手機平臺下的導線平差系統研究

何菊紅，張星星，楊玲莉，張　穎

(成都理工大學地球科學學院，四川 成都 610059)

HE Juhong,ZHANG Xingxing,YANG Lingli,ZHANG Ying

手機平臺下的導線平差系統研究

何菊紅，張星星，楊玲莉，張穎

(成都理工大學地球科學學院，四川 成都 610059)

Study on the Traverse Adjustment System Based on Mobile Phone Platform

HE Juhong,ZHANG Xingxing,YANG Lingli,ZHANG Ying

摘要：智能手機開發功能強大，在智能手機上開發導線平差系統對提高野外測量效率具有較大的意義，在現場能及時檢查測量錯誤，避免返工。本文以Windows Mobile為平臺，利用Visual Basic.NET語言，采用最小二乘法原理，建立了支導線、閉合導線和附合導線平差系統，并以實測數據進行了測試。實踐表明，該系統實現了平差結算和精度評定，且操作方便，符合測量人員習慣。智能手機攜帶輕便，基于手機平臺的導線平差系統具有很好的實用性和推廣前景。

引文格式： 何菊紅，張星星，楊玲莉，等. 手機平臺下的導線平差系統研究[J].測繪通報，2015(9)：57-59.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0279

關鍵詞：智能手機；導線平差；Windows運行環境

中圖分類號：P207

文獻標識碼：B

文章編號：0494-0911(2015)09-0057-03

收稿日期：2014-09-25

作者簡介：何菊紅(1988—)，女，碩士，主要從事遙感地質應用。E-mail:1754488143@qq.com

一、引言

在測繪工作中，對觀測數據進行平差計算是必不可少的工作。隨著計算機技術的發展，測繪單位都需利用計算機解決實際工作中遇到的各類計算問題。何尤剛以Visual FoxPro 6.0為開發平臺，設計了導線平差程序[1]；楊樂非借助Excel進行了測量數據的平差[2]；郭同江等通過對EDTR 2000軟件的研究，探索出了一種導線平差計算機自動化的方法[3]；朱永松等在MapGIS平臺下用VC++設計了一個通用的導線網平差應用軟件[4]；黃洪明用AutoCAD進行了無定向角導線的平差計算[5]；徐文利用Visual Studio 2003編程環境，采用C++程序設計語言、GDI圖形處理和軟件工程技術進行研究相關內容的程序設計[6]；侯建國等在VB下實現了三維導線平差程序設計[7]。但是這已經遠遠不能滿足現在的需求，如何簡便易行地設計出平差計算的程序來更好地滿足測繪工作的需要,這是需要解決的問題。

隨著智能手機的出現，在手機平臺上開發平差系統對觀測數據進行平差計算成為一種新模式。這種模式不僅方便使用，提高野外測繪效率，并且成本低廉，具有一定的實際意義。

二、系統開發平臺

本文選用帶有GPS功能的Windows Mobile智能手機，操作簡便，支持第三方軟件。

基于Windows Mobile手機系統，本文選擇Visual Basic.NET(簡稱VB.NET)編程語言。VB.NET是美國微軟公司推出的面向對象程序設計的編程語言，成為Windows環境下開發各類應用程序的主要工具。VB.NET的界面和編程風格都統一在Visual Studio.NET下，VB.NET工具箱將工具分成了多種類型，包括數據類型、組件類型和Windows窗體類型，可隱藏或完全展開，工具數量大大增加；VB.NET可以編譯生成EXE文件，.NET程序對運行環境是沒有特別的要求，只需安裝了.NET Framework[8]即可。

三、導線平差原理

導線測量是建立國家基本平面控制方法之一，也用于工程建設、城市建設、地形圖的平面控制等方面。導線是由若干條直線連成的折線，每條直線叫導線邊。相鄰的兩條直線之間的水平角叫作轉折角，有了轉折角與導線邊的邊長，即可根據已知方向和已知坐標算出各導線點的坐標。

導線分為附合導線、閉合導線、支導線3種類型。附合導線是起始于一個已知控制點，而終止于另一個已知控制點的導線；閉合導線是由一個已知控制點出發，最后仍舊回到這一點的導線，整個閉合導線有時也可以假定一點作為已知點；支導線是從一個已知控制點出發，既不附合到另一個已知控制點，也不回到原來起始點的導線，支導線沒有檢核條件，不易發現錯誤，故一般不宜采用。

