topadj测量控制网平差软件详细使用说明

威远图公司简介北京威远图仪器有限责任公司（简称WELTOP），是一家致力于空间数据的获取与应用开发、空间信息系统集成、空间信息服务的高新技术企业，创建于1997年1月。公司自成立以来，一直本着“真诚、服务、创新、发展”的企业精神，“以卓越的方式完成每一件事”的原则，集测绘设备销售、软件开发、信息系统集成、空间信息生产与服务为一体，短短几年时间里，已发展成为一家集空间地理信息和应用专业软件的研制和开发、空间地理信息增值服务、大型GIS工程承接为一体的全国性知名品牌企业，业务范围涵盖了整个测绘行业及服务于公众地理信息的所有工作范畴。2000年1月又分离出北京威远图数据开发有限公司，侧重于软件和系统工程的开发和研究。现在公司的产品与服务涉及领域包括国土、交通、水利、海洋、石化、电力、市政、农业、金融、商业、咨询等行业，在测绘行业中赢得了引人瞩目的一席之地。公司的主要业务范围包括测绘/地理信息采集设备、计算机与专业应用软件系统的开发/销售、以及相关的技术咨询和服务。目前主要产品分为软、硬件两大类，有公司自己开发研制的CITO和SV系列测绘成图软件、TOP系列测绘软件（平差及通讯等）、水利断面软件、道路测设一体化系统软件、地下管线测绘及管理软件、建筑物沉降分析软件、掌上测图系统、数字水准软件、数字矿山测绘系统以及房产测量师软件；另外我公司还承接GIS工程，已经推出并得到成熟应用的GIS系统有房产测绘信息管理系统、矿产资源管理信息系统、银行营业网点管理系统、通用测绘信息化管理系统、地下管网信息管理系统等；配套的硬件产品有全站仪、GPS、绘图仪、扫描仪等。2002年，威远图公司入住中关村德胜科技园区，同时获得北京市西城区政府下属隆达集团风险注资，被北京市认证为高新技术企业以及软件企业、获得北京市规划委员会颁发的测绘软件及地理信息系统开发的乙级资质，同年与美国知名企业AUTODESK公司携手，作为AUTODESKGIS产品中国测绘行业总代理，成为测绘行业唯一的一家ADN全球开发联盟成员。2003年，CITO这个由WELTOP构筑的测绘生产体系开始推向市场,该体系以地理信息为基础，以图形及数据的采集、生产、交换、分发、共享、扩展为核心，应用于测绘、数字制图、数据采集与更新、规划、市政、房产测绘、道路、勘察设计等领域。作为一家高科技企业，公司始终把尊重知识、重视人才放在第一位，目前有员工五十余人，高素质、年轻化是我们的主要特点，由教授、博士、硕士、学士等组成，在不断创业中形成了一个充满活力、勇于开拓的团队。WELTOP的成长离不开多年来支持和爱护我们的新、老朋友，现在除在兰州建立西北办事处以外，还在全国各地设立了将近20余家经销商，通过遍布全国的销售和服务网络，我们衷心地希望能为您提供最及时、最完善、最佳、最全面的解决方案，努力把公司做成一个完善的系统集成、信息运营企业。目录第一章概述811安装之前的准备9111TOPADJ运行环境9112TOPADJ控制网处理过程的支持9113TOPADJ的操作特点10114简单网的一般处理过程10115安装要求1012TOPADJ新版的特征1013使用TOPADJ工作台11第二章安装和启动TOPADJ1321基本软硬件要求13211硬件环境13212软件环境1322系统安装14221包装内含物14222硬件安装14223系统软件支撑安装14224TOPADJ的安装1423系统卸载1924系统启动21241用开始菜单文件启动21242用桌面快捷图标启动21第三章TOPADJ工作台2231在线帮助和总说明2232主编辑区操作22321基本概念23322基本操作2333功能控制区操作24第四章测量数据库及库文件管理2541测量数据库25411数据格式25412内容25413点坐标和高程属性26414观测值的分类和属性26415TOPADJ中数据单位的基本规定2842数据库文件管理28421文件名管理28422数据库存盘29第五章数据库编辑管理3051控制网属性30511控制网属性30512控制网平差和优化设计3052文本编辑3153格式设置3254联动计算3355数据库编辑中的安全措施34551纠错手段34552输入控制34553点名控制35554数据删除36555安全措施36第六章控制网概算3761坐标高程概算37611概算方法37612建议3862观测值反算3963归心改正和高斯改化39631归心改正39632高斯改化40633距离归算到任意高程面的改正4064大地正反算4065闭合差计算方法40第七章控制网平差和优化设计4271中误差和权的确定42711单位权42712观测值中误差43713类观测值的权4372平差及不等精度平差应用举例4473选择平差4574粗差定位和剔除46741粗差自动剔除方法概述46742粗差归入函数模型时的粗差检测方法46743粗差归入随机模型时的粗差定位方法47744采用的基本公式和算法4875控制网优化设计50751控制网基本参数计算50752设计应用举例51753可靠性分析5276观测值属性类的增加说明53761直接指定观测值的中误差53762为三类设计指定附加观测值5477关于平差和精度估算的几点说明54第八章控制网图形管理5681图形区基本概念及操作56