地面控制网测量常用数据处理软件的应用比较

郭玉珍，王 浩

(黄河水利职业技术学院，河南 开封 475004)

0 引言

随着现代编程语言的兴起，地面控制网平差软件以其自动化程度高、通用性强、处理速度快和解算容量大等特点被广泛使用。 然而，由于有些用户对这些软件的数据处理过程和适用范围不太了解，致使软件的应用受到限制。 笔者在应用工程测量数据处理系统（ESDPS）、南方平差易（Power Adjust）、清华山维（NASEW）、科傻系统（COSA）4 种常用的地面控制软件，对给出的数据进行解算，并对解算结果进行比较，总结出了各种软件的应用特点，供相关用户借鉴。

1 软件特点与功能

1.1 软件的开发平台和特点

（1）工程测量数据处理系统（Engineering Survey ing Data Process Software，简称ESDPS）是睿智测绘科技公司开发的系列软件之一。 它是在中文Windows 系统下，用Visual C++6.0 开发而成的工程测量数据处理软件。 该软操作直观、界面美观、设计合理，利于用户操作。

（2）南方平差易（Power Adjust，简称PA）是由南方测绘仪器公司在Windows 系统下用VC++开发的地方控制测量数据处理软件。

（3）NASEW 工程测量控制网平差系统是清华山维新技术开发有限公司开发的系列程序之一，是一个适用于各种测量控制网平差的工具。

（4）科傻系统的地面控制测量数据处理通用软件包（简称CODAPS）是武汉大学测绘学院精密工程领域的专家研制系统。 它可以在便携式或台式微机的Windows 环境下运行。 该系统的特点是，自动化程度高，可以完成内业概算、平差和成果报表输出的自动化数据处理流程，解算速度快，解算容量大。

1.2 软件的基本功能对照

4 种软件基本功能对照如表1 所示，平差功能对照如表2 所示[1～3]。

2 软件数据处理流程

2.1 ESDPS软件

ESDPS 软件导线平差功能，适用于地形控制测量的附合导线、闭合导线、支导线、无定向导线等的解算。 每种图形，导线一端为两已知点（无定向导线除外）。 导线平差计算的过程可简单分为数据录入、数据处理和数据成果输出3 个步骤。

（1）数据录入。 要求根据线路的走向输入数据。在导线平差模块中，选择需要计算的导线类型。 在软件的数据输入窗口录入点名、已知点坐标、角度和边长。 软件不提供输入已知方位角的功能，如果知道已知方位而不知道另一已知点的坐标，可根据已知方位角假定距离，通过“坐标正算”计算出点坐标。 该点作为一个已知点。

表1 常用4种软件基本功能对照表Table 1 Basic function comparisons of four types of software

表2 常用3 种软件的严密平差功能对照表Table 2 Rigorous adjustment function comparisons of three types of software

（2）数据处理。 选择数据处理菜单，输入正确的数据信息，系统会自动显示运行结果。

（3）数据成果输出。 可以选择使用报表输出、绘图输出等。

2.2 南方平差易软件

平差易数据处理过程是数据录入、坐标推算、坐标概算、选择计算方案、闭合差计算、平差计算、成果输出等。

（1）数据录入。 南方平差易数据录入包括测站信息区和观测信息区两部分。 测站信息区中的“属性”用以区别已知点与未知点。

（2）坐标推算和概算。 坐标推算是由观测值自动推算近似坐标或近似高程。 坐标概算的项目有归心改正、气象改正、方向改化、边长投影改正、边长高斯改化、边长加乘常数改正等。

（3）选择计算方案。 计算方案中提供国家二等、三等、四等，城市一级、二级，图根等平面控制网。

（4）闭合差计算。 通过闭合差，可以检核闭合导线是否超限，甚至可检查出角度是否输入错误。

（5）平差计算。 根据不同的网形，自动进行平差计算。 在进行平差计算前，需要先设置先验的方向中误差与测距的固定误差和比例误差，并进行坐标推算。

（6）平差报告的生成与输出。 包括了精度统计表、网形分析、平差报告、报表模板定制、控制网平差报告、打印等内容。

2.3 清华山维软件

清华山维控制网处理的基本过程是数据输入、概算、闭合差计算、平差、精度评定、成果输出。

（1）数据输入。 数据输入分为手工输入和文件打开两种形式。 手工输入数据可以使用电子表格或文本编辑窗。 该软件对已知数据定义了属性，在进行数据输入时，应注意数据的属性。 另外，其观测值也支持不同的精度值，且固定观测值平差时，其权为先验误差的100 万倍。

