统计等课程知识，并能用所学 的计算机知识，编制程序 来计算实现矩阵（数组）、条件平差 / 间接平差以及水准 网东平差的运算二、实习内容1、 了解角度值与弧度制的关系，编写简单的程序，实现角度制与弧度制的相 互转 化；2、 结合C++高级语言程序设计和数据结构，回顾矩阵的运算（矩阵的加减法、矩 阵的乘法、矩阵的转置、矩阵的求逆），矩阵的运算是进行平差的主要程 序，无论是哪 一种平差模型，都不可或缺因此，编写程序实现矩阵的运算十分重 要3、 在实现矩阵的运算之后，学会文件的读写操作，再加上一些程序实现间接 平差/条件平差的运算4、在已实现的间接平差程序上实现水准网平差，将观测数据输入到文本，学会从观测数 中读取相 关矩阵。

三、实习过程（一）角度与弧度的相互转化C++程序设计中，关于角度的计算以弧度制为单位，而在测量以及具体工作中我们 通常习惯以角度制为单位这样，在数据处理中，经常需要在角度制与弧度制 之间进行 相互转化这里，我们利用 C++数学函数库math・h中的相关函数完成这两种功能这里，我们使用double类型数据表示角度制数和弧度制数例如：123度44分 58.445秒，用 double 类型表示为 123.4458445,其中分、秒根据小数位确定在角度制与弧度制的转化中，涉及如下图所示的两个环节程序设计基本思想：应用角度与弧度的比例关系，进行相互转化JD （角度）=HD （弧度）*180/ n ;HD （弧度）=JD （角度）* n /180（二）文件读写操作1. 思路及方法：头文件 #includevfstream＞，以 test .text 文件为例（ 1 ）读取文件：ifstream fin ；fin.open（ “test.txt ”） 检查是否正常打开 .is_open（）） ；；if（!fin） ；读取文件的下if(fin.is_open()) ； if(fin.fail())if(!fin.good()) 一行； fin.getline(buf,90); ； getline(fin,line);( 2 )关闭文件 :fin.close(); 将数据写入文件 ofstream fout;fout<

三)动态创建数组和矩阵的运算1. 动态创建数组 ：(1) 动态数组创建有两种方法： 方法一：用一位数组代替二维数组 方法二：二维数 组(2) 主要思想是：使用new和delete两个运算符new的功能是动态分配内存， 语法格式为： new 类型名 T (初值列表) ；该语句在程序运行过程中申请分配 用于 存放 T 类型数据的内存空间，并使用初值列表中的值进行初始化如果内存申 请成功， new 运算返回一个指向新分配内存首地址的 T 类型的指针，如果失败，就 返回空指 针 delete 的功能用来删除由 new 建立的对象，释放指针所指向的内存 空间2. 矩阵的运算(加、减、乘、转置及求逆)在数据处理程序中，经常需要用到矩阵的基本计算，包括矩阵的加减、乘 积、转 置、求逆等在测量数据处理中，还需要用到一些具体的、有规律和统一的 矩阵计算 在此，为程序简单起见，我们用 C++语言的数组表示矩阵，定义矩阵的最大维数为MAX(定义矩阵存储空间大小)，函数中对同类计算使用 C++重载的概 念进行处理，从而使程序清晰、应用方便3. 思路及方法：平差计算过程中涉及到的都是矩阵的计算，因此我们要编程实现矩阵的各种计 算。

具体来说：(1) 矩阵的加(减)法：首先要判断两个矩阵是否具有相同的行数和数，若行数或列数不同，则输出“无法相加(减)！ ”2) 矩阵的乘法：对于乘法首先仍要判断两个矩阵的行数和列数，判断的准 则是 第一个矩阵的列数要等于第二个矩阵的行数，只有这样两个矩阵才能够相乘 对 nx m 阶矩阵A和px q阶矩阵B, A和B的乘法运算可定义为：由上面的式子可以看出，乘积A「B表示矩阵A的所有元素与B之间的乘 积组 合而成的较大的矩阵，B _ A则完全类似.A_ B和B _ A均为npx mq矩阵，但一般情 况下 A〔 B 匸 B〔 A .和普通矩阵的乘法不同，乘法并不要求两个被乘矩 阵满足任何 维数匹配方面的要求3) 矩阵的转置：将矩阵的行列进行交换，考虑到在计算过程中我们需要用到转 置矩阵，在转置函数中我们 在输出转置矩阵的同时仍然创建了一个 col*row 大小的矩阵用来存储转置矩阵⑷矩阵的求逆：Aa(-1)=(1/|A|) x A*，其中Aa(-1)表示矩阵A的逆矩阵，其中|A| 为矩阵A的行列式，A*为矩阵A的伴随矩阵，此方法看似简单，但运算比较复杂，因 此不常用逆矩阵的另外一种常用的求法：(A|E)经过初等变换得到(E|AA(-1)),此方法为高斯消元法。