811图形坐标系及比例尺56812系统区和用户区定义5782图形区绘制内容的选择57821点和点名58822观测值58823误差椭圆5883成果输出5983网图打印6384打印机设置63第九章其它功能6591查询、总帮助、辅助功能6592系统数据流程图68第十章平差算例说明70101平面网算例说明701011三角网算例T1OBS701012平面混合网算例EX41OBS701013三角导线混合网算例EX6OBS71102高程网算例说明71水准网算例LEVELOBS71103其它算例说明721031归心改正和高斯改化算例CENTOBS721032不等精度混合平差算例EX42OBS721033导线控制网算例HBOBS73第十一章快速入门算例练习74111算例数据说明74112数据输入76113设置计算方案80114平差计算81115成果输出84附录常见问题解答851TOPADJ安装应注意些什么852对无定向导线和无定向线形锁如何坐标概算853为什么不进行后方交会计算854如何获得最佳的平差结果85第一章概述TOPADJ工程测量控制网平差系统,是一个适用于各种测量控制网平差的工具。它与以往的此类平差程序有显著的不同。TOPADJ始于1993年8月的10版，在TOPADJV250的基础上，结合测绘行业和计算机技术的新发展，推出了WINDOWS版本。TOPADJ与最早的DOS版数据文件兼容，保留了原DOS中诸优点，同时在实用性和易用性上又下了大量的功夫，且TOPADJ与支持各种全站仪进行等级测量的保持了程序级的连接，真正实现了从数据采集，记簿整理，平差和成果打印的一体化。TOPADJ具有如下特点1适用于任意形式任意规模的平面和高程控制网的概算，平差和设计，无需编码。2自动求解控制网各种路线闭合差，提供了多种粗差定位和自动剔除功能。具有如验后定权法等多种平差方法可选。3具有现代电子表格效能的数据编辑和操作环境，在输入过程中，自动计算坐标、高程、差值等，并辅以网图动态显示。观测输入可选标准格式和多种常用网格式，还可自定格式；可选具有内联的文本编辑方式。4提供了与打印机和纸张自适应的网图打印，成果打印，格式和有效位数等可控易控，并具有打印前的预显功能。5操作上简单易学，图，文，数，控四者融为一体，具有丰富的说明和联机帮助。具有工作现场保护功能。6互用性强，支持网内多区域数据合并。可直接读入ERCD电子测量记簿的整理数据，可直接读入武测平差系统的数据文件。TOPADJ是商品化的测量专业软件，保证合理的后续服务，欢迎用户提出宝贵的意见和建议。本手册的主要目的是介绍TOPADJ版的使用和操作方法，本章介绍TOPADJ的一些特点；第二章描述如何安装系统；第三章介绍工作台的基本操作。第四、五章主要介绍了数据库的管理与编辑；第六、七章是本手册的重点部分，也就是平差计算与控制网优化；第八、九章介绍了一些辅助功能；第十章简单介绍了软件附带的部分算例；第十一章通过一个有代表性的平差实例一步步引导用户学习TOPADJ的基本平差操作过程，以便初学用户能有一个入门的阶梯。在你阅读本手册时，通常以楷体字表示说明、注意、和进一步了解。说明解释上文中没有说明的问题注意上文操作中需要注意的事项进一步了解介绍一些深层了解知识如果要了解进一步的信息，请参看控制网平差方面的书籍，如控制测量学同济、武测合编1988,6测绘出版社测量平差基础於宗俦、鲁林成1978,6测绘出版社11安装之前的准备111TOPADJ运行环境TOPADJ可以在以下环境中运行WINDOWS95WINDOWS98WINDOWSNTWINDOWS2000WINDOWSXP112TOPADJ控制网处理过程的支持数据录入，概算，闭合差计算，平差和精度评定是控制网处理的基本过程1数据录入分文件数据读入和直接键入两种。凡符合TOPADJ文件系统NOTE_FILE的数据均可读入，无需手工键入，特别是由ERCD电子记簿采集的数据与TOPADJ完全兼容。TOPADJ为手工数据键入提供了一电子表格，以站为基本单元进行操作，键入过程中TOPADJ将自动概算和绘制网图。观测数据的输入有多种方式可选，对习惯于文本格式输入的用户，TOPADJ提供了在线的文本编辑窗口。2概算完成全网的坐标高程计算，或反算观测值，归心改正，投影改化等。并能计算控制网的各种路线闭合差，以方便对观测质量的评价和粗差定位。3平差首先应定义单位权中误差等基本定权量。对小型网只做简单的单次平差就可以了，对大型网或复杂的网，TOPADJ提供了多种平差方法以满足不同的需要。4精度评定TOPADJ对所有点和边进行精度评定，还可对用户指定的边进行评定。优化设计中提供了分析数据和结果。5成果输出根据打印机和纸张的设置，以及所选的字体，TOPADJ自动设计和调整每页输出的内容和行数等，并提供了模拟预显功能。网图打印时，TOPADJ保证网格的精度。113TOPADJ的操作特点TOPADJ的界面风格与WINDOWS完全一致，具有菜单，工具条，状态条等基本框架要素。主窗口分隔成多个可滚动的视口，命令选择和参数设置则通过对话框与用户对话，修改后的设置及运行断点自动记忆。114简单网的一般处理过程1数据输入，可以是键入整理好的观测记录，也可以是从ERCD生成的MSM文件。2概算，计算坐标等。闭合差计算，并存储闭合差结果。