1. 導線測量的內業計算

(1) 思　路

1) 由水平角觀測值β計算方位角α。

2) 由方位角α、邊長D，計算坐標增量ΔX、ΔY。

3) 由坐標增量ΔX、ΔY，計算X、Y。

(2) 內業計算實例

以附合導線為例，說明導線測量的附合導線示意圖如圖1所示。

圖1中，A、B、C、D是已知點，起始邊的方位角αAB(α始)和終止邊的方位角αCD(α終)已知。外業觀測資料為導線邊距離和各轉折角，計算步驟如下:

圖1　附合導線

合差f

(1)

2) 平均分配坐標方位角閉合差到每個轉折角上，利用式(2)計算改正后的角度β改。當轉折角為右角時，改正數為正。利用式(3)計算檢核條件

β改=β測+(-f)/n

(2)

∑Vi=-f

(3)

4) 計算坐標增量ΔX、ΔY

(4)

5) 利用式(5)計算導線全長閉合差fD,由于坐標增量閉合差的存在，使導線不能與CD連接。

(5)

利用式(6)導線全長閉合差的限值，三級為1/6000，圖根為1/4000。

(6)

6) 按邊長比例分配增量閉合差，計算坐標增量改正值(式(7))和檢核條件(式(8))

(7)

(8)

7) 計算各導線點的坐標值

(9)

四、程序實現

設計主界面功能是方便用戶選擇測量導線的布設種類，如圖2所示。根據導線測量內業計算的原理，程序設計思路如圖3所示。由于系統下3種導線平差系統的源代碼較冗長，此處未作附錄。

已知數據輸入界面,通過輸入起點坐標和終點坐標分別計算起始邊坐標方位角和終止邊坐標方位角、X方向和Y方向的坐標增量。觀測數據輸入界面輸入觀測數據，并對觀測數據做記錄。平差結果界面的主要功能是查看坐標方位角、坐標增量、坐標增量改正值、導線點坐標值，如圖4所示。

圖2　導線平差計算系統的主界面

閉合導線與支導線的程序界面類似，不再贅述。

五、系統性能測試

以導線測量實習中的附合導線為例，對系統進行測試，步驟如下：

1) 輸入已知數據，見表1。

表1　已知點坐標

2) 輸入觀測數據點名稱、觀測角、邊長，見表2。

表2　輸入的觀測數據

3) 計算坐標方位角閉合差，將坐標方位角閉合差平均分配到各個觀測角上得到改正后的觀測角(如圖5所示)。

圖3　導線平差計算系統流程

圖4　平差結果界面

4) 根據觀測角改正值計算出坐標方位角，再根據坐標方位角和導線邊長計算出坐標增量，并進行精度評定(如圖6所示)。

5) 根據已知點坐標和改正后的坐標增量計算各導線點的坐標(如圖7所示)。

圖5　　　　　　圖6　　　　　　圖7

六、結束語

導線測量是控制測量中常用的方法之一,在導線外業測量完成后,再回到室內數據處理，測量錯誤沒法及時發現， 返工成本大。通過在智能手機上開

發導線平差系統，大大節省了成本，賦予了手機更多的內涵。經檢驗，系統運行結果正確，操作方便，輸入輸出符合測量人員習慣，實用性較強，具有一定的應用前景。

本系統未實現繪圖功能，也沒有設計開發出導線平差的圖形輸出功能，還有待作進一步研究。

參考文獻：

[1]何尤剛.導線平差程序設計與應用[J].華南金融電腦,2009(6):50-52.

[2]楊樂非.EXCEL函數在導線平差計算中的應用[J].河南水利與南水北調,2011(14):70-71.

[3]郭同江,楊長濱,寇虎強.測量導線平差的計算機自動化方法[J].采礦技術,2009(4):116-117.

[4]朱永松,程曦.導線網平差算法設計與實現[J].湖北工業大學學報,2005(4)：71-75.

[5]黃洪明.利用AutoCAD進行無定向角導線的平差計算[J].地礦測繪,2011(3)：36-37，40.

[6]徐文.導線網平差系統的設計與實現[D].西安：西安科技大學，2011.

[7]侯建國,馬俊海,尚國學.三維導線平差程序設計[J].東北測繪,2003(2)：20-21.

[8]孫利娟.編程工具VB6_0與VB_NET的比較研究[J].黃河水利職業技術學院學報,2010(1)：52-54.

[9]馮林剛,李勝,楊潤甫.GPS高程轉換的平差算法[J].測繪通報,2006(9)：34-36.

[10]趙超英,張勤.再論經典測量平差模型間的內在聯系[J].測繪通報,2006(3)：26-27.