只有满足一下条件才能进行矩阵的求逆运算：a秩等于行数b行列式不为0 c行向量(或列向量)是线性无关组 d存在一个矩阵，与它的乘积是单位阵 e 作为线性方程组的系数有唯一解 f 满秩g可以经过初等行变换化为单位矩阵 h伴随矩阵可逆i可以表示成初等矩阵的乘积j它的转置可逆k它去左（右）乘另一个矩阵，秩不变（四）间接平差模型1、 思路与方法：通过实习3的实习，我们已经实现了矩阵的各种运算并将其编写成类，在接下来的实 习过程中，我们只需声明矩阵类的对象然后调用函数就能进行间接平差的计算 了间接平差法（参数平差法）是通过选定t个与观测值有一定关系的独立未知量作为 参数，将每个观测值都分别表达成这t个参数的函数，建立函数模型，按最小二乘原 理，用求自由极值的方法解出参数的最或然值，从而求得各观测值的平差 值2、 间接平差基本原理：设平差问题中有n个观测值L,已知其协因数阵Q二P'，必要观测数为t，选定t个 独立参数X,其近似值为=XX,观测值L与改正数V之和L二L 'V ,称为观测量的平差值3、 按间接平差法求平差值的计算步骤 ：（1） •根据平差问题的性质，选择t个独立量作为参数；（2） .将每一个观测量的平差值分别表达成所选参数的函数，若函数非线性要 将 其线性化，列出误差方程；（3） •由误差方程系数B和自由项I组成法方程，法方程个数等于参数的个数 t;（4） •解算法方程，求出参数外，计算参数的平差值刃=Xo刃；（6） .评定精度。

五）条件平差模型1、 定义：在一个几何模型中有r个多余观测值，就产生r个条件方程，以条件 方程为函数模型的平差方法，就是条件平差2、 条件平差的函数模型： AV+W=O3、 精度评定：在第一个问题中已经阐述了计算未知量最或然值的原理和公式，下面来论述测量平差的第二个任务，即评定测量成果的精度精度评定包括单位权方差 占 2和单位权中误差2的计算、平差值函数（F二f（L））的协因数Qff及其中误差％的计算当已知单位权方差穴时，如果知道某量的权为P则该量的方差为PF在实际工作中，由于观测值的个数n是有限值，因此，只能求出匚0的估值;:?和二F的估值4、平差值函数的协因数在条件平差中，平差计算后，首先得到的是各个观测量的平差值例如，水准 网中 的高差观测值的平差值，测角网中的观测角度的平差值，导线网中的角度观测 值和各导 线边长观测值的平差值等而我们进行测量的目的，往往是要得到待定水 准点的高程 值、未知点的坐标值、三角网的边长值及方位角值等，并且评定其精 度这些值都是关 于观测值平差值的函数5、条件平差值的计算步骤：（1）根据平差问题的具体情况，列出条件方程式，条件方程式的个数等于多余观 测数r。

2）根据条件式的系数，闭合差及观测值的协因数阵组成法方程式，法方程式的 个数 等于多余观测数 r3）解算法方程，求出联系数 K 值4）将K值代入改正数方程，求出V,并求出平差值 5）为了检查平差计算的正确性，常用平差值重新列出条件方程式，看其是否满 足 方程6、条件平差只是在数据输入文本时有略微差别，其他和间接平差基本相同，实例 以及 程序包含在实习（五）中六）水准网平差模型1 、 水准网平差的步骤：①：采用程序设计技巧，控制相应的循环条件，将误差方程式的系数阵 A、常 数项I以及权阵P求出，组成误差方程式v=AS x+l;②③④⑤⑥步同间接平差；⑦：求 观测值改正之后的值L_L=L+v⑧：求各未知点的高程值H_H=H+S X2、主要程序分析：① ：系数矩阵的求法：先初始化系数矩阵A[m][n]为0矩阵；然后控制循环条 件，依次输入各段水准路线的起点、终点；依次判断各水准路线的起点、终点在 矩阵 A 中的位置，若是起点，则把原先的值 0 赋值为-1;若是终点，则把原先的值 0 赋值为 1，其余的不变，求得 A② ：常数项的求法：对应水准网点的编号，初始化标记数组 a[P]（P 为总点 数），已知点的赋值为 0，未知点的赋值为 1；在输入水准路线起始点的同时，判 断， 如果起点标记为 0，终点标记为 1 或起点标记为 1，终点标记为 0，则求出未 知点的 近似高程H[],并求得常数项I,如果起始点分别标记为0和2或起始点分别标记为2和 0，并把未知点点号标记为 2；这样就把水准路线中带有已知点路线 的未知高程点求得 了近似高程H和常数项I;控制循环条件，判断标记数组，如果有1值，判断，如果起始 点分别标记为 1和 2或者是起始点分别标记为 2 和 1,则 求得未知点的高程和该路线 的常数项I,并把未知点标记为2,如果起始点都为2,则求得该路线的常数项I;至此， 求出了常数项 I四、实习总结通过差不多6周的实习，既是学习又是复习，复习了以前学的《C++高级语言程 序设计》、《数据结构》和《误差理论与平差基础》,又学到了很多知识。

同时 也学到 了课本上没有的东西对于编程能力较弱的我来说，当面对程序代码时，非 常害怕编 程不想编程，但最后在老师和同学的帮助以及自己的努力顺利完成了本 学期《平差程 序设计》上机学习的任务，心里不禁又小小的成就感刚看到平差设计指导书时，我只觉得像是熟悉的陌生人，里面的东西有些会 的， 感觉应该很好学，但又不知道具体的该怎么下手有些又不会，不知该从何下 手该课 程书本上的许多知识都在以前的课程中学过，但这次学习与以前不同，这 次学习是用 C++高级语言编写程序，实现平差的算法联系我自己的实际情况，分析的间接平差方 法举一个实际应用的例子：有两个已知点高程，七个未知点高 程，观测了九个测段， 那么就只有一个多余观测，所以列条件方程就只有一个而 间接平差就要设七个参数， 列八个方程，显然这个计算量有点大 , 但是如果编写程 序，在程序中输入相关的数据， 这样就减少了很多的麻烦看来编程能省掉很多的 麻烦和计算不过一些最初的公式还 是要掌握的，不然的话就不会列方程，计算也 就无从谈起了所以说，学什么东西基础 一定要打牢，这样才能更好的向上发展刚开始的时。