3平差，在选择平差中设置先验误差，进行单次平差或验后定权法平差。4打印成果，先建立成果文件，模拟，打印。115安装要求在安装TOPADJ之前,首先要确认你得到的软件包是否完整，请记下你的软件“注册号”。使用过程中若有问题和版本更新要求，凭软件“注册号”与威远图公司联系。TOPADJ20版及更高版本属商品化软件，进行了加密。任何侵权行为所造成的后果自负。12TOPADJ新版的特征如果你使用过TOPADJ的早期版本，你会发现新版有很多新增加的功能,而且原来所熟悉的功能也被大大扩充了所有弹出式菜单和编辑窗口已全部汉化可解未知量个，不等精度混合平差、秩亏及拟稳平差错误提示明确，容错性更强图形区内容丰富可控性强图形打印和成果输出内容丰富，用户可直接定义格式修饰文件13使用TOPADJ工作台所有数据处理，从建库、概算、平差一直到成果输出均可在TOPADJ提供的工作台上反复进行直至完成。该工作台提供了丰富而强大的功能，详见第三章。其概貌如下工作台的基本屏幕分成六个部分（如图11）图11菜单和工具条控制点坐标高程显示编辑区测站名显示编辑区测站观测值显示编辑区控制网网形、精度显示控制区工作状态提示区对控制网基本数据的编辑都在三个区中完成，所有控制操作则在弹出式窗口或菜单中进行。该工作台提供了先进的用户界面具有电子表格功能的全屏幕多窗口编辑系统辅助用户完成数据输入，辅以层次菜单的直接控制系统为用户的控制式输入提供了方便。第二章安装和启动TOPADJ本章说明如何安装和启动TOPADJ,以及提高TOPADJ效率的一些建议。21基本软硬件要求211硬件环境处理器PENTIUM100以上兼容处理器内存RAM32MB最小64MB建议硬盘空间TOPADJ占用的磁盘空间很小，只要有1MB的磁盘空间即可。但如果磁盘空间太小，会影响WINDOWS运行时的交换数据。显示256色800600最小64X1000色1024768建议支持WINDOWS操作系统的显示适配器定点设备鼠标追踪球其他类型的定点设备光驱任意速度的光驱212软件环境操作系统WINDOWS98WINDOWSMILLENNIUMEDITIONMEWINDOWSXPWINDOWSNT40及SP50WINDOWS200022系统安装221包装内含物1、软件狗壹个2、程序光盘壹张3、使用说明书壹本4、包装盒壹个222硬件安装A应在关机情况下，将软件狗插入计算机并口，一定注意不要在开机情况下带电插拔软件狗，以免损坏并口或软件狗。打印机电缆可以接在软件狗上。多个软件狗可以串接；B有时连接了打印机或绘图仪，会出现软件狗失效的现象，这时应将打印机或绘图仪电源开关打开，以免软件狗供电不足。223系统软件支撑安装1、确认软件狗安装正确；2、开机，确认有无WINDOWS操作系统，若没有安装，请参照WINDOWS相关安装手册安装；3、安装TOPADJ。224TOPADJ的安装1、为确保TOPADJ被正确安装，应将系统中正在运行的所有其它无关软件关闭。2、将TOPADJ软件光盘放入光驱驱动器X（这里X代表盘符），在WINDOWS桌面上选中“开始”之“运行”，输入“XTOPADJ_NEWSETUPEXE”，并回车，如图21所示；或者在“我的电脑”中找到TOPADJ安装盘中的SETUPEXE文件，直接双击SETUPEXE。说明TOPADJ有两个安装文件夹TOPADJ_NEW和TOPADJ_OLD图213、显示TOPADJ初始化安装画面，请等侯。图22弹出如图23所示安装向导对话框，点取“下一步”。图234、显示如图24所示对话框，仔细阅读后点取“是”。图245、输入相关信息后，单击“下一步”（如图25）。图25显示如图26所示对话框，对话框显示的是默认安装文件夹，若更改安装路径，请点击“浏览”按钮选择或创建安装文件夹，然后点击“下一步”。图266、为安装程序选择程序组，一般默认并单击“下一步”（图27）；图277、在图28界面中，单击“下一步”即可；图288、显示如图29所示对话框，系统正在拷贝文件，并显示所拷贝的文件名和进度。图299、软件狗驱动程序安装结束后，显示图210所示对话框，提示用户TOPADJ已经安装结束，点击“完成”。图210安装完毕，程序菜单中会自动建立“WELTOP”程序组和“TOPADJ”程序项，且桌面上自动建立“TOPADJ”快捷方式，TOPADJ测量平差软件安装结束。23系统卸载1、点取“控制面板”；2、点取“添加删除程序”；3、点取“删除威远图TOPADJ平差软件”（如图211）；图2114、点取“更改删除（C）”按钮，弹出图212对话框图2125、单击“是”按钮，弹出图213对话框；图2136、卸载结束后，单击图213中的“OK”按钮结束卸载。24系统启动241用开始菜单文件启动TOPADJ正确安装后在WINDOWS操作系统的开始菜单中就已经自动设置了TOPADJ的启动菜单。具体方法是，用鼠标单击“开始程序WELTOPTOPADJ”菜单即可启动TOPADJ。242用桌面快捷图标启动双击桌面上自动建立的“TOPADJ”快捷图标。如图214所示。图214第三章TOPADJ工作台控制网平差以及精度设计所需的处理和计算几乎都可在TOPADJ提供的工作台上完成，如数据输入、编辑、修改、查阅、纠错、坐标和高程计算、归心改正、高斯改化、平差、控制网网型和精度设计、精度查询、网图缩放、绘制指定观测量、点位点间相对误差椭圆绘制、网图标准打印、成果文件格式修饰打印、窗口调整、数据库管理和闭合差计算等等。