基于VB程序的GPS基线向量网平差程序设计

成都理工大学 地球科学学院 魏 悦 秦岩宾 韩丽丽

基于VB程序的GPS基线向量网平差程序设计

成都理工大学 地球科学学院 魏 悦 秦岩宾 韩丽丽

基于VB开发平台的GPS基线向量网平差程序设计数据结构简单，操作方便，可以用来处理各种网型的GPS基线数据。本文，笔者主要介绍程序的设计流程。

一、程序设计的主要步骤

1.基线数据格式的设计和读入。

（1）数据文件的设计。GPS接受机观测值经过南方测绘GPS数据处理软件预处理后，可以生成不同格式的基线解数据。如：PowerAdi3.0 Trimble ，南方格式，TGPPS Ski Pro等。本文，笔者采用南方格式的基线解数据，每一行为每条基线的观测信息，加入已知点数据，用Excel进行简单编辑，即可得到程序所需的格式（网名.txt）。程序运用Do–Loop循环语句逐行读入基线数据并分别进行处理，结果用数组进行保存。其数据文件格式为：已知点点名，已知点X，已知点Y；起点名，终点名，起点X，起点Y，起点Z，ΔX，ΔY，ΔZ。在每一个数据之间用“，”作为分隔符。

（2）数据文件的读入。GPS基线数据的录入要根据数据文件的格式来编写程序的读入方式。根据数据文件的结构特点，采用数据逐行读入并分别对其进行处理，在读入每一行数据后，根据该行中的分隔符来分离一行中的不同类型数据，然后分别存储在对应的数组中。由于每一行的最后一个类型的数据不存在分隔符，所以要用另外一个语句来处理，可以采用right$（str，n）函数，直接读取每一行中最后一个类型的数据。

2.待测点近似坐标的解算。首先定义点名数组，通过依次访问所有基线的起点点名数组、终点点名数组以及已知点点名数组，根据不重复不遗漏的原则，查询所有点名（包括已知点），从而建立控制点点名数组，并保存控制点点名。假设第一点的平面坐标为x（1）＝100 000，y（1）＝100 000，按基线条数循环，判断基线的起点和终点是否已经计算出（如果起点坐标已经算出，那么终点坐标就等于起点坐标加上向量差；如果终点坐标已经算出，那么起点坐标就等于终点坐标减去向量差），依次循环所有的控制点数组，直到计算出所有的控制点坐标。加入已知点的坐标，计算出两个平面坐标系的转换参数（2个旋转，1个比例，1个尺度缩放），把假设坐标转换到已知点的坐标系中。

3.列误差方程及法方程组。该程序采用的平差模型是间接平差法。在列误差方程时，按观测基线循环，一条基线为一个误差方程。在计算出误差方程的系数及常数后，计算出法方程，并计算出法方程的系数阵元素。采用这种算法，只需要一个一维数组来临时保存误差方程系数元素，调用法方程组通用过程组成法方程。一条基线的误差方程处理完毕，即进入下一条基线，当所有的基线处理完毕时，完成法方程组成。

4.高斯约化法解算法方程组。使用高斯约化法解算法方程组，可按3个步骤进行。

（1）利用循环语句约化法方程系数阵和常数项，并回代求解未知参数。

（2）将约化后的法方程系数阵送入通用过程inversion（）求逆。

（3）按点号循环，求解待定点坐标中误差。其中，法方程系数阵元素存储采用上三角一维数组存储，其目的是节省存储空间，最初保存法方程系数阵，约化后保存法方程系数阵消化方程，求逆完毕后再保存法方程系数阵逆阵元素，最大程度地节省内存。

高斯约化共有3重循环，最外层循环控制约化次数，第二层循环控制约化的行数，最内层循环控制一行中所约化的元素。回代求解未知参数时，采用2重循环，外层循环控制求解未知数，内层循环控制回代次数。法方程系数阵求逆是利用高斯约化后系数阵，以单位阵的一列为常数项，回代求解得到逆阵元素。

5.平差成果输出。平差成果文件格式为txt，其中包括点名、x坐标和y坐标以及点位中误差mp。用总控制点数做循环次数，把每组数据都写入文本文件中，得到最终的平差文件，并将其保存在指定路径中。

二、平差成果检校

用南方测绘GPS数据处理软件处理相同的数据，得到的平差结果与运行本文程序得到的平差结果进行比较，以确定该程序的正确性。具体结果见表1。

表1 平差结果比较

由表1可知，两种程序所得的结果在X方向的差值为分米级，Y方向的差值为厘米级。出现这一结果的原因有二：一是采用的算法不同，二是本文中，笔者用的程序没有处理观测值的各种误差，如电离层、对流层折射误差等。

三、结论

GPS基线向量网平差程序能完成任意GPS基线向量网平差数据的处理，在使用性方面能基本满足用户的需要，但与商品化程序相比还有许多方面需要改进，笔者将对其进行不断改进和完善。