测绘程序设计实验指导书.pdf

测绘测绘程序设计程序设计 实验指导书实验指导书 （Visual Visual C+C+.） （供测绘供测绘工程专业用工程专业用） （20201414 年年） 戴吾蛟戴吾蛟 编编 张云生张云生 修订修订 二零二零一四一四年年四月四月 中南大学测绘与国土信息工程中南大学测绘与国土信息工程系系 前言前言 测绘程序设计上机实验是学习本门课程的重要环节之一， 实验的设置是为了 配合课堂教学，使学生熟练掌握和深入理解课堂教学内容，进一步强化测绘程序 设计、测量学及测量平差原理的理解，掌握利用 Visual C+.net 进行常用的测量 程序以及控制网的间接平差程序设计。 实验内容实验内容 本门课程必做的实验有（在 Visual C+.net 2008 环境下） ： 1. Visual C+.net 环境、基本控件及简单程序设计(三角形面积计算) 2. 控制结构程序设计（后方交会、方位角计算、地心坐标至大地坐标转换） 3. 数组、指针与函数（多边形面积计算） 4. 类的创建（角度类设计） 5. 文件（Cass 测量数据整理） 6. 图形程序设计：位移序列曲线图形 7. 常用测量计算：高斯投影正、反算 8. 平差程序设计：水准网间接平差 实验实验 1 Visual C+.net 环境和环境和简单简单程序设计程序设计 一一、实验目的实验目的 掌握 Visual S 的安装和启动。 了解 VC+ 2008 的菜单系统、工具栏和各种基本窗体。 理解 VC+.net 开发应用程序的步骤。 掌握基于对话框的程序设计。 掌握按钮、文本框和标签框的基本使用方法 掌握使用 MSDN 帮助文档 二二、实验内容实验内容 1. 启动与退出 VC+.net，熟悉 VC+.net 的开发环境，通过向导生成基于对话 框的应用程序。使用 MSDN 查看命令按钮、标签和文本框的主要属性和方 法。 2. 打开 Microsoft visual studio 2008 文档，浏览“Visual studio 文档”目录下的 内容，并从“Visual studio 文档-Visual C+-示例”目录下下载一个程序， 编译并运行之。 3. 设计一个已知三边边长计算三角形面积的程序。计算模型如下： 海伦公式：)()(cpbpappS，其中 2 cba p 提示： (1)在【文件】菜单上执行【新建】 ，然后选择“项目” 。 (2)在【项目类型】窗格中，选择【Visual C+】下的“MFC”项。在【模板】 窗格中，选择“MFC 应用程序”模板，输入应用程序名称“”。按 向导创建名为“”的 MFC 应用程序。 (3)在窗体上放置 4 个文本框、4 个静态框、3 个命令按钮（其中两个缺省） ； (4)设置控件属性,如 Static1 的 Caption 属性设置成“a=” ，用于提示 Edit 框的输入边长 a； (5)把“取消”按钮的 Caption 属性改为“退出”；双击前两个按钮，生成 Click 消息函数，注释掉重载函数“OnOK()” 。 (6)为 4 个 Edit 控件添加绑定变量。 （7）在相应的函数中添加代码； （8）运行和调试程序； (9)保存应用程序。 实验实验 2 控制控制结构程序设计结构程序设计 一一、实验目的实验目的 掌握 VC+.net 语言的基本语法； 理解顺序结构、选择结构和循环结构程序设计的特点及应用； 掌握对基于对话框的 MFC 应用程序设计方法； 掌握一些简单算法。 二二、实验内容实验内容 1.编写一个方位角计算程序。提示：先使用反正切函数计算，然后利用坐标增量 的符号来判断所在的象限。 界面布局参考： dx dy arctgA 2.设计同一参考椭球下的三维地心坐标（笛卡儿坐标系）与大地坐标系转换的程 序。（提示： 用 dowhile 迭代， B、 H 初始为 0 进行迭代， 直到 H 的精度达到 0.00001 米） 注意：东经 0180（Y0）,西经：0-180(Y0) 式中，B、L、H 为椭球面上的大地纬度、大地经度、大地高；X、Y、Z 为空间直 角坐标；N 为卯酉圈曲率半径，e 为椭球的偏心率，a 为椭球的长半径，b 为椭球 的短半径。 （WGS84 椭球参数：长半径 a=6378137m，扁率=1/298.257223563） )/(1)( arctan 222 HNNeYX Z B N B YX H cos 22 X Y Larctan Be a N 22 sin1 2 22 a ba e 22 2e BHeNZ LBHNY LBHNX sin)1 ( sincos)( coscos)( 2 界面参考： 算例算例: : WGS84 三维空间直角坐标 X=-2153692.204 Y=5407426.801 Z=2599536.254 大地坐标： B=24.12354465 L=111.42597847 H=90.4624 3.