这些功能的描述和使用方法将在第二篇中分章介绍。如第一章第三节所述，工作台操作主要由数据编辑和控制操作两大部分组成。工作台的基本用键在线帮助当前编辑区转移本章着重介绍工作台的基本操作和基本概念。31在线帮助和总说明TOPADJ的帮助系统对所有操作都提供了在线帮助和目标索引,其帮助系统分类介绍了各功能类的特点、限制、提示和优化建议等。所以几乎所有的操作和使用技巧均可从联机帮助系统中获得。使用联机帮助命令SHIFTF1可直接获得TOPADJ的部分功能的帮助。当你选择了工具条上的联机帮助按扭，鼠标指针就会变为一个箭头和一个问号。然后选击TOPADJ窗口中感兴趣的部位，如工具条上的按扭。你将获得关于它的帮助。32主编辑区操作控制网的基本数据由点信息和观测信息组成，连同控制网的一些控制信息共同构成了控制网数据库。关于数据库的描述见第四章有关部分。基本数据的输入是以点和测站形式进行输入的，它符合控制网观测数据的记录格式。其输入和编辑所在的工作区域即为主编辑区321基本概念主编辑区分为三个编辑窗口点区点的名称PNAME,5个任意字符组成,区分大小写坐标属性X,表明坐标在平差中所起的作用高程属性H,表明高程坐标高程X,Y,H,点的坐标和高程值站区测站名称SNAME,当前编辑的测站名称测区照准点名TNAME,当前测站中观测值的照准点名称观测类别C,观测值分类值,如方向或平距等观测属性A,观测值在平差中所起的作用观测值OBSERVE,观测值观测误差ERR,多余观测的差值或平差后的改正值各区中,每一行称为一条记录,由空格分隔的独立数据项为一个字段。322基本操作这些窗口都具有全屏幕编辑功能,其编辑操作键定义如下按循环方式转移到下一个编辑窗口上下方向键在窗口区内改当前工作记录左右方向键在记录行上移动当前工作位置,移到字段尾后转到下一字段删除光标所在位置的字符删除光标前一位置的字符向上翻页向下翻页结束当前字段编辑,转到下一字段切换“插入”和“修改”编辑方式删除当前记录33功能控制区操作对控制网数据库的管理和各种控制操作是通过菜单和对话框来完成的，使用方法同WINDOWS。第四章测量数据库及库文件管理41测量数据库411数据格式TOPADJ的工作核心是其文件系统，工作平台以TOPADJ二进制数据库为基础，支持文本格式的数据文件。二进制库和文本数据文件的相互转换由TOPADJ自动完成。TOPADJ以默认的扩展名来产生或使用的文件如下OBS二进制数据库文件，存放整个控制网的所有数据，包括坐标，高程，观测数据，精度评定数据，处理参数等等。是一基本工作文件。MSM文本格式数据文件，可在诸如NOTEPAD，EDIT等文本编辑软件下编辑的文件。它由ERCD电子测量记簿生成，是ERCD对采集到的多测回观测数据整理后的平均值结果。COO一般是纯坐标文件，在ERCD中使用。格式要求首行包括UUU假定值MA1S417902344类斜距1790234米415TOPADJ中数据单位的基本规定所有角度量均以“度分秒”为单位。如3236426表示为3236426所有尺度量均以“米”为单位,如坐标、高差、水准路线长度等距离的比例误差以PPM（百万分之一）为单位42数据库文件管理可对数据库文件施加的操作有新建、打开、存盘、另存、加入数据等。421文件名管理打开菜单“文件”组1、建立新库选中“新建”命令可创建TOPADJ新库。2、打开文件选中“打开”命令，此时屏幕出现一对话框（图41）图41选中文件类型框中所列出的文件名，然后“确定”，即可打开该文件。或直接输入TOPADJ所允许的已存在的文件名，亦可打开该文件。3、加入数据选中“加入数据”此时屏幕出现图42对话框图42选中或直接输入已存在的数据文件，然后“确定”，可将该文件加入到当前控制网中。操作参见“打开”命令。422数据库存盘为防止意外掉电或其他原因造成数据丢失,用户应经常将数据库存盘存盘可用“文件存盘”菜单命令将当前网数据按当前文件名存盘，和“文件另存”菜单命令以指定文件名存盘，TOPADJ显示另存对话框。当新库存盘时TOPADJ显示另存对话框，键入库名。每当退出TOPADJ或调入新库时,若当前库已经被修改过，TOPADJ将提请用户存盘。第五章数据库编辑管理对数据库进行编辑管理是TOPADJ工作台的中心任务。在点区、站区、测区这三个编辑窗口中的操作方法已在第一篇第三章中做了详细的介绍，本章主要介绍在编辑过程中TOPADJ提供的一些控制措施，及其使用方法。51控制网属性511控制网属性TOPADJ允许数据库同时容纳控制网中的平面和高程数据，但在各种计算处理中平面和高程数据是分开进行的。即，平面和高程数据可被同时编辑，但运算处理则是分开进行的。在某一刻，究竟是对平面数据处理呢，还是对高程数据处理这取决于控制网的当前“属性”。选中菜单“计算”组中的“计算方案”项，可打开一对话框，其中有一项处理网型，若选中平面网，那么所有计算处理只对平面数据进行。若选中高程网，则所有计算处理只对高程数据进行。512控制网平差和优化设计TOPADJ可对控制网进行“平差”和“优化设计”。