水準(zhǔn)網(wǎng)自動(dòng)處理模型及程序?qū)崿F(xiàn)

付江缺，高萬(wàn)柱，裴良臣

（中南電力設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430071）

目前結(jié)合生產(chǎn)的水準(zhǔn)網(wǎng)程序?qū)崿F(xiàn)不多，主要在于不同行業(yè)的數(shù)據(jù)輸入輸出格式都不盡相同。專業(yè)的軟件生產(chǎn)商只能形成通用的版本。本文結(jié)合電力行業(yè)作業(yè)模式，以Matlab語(yǔ)言為基礎(chǔ)來(lái)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行一鍵式處理［1］，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的信息化和自動(dòng)化。

1 理論基礎(chǔ)

鑒于水準(zhǔn)網(wǎng)的線性化，采用間接平差最容易程序化實(shí)現(xiàn)。模型為［2］

將式（2）代入式（1），得

令l＝L－（BX0＋d），得誤差方程為

由最小二乘原理BTPV＝0得＝（BTPB）－1BTPl，再代入式（2）、式（4）反求V，及。最后進(jìn)行精度評(píng)定。但對(duì)于水準(zhǔn)網(wǎng)觀測(cè)值總能用所選參數(shù)線性表示，文獻(xiàn)［3］指出在平差前可以不給出參數(shù)的近似值，簡(jiǎn)化后的模型為

將式（6）代入式（5），得

令l＝L－d，得誤差方程為

由最小二乘原理BTPV＝0，得

簡(jiǎn)化后的模型不需要求解參數(shù)的近似值，這種簡(jiǎn)化更易編程，平差結(jié)果直接為參數(shù)的估值。再代入式（6）、式（8）反求及V。

2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有助于程序編寫效率的提高［4］?？梢宰⒁獾綄?duì)于任何網(wǎng)形，一條水準(zhǔn)路線必然包括4個(gè)數(shù)據(jù)：起始點(diǎn)、高差、距離、終點(diǎn)，且H起＋h高差＝H終，因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，必須體現(xiàn)出終點(diǎn)、起點(diǎn)，從而判斷其與高差關(guān)系。定義已知點(diǎn)數(shù)據(jù)（見圖1）字段為：序號(hào)、點(diǎn)號(hào)、高程。觀測(cè)數(shù)據(jù)（見圖2）文件字段為：測(cè)段序號(hào)、測(cè)段后視點(diǎn)名、測(cè)段前視點(diǎn)名、測(cè)段高差、測(cè)段距離?？紤]到數(shù)據(jù)的可視化及編輯的人性化，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)平臺(tái)采用常規(guī)的.csv文件。

圖1 已知點(diǎn)數(shù)據(jù)

圖2 觀測(cè)數(shù)據(jù)

3 模型及程序?qū)崿F(xiàn)

對(duì)于水準(zhǔn)路線的追蹤事實(shí)上就是對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)中“點(diǎn)名”的追蹤；而間接平差模型中一個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)就對(duì)應(yīng)一個(gè)方程，通過(guò)本文對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義，我們從系數(shù)矩陣B就可以反映出任意網(wǎng)形。系數(shù)矩陣B及常數(shù)項(xiàng)自動(dòng)形成的思想程序如圖3所示。

圖3 流程圖

for i＝1：cc2 %cc2－觀測(cè)值個(gè)數(shù)

for j＝1：cc4 %cc4－未知點(diǎn)個(gè)數(shù)

移栽時(shí)注意不要碰散土坨，以防根系受傷。在地膜中間單行栽植，株距70厘米，每畝1100株左右，移栽完后及時(shí)澆透水，然后覆蓋小拱棚，保證幼苗不受凍害。

if strcmp（name（j），nameB（i））＝＝1

B（i，j）＝－1；

end

if strcmp（name（j），nameF（i））＝＝1

B（i，j）＝1；

end

for j＝1：cc0%cc0－已知點(diǎn)個(gè)數(shù)