编写一个后方交会计算程序。 3.1 基本原理及计算公式 若将 Pa、Pb、Pc 看成权，则 P 点的坐标即为三个已知点的加权平均值 3.2 计算程序设计步骤 （1）设计界面，用于输入 3 个已知点的坐标和三个观测角、和，以及用 于输出待定点坐标的文本框（12 个） 、静态标签框和 Button 按钮； （2）定义文本框控件变量（Value） ； （3）根据已知点计算三个内角 A、B、C； （4）计算 Tan()、Tan()、Tan()、Tan(A)、Tan(B)、Tan(C)； （5）计算 Pa、Pb、Pc； （6）计算待定点坐标 Xp、Yp。 界面要求界面要求: : 三个坐标输入框，两个角度输入框 一个坐标结果输出框 一个计算按钮，一个清除按钮，一个退出按钮。 2.由三角形三个边长求内角函数 计算公式： bc acb A 2 cos 222 ac bca B 2 cos 222 ab cba C 2 cos 222 3.由已知平面外接圆上三点坐标计算圆心坐标函数 计算公式为： g xbaxacxcb y g ybayacycb x 2 )()()( 2 )()()( 321 0 321 0 312231123 2 3 2 3 2 2 2 2 2 1 2 1 )()()( ; xyyxyyxyyg yxcyxbyxa 算例算例： XA (m) YA(m) XB(m) YB(m) 4512.97 5541.71 5144.96 6083.07 XC(m) YC(m) (dms) (dms) 4374.87 6564.1 80.4157 150.0912 实验实验 3 数组数组、指针与函数指针与函数 一一、实验目的实验目的 掌握数组的定义、引用及应用方法。 掌握指针与动态数组。 掌握函数的定义、引用及应用方法。 二二、实验内容实验内容 1.编写一个求任意多边形面积的程序。提示：通过界面输入数据，并把数据保存 在一个二维数组或一个一维的自定义结构体类型的数组中，然后再进行计算。要 求计算部分写成函数的形式，使计算程序与界面无关。 动态数组动态数组 创建动态数组 结构体结构体的定义的定义 多边形面积计算原理及算法多边形面积计算原理及算法 计算原理： 例如上图： )( 2 1 )( 2 1 )( 2 1 )( 2 1 4114344323321221 yyxxyyxxyyxxyyxxP 面积计算的算法： 经整理后得：) 11, 2 , 1()( 2 1 1 11 ininiYYXXP n i iiii 时，；当 界面参考： 提示：显示框用 Cedit 控件变量 对每个输入的坐标 用 CString str 临时变量 格式化，然后用 CEdit 的控件变量插入 2.交会定点计算函数设计 把前面学过的前方交会、测边交会、后方交会程序写成函数的形式，然后再通过主程序 调用 实验实验 4 类的创建类的创建 一一、实验目的实验目的 1. 掌握面向对象编程基本思想 2. 掌握 VC+.net 中创建类 3. 掌握建立和使用对象 4. 掌握运算符号重载 5. 理解类的继承和多态性 二二、实验内容实验内容 1.设计一个角度类。要求该类具有度分秒至度的换算、度至度分秒的换算、度与 弧度的换算等功能。提示：设置一个角度大小属性，并设定该属性为缺省属性； 另设一个状态属性，表示当前设置的角度大小的形式；度分秒、度、弧度间的相 互转换的方法；定义运算符号（加、减）方法，使得角度类能够像一种普通的数 据类型样的方便使用。 2.用设计好的角度类重新编写后方交会定点程序。 实验实验 5 文文 件件 一一、实验目的实验目的 掌握文件对话框的使用方法。 掌握 C+文件操作的一般步骤及实现方法。 了解 MFC 文件操作的特点及使用方法。 二二、实验内容实验内容 1. 编制简单的 Cass 数据文件进行数据整理的程序。 整理后的数据文件中要求无 重复点数据，且数据按点号大小的升序进行排序。要求整理后的数据按与原始数 据文件同样的格式保存为另外一个文件 示例数据“民用园燃气.dat”文件数据格式： 总点数 点号，编码，X,Y,H 例如： 要求： a.用SaveFileDialog和OpenFileDialog控件获取文件打开或保存的文件 名。 b.自定义一个测量点数据结构体，其元素包括：点号，编码，X,Y,H c.用文本框显示原始数据和整理后的数据 d按编程规范进行编码 提示： a. 