大地测量计算与课程设计实习报告

课程编号： 课程性质：必修大地测量计算与实习实习报告学院： 测绘学院 专业： 测绘工程 地点： 珞珈山 班级： 0xx 组号： 3 姓名： xx 学号： 20xxxx 教师： 丁士俊、刘宗泉、苏新洲 黄海兰、向东 等 2010年07月01日 至 2009年07月16日目录前言- 2 -第一部分：大地测量外业- 2 -实习目的与要求- 2 -实习内容- 3 -第二部分：大地测量编程- 3 -实习目的与要求：- 3 -实例：- 4 -一、实测斜距化算至高斯平面距离。- 4 -二、高斯投影正反算- 6 -三、大地主题正反算（高斯平均引数+白塞尔）- 7 -四、平面坐标转换4参数计算- 9 -第三部分：实习体会与收获- 31 -前言大地测量计算与实习，是07级测绘工程专业A,B,C,D,E专业方向的学生的集中教学实习。通过该集中教学实习，不但使我们巩固课堂上学到的理论知识，也使我们的实际动手能力、仪器操作能力得到较大的锻炼和提高。通过大地测量的编程作业，熟悉并巩固大地主题解算，高斯投影变换等应用，为今后的工作、研究、学习等提供扎实的基础。第一部分：大地测量外业实习目的与要求1） 巩固上课所学到的理论知识，并运用到实践中；2） 加强学生的实际动手能力、仪器操作能力，以及处理紧急情况的应变能力；3） 锻炼学生的团队意识，以及学生的组织能力，团队融洽力；4） 掌握精密水准测量的测量方法，熟练掌握数字水准仪的使用方法；5） 巩固水准记录和高差计算等工作。实习内容 根据学院安排，我加入测绘学院07级07班内第三实习大队。在组长张红娟的指挥下开始二等水准的外业测量。外业工作时间段，正值酷暑天气。而二等水准测量要求精度很高，因此，气温的影响是不能忽略的。为了在有限的作业时间内完成测量任务，我们在领到仪器后就开始了一系列的训练：扶尺、读数、测距等。这些练习在实际测量中为我们节约了不少时间。在正式开工前，我们还完成了测量的准备工作。包括：1） 莱卡数字水准仪的I角检验。I角检校采用方法AI1I2B。即在较平坦地区选择两个适当距离的两点A,B放置尺垫，而将仪器在两尺之间进行读数。根据规范，用于一、二等水准测量的仪器i角不得大雨15。而这次的检校结果完全符合。具体结果见附表一。2） 水准尺的零点差校正。零点差校正，我们选择在三区游泳池对面的篮球场上进行。早上8点，篮球场上没人，在其东侧的长楼梯处进行选点：地面、楼梯2阶、楼梯4阶各一个点。每点之间的高差均在20-30 cm间，且保持稳定。仪器则架设在距三点距离均相等的稳定地面上。测量中，每个尺均在三个点上进行读数，两尺读完后为一测回。共进行两测回。结果计算后，零点差满足要求。具体结果见附表二正面。3） 水准点之记。在测量前一天，进行了测量前的踩点。我们组分配的点为：B2,B4,B5。其中，B2位于本部幼儿园东侧，老年活动中心对面的马路边，处三岔路口。B4位于行政楼旁的三岔路中心，政管院门前。B5位于未名湖边围栏处，绝望坡下。具体地点见附表三。开工后，我们选择在上午7点至11点，下午3点至6点半进行水准观测，这样可有效避免夏日的酷暑对仪器观测精度的影响，同时在观测中对仪器进行遮阳。路线选择方面，我们选择了以B2为起点，顺路直下，经过梅园餐馆绕至三岔路坡顶，然后顺路至B4，再由行政楼，下绝望坡，到B5，再穿过梅园宿舍区，从梅园食堂下，顺路返回B2，形成闭合环。该路线中，绝大多数路段均有树荫遮蔽酷暑，而且通视良好，有利于测量。整个外业测量为期一周，在工作期间，组内每人均侧满100站，满足实习要求。且每个闭合环的往、返测精度均符合规范要求。因此，本次外业工作已经满足实习要求。内业计算中，组员每人计算了一个闭合环，计算的环精度满足要求，所测数据均无超限。内业计算的一系列数据见附表。第二部分：大地测量编程实习目的与要求：1） 熟悉大地主题的相关解算公式，熟悉高斯投影的相关内容。2） 熟练使用编程语言进行相关编程作业。实例：一、 实测斜距化算至高斯平面距离。using System;using System.Collections.Generic;using System.ComponentModel;using System.Data;using System.Drawing;using System.Linq;using System.Text;using System.Windows.Forms;namespace 距离归化 public partial class Form1 : Form static double a, b, c, e1, e2; public Form1() InitializeComponent(); private void button1_Click(object sender, EventArgs e) double s = Convert.ToDouble(textBox3.Text); double h1 = Convert.ToDouble(textBox7.Text); double h2 = Convert.ToDouble(textBox8.Text); string str1 = textBox2.Text; string str2 = str1.Substring(0, 2); string str3 = str1.Substring(3, 2); double B1 = Convert.ToDouble(str2) + Convert.ToDouble(str3) / 60 + Convert.ToDouble(Convert.ToDouble(str1) - Convert.ToDouble(str2) - Convert.ToDouble(str3) / 100) / 3600; str1 = textBox1.Text; str2 = str1.Substring(0, 2); str3 = str1.Substring(3, 2); double L1 = Convert.ToDouble(str2) + Convert.ToDouble(str3) / 60 + Convert.ToDouble(Convert.ToDouble(str1) - Convert.ToDouble(str2) - Convert.ToDouble(str3) / 