（2）概算。 清华山维软件能对数据进行概算、归心改正和高斯改化。

（3）闭合差计算。 在使用闭合差运算功能时，系统可以完成各基本闭合差、权倒数、限差和属性的计算。

（4）平差、精度评定。 可采用单次平差、迭代平差、验后定权、多粗差剔除等平差方法。

（5）成果输出。 成果输出功能可以设置打印内容，对页面格式也可按照需求进行设置。

2.4 科傻系统软件

科傻系统可完成从概算到高程网、平面网平差的自动化数据处理流程，同时具有控制网优化设计、粗差探测与剔除、方差分量估计、闭合差计算等功能。 科傻系统数据处理流程是数据输入、控制网平差、粗差剔除和方差分量估计、报表输出。

（1）数据输入。 数据输入功能支持文件打开和手工录入两种方式。 平面观测值文件中的测站顺序可以任意排列。 在同测站上的方向和边长观测值，必须按顺时针顺序排列。 每一个有观测值的测站，在文件中只能出现一次。 已知边长和已知方位角的精度值设置为“0”。

在进行角度录入时，科傻系统与南方平差易、清华山维类似，要求每一个有观测值的测站在文件中只能出现一次，第一个照准点即为定向点或称归零观测值，其方向值定为0.0000，而且定向点必须是唯一的。 其他照准点方向值是从第一个照准点顺时针转到该照准点的角度值。

（2）控制网平差。 观测文件准备好后，即可进行平差处理。 平差前，一般要进行参数设置。

（3）粗差剔除和方差分量估计。 粗差剔除计算工作量较大，程序会对粗差信息及粗差探测过程粗差大小和所在观测值做出分析。 方差分量估计应在粗差剔除之后进行。 进行方差分量估计后，程序给出平差结果。

（4）报表输出。 报表输出功能可提供原始数据报表和平差结果报表。

3 数据处理结果及分析

本文采用附合导线和边角网两组数据进行解算，并比较计算结果。 附合导线数据使用4 款软件进行计算，边角网数据使用除ESDPS 以外的其他3款软件进行解算。

3.1 已知条件

附合导线的已知数据与观测数据如图1 所示。边角网的图形如图2 所示，已知数据G1（X：31250.25；Y:11500.41）、G2（X：33256.57；Y:10900.84）。 观测数据如表3 所示。 算例中所给的角度数据格式以度、分、秒格式表示，如“12.3456”表示12 度34 分56秒。 边长与坐标数据的单位为m。

图1 附合导线图Fig.1 Connecting traverse

图2 边角网形图Fig.2 Corner network

3.2 附合导线计算数据比较

将4 种软件附合导线中的3 个未知点的计算结果进行两两比较（如“ESDPS-PA”是Esdps），计算出的坐标值与PA 计算出的坐标值求差取绝对值。经过比较得出下列结果：X 方向差值最大10 mm，Y方向差值最大23 mm。 大部分数据差值在1cm 以内，最弱点的点位中误差为25 mm。

表3 边角网已知数据与观测数据Table 3 Known data and observing data of corner network

图3 附合导线计算结果比较图Fig.3 Comparison of connecting traverse computation results

3.3 边角网计算数据比较

边角网未知点有3 个，使用3 种软件进行解算，并将计算结果进行两两比较，得出如下结果：X 方向差值最大8.6 mm，Y 方向最大8.3 mm，总体差值在1 cm 以内，最弱点点位中误差为9 mm。

图4 边角网计算结果比较图Fig.4 Comparisons of corner network computation results

4 结语

根据以上的解算可以得出如下结论：（1）ESDPS软件操作方便、快捷、简单、易学，适宜计算地形控制测量中的附合导线、闭合导线，适用于地形控制测量近似平差。 （2）南方平差易、清华山维和科傻系统均属于严密平差软件，操作过程也比较相近。

由于软件采用的数学模型有差异，解算结果可能有微小差异。4 种软件都是较成熟的软件，对于小范围控制网都能达到工程的精度要求。 用户可以根据工程的精度要求和网形特点，选用不同的软件，以得出最优结果[4～7]。

[1] 平差易2005 用户手册[Z]. 广东南方数码科技有限公司，2005.

[2] NASEW 工程测量控制网平差系统使用说明书[Z]. 北京清华山维新技术开发公司，2007.

[3] 现代测量控制网测量数据处理通用软件包说明书[Z]. 武汉大学测绘学院武地课题组，2009.

[4] GB50026-2007.工程测量规范[S].

[5] CJJ8-99，城市测量规范[S].

[6] 孔祥元. 控制测量学[M]. 武汉:武汉大学出版社,2006.

[7] 罗年学,张正禄. 测绘工程专业地面测量教学实习系列软件及其应用[J]. 测绘通报,2001（9）:41-43.