手机平台下的导线平差系统研究

何菊红，张星星，杨玲莉，张　颖

(成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610059)

HE Juhong,ZHANG Xingxing,YANG Lingli,ZHANG Ying

手机平台下的导线平差系统研究

何菊红，张星星，杨玲莉，张颖

(成都理工大学地球科学学院，四川 成都 610059)

Study on the Traverse Adjustment System Based on Mobile Phone Platform

HE Juhong,ZHANG Xingxing,YANG Lingli,ZHANG Ying

摘要：智能手机开发功能强大，在智能手机上开发导线平差系统对提高野外测量效率具有较大的意义，在现场能及时检查测量错误，避免返工。本文以Windows Mobile为平台，利用Visual Basic.NET语言，采用最小二乘法原理，建立了支导线、闭合导线和附合导线平差系统，并以实测数据进行了测试。实践表明，该系统实现了平差结算和精度评定，且操作方便，符合测量人员习惯。智能手机携带轻便，基于手机平台的导线平差系统具有很好的实用性和推广前景。

引文格式： 何菊红，张星星，杨玲莉，等. 手机平台下的导线平差系统研究[J].测绘通报，2015(9)：57-59.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2015.0279

关键词：智能手机；导线平差；Windows运行环境

中图分类号：P207

文献标识码：B

文章编号：0494-0911(2015)09-0057-03

收稿日期：2014-09-25

作者简介：何菊红(1988—)，女，硕士，主要从事遥感地质应用。E-mail:1754488143@qq.com

一、引言

在测绘工作中，对观测数据进行平差计算是必不可少的工作。随着计算机技术的发展，测绘单位都需利用计算机解决实际工作中遇到的各类计算问题。何尤刚以Visual FoxPro 6.0为开发平台，设计了导线平差程序[1]；杨乐非借助Excel进行了测量数据的平差[2]；郭同江等通过对EDTR 2000软件的研究，探索出了一种导线平差计算机自动化的方法[3]；朱永松等在MapGIS平台下用VC++设计了一个通用的导线网平差应用软件[4]；黄洪明用AutoCAD进行了无定向角导线的平差计算[5]；徐文利用Visual Studio 2003编程环境，采用C++程序设计语言、GDI图形处理和软件工程技术进行研究相关内容的程序设计[6]；侯建国等在VB下实现了三维导线平差程序设计[7]。但是这已经远远不能满足现在的需求，如何简便易行地设计出平差计算的程序来更好地满足测绘工作的需要,这是需要解决的问题。

随着智能手机的出现，在手机平台上开发平差系统对观测数据进行平差计算成为一种新模式。这种模式不仅方便使用，提高野外测绘效率，并且成本低廉，具有一定的实际意义。

二、系统开发平台

本文选用带有GPS功能的Windows Mobile智能手机，操作简便，支持第三方软件。

基于Windows Mobile手机系统，本文选择Visual Basic.NET(简称VB.NET)编程语言。VB.NET是美国微软公司推出的面向对象程序设计的编程语言，成为Windows环境下开发各类应用程序的主要工具。VB.NET的界面和编程风格都统一在Visual Studio.NET下，VB.NET工具箱将工具分成了多种类型，包括数据类型、组件类型和Windows窗体类型，可隐藏或完全展开，工具数量大大增加；VB.NET可以编译生成EXE文件，.NET程序对运行环境是没有特别的要求，只需安装了.NET Framework[8]即可。

三、导线平差原理

导线测量是建立国家基本平面控制方法之一，也用于工程建设、城市建设、地形图的平面控制等方面。导线是由若干条直线连成的折线，每条直线叫导线边。相邻的两条直线之间的水平角叫作转折角，有了转折角与导线边的边长，即可根据已知方向和已知坐标算出各导线点的坐标。

导线分为附合导线、闭合导线、支导线3种类型。附合导线是起始于一个已知控制点，而终止于另一个已知控制点的导线；闭合导线是由一个已知控制点出发，最后仍旧回到这一点的导线，整个闭合导线有时也可以假定一点作为已知点；支导线是从一个已知控制点出发，既不附合到另一个已知控制点，也不回到原来起始点的导线，支导线没有检核条件，不易发现错误，故一般不宜采用。