100) / 3600; str1 = textBox5.Text; str2 = str1.Substring(0, 2); str3 = str1.Substring(3, 2); double B2 = Convert.ToDouble(str2) + Convert.ToDouble(str3) / 60 + Convert.ToDouble(Convert.ToDouble(str1) - Convert.ToDouble(str2) - Convert.ToDouble(str3) / 100) / 3600; str1 = textBox4.Text; str2 = str1.Substring(0, 2); str3 = str1.Substring(3, 2); double L2 = Convert.ToDouble(str2) + Convert.ToDouble(str3) / 60 + Convert.ToDouble(Convert.ToDouble(str1) - Convert.ToDouble(str2) - Convert.ToDouble(str3) / 100) / 3600; double W1, W2, N1, N2, Y1, Y2, M, N, R, Ym; B1 = B1 / (180 / Math.PI); B2 = B2 / (180 / Math.PI); L1 = L1 / (180 / Math.PI); L2 = L2 / (180 / Math.PI); W1 = Math.Sqrt(1 - e1 * Math.Sin(B1) * Math.Sin(B1); N1 = a / W1; Y1 = (N1 + h1) * Math.Cos(B1) * Math.Sin(L1); W2 = Math.Sqrt(1 - e1 * Math.Sin(B2) * Math.Sin(B2); N2 = a / W2; Y2 = (N1 + h2) * Math.Cos(B2) * Math.Cos(L2); M = a * (1 - e1) * Math.Pow(1 - e1 * Math.Sin(B1 + B2) / 2) * Math.Sin(B1 + B2) / 2), -1.5); N = a * Math.Pow(1 - e1 * Math.Sin(B1 + B2) / 2) * Math.Sin(B1 + B2) / 2), -0.5); R = Math.Sqrt(M * N); Ym = (Y1 + Y2) / 2; double m = (1 + Ym * Ym / (2 * R * R) + (Y1 - Y2) * (Y1 - Y2) / (24 * R * R) + Math.Pow(Ym / R, 4) / 24) * s; textBox6.Text = m.ToString(); private void radioButton1_CheckedChanged(object sender, EventArgs e) a = 6378137.000000000; e1 = 0.006693421622966; b = a * Math.Sqrt(1 - e1); e2 = e1 / (1 - e1); c = a * Math.Sqrt(1 + e2); 二、 高斯投影正反算计算公式：1.当将克拉索夫斯基椭球带入计算式，可得到正算公式：x=6367558.4969B-a0-0.5+(a4+a6l2)l2l2NsinBcosBy=1+(a3+a5l2)l2lNcosB其中：l=L-L0 N=6399698.902-21562.267-108.973-0.612cos2Bcos2Bcos2B a0=32140.404-135.3302-0.7092-0.0040cos2Bcos2Bcos2B a4=0.25+0.00252cos2Bcos2B-0.04166 a6=(0.166cos2B-0.084)cos2B a3=0.3333333+0.001123cos2Bcos2B-0.16666667 a5=0.0083-0.1667-0.1968+0.0040cos2Bcos2Bcos2B2.反算公式为：B=Bf-1-b4-0.12Z2Z2Z2b2l=1-b3-b5Z2Z2Z2L=L0+l其中：Bf=+50221746+293622+2350+22cos2cos2cos210-10sincos=x6367558.4969Z=y/(NfcosBf)Nf=63995698.902-21562.267-108.973-0.612cos2Bfcos2Bfcos2Bfb2=0.5+0.003369cos2BfsinBfcosBfb3=0.333333-(0.166667-0.001123cos2Bf)cos2Bfb4=0.25+(0.16161+0.00562cos2Bf)cos2Bfb5=0.2-(0.16667-0.0088cos2Bf)cos2Bf三、 大地主题正反算（高斯平均引数+白塞尔）计算公式：高斯平均引数正算公式为：高斯平均引数反算公式为：白塞尔大地主题正算公式：中间量：W1=1-e2sin2B1 , sinu1=sinB11-e2W1, cosu1=cosB1W1辅助函数：sinA0=cosu1sinA1, cot1=cosu1cosA1sinu1sin21=2cot1cot21+1, cos21=cot21-1cot21+1球面长度：0=S-B+C cos21sin211A=0+B+5Ccos21+0sin2(1+0)A经差改正数：=+sin21+0-sin21sinA0终点大地坐标及大地方位角：sinu2=sinu1cos+cosu1cosA1sinB2=arctansinu21-e21-sin2u2=arctansinA1sincosu1cos-sinu1sincosA1L2=L1+-A2=arctancosu1sinA1cosu1coscosA1-sinu1sin白塞尔大地主题反算公式：辅助计算：W1=1-e2sin2B1， W2=1-e2sin2B2sinu1=sinB11-e2W1, sinu2=sinB21-e2W2cosu1=cosB1W1, cosu2=cosB2W2L=L2-L1a1=sinu1sinu2, a2=cosu1 cosu2b1=cosu1sinu2, b2=sinu1cosu2采用迭代法同时计算起点大地方位角、球面长度及经差 =l+第一次趋近，取=0：p=cosu2sin, q=b1- b2cosA1=arctanpqsin=psinA1+qcosA1, cos=a1+a2cos=arctansincossinA0=cosu1sinA1, x=2a1-cos2A0cos=-xsinsinA0将计算得到的 再带回计算经差，直到最后两次相同或小于给定的允许值。