“平差”和“优化设计”的区别在于后者不对观测值进行改正，支持无多余观测的控制网，且支持由坐标高程反算观测值等功能。主要用于控制网精度设计和测量教学及科研之中。选中菜单“计算”组中的“计算方案”项，可打开一对话框，其中有一项“处理方法”，若选中“平差”，表示对控制网按平差处理。若选中“优化设计”，表示对控制网仅进行精度估算。52文本编辑选中编辑菜单中的文本编辑窗，可将电子表格格式变成文本格式，并进入文本编辑窗口（如图51），用户可按文本编辑格式对控制网数据进行编辑。图51转换中坐标高程仅保留固定点数据，观测数据属性为7的删除数据不予转换。为与普通文本文件区别，该文件的格式要求首行包括“003600路线长0若不满足以上2、3、5条的数据，其输入或修改无效。553点名控制1点名可以是任意可显字符，不得多于个字符。2在点区，若修改已有点名，系统则弹出一选择框（图55）图55若选“是”原有点名将被替换,若选“否”系统则提示“当前记录未被接受”，保留原点名。3待定点的坐标高程允许为0，其值由观测值概算出来。4在站区和测区可直接产生新点名。说明有时为安全需要，可在点区一次输入所有点名，然后设置“不许测区增点”，以禁止在站区和测区产生新点，防止错误点名造成的麻烦。注意若一个点的X和Y值均为0,系统则认为该点的坐标尚未概算出来。如点的H值为0,认为高程概算未完成。这样的点不能参加平差。554数据删除删除记录有两种方法1将要删除的记录的属性赋予7。系统将不对这样的记录进行有效性检查，且不参加概算、平差、绘图、精度查询成果输出等过程。这种临时删除在条件非常复杂的控制网中是非常有用的，如一站有多个仪器高或多个归心元素时，可先将部分观测值赋7，概算后，进行属性调换，再概算，然后全部改为有效值，再进行平差等处理。2用进行永久性删除此时系统弹出一选择框（图56）图56确定后选“是”即可。对观测值记录，若该值被系统用作计算条件，则系统将暂时关闭“联动坐标高程计算”功能，直到用户自己重新打开。555安全措施除以上的“观测值有效性控制”和“不允许测区增点”等措施外，用户可在“计算”菜单中“计算方案”项窗口中设置“不允许修改库”来禁止对数据库的任何修改1不能在主编辑区进行任何编辑操作，如增添、删除、修改等。2不能进行任何概算，包括“归心改正”、“高斯改化”等。3不能进行平差和精度估算。第六章控制网概算概算是控制网平差的基础，TOPADJ所能提供的概算内容有由观测值计算点的坐标或高程由坐标或高程反算出观测值方向归心改正方向和距离的高斯改化距离归算到任意高程面的改正大地正反算能计算控制网的各种路线闭合差，以方便对观测质量的评价和粗差定位。选中“计算”菜单项中的对应概算项，用户可选择完成所需的概算内容。本章分别介绍各种概算所采用的方法及操作建议等，有关计算公式请参见第七章。61坐标高程概算坐标高程概算由观测值计算出待定点的坐标或高程，对多余观测计算出其与坐标或高程的差值。有两种概算方法联动计算和全局计算。联动计算指每当有观测值输入或修改时，系统立即进行计算。全局计算指先将所有待定点的坐标或高程置为0000,然后用观测值全部重算。611概算方法TOPADJ采用有向图结构存放和处理控制网观测数据,以此为基础的自动推理机制动态跟踪着用户的数据输入，可随时进行坐标或高程的计算。1坐标和高程推算对方向值、方位值、平距和高差包括三角高程推算出的高差观测值、若两端点坐标或高程已知、则计算其误差观测值反算值，并加上“已处理”标记。若两端均未知，则什么也不做，返回。若能构成计算条件，则计算坐标或高程。“联动”计算时，每当有新的数据输入后，系统即刻进行以上处理，并在站内进行递归计算。若推算时出现双解，系统待以后有关观测值输入时自动进行判定。“全局计算”时，对无法判定的双解（如两边交会）,将以图示方式提交用户确定。高差是计算高程的唯一条件,包括用户输入的高差和用竖直角计算出的三角高程的高差。2三角高程的高差计算由竖直角天顶距计算高差时，仪器高、照准高必须已知,距离由TOPADJ推算先查找坐标反算距离，若失败，再查找平距和斜距观测值。计算出高差后，系统将该高差作为一条观测值，赋予间接高差的分类号注意注意平差时，是间接高差参加平差，而竖直角或天顶距是不参加的。若同一站中有多个仪器高，则每个仪器高仅对它后面的观测值有效。说明照准高的作用域与它所在的站有关设测站为，照准点为，由的竖直角或天顶距计算三角高差时，首先查找站是否有目标点为的照准高，若无再在站查找目标点为的照准高。也就是说，点站上的点照准高可作用于所有以为照准点的三角高差，而站上的目标名为的照准高在计算的三角高差时有最高的优先级。仪器高和照准高实例说明请参见TOPADJ系统盘上的例子TRIHOBS。612建议虽然TOPADJ对观测值的输入顺序无要求,但为了及时了解输入情况和误差情况，用户仍应尽可能地先从已知点开始按一定的推算路线进行输入，这样TOPADJ推算坐标或高程所需的用时就较少,系统运行效率也比较高，特别对大型网按“联动”方式输入时更应这样。建议平差前用“计算”菜单组的“坐标概算”项，或用工具条第四条“由观测值计算坐标或高程”进行全部重算。此项概算不改变观测值和固定点坐标和高程,而只重算所有待定点的坐标或高程值。