1. 导线测量的内业计算

(1) 思　路

1) 由水平角观测值β计算方位角α。

2) 由方位角α、边长D，计算坐标增量ΔX、ΔY。

3) 由坐标增量ΔX、ΔY，计算X、Y。

(2) 内业计算实例

以附合导线为例，说明导线测量的附合导线示意图如图1所示。

图1中，A、B、C、D是已知点，起始边的方位角αAB(α始)和终止边的方位角αCD(α终)已知。外业观测资料为导线边距离和各转折角，计算步骤如下:

图1　附合导线

合差f

(1)

2) 平均分配坐标方位角闭合差到每个转折角上，利用式(2)计算改正后的角度β改。当转折角为右角时，改正数为正。利用式(3)计算检核条件

β改=β测+(-f)/n

(2)

∑Vi=-f

(3)

4) 计算坐标增量ΔX、ΔY

(4)

5) 利用式(5)计算导线全长闭合差fD,由于坐标增量闭合差的存在，使导线不能与CD连接。

(5)

利用式(6)导线全长闭合差的限值，三级为1/6000，图根为1/4000。

(6)

6) 按边长比例分配增量闭合差，计算坐标增量改正值(式(7))和检核条件(式(8))

(7)

(8)

7) 计算各导线点的坐标值

(9)

四、程序实现

设计主界面功能是方便用户选择测量导线的布设种类，如图2所示。根据导线测量内业计算的原理，程序设计思路如图3所示。由于系统下3种导线平差系统的源代码较冗长，此处未作附录。

已知数据输入界面,通过输入起点坐标和终点坐标分别计算起始边坐标方位角和终止边坐标方位角、X方向和Y方向的坐标增量。观测数据输入界面输入观测数据，并对观测数据做记录。平差结果界面的主要功能是查看坐标方位角、坐标增量、坐标增量改正值、导线点坐标值，如图4所示。

图2　导线平差计算系统的主界面

闭合导线与支导线的程序界面类似，不再赘述。

五、系统性能测试

以导线测量实习中的附合导线为例，对系统进行测试，步骤如下：

1) 输入已知数据，见表1。

表1　已知点坐标

2) 输入观测数据点名称、观测角、边长，见表2。

表2　输入的观测数据

3) 计算坐标方位角闭合差，将坐标方位角闭合差平均分配到各个观测角上得到改正后的观测角(如图5所示)。

图3　导线平差计算系统流程

图4　平差结果界面

4) 根据观测角改正值计算出坐标方位角，再根据坐标方位角和导线边长计算出坐标增量，并进行精度评定(如图6所示)。

5) 根据已知点坐标和改正后的坐标增量计算各导线点的坐标(如图7所示)。

图5　　　　　　图6　　　　　　图7

六、结束语

导线测量是控制测量中常用的方法之一,在导线外业测量完成后,再回到室内数据处理，测量错误没法及时发现， 返工成本大。通过在智能手机上开

发导线平差系统，大大节省了成本，赋予了手机更多的内涵。经检验，系统运行结果正确，操作方便，输入输出符合测量人员习惯，实用性较强，具有一定的应用前景。

本系统未实现绘图功能，也没有设计开发出导线平差的图形输出功能，还有待作进一步研究。

参考文献：

[1]何尤刚.导线平差程序设计与应用[J].华南金融电脑,2009(6):50-52.

[2]杨乐非.EXCEL函数在导线平差计算中的应用[J].河南水利与南水北调,2011(14):70-71.

[3]郭同江,杨长滨,寇虎强.测量导线平差的计算机自动化方法[J].采矿技术,2009(4):116-117.

[4]朱永松,程曦.导线网平差算法设计与实现[J].湖北工业大学学报,2005(4)：71-75.

[5]黄洪明.利用AutoCAD进行无定向角导线的平差计算[J].地矿测绘,2011(3)：36-37，40.

[6]徐文.导线网平差系统的设计与实现[D].西安：西安科技大学，2011.

[7]侯建国,马俊海,尚国学.三维导线平差程序设计[J].东北测绘,2003(2)：20-21.

[8]孙利娟.编程工具VB6_0与VB_NET的比较研究[J].黄河水利职业技术学院学报,2010(1)：52-54.

[9]冯林刚,李胜,杨润甫.GPS高程转换的平差算法[J].测绘通报,2006(9)：34-36.

[10]赵超英,张勤.再论经典测量平差模型间的内在联系[J].测绘通报,2006(3)：26-27.