读数据、保存数据、判断一个点数据是否已经存在、排序、在文本框中 显示文件内容等可以分别定义成一个子过程或函数。 b.基本流程： c.编程技巧 打开文件 获得总点数 根据点数调整数组的大 逐行读取数据，判断该点是否已经存在数组 中，若不存在，则把该数据存放在数组中 根据删除重复点后的总点 数，重新调整数组大小 按点号大小的升序排序 按原数据格式输出到另外一个文件 实验实验 6 图形程序设计图形程序设计 一一、实验目的实验目的 掌握 VC+.net 坐标系和各项设置方法。 掌握 GDI 绘图方法。 理解交互式图形程序设计 二二、实验内容实验内容 1.下列数据为一变形监测点的 24 期位移监测结果（分别为 X,Y,H） ，编制程序绘 制出该点的变形曲线图，每个方向一个位移序列图。 X方向变形曲线图 32.57 32.575 32.58 32.585 1357911131517192123 时间 X 变形曲线示意图 24 32.5801 -52.7876 0.1369 32.5786 -52.7892 0.1380 32.5784 -52.7845 0.1411 32.5812 -52.7852 0.1393 32.5782 -52.7863 0.1394 32.5791 -52.7852 0.1354 32.5788 -52.7841 0.1414 32.5788 -52.7817 0.1375 32.5745 -52.7833 0.1359 32.5815 -52.7854 0.1327 32.5822 -52.7841 0.1358 32.5839 -52.7826 0.1361 32.5820 -52.7852 0.1339 32.5800 -52.7863 0.1325 32.5792 -52.7845 0.1416 32.5807 -52.7834 0.1395 32.5778 -52.7846 0.1412 32.5792 -52.7843 0.1371 32.5794 -52.7833 0.1406 32.5806 -52.7841 0.1411 32.5800 -52.7863 0.1380 32.5785 -52.7840 0.1368 32.5811 -52.7848 0.1412 32.5828 -52.7863 0.1356 实验实验 7 常用测量程序设计常用测量程序设计 一一、实验目的实验目的 巩固类的创建与使用 掌握数组参数的传递 掌握常用测绘程序设计的技巧 二二、实验内容实验内容 编写高斯投影正、反算程序 正算公式： 5222425 5 3223 3 6425 6 44223 2 2 2 )5814185(cos 120 )1 (cos 6 cos )5861(cossin 720 )495(cossin 24 cossin 2 ltttB N ltB N lB N y lttBB N ltBB N lBB N Xx Be a N 22 sin1 tan tB Be cos a ba e 22 b ba e 22 l 是弧度转换为秒的转换单位， 是经度L同当前带中央子午线的差值，单位为秒。 X 为当前点到赤道的子午线长度为当前点到赤道的子午线长度。 反算公式： )8sin6sin4sin2sin)(1 ( 86420 2 BABABABABAeaX ae 长长长长半半半半轴轴轴轴 第第第第一一一一偏偏偏偏心心心心率率率率 522242 5 322 3 642 5 42222 3 2 )8624285( cos120 1 )21 ( cos6 1 cos 1 )459061( 720 )935( 242 yttt BN yt BN y BN l ytt NM t ytt NM t y NM t BB fffff ff ff ffff ff ff f ffff ff f ff f f l f B 是要求的点到中央子午线的经度差， 为底点纬度 下标“f”表示与 fB有关的量 f f f Be N M 22 cos1 f f Be a N 22 sin1 ff Be cos ff Bttan 注意：高斯投影正反算公式比较复杂，编写程序时变量定义一定要十分的清晰 )sin(sinsin2sin 0 2 640 2 20 2 000 BKKBKBKBBBf 0 2 0 )1 (Aea X B xX 即即 即即，y y= =0 0时时时时 x x 所所所所对对对对应应应应道道道道的的的的子子子子午午午午弧弧弧弧长长长长 实验实验 8 平差程序设计平差程序设计基础基础 一一、实验目的实验目的 巩固过程的定义与调用 巩固类的创建与使用 巩固间接平差模型及平差