62观测值反算对控制网进行精度估算时可以用观测值反算功能，由系统计算观测值用户输入照准名和观测值的类型，并赋予观测值属性为3，然后TOPADJ将根据坐标或高程来反算指定类型的观测值，反算成功后，观测值的属性从3被改为0。可进行反算的观测量有方向值、方位值、距离、直接高差和间接高差四种。对于方向值反算，系统自动规定测站第一个方向为零方向。反算观测值同样有“立即”反算和“全局”反算两种。“立即”反算指在输入观测值时赋予属性3，这时，系统立即对其反算。“全局”反算指选中“计算”菜单组中的“反算观测值”，系统即对所有观测值只要属性不为7进行反算。反算功能要求在控制网处于“估算”状态。这种功能对建立一个模拟网，以进行精度分析和科学研究是非常有用的。为保证控制网平差中，观测值的真实性和可靠性，对处于“平差”状态的控制网，系统禁止反算观测值。63归心改正和高斯改化631归心改正归心元素值按观测值输入，属性为0，改正后归心元素的属性被系统改为7，以标志观测值已被归心改正过，在以后的处理中对观测值不得再进行归心改正。归心改正分测站归心改正和目标归心改正。归心改正是按站进行处理的，测站归心元素和目标归心元素的作用域同上一节中仪器高和照准高的作用域定义相同。方向归心改正后将永久性改变有关的观测值，所以使用中要特别小心。一般使用过程为先进行坐标概算，确认观测值无错后，存库进行归心改正，然后再进行一次坐标概算。最好将归心改正前和归心改正后的数据存于不同的数据库中，以利在发现错误后，可重新调入归心改正前的原始数据进行重算。实例请参见TOPADJ系统盘上的例子CENTOBS。632高斯改化高斯改化按三、四等网的改化公式对方向和距离进行高斯改化改化前若指定对Y值加500公里常数，则改化时将对值先加500公里常数改化后Y值不变，然后进行改化。高斯改化将永久性修改相应的观测值,使用时要特别小心,请参考方向归心改正的建议。633距离归算到任意高程面的改正该项改正取严格的改正公式。用户可指定归算面的坐标系（如北京54坐标系或80大地坐标系）和归算面的高程。若归算到参考椭球面，可输入大地水准面到参考椭球面的高差，注意要反号输入。详见联机帮助。高斯改化和距离归算到任意高程面的改正前,应指出Y值是否含500公里常数。64大地正反算完成大地坐标和高斯坐标的正反算，以及换带计算。有54坐标系和80坐标系两种。65闭合差计算方法TOPADJ所增主要功能是“闭合差计算”部分可计算并统计控制网的每一项闭合差、权倒数、限差。虽然在数据输入中TOPADJ对点和观测值无编码无顺序要求，但却能自动搜索出任意控制网的所有条件路线，计算出闭合差、权倒数、限差，对导线还提供了最大边长误差和最大方向误差的位置。以列表，附图的形式，供用户查询和输出。进入闭合差运算功能时，系统已经完成了各基本闭合差、权倒数、限差，属性的计算。限差为权倒数开方限差倍数单位权中误差平面网为角度、闭合差种类高程网有附合路线和闭合路线高差闭合差。平面网有方位角闭合差、图形闭合差、导线闭合差、极条件和基线条件闭合差，均以为单位。对导线闭合差除给出FX,FY,FD,D,FD/D等基本误差数据外,还提供该导线上最大边长误差所在的边MAX_E,以及最大方位误差所在的边MIN_E,供用户参考。导线闭合差和基线极条件闭合差均为经角度闭合差调整后的计算值（这一点与传统计算方式是一致的）。、闭合差的叠加运算系统首先计算出所有独立的闭合差路线（条件闭合差），并进行优化使其最短，形成基本条件（闭合差），供用户操作使用。用方向键用户选择活动条件，将它可传送到工作条件（最后一个多余的空条件）中，或进行二者的叠加生成新的条件（系统将计算出新的闭合差）。可用新生成的条件来替换基本条件。通过这种简单的闭合差组合，用户可分析任意路线的闭合差情况。基线极条件路线是以基本条件中的三角形为基础推算得的，用户同样可通过修改基本条件来得到不同的基线极条件。具体操作方式参见TOPADJ的联机帮助（）。第七章控制网平差和优化设计控制网平差和优化设计是控制测量的两大主题。TOPADJ除常用于平差外，同时也支持对控制网进行优化设计，并提供了许多辅助手段，如根据坐标或高程反算观测值等。控制网设计不会有各种改正数，并且不要求有多余观测。在大型测区，基本控制和加密测量往往是同步进行的，不等精度混合平差既可提高整网的精度和可靠性，又能统一原始数据的录入。TOPADJ对这种新的需求提供了支持。它允许对每个观测值直接指定权中误差形式，更为方便的是它直接支持将观测值划分为两个精度级0类和4类，然后统一指定它们的精度。控制网设计中，由显著水平A0和检验功效B0确定非中心参数D0。平差首先应定义单位权中误差等基本定权量。对小型网只做简单的单次平差就可以了，对大型网或复杂的网，TOPADJ提供了多种平差方法以满足不同的需要。精度评定TOPADJ对所有点和边进行精度评定，还可对用户指定的边进行评定。优化设计中提供了分析数据和结果。下面分别就确定权的方法、不等精度混合平差、秩亏和拟稳平差、粗差自动定位及剔除、优化设计等问题给予说明。71中误差和权的确定平差所采用的方法为间接平差。方向观测采用史莱伯约化法则消去定向角。但在秩亏网和拟稳网中采用角度作为平差元素。支持不等精度混合平差,即0类属性为0的观测值和4类属性为4的观测值可同时参加平差。平差前需指定各观测量的先验中误差，系统将据此来确定权。