测绘程序课程设计报告.docx

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

①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
②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:
Nbbx-fe=0其中Nbb=BTPB
fe=BTPf
从而求出改正数x；
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
Q=12arctg2QxyQxx-Qxy
长半径、短半径
E=m0Qxx+QxytgQ,
E=m0Qxx+Qxytg(Q+90。)
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
xk=xactgB+xbctgA-ya+ybctgA+ctgB
yk=yactgB+ybctgA-xb+xactgA+ctgB
（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
#pragma once
/**********************************************************
* 类名：<CAngleobs> *
* *
* 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：、<ControlPoint.h> *
* 2、<Angle.h> *
*********************************************************/
#include "ControlPoint.h"
#include "Angle.h"

class CAngleObs//方向观测值
{
public:
CAngleObs();
~CAngleObs();
public:
CControlPoint *cpStation;//起始点
CControlPoint *cpEnd;//照准点
CAngle ObsAngle;//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
#pragma once
/**********************************************************
* 类名：< CDistObs> *
* *
* 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"

class CDistObs//距离观测值
{
public:
CDistObs();
~CDistObs();
public:
CControlPoint *cpStart,*cpEnd;//测站与照准点
double dDist;//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
#pragma once
/**********************************************************
* 类名：<CControlPoint> *
* *
* 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> *
*
*********************************************************/
class CControlPoint//控制点
{
public:
CControlPoint();
~CControlPoint();
double X;
double Y;
CString ptID;//点号
int state;
int flg;//一个用于区分已知点，一个用于绘制误差椭圆
double dE;
double dF;
double dQ; //误差椭圆三要素
double dMx;
double dMy;
double dMk;//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
void CDraw::OnPaint()
{
CPaintDC dc(this); // device context for painting
// 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();
CRect rect;
GetDlgItem(IDC_STATIC)->GetClientRect(&rect);
c->ErrorEllipseDraw(pDC,rect);
UpdateData(false);
}
void CDraw::OnBnClickedButtonup()//上移
{
Invalidate(true);//刷新控件
c->up=c->up-10;
OnPaint();
}

void CDraw::OnBnClickedWizfinish()//下移
{
Invalidate(true);
c->up=c->up+10;
OnPaint();
}

void CDraw::OnBnClickedButtonleft()//左移
{
Invalidate(true);
c->left=c->left-10;
OnPaint();
}

void CDraw::OnBnClickedButtonright()//右移
{
Invalidate(true);
c->left=c->left+10;
OnPaint();
}
void CDraw::OnBnClickedButtonbig()//放大
{
Invalidate(true);
c->big_sma=c->big_sma*0.9;
OnPaint();
}

void CDraw::OnBnClickedButtonsma()//缩小
{
Invalidate(true);
c->big_sma=c->big_sma*1.1;
OnPaint();
}
ControlNetAdjust.h
#pragma once
/**********************************************************
* 类名：<CControlNetAdjust> *
* *
* 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"

class CControlNetAdjust
{
public:
CControlNetAdjust();//默认构造函数
~CControlNetAdjust();
private:
CControlPoint *m_pUnknowPoint;//未知点数组
int m_iUnknowPointCount;//未知点个数
CControlPoint *m_pKnowPoint;//已知点数组
int m_iKnowPointCount;//已知点个数
CAngleObs *m_pAngleObs;//方向观测值数组
int m_iAngleObsCount;//方向观测个数
CDistObs *m_pDistObs;//距离观测数组
int m_iDistObsCount;//距离观测数

public:
double Anglesigma;
double Distsigma;
double left;
double up;
double big_sma;
double ALFA;
int m_iStationCount;//总测站数
bool LoadObsData(const CString &strFileName,CString &screen);//读取数据
void CoordinateEstimates();//坐标概算
void SetStationCount();//设置总站数大小
void CalculateErrorEquations(const CString& strFileName);//计算误差方程
void ErrorEllipseDraw(CDC* pDC,CRect& rect);//画图

