基于VB程序的GPS基線向量網平差程序設計

成都理工大學 地球科學學院 魏 悅 秦巖賓 韓麗麗

基于VB程序的GPS基線向量網平差程序設計

成都理工大學 地球科學學院 魏 悅 秦巖賓 韓麗麗

基于VB開發平臺的GPS基線向量網平差程序設計數據結構簡單，操作方便，可以用來處理各種網型的GPS基線數據。本文，筆者主要介紹程序的設計流程。

一、程序設計的主要步驟

1.基線數據格式的設計和讀入。

（1）數據文件的設計。GPS接受機觀測值經過南方測繪GPS數據處理軟件預處理后，可以生成不同格式的基線解數據。如：PowerAdi3.0 Trimble ，南方格式，TGPPS Ski Pro等。本文，筆者采用南方格式的基線解數據，每一行為每條基線的觀測信息，加入已知點數據，用Excel進行簡單編輯，即可得到程序所需的格式（網名.txt）。程序運用Do–Loop循環語句逐行讀入基線數據并分別進行處理，結果用數組進行保存。其數據文件格式為：已知點點名，已知點X，已知點Y；起點名，終點名，起點X，起點Y，起點Z，ΔX，ΔY，ΔZ。在每一個數據之間用“，”作為分隔符。

（2）數據文件的讀入。GPS基線數據的錄入要根據數據文件的格式來編寫程序的讀入方式。根據數據文件的結構特點，采用數據逐行讀入并分別對其進行處理，在讀入每一行數據后，根據該行中的分隔符來分離一行中的不同類型數據，然后分別存儲在對應的數組中。由于每一行的最后一個類型的數據不存在分隔符，所以要用另外一個語句來處理，可以采用right$（str，n）函數，直接讀取每一行中最后一個類型的數據。

2.待測點近似坐標的解算。首先定義點名數組，通過依次訪問所有基線的起點點名數組、終點點名數組以及已知點點名數組，根據不重復不遺漏的原則，查詢所有點名（包括已知點），從而建立控制點點名數組，并保存控制點點名。假設第一點的平面坐標為x（1）＝100 000，y（1）＝100 000，按基線條數循環，判斷基線的起點和終點是否已經計算出（如果起點坐標已經算出，那么終點坐標就等于起點坐標加上向量差；如果終點坐標已經算出，那么起點坐標就等于終點坐標減去向量差），依次循環所有的控制點數組，直到計算出所有的控制點坐標。加入已知點的坐標，計算出兩個平面坐標系的轉換參數（2個旋轉，1個比例，1個尺度縮放），把假設坐標轉換到已知點的坐標系中。

3.列誤差方程及法方程組。該程序采用的平差模型是間接平差法。在列誤差方程時，按觀測基線循環，一條基線為一個誤差方程。在計算出誤差方程的系數及常數后，計算出法方程，并計算出法方程的系數陣元素。采用這種算法，只需要一個一維數組來臨時保存誤差方程系數元素，調用法方程組通用過程組成法方程。一條基線的誤差方程處理完畢，即進入下一條基線，當所有的基線處理完畢時，完成法方程組成。

4.高斯約化法解算法方程組。使用高斯約化法解算法方程組，可按3個步驟進行。

（1）利用循環語句約化法方程系數陣和常數項，并回代求解未知參數。

（2）將約化后的法方程系數陣送入通用過程inversion（）求逆。

（3）按點號循環，求解待定點坐標中誤差。其中，法方程系數陣元素存儲采用上三角一維數組存儲，其目的是節省存儲空間，最初保存法方程系數陣，約化后保存法方程系數陣消化方程，求逆完畢后再保存法方程系數陣逆陣元素，最大程度地節省內存。

高斯約化共有3重循環，最外層循環控制約化次數，第二層循環控制約化的行數，最內層循環控制一行中所約化的元素?；卮蠼馕粗獏禃r，采用2重循環，外層循環控制求解未知數，內層循環控制回代次數。法方程系數陣求逆是利用高斯約化后系數陣，以單位陣的一列為常數項，回代求解得到逆陣元素。

5.平差成果輸出。平差成果文件格式為txt，其中包括點名、x坐標和y坐標以及點位中誤差mp。用總控制點數做循環次數，把每組數據都寫入文本文件中，得到最終的平差文件，并將其保存在指定路徑中。

二、平差成果檢校

用南方測繪GPS數據處理軟件處理相同的數據，得到的平差結果與運行本文程序得到的平差結果進行比較，以確定該程序的正確性。具體結果見表1。

表1 平差結果比較

由表1可知，兩種程序所得的結果在X方向的差值為分米級，Y方向的差值為厘米級。出現這一結果的原因有二：一是采用的算法不同，二是本文中，筆者用的程序沒有處理觀測值的各種誤差，如電離層、對流層折射誤差等。

三、結論

GPS基線向量網平差程序能完成任意GPS基線向量網平差數據的處理，在使用性方面能基本滿足用戶的需要，但與商品化程序相比還有許多方面需要改進，筆者將對其進行不斷改進和完善。