if strcmp（name0（j），nameB（i））＝＝1

B0（i）＝－str2num（H0｛j｝）；

end

if strcmp（name0（j），nameF（i））＝＝1

B0（i）＝str2num（H0｛j｝）；

end

end

Y0（i）＝str2num（YY｛i｝）；

s（i）＝str2num（ss｛i｝）；

end

4 工程應(yīng)用及分析

電力行業(yè)，廠區(qū)范圍一般不會(huì)很大。小的不到1km2，大的也不過(guò)2～3km2，而重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域則更小，對(duì)水準(zhǔn)控制要求的范圍有限。結(jié)合工程實(shí)際，在滿足規(guī)范要求的同時(shí)，也要考慮成本，力求經(jīng)濟(jì)適用。所以網(wǎng)形不會(huì)很復(fù)雜，路線也不會(huì)太長(zhǎng)。實(shí)際操作中，只要依照規(guī)范進(jìn)行，原始觀測(cè)數(shù)據(jù)自然準(zhǔn)確可靠［5］，后續(xù)的數(shù)據(jù)平差也就不需要考慮諸多不確定性的異常情況［6］。

已知數(shù)據(jù)文件見圖1及圖2，實(shí)例結(jié)果見表1及表2。

表1 高差平差值較差

表2 高程平差值較差

對(duì)比分析：較差結(jié)果在亞毫米位，對(duì)于工程來(lái)講是可以忽略的?？赡軙?huì)存在這樣的疑問(wèn)，高精度的變形監(jiān)測(cè)允許的誤差可能本身就要在亞毫米級(jí)，那么此處的較差就會(huì)被掩蓋。這一點(diǎn)，需要作出解釋，即：不同的程序?qū)崿F(xiàn)方式從理論上也會(huì)出現(xiàn)這些細(xì)微的差別。在工程應(yīng)用上，高精度的變形監(jiān)測(cè)體現(xiàn)的是相對(duì)性，所用的平差程序自然是保持唯一性，不可能以多種軟件混用所得到的結(jié)果來(lái)進(jìn)行比較分析。那么在同一程序下運(yùn)行時(shí)，亞毫米級(jí)的變化自然能得到體現(xiàn)，不會(huì)被掩蓋。

5 結(jié)束語(yǔ)

間接平差理論是無(wú)可爭(zhēng)議的成熟理論，本文在此基礎(chǔ)上的程序?qū)崿F(xiàn)，可以應(yīng)用于任何等級(jí)的水準(zhǔn)網(wǎng)平差。而在工程應(yīng)用上，出現(xiàn)復(fù)雜網(wǎng)形及海量數(shù)據(jù)的情況基本可以排除，相應(yīng)因素引起的不確定性當(dāng)不用考慮。針對(duì)不同行業(yè)的作業(yè)模式，以此思維方式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理，經(jīng)濟(jì)適用，同時(shí)VC＋＋和MATLAB進(jìn)行混合編程的方法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，可以大大地減少源程序代碼，縮短軟件的開發(fā)周期［7－8］，值得推廣。

［1］周建興.Matlab從入門到精通［M］.北京：人民郵電出版社，2008.

［2］武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院測(cè)量平差學(xué)科組.誤差理論與測(cè)量平差基礎(chǔ)［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2003.

［3］姚連璧，周小平.基于MATLAB的控制網(wǎng)平差程序設(shè)計(jì)［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2006.

［4］王磊，譚志祥，張鮮妮，等.基于MATLA的水準(zhǔn)網(wǎng)經(jīng)典平差系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用［J］.測(cè)繪科學(xué)，2010，35（5）：223－225.

［5］岑新遠(yuǎn)，范東明.粗差分類探測(cè)的選權(quán)迭代抗差估計(jì)方法［J］.測(cè)繪，2012（2）：51－53.

［6］李德仁，袁修孝.誤差處理與可靠性理論［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2002.

［7］柏晟.VC＋＋與MATLAB 6.5的混合編程方法研究與實(shí)現(xiàn)［J］.電腦開發(fā)與應(yīng)用，2005（4）：24－27.

［8］陳東嬌，劉慶繁，陳家焱，等.MATLAB 6.5與VC接口方法的研究［J］.機(jī)械與電子，2006（5）：9－11.