private:
CString* SplitString(CString str,char split,int& iSubStrs);//分割函数
void SetUnknowPointSize(int size);//设置未知点数组大小
void SetKnowPointSize(int size);//设置已知点数组大小
void SetAngleObsSize(int size);//设置方向观测值数组大小
void SetDistObsSize(int size);//设置距离观测值数组大小
CControlPoint* SearchKnownPointUsingID(CString strID);//寻找已知点ID
CControlPoint* SearchUnknownPointUsingID(CString strID);//寻找未知点ID
CControlPoint* SearchPointUsingID(CString strPointID);//寻找点ID
CAngle Azimuth(double dX1,double My1,double dx2,double My2);//求方位角
double HDist(CControlPoint* cpStation1,CControlPoint* cpEnd1);//两控制点距离
CAngle ZeroAngle(CAngleObs AngleObs);//定位方向角
void ComAngleObsEff(CAngleObs AngleObs,double& Fi,double& Ci,double& Di,double& Ck,double& Dk);//计算方向观测方程系数
void ComDistObsEff(CDistObs DistObs, double& Fi,double& Ci,double& Di,double& Ck, double& Dk);//计算距离观测方程系数
void FixedWeight(CMatrix &p);//权重
void OutMatrixToFileP(const CMatrix &mat, CStdioFile &SF);//输出P矩阵上三角阵
void OutMatrixToFile(const CMatrix& mat,CStdioFile& SF);//将矩阵输出到文件
void GetMaxXY(double& dx,double& dy,double& minx,double &maxy);//获取最大值
void FormErrorEquations(CMatrix& B,CMatrix& f);//组成误差方程
};
ControlNetAdjust.cpp
#include "StdAfx.h"
#include "ControlNetAdjust.h"
#include <locale.h>
#include "math.h"
const double PI=atan(1.0)*4.0;
const double EPSILON= 1.0E-12;//极小值
const double R0=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
void CControlNetAdjust::SetKnowPointSize(int size)
{
if(m_pKnowPoint!=NULL)
{
delete[] m_pKnowPoint;
m_pKnowPoint= NULL;
m_iKnowPointCount=0;
}
m_iKnowPointCount=size;
m_pKnowPoint = new CControlPoint[size];
}
//设置未知点数组大小
void CControlNetAdjust::SetUnknowPointSize(int size)
{
if(m_pUnknowPoint!= NULL)
{
delete[] m_pUnknowPoint;
m_pUnknowPoint=NULL;
m_iUnknowPointCount=0;
}
m_iUnknowPointCount = size;
m_pUnknowPoint= new CControlPoint[size];
}
//设置方向观测值数组大小
void CControlNetAdjust::SetAngleObsSize(int size)
{
if(m_pAngleObs!=NULL)
{
delete[] m_pAngleObs;
m_pAngleObs= NULL;
m_iAngleObsCount=0;
}
m_iAngleObsCount=size;
m_pAngleObs= new CAngleObs[size];
}
//设置距离观测值数组大小
void CControlNetAdjust::SetDistObsSize(int size)
{
if(m_pDistObs!=NULL)
{
delete[] m_pDistObs;
m_pDistObs=NULL;
m_iDistObsCount=0;
}
m_iDistObsCount=size;
m_pDistObs= new CDistObs[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(CString strID)
{
for(int i=0;i<m_iKnowPointCount;i++)
{
if(strID == m_pKnowPoint[i].ptID)
{
return &m_pKnowPoint[i];
}
}
return NULL;
}

CControlPoint* CControlNetAdjust::SearchUnknownPointUsingID(CString strID)//根据点号从未知点数组中找到控制点，并返回该点的指针
{
for(int i =0;i<m_iUnknowPointCount;i++)
{
if(strID == m_pUnknowPoint[i].ptID)
{
return &m_pUnknowPoint[i];
}
}
return NULL;
}

CControlPoint* CControlNetAdjust::SearchPointUsingID(CString ptID)//根据点号从未知点和已知点数组中找到控制点，并返回该点的指针
{
CControlPoint* pCP=NULL;
pCP= SearchKnownPointUsingID(ptID);
if(pCP==NULL)
{
pCP= SearchUnknownPointUsingID(ptID);
}
return pCP;
}

CString* CControlNetAdjust::SplitString(CString str, char split, int& iSubStrs)//分割函数
{
int iPos = 0; //分割符位置
int iNums = 0; //分割符的总数
CString strTemp = str;
CString strRight;
//先计算子字符串的数量
while (iPos != -1)
{
iPos = strTemp.Find(split);
if (iPos == -1)
{
break;
}
strRight = strTemp.Mid(iPos + 1, str.GetLength());
strTemp = strRight;
iNums++;
}
if (iNums == 0) //没有找到分割符
{
//子字符串数就是字符串本身
iSubStrs = 1;
return NULL;
}
//子字符串数组
iSubStrs = iNums + 1; //子串的数量= 分割符数量+ 1
CString* pStrSplit;
pStrSplit = new CString[iSubStrs];
strTemp = str;
CString strLeft;
for (int i = 0; i < iNums; i++)
{
iPos = strTemp.Find(split);
//左子串
strLeft = strTemp.Left(iPos);
//右子串
strRight = strTemp.Mid(iPos + 1, strTemp.GetLength());
strTemp = strRight;
pStrSplit[i] = strLeft;
}
pStrSplit[iNums] = strTemp;
return pStrSplit;

}
void CControlNetAdjust::SetStationCount()//设置测站数
{
m_iStationCount=m_iKnowPointCount+m_iUnknowPointCount;
}
//bool CControlNetAdjust::LoadObsData(const CString &strFileName,CString &output)//读取数据(自己读取数据格式）
//{
// CStdioFile fp;
// if(!fp.Open(strFileName,CFile::modeRead))
// return false;
// CString strLine;
// //读取已知数据
//
// fp.ReadString(strLine);
// SetKnowPointSize(_ttoi(strLine));
// output+=strLine;
// output+=_T("\r\n");
// int n=0;
// for(int i=0;i<m_iKnowPointCount;i++)
// {
// fp.ReadString(strLine);
// output+=strLine;
// output+=_T("\r\n");
// CString* pstrData=SplitString(strLine,',',n);
// m_pKnowPoint[i].ptID=pstrData[0];
// m_pKnowPoint[i].X=_tstof(pstrData[1]);
// m_pKnowPoint[i].Y=_tstof(pstrData[2]);
// m_pKnowPoint[i].state=1;
// m_pKnowPoint[i].flg=1;
// delete[] pstrData;
// pstrData=NULL;
// }
// //读取未知点数据
// fp.ReadString(strLine);
// output+=strLine;
// output+=_T("\r\n");
// SetUnknowPointSize(_ttoi(strLine));
// fp.ReadString(strLine);
// output+=strLine;
// output+=_T("\r\