绘测程序课程设计报告.docx

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绘测程序课程设计报告

测绘程序课程设计（VC.net）

班级：

xxxxxxx

学号：

xxxxxxx

姓名：

xxxx

题目：

xxxxxx

二零一六年七月

测绘程序课程设计报告

第一部分

导线网平差系统设计

一、需求分析

导线网平差程序功能要求：

1.优化设计：

根据控制网的观测精度与网形，全面评定网的精度

2.数据输入：

表格化输入、图形化输入、外部数据倒入

3.概算：

自动完成各方向的曲率改正及边长的高程归化与投影改化，近似坐标的推算等。

4.平差计算：

对观测数据进行精密平差计算，得到平差后的点位坐标，方向观测值，边长观测值等，精度评定。

5.成果输出：

控制网图形输出，平差结果报表及其输出，绘制误差椭圆，打印输出等。

6.其它功能：

粗差探测与剔除、方差分量估计、闭合差计算、坐标转换、换带计算等。

二、总体设计

设计七个类：

Ccontrolpoint（控制点类）:

定义控制点坐标信息（测站编号，XY坐标）

CDistObs（距离观测值类）：

距离观测值，测站编号，照准编号

CAngleObs（角度观测类）：

角度观测值，测站编号，照准编号

CAngle（角度类）：

实现角度转换和加减功能

CControlNetAdjust.h（导线网平差类）

1，loadobsdata函数读取数据获取数值

2，方向观测值误差方程的建立

3，边长观测值误差方程的建立

4，确定权

5，建立法方程并计算坐标改正数dx,dy

6，精度评定

7，输出计算结果到.txt文件

CMatrix（矩阵类）

CDraw（对话框绘图类）

1，计算结果绘制导线网图形及坐标系

2，绘制未知点误差椭圆

3，实现图形平移，缩放的功能

观测数据及其格式设计

//自己测试的数据格式

已知点个数

点号，已知点坐标

待测点个数

点号

观测边总数

测站点号，照准点号，观测距离

方向观测总数

测站点号，照准点号，方向观测值

//老师测试的数据格式（最终读取格式）

三、详细设计

一、控制网平差模型

1、间接平差原理：

设未知数个数为t,观测值个数为n

V=Bx-f

-f=BX0+B0+L

其中V为n行1列，B为n行t列，X为t行1列的矩阵

根据最小二乘准则应在满足VTPV=min时确定未知参数x

列出法方程:

其中

从而求出改正数

；

2、精度评定

2.1单位权中误差的计算

2.2未知数协因数的计算

采用了坐标平差法，实际上法方程系数矩阵的逆就是未知数的协因数阵。

它是进行精度评定的基本数据

2.3待定点点位误差

2.4误差椭圆三要素

长半径方位角

长半径、短半径

二、控制网平差的基本步骤

概算部分：

（1）针对导线网外业观测数据整理，按一定的数据格式制作数据读取文件

（2）绘制网的略图，绘制观测数据表和已知数据表（例图）

（3）

（4）计算近似坐标

按照方向观测值计算导线网中待定点的近似坐标

（5）观测结果规划到标识中心

（6）观测成果结果改化（方向改化和距离改化）；//以上两点不懂，稍后探讨

（7）根据平面控制网的几何条件检查观测成果的质量

平差要求计算部分：

导线网平差程序设计计划及进度表

日期

程序设计内容

备注

2016-6-29

了解软件工程的基本知识点（进度基本和计划一致）

重点：

需求分析，

详细设计

2016-6-30

熟悉单导线简易平差计算程序设计和水准网间接平差，归纳总结可以运用到导线网平差程序设计中的思想和方法，理顺程序设计的具体步骤和制作好观测数据文件，复习编程所需要的基本知识点（进度略微超前，完成了控制点类的编写）