大地线长y=cos2A0-2x2cosS=A+(Bx+Cy)sin反方位角A2=arctan(cosu1sin b1cos-b2)四、 平面坐标转换4参数计算计算方法：采用最小二乘理论，对所给的5个点的新旧坐标计算得到的转换参数进行平差处理。平差方法采用间接平差。 以上三个程序我用C#语言编写，为了美观，使用了一个程序囊括了以上三个程序。下面附上我编写的代码，以及程序运行图。主程序入口：using System;using System.Collections.Generic;using System.ComponentModel;using System.Data;using System.Drawing;using System.Linq;using System.Text;using System.Windows.Forms;namespace 程序合集 public partial class Form1 : Form public Form1() InitializeComponent(); private void button4_Click(object sender, EventArgs e) this.Close(); private void button1_Click(object sender, EventArgs e) 大地主题解算 a = new 大地主题解算(); a.Show(); private void button2_Click(object sender, EventArgs e) 高斯投影正反算 b = new 高斯投影正反算(); b.Show(); private void button3_Click(object sender, EventArgs e) 平面坐标转换 c = new 平面坐标转换(); c.Show(); 平面坐标转换参数计算：using System;using System.Collections.Generic;using System.ComponentModel;using System.Data;using System.Drawing;using System.Linq;using System.Text;using System.Windows.Forms;namespace 程序合集 public partial class 平面坐标转换 : Form public 平面坐标转换() InitializeComponent(); / / 矩阵乘法 / / / / private double, MultiplyMatrix(double, firstMatrix, double, secondMatrix) double, resultMatrix = new doublefirstMatrix.GetLength(0), secondMatrix.GetLength(1); /判断相乘矩阵是否合法，即第一个矩阵的列要等于第二个矩阵的行 if (firstMatrix.GetLength(1) != secondMatrix.GetLength(0) return null; /求结果矩阵 for (int rowIndex = 0; rowIndex firstMatrix.GetLength(0); rowIndex+) for (int colIndex = 0; colIndex secondMatrix.GetLength(1); colIndex+) /初始化结果矩阵的元素 resultMatrixrowIndex, colIndex = 0; for (int i = 0; i firstMatrix.GetLength(1); i+) /求结果矩阵的元素值 resultMatrixrowIndex, colIndex += firstMatrixrowIndex, i * secondMatrixi, colIndex; return resultMatrix; / / 求逆矩阵 / / / private double, Athwart(double, dMatrix) /获取矩阵的行数 int Level = dMatrix.GetLength(1); double, dReverseMatrix = new doubleLevel, 2 * Level; /初始化矩阵Level(2*Level) for (int i = 0; i Level; i+) for (int j = 0; j 2 * Level; j+) if (j Level) dReverseMatrixi, j = dMatrixi, j; else if (j - Level = i) dReverseMatrixi, j = 1; else dReverseMatrixi, j = 0; for (int i = 0, j = 0; i Level & j Level; i+, j+) if (dReverseMatrixi, j = 0) if (i = Level - 1) return null; int m = i + 1; for (; dMatrixm, j = 0; m+) if (m = Level - 1) return null; if (m = Level) return null; else /把i行和m行相加 for (int n = j; n 2 * Level; n+) dReverseMatrixi, n += dReverseMatrixm, n; double temp = dReverseMatrixi, j; if (temp != 1) /把i行数据，变成以1开始的一行数据 for (int n = j; n i; s-) temp = dReverseMatrixs, j; for (int t = j; t = 0; i-) for (int j = i + 1; j Level; j+) if (dReverseMatrixi, j != 0) double tmp = dReverseMatrixi, j; for (int n = j; n 2 * Level; n+) dReverseMatrixi, n -= (tmp * dReverseMatrixj, n); /返回逆矩阵 double, dReturn = new doubleLevel, Level; for (int i = 0; i Level; i+) for (int j = 0; j Level; j+) dReturni, j = dReverseMatrixi, j + Level; return dReturn; / / 矩阵转置 / / / private double, zhuanzhi(double, Matrix) double, temp = new doubleMatrix.GetLength(1), Matrix.GetLength(0); for (int rowIndex = 0; rowIndex Matrix.GetLength(0); rowIndex+) for (int i = 0; i Matrix.GetLength(1); i+) tempi, rowIndex = MatrixrowIndex, i; return temp; / / 矩阵减法 / / / / / private double, SubMatrix(double, A1, double, A2) /判断矩阵的长短是否一致 int a1 = A1.GetLength(0);int a3=A1.GetLength(1); int a2 = A2.GetLength(0); if (a1 != a2) return null; /矩阵相减 double, B = new doublea1,a3; for (int i = 0; i a1; i+) for (int j = 0; j A1.GetLength(1); j+) Bi, j = A1i, j - A2i, j; return B; / / 矩阵对应行列式的值 / / / private double MatrixValue(double, MatrixList) int Level = MatrixList.GetLength(1); double, dMatrix = new doubleLevel, Level; for (int i = 0; i Level; i+) for (int j = 0; j Level; j+) dMatrixi, j = MatrixListi, j; int sign = 1; for (int i = 0, j = 0; i Level & j i，切dMatrixm, j!=0)进行交换 if (dMatrixi, j = 0) if (i = Level - 1) return 0; int m = i + 1; /获取一个dMatrixm, j不为为0的行 for (; dMatrixm, j = 0; m+) if (m = Level - 1) return 0; /判断是否达到矩阵的最大行，若是，则返回0 /把i行和m行调换 double temp; for (int n = j; n i; s-) tmp = dMatrixs, j; /j行后面的所有行 for (int t = j; t Level; t+) dMatrixs, t -= dMatrixi, t * (tmp / dMatrixi, j); double result = 1; for (int i = 0; i Level; i+) if (dMatrixi, i != 0) result *= dMatrixi, i; else return 0; return sign * result; private void button1_Click(object sender, EventArgs e) double, B = new double10, 61,2496680.3320,508207.1730,0,0,0,0,0,0,1,508207.1730,2496680.3320, 1,2502077.0830,516686.0420,0,0,0,0,0,0,1,516686.0420,2502077.0830, 1,2505568.5170,510747.0770,0,0,0,0,0,0,1,510747.0770,2505568.5170, 1,2517684.4710,491942.3170,0,0,0,0,0,0,1,491942.3170,2517684.4710, 1,2524192.3650,522975.4290,0,0,0,0,0,0,1,522975.4290,2524192.3650; double, l = new double10, 1 21931.9510 , 117563.2290 , 27183.0990 , 126133.0350 , 30775.4590 , 120254.5690 , 43210.8240 , 101659.4900 , 49187.7330 , 132799.2230 ; double x0 = 0, y0 = 0, k1 = 0, k2 = 0; double, x = new double6, 1 x0 , k1 , k2 , y0 , k1 , k2 ; double, Bt = zhuanzhi(B); double, Nbb = MultiplyMatrix(Bt, B); double, W = MultiplyMatrix(Bt, l); double, Nbb1 = Athwart(Nbb); x = MultiplyMatrix(Nbb1, W