711单位权平面网单位权指0类方向观测值的权。而在秩亏网和拟稳网中指测角中误差。高程网单位权指0类直接高差一般指水准测量高差的权。单位权中误差均不得为零,若用户置为零,系统将强制赋予默认值0000170类方向中误差17秒和0010米0类直接高差中误差。712观测值中误差1方向中误差一般为测角中误差的1/SQRT20707倍。可按相应的等级套算。如对四等网，方向中误差07072417。输入为0000172边长中误差由固定误差和比例误差组成。对激光测距仪，一般取其标称精度值或经验值。对钢尺量距，一般取经验值。注意边长比例误差以百万分之一PPM为单位。如钢尺导线的丈量精度为1/5000200PPM，则比例误差为200PPM。边长的权0类方向中误差/边长固定误差边长比例误差平方3直接高差中误差直接高差是类值为H的高差，一般指水准测量的高差。若高差路线以距离表示，则误差指每公里高差中误差，权1/路线长公里若为站数，则指每站高差中误差，权1/站数。确定测段权倒数的次序为用户直接输入的测段长度或测段站数，两端坐标反算边长。若均不成功，则不能进行平差或精度估算。4间接高差中误差间接高差是类值为的观测值，一般指可由三角高程或高程导线测量计算出的高差。间接高差中误差指每公里高差中误差，权1/距离的平方713类观测值的权以上五种误差均有0类和4类之分。4类观测值的权单位权中误差/4类观测值中误差平方若控制网中无4类观测值，则无需指定其中误差。72平差及不等精度平差应用举例对秩亏网和拟稳网应特别注意以下几点约定只要存在固定点，就按常规网处理这时拟稳点按待定点处理。若有拟稳点属性为2的值，采用拟稳平差。采用独立角度值参加秩亏网或拟稳网的平差，即在照准了N个方向的中心点上仅有N1个独立角值不是N个,请特别注意这一点。对平面网，秩亏度必须，可处理仅含X和Y位置秩亏的网,但不能处理仅含尺度或方位秩亏而位置固定的网。这一点与第一条约定是相同的。请注意“独立网”与“自由网”的区别。在独立网中一个点的位置、一条边的方位和或边长已经被设定为固定值。而“自由网”与“秩亏网”属同一概念。平差分为“单次平差”和“选择平差”。用户可指定迭代次数，系统终止迭代的条件为达到迭代次数，或本次平差后单位权中误差与前次平差后单位权中误差之差小于先验单位权中误差的1/100。对控制网按“精度估算”处理时，则只有“单次平差”一种方式。平差开始后，系统执行以下过程、预处理分析概算的完成情况，即是否仍有待定点的坐标或高程未算出，是否能确定所有观测值的权、组成法方程、解出法方程的逆阵、对平差网求出改正后的坐标或高程、对多次迭代，若条件不满足，继续第步、对平差网进行观测值改正、精度评定平差中系统随时报告平差的进展情况，如预处理、正在某次迭代等。若平差成功，系统报告平差后各观测量的验后中误差。若失败，系统报告失败的原因预处理出错。检查概算是否完成，是否有非法观测值等组法方程失败。可能有非法观测值，或同点不同名等情况必要观测数不够。平差要求至少有一个多余观测值，精度估算要求观测数与必要观测数至少相等法方程解算失败。可能是某个待定点上的必要观测数不够等平差中系统自动对所有点和所有观测值的边进行点位误差平面或高程、点间误差相对误差、比例误差或高差中误差评定。用户可指定任意两点无观测值联结,让系统评定其点间误差平差前输入一个属性为的观测值。在TOPADJ中系统允许输入另一类观测值，即属性为4的“4类观测值”,它与基本观测类“0类观测值”在平差中都做为含有误差的观测值，但具有不同的精度（权不相等）。通过不等精度混合平差，可解决复杂网的平差问题，如某高程网中包括三等水准测量、图根水准测量、光电高程导线、三角高程测量，若要同时平差，则可分别将它们规定为0类直接高差、4类直接高差、0类间接高差、4类间接高差，并给出各自的先验中误差。某平面网中有三等三角测量、五秒小三角测量、GPS基线测量、光电测距，若同时平差，可分别指定为0类和4类观测值73选择平差控制网平差采用间接平差对平面网可按“方向”或“角度”进行平差。平面网平差时要求知道先验的方向中误差单位度分秒和测距的固定误差单位米及比例误差单位百万分之一PPM，4类观测值可用来进行不等精度平差，若你的网中含4类观测值，则需确定相应的精度值。对控制网平差时可选择单次平差仅进行一次普通平差，不进行粗差分析丹麦法一种指数形式的由改正数定权的稳健迭代权法平差带权探测法由标准化残差定权的稳健迭代权法平差HUBER法由改正数定权的稳健迭代权法平差周江文法由改正数确定变权或剔除的稳健迭代权法平差多粗差后剔由标准化残差逐次踢除粗差的向后剔除法纯迭代平差不修改权而仅由新坐标修正误差方程的迭代法验后定权法不同类观测值混合平差时由各类测值的验后方差确定相应类权的平差方法74粗差定位和剔除TOPADJV250增加的粗差定位和自动剔除方法反映出该领域较新的科研成果。粗差处理的基本思路对粗差,由用户通过闭合差比较、可靠性分析来人工剔除，或选用一种稳健迭代权法，进行粗差自动剔除。741粗差自动剔除方法概述可靠性研究的一个最现实目的是如何在平差过程中,自动地发现粗差的存在,并正确地指出粗差的位置,从而将它从平差中剔除,这就是所谓的粗差自动定位问题。粗差作为一种模型误差,可以从两个角度去理解它第一,粗差归入函数模型，含粗差的观测值可以看作与其他同类观测值具有相同的方差、不同的期望的一个子样。