理清思路，

打下基础，

2016-7-1

1、枚举控制点的的参数类型，和对控制点类进行设计

2、设计距离观测类，运用控制点类

3、设计角度观测值类（添加角度类和矩阵类为现有项后开始控制网平差类的编写）

明确成员变量，设计好结果体

2016-7-2

设计读文件函数，坐标概算函数，具体思路参考书本

1，程序分模块，设计单个函数，类

2，矩阵类，角度类较为独立

3，导线网平差类设计，绘制图形使成果可视化

2016-7-3

1、设计导线网中会用到的函数（方位角计算函数，距离计算函数）

2、由于0方向值的不确定性，所以必须设计一个确定0向的函数

2016-7-4

设计导线网平差类（近似平差，加上改正数，计算出平差后待测点坐标）

2016-7-5

精度评定算法的实现（求出Qx，单位权中误差的计算，，点位中误差的计算，方位角及边长中误差的计算，误差椭圆三要素）

2016-7-6

设计绘图类（利用误差椭圆三要素绘制误差椭圆）//具体步骤参考书上误差椭圆的绘制

2016-7-7

1，导线网平差系统界面设计

2，计算数据成果输出

要求界面友好，功能简洁易懂

2016-7-8

添加小功能：

1、实现对话框画图

2、实现图形的平移缩放功能

答辩

查找错误，改正

2016-7-9

继续答辩，写课程设计报告

准备提交成果和答辩

2016-7-10

提交课程设计报告

备注：

注释（类的结构，成员变量，成员函数，函数的功能输出）

第二部分

程序实现及其代码

一、课程设计目的

1、巩固测绘程序程序设计基础（C++）、测量学、测量平差等课程的基础等知识点

2、培养学生的综合运用能力

二、课程设计内容

设计控制网平差程序

三、界面设计及类关系

主界面:

弹出对话框界面：

类关系图:

四、程序主要代码

Angleobs.h

#pragmaonce

/**********************************************************

*类名：

*

**

*描述：

<角度方向观测类>*

**

*使用方法：

<设置起始点，照准点，外部调用>*

**

*历史：

**日期****签名***

*<2016/7/8><彭建全>*

**

*外部类：

、*

*2、*

*********************************************************/

#include"ControlPoint.h"

#include"Angle.h"

classCAngleObs//方向观测值

{

public:

CAngleObs（）;

~CAngleObs（）;

public:

CControlPoint*cpStation;//起始点

CControlPoint*cpEnd;//照准点

CAngleObsAngle;//方向观测值

};

Angleobs.cpp

#include"StdAfx.h"

#include"AngleObs.h"

CAngleObs:

:

CAngleObs（void）

{

cpStation=NULL;

cpEnd=NULL;

ObsAngle=0;

}

CAngleObs:

:

~CAngleObs（void）

{

}

Distobs.h

#pragmaonce

/**********************************************************

*类名：

*

**

*描述：

<距离观测值类>*

**

*使用方法：

<外部调用，保存点号信息>*

**

*历史：

**日期****签名***

*<2016/7/8><彭建全>*

**

*********************************************************/

#include"ControlPoint.h"

#include"Angle.h"

classCDistObs//距离观测值

{

public:

CDistObs（）;

~CDistObs（）;

public:

CControlPoint*cpStart,*cpEnd;//测站与照准点

doubledDist;//距离观测值

};

Distobs.cpp

#include"StdAfx.h"

#include"DistObs.h"

CDistObs:

:

CDistObs（void）//初始化

{

dDist=0;

cpStart=NULL;

cpEnd=NULL;

}

CDistObs:

:

~CDistObs（void）

{

cpStart=NULL;

cpEnd=NULL;

}

ControlPoint.h

#pragmaonce

/**********************************************************

*类名：

*

**

*描述：

<控制点类（X,Y,ptID,state等）>*

**

*使用方法：

<设置控制点的属性，外部调用>*

**

*历史：

**日期****签名***

*<2016/7/8><彭建全>*

*

*********************************************************/

classCControlPoint//控制点

{

public:

CControlPoint（）;

~CControlPoint（）;

doubleX;

doubleY;

CStringptID;//点号

intstate;

intflg;//一个用于区分已知点，一个用于绘制误差椭圆

doubledE;

doubledF;

doubledQ;//误差椭圆三要素

doubledMx;

doubledMy;

doubledMk;//点位精度

};

ControlPoint.cpp

#include"StdAfx.h"

#include"ControlPoint.h"

CControlPoint:

:

CControlPoint（）//初始化

{

X=0;

Y=0;

ptID=_T（""）;

flg=0;

state=0;

dE=0;

dF=0;

dQ=0;

dMx=0;

dMy=0;

dMk=0;

}

CControlPoint:

:

~CControlPoint（）

{

}

Draw.cpp

//对话框画图类部分代码

voidCDraw:

:

OnPaint（）

{

CPaintDCdc（this）;//devicecontextforpainting

//TODO:

在此处添加消息处理程序代码

//不为绘图消息调用CDialog:

:

OnPaint（）

CDC*pDC=GetDlgItem（IDC_STATIC）->GetDC（）;

CRectrect;

GetDlgItem（IDC_STATIC）->GetClientRect（&rect）;

c->ErrorEllipseDraw（pDC,rect）;

UpdateData（false）;

}

voidCDraw:

:

OnBnClickedButtonup（）//上移

{

Invalidate（true）;//刷新控件

c->up=c->up-10;

OnPaint（）;

}

voidCDraw:

:

OnBnClickedWizfinish（）//下移

{

Invalidate（true）;

c->up=c->up+10;

OnPaint（）;

}

voidCDraw:

:

OnBnClickedButtonleft（）//左移

{

Invalidate（true）;

c->left=c->left-10;

OnPaint（）;

}

voidCDraw:

:

OnBnClickedButtonright（）//右移

{

Invalidate（true）;

c->left=c->left+10;

OnPaint（）;

}

voidCDraw:

:

OnBnClickedButtonbig（）//放大

{

Invalidate（true）;

c->big_sma=c->big_sma*0.9;

OnPaint（）;

}

voidCDraw:

:

OnBnClickedButtonsma（）//缩小

{

Invalidate（true）;

c->big_sma=c->big_sma*1.1;

OnPaint（）;

}

ControlNetAdjust.h

#pragmaonce

/**********************************************************

*类名：

*

**

*描述：

<导线网平差类，含主要计算函数，绘图函数，读文件函数等>*

**

*使用方法：

<外部调用>*

**

*历史：

**日期****签名***

*<2016/7/8><彭建全>*

*外部类：

ControlPoint.h，AngleObs.h，DistObs.h，Matrix.h*

*，Angle.h，math.h*

*********************************************************/

#include"ControlPoint.h"

#include"AngleObs.h"

#include"DistObs.h"

#include"Matrix.h"

#include"Angle.h"

#include"math.h"

classCControlNetAdjust

{

public:

CControlNetAdjust（）;//默认构造函数

~CControlNetAdjust（）;

private:

CControlPoint*m_pUnknowPoint;//未知点数组

intm_iUnknowPointCount;//未知点个数

CControlPoint*m_pKnowPoint;//已知点数组

intm_iKnowPointCount;//已知点个数

CAngleObs*m_pAngleObs;//方向观测值数组

intm_iAngleObsCount;//方向观测个数

CDistObs*m_pDistObs;//距离观测数组

intm_iDistObsCount;//距离观测数

public:

doubleAnglesigma;

doubleDistsigma;

doubleleft;

doubleup;

doublebig_sma;

doubleALFA;

intm_iStationCount;//总测站数

boolLoadObsData（constCString&strFileName,CString&screen）;//读取数据

voidCoordinateEstimates（）;//坐标概算

voidSetStationCount（）;//设置总站数大小

voidCalculateErrorEquations（constCString&strFileName）;//计算误差方程

voidErrorEllipseDraw（CDC*pDC,CRect&rect）;//画图

private:

CString*SplitString（CStringstr,charsplit,int&iSubStrs）;//分割函数

voidSetUnknowPointSize（intsize）;//设置未知点数组大小

voidSetKnowPointSize（intsize）;//设置已知点数组大小

voidSetAngleObsSize（intsize）;//设置方向观测值数组大小

voidSetDistObsSize（intsize）;//设置距离观测值数组大小

CControlPoint*SearchKnownPointUsingID（CStringstrID）;//寻找已知点ID

CControlPoint*SearchUnknownPointUsingID（CStringstrID）;//寻找未知点ID

CControlPoint*SearchPointUsingID（CStringstrPointID）;//寻找点ID

CAngleAzimuth（doubledX1,doubleMy1,doubledx2,doubleMy2）;//求方位角

doubleHDist（CControlPoint*cpStation1,CControlPoint*cpEnd1）;//两控制点距离

CAngleZeroAngle（CAngleObsAngleObs）;//定位方向角

voidComAngleObsEff（CAngleObsAngleObs,double&Fi,double&Ci,double&Di,double&Ck,double&Dk）;//计算方向观测方程系数

voidComDistObsEff（CDistObsDistObs,double&Fi,double&Ci,double&Di,double&Ck,double&Dk）;//计算距离观测方程系数

voidFixedWeight（CMatrix&p）;//权重

voidOutMatrixToFileP（constCMatrix&mat,CStdioFile&SF）;//输出P矩阵上三角阵

voidOutMatrixToFile（constCMatrix&mat,CStdioFile&SF）;//将矩阵输出到文件

voidGetMaxXY（double&dx,double&dy,double&minx,double&maxy）;//获取最大值

voidFormErrorEquations（CMatrix&B,CMatrix&f）;//组成误差方程

};

ControlNetAdjust.cpp

#include"StdAfx.h"

#include"ControlNetAdjust.h"

#include

#include"math.h"

constdoublePI=atan（1.0）*4.0;

constdoubleEPSILON=1.0E-12;//极小值

constdoubleR0=206264.806247;//弧秒值

//初始化

CControlNetAdjust:

:

CControlNetAdjust（）

{

m_pUnknowPoint=NULL;

m_iUnknowPointCount=0;

m_pKnowPoint=NULL;

m_iKnowPointCount=0;

m_pAngleObs=NULL;

m_iAngleObsCount=0;

m_pDistObs=NULL;

m_iDistObsCount=0;

m_iStationCount=0;

left=0;

up=0;

big_sma=40;

ALFA=0;

Anglesigma=5;

Distsigma=0.5;

}

CControlNetAdjust:

:

~CControlNetAdjust（）//析构函数

{

delete[]m_pUnknowPoint;

m_pUnknowPoint=NULL;

delete[]m_pKnowPoint;

m_pKnowPoint=NULL;

delete[]m_pAngleObs;

m_pAngleObs=NULL;

delete[]m_pDistObs;

m_pDistObs=NULL;

}

//设置已知点数组大小

voidCControlNetAdjust:

:

SetKnowPointSize（intsize）

{

if（m_pKnowPoint!

=NULL）

{

delete[]m_pKnowPoint;

m_pKnowPoint=NULL;

m_iKnowPointCount=0;

}

m_iKnowPointCount=size;

m_pKnowPoint=newCControlPoint[size];

}

//设置未知点数组大小

voidCControlNetAdjust:

:

SetUnknowPointSize（intsize）

{

if（m_pUnknowPoint!

=NULL）

{

delete[]m_pUnknowPoint;

m_pUnknowPoint=NULL;

m_iUnknowPointCount=0;

}

m_iUnknowPointCount=size;

m_pUnknowPoint=newCControlPoint[size];

}

//设置方向观测值数组大小

voidCControlNetAdjust:

:

SetAngleObsSize（intsize）

{

if（m_pAngleObs!

=NULL）

{

delete[]m_pAngleObs;

m_pAngleObs=NULL;

m_iAngleObsCount=0;

}

m_iAngleObsCount=size;

m_pAngleObs=newCAngleObs[size];

}

//设置距离观测值数组大小

voidCControlNetAdjust:

:

SetDistObsSize（intsize）

{

if（m_pDistObs!

=NULL）

{

delete[]m_pDistObs;

m_pDistObs=NULL;

m_iDistObsCount=0;

}

m_iDistObsCount=size;

m_pDistObs=newCDistObs[size];

}

//根据点号从已知点数组中找到控制点，并返回该点的指针

CControlPoint*CControlNetAdjust:

:

SearchKnownPointUsingID（CStringstrID）

{

for（inti=0;i

{

if（strID==m