可根据平差的结果严格构建相应的统计量，在给定的显著水平下，便可与临界值A相比较，从而判断相应的观测值是否包粗差。第二，粗差归入随机模型，含粗差的观测值可以看作与其他同类观测值具有相同的期望，但不同的方差的子样，含粗差观测值的方差将异常的大。可根据逐次迭代平差的结果来不断地改变观测值的权，最终使含粗差的权趋向于零，从而达到剔除粗差的目的。此方法的核心是如何选择合理的权函数。目前有从稳健ROBUST估计法出发的各种经验给权方法，其中尤以丹麦法出名，另外亦可以直接由最小二乘法验后方差估计原理出发，导出其权函数。还有一种直接从MIN条件出发，即从改正数绝对值总和最小条件出发的非最小二乘直接解法（即线性规划法），在进行粗差定位中亦有应用前景。742粗差归入函数模型时的粗差检测方法、单个粗差的检测方法在已知单位权方差的情况下，有下列正态变量的检验量标准化残差通过T分布的检验量进行检验。、多个粗差的检测方法比较简单的办法是连续使用一维的数据探测法来发现多个粗差。一种处理方法是从全部观测值参加平差出发，进行一维的数据探测，并去掉标准化残差最大的那个观测值。在下一步由个观测值参加平差，又一次进行数据探测，逐个地剔除粗差。成为“向后选择法”。一种是从最小可能的无粗差的数据组开始进行平差，根据平差结果来计算那些被怀疑而未参加平差的观测值的改正数，对它们进行数据探测，从而判断它们是否真的含有粗差。BENCIOLINI等人建议采用组合的向前向后选择法在第一阶段中先采用数据探测法向后选择，找出那些怀疑有粗差的观测值，然后在向前选择过程中再来决定那些被怀疑的观测值是否真的含有粗差，或仍为正常观测值应参与平差。743粗差归入随机模型时的粗差定位方法选择权迭代法的基本思路由于粗差未知，平差仍从惯常的最小二乘法开始，但在每次平差后，根据其残差和其他有关参数，按所选择的权函数，计算每个观测值在下步迭代平差中的权。如果权函数选择得当，且粗差可定位，则含粗差观测值的权将越来越小，直至趋近于零。迭代终止时，相应的残差将直接指出粗差的值，而平差结果将不受粗差的影响。这样便实现了粗差的自动定位和改正。迭代中权函数按其内容区分为1残差I的函数2标准化残差I的函数3方差估值LI的函数已见到一些权函数可列举如下1Q迭代法最小范数迭代法PK11/|VK|C当Q1PK11/VKEXP2C当Q0PK11/|VK|EXP2QC当0C其中,P0为权系数,M0为观测中误差,而常数C33带权数据探测法EL_HAKIM提出1,当I413I|VI|/0/SQRTQVII4HUBER估计法1,当|V|CC可取07205验后估计法李德仁法6周江文法观测值的权为PI,迭代权为W,等价权PPIW估计函数分三段残差在15以内采用最小二乘估计1525内采用1一次基数最小估计25以外为0基本结论（1P203）对于稳健权迭代法，以各观测值的验后方差作为权函数的基本成分，并取指数函数形式，是较为理想的用于粗差定位的权函数。744采用的基本公式和算法TOPADJ中选用了丹麦法、带权数据探测法、HUBER法、周江文法和多粗差向后剔除法等五种具有代表性的方法。这些方法对边角导线混合网EX41OBS进行了测试,结果如下粗差17方向含518边含1米17含20“,18含01米方法迭代迭代迭代方向边丹麦法21“7501“20“796836“2133038带权探测法17“6501“19“486120“4200055HUBER法83“7457“55“771827“7190037周江文法18“4501“15“3138717“7210079多粗差后剔17“3501“16“399716“4210097从试验结果看到,各种稳健迭代权法均对粗差剔除有一定效果，其中多粗差后剔法效果最好。目前任一种粗差检测的方法，它的定位能力的好坏与该平差系统的多余量密切相关，多余量愈大粗差定位能力愈强，而且与初始权比、粗差大小和位置有一定关系。特别在含多个粗差且多余观测量很少的情况下，即使线性规划或多粗差后剔法也不能解决问题。这就要靠人工定位来剔除了通过闭合差和条件路线的任意组合进行分析，以及对比每个观测值的权、多余观测分量、残差、标准化残差等可靠性数据来定位粗差。建议由于TOPADJ提供了与网形无关的处理功能，在控制网观测中若条件允许应尽量做多余观测，如导线网测量中增加方向观测，以提高控制网的可靠性。粗差处理的一般过程为1使用纯迭代法以减少概算不准引起的误差2使用验后权法合理确定各类观测值不同的权比3使用某种稳健迭代权法进行粗差自动剔除若误差仍很大,且无法剔除粗差,4使用“查询粗差定位参考”找出标准残差最大的观测值和多余观测分量最小的值，选其一暂时剔除（观测值属性置），重复第三步。然后做出分析，进一步确定真正含粗差的值。也可5使用“闭合差计算”功能，通过分析闭合差来确定粗差位置。6粗差剔除后,进行第二步,并打印成果。说明一般认为粗差应在标准残差分量W最大而不一定是V最大的观测值上。TOPADJ将W2的观测值用红色表示。当有多个大W时，理论上只剔除W最大的观测值不能同时剔除多个，请用户参考有关书籍。75控制网优化设计八十年代以来控制网优化设计受到广泛重视，GRAFAREND提出了四个阶段设计问题，即基准选择、网形设