基于MATLAB的水准网和测边网平差程序设计

东华理工大学毕业设计摘要1基于MATLAB的水准网和测边网平差程序设计摘要MATLAB是目前在研究机构广泛应用的一种数值计算及图形工具软件，它的特点是语法结构简明、数值计算高效、图形功能完备，特别适合非专业编程员完成数值计算、科学试验处理等任务。以往的测量数据处理方法需要编制特定的处理矩阵运算程序，而且程度复杂，难度大。本文介绍一种基于MATLAB的水准网和测边网的程序设计方法，与其它算法语言相比，具有编程简单，运算速度快的特点。文中分别阐述了水准网和测边网程序的理论基础、实现步骤和运行结果。通过实例的分析，总结出利用MATLAB对测量数据处理有很大的应用价值，它缩短了编程的时间，提高工作效率。关键词：MATLAB；水准网；测边网；程序设计东华理工大学毕业设计摘要2ABSTRACTMATLABisonespeciesofnumerical-valuescalculationandgraphictoolssoftwarewhichiswidelyusedtoapplyatresearchinstitutionsatpresent.Theparticularitiesare:concisegrammar-structure、highlyefficientinnumericalvaluescalculating、completefunctionofgraphs、especiallyitisadaptedtoevildoingprofessionalprogrammertoaccomplishthetasksthatarenumerical-valuescalculatingandscientificexperimentstreating.Theancientmethodsofmeasureddata-processingneedestablishingspecialproceedingsoftreatingmatricesoperation,moreover,itiscomplexandgreatlydifficult.ThisarticleintroducesoneprogrammingmethoddealingwithlevelingandmeasuringedgenetworkbasedonMATLAB.Comparedwithotheralgorithmlanguage,ithasparticularitieswhicharesimplyprogrammingandquicklyoperating.Thearticleseparatelyexpatiatethetheoriesbasics、realizingstepsandrunningresultsatlevelingandmeasuringedgenetwork.Withtheanalysisofexamples,ithasprodigiousapplicationvalueinmeasureddata-processingbyuseofMATLAB.Moreover,itshortensprogrammingtimeandimprovesworkingeffectiveness.Keywords：MATLAB；levelingnetwork；measuringedgenetwork；programming东华理工大学毕业设计目录3目录绪论..................................................................41.MATLAB软件简介...................................................52．MATLAB在测量平差中的应用..........................................62.1测量平差原理的概述................................................62.2平差程序总体方案..................................................73.1程序的功能........................................................83.2水准模型网的间接平差..............................................83.2.1“权”值的确定................................................83.2.2水准路线的平差计算............................................93.2.3精度评定.....................................................113.3水准网间接平差程序信息设计.......................................113.4水准网程序与使用说明...........................................123.4.1水准网程序流程图............................................123.4.2水准网程序的使用............................................123.5案例............................................................134.测边网平差程序设计................................................154.1数学模型........................................................154.1.1误差方程和法方程的组成.......................................154.1.2边长观测的权................................................154.1.3解算法方程..................................................164.1.4精度评定....................................................194.2测边网平差信息设计............................................204.2.1主要的技术要求..............................................214．3利用MATLAB的绘图语句绘制网图...................................214.4测边网程序和使用说明............................................224.5程序代码说明：.................................................234.6程序的使用算例..................................................25结论................................................................29致谢...............................................................30参考文献.............................................................31附录一...............................................................32附录二...............................................................36附录三...............................................................46东华理工大学毕业设计绪论4绪论作为一名测量技术人员，如果不掌握一门PC机编程语言与便携计算工具，要想提高测量工作的效率几乎寸步难行。测量需求的多样性与复杂性，造就了测量计算鲜明的个性化特点，这就是在商业测量计算软件高度发达的今天，掌握一种实用的程序语言进行编程计算仍有广泛的市场需求的重要原因。当今较流行的计算机程序语言基本上都是基于Windows的，例如TurboPascal,VisualBasic,VisualC,BorlandC++等，这些程序语言的优势是基于对象及可利用Windows丰富的系统资源，应用它们可以开发出界面非常丰富和友好的应用程序，其劣势主要有以下几点：1.Windows程序都非常庞大，学习并熟练掌握它们并非易事。2.虽然市场上已有的多种专用的测量平差软件都是采用C语言开发的，但这些软件价格都比较贵，而且都带有加密狗，一次只能供一个用户使用。出于商业目的，开发商不会公开程序源代码，这为修改程序功能以适应用户的特殊需求带来了不便。3.在测量生产中，经常需要根据工程的实际情况进行一些个性化的数值计算工作，这些数值计算工作无固定模式，这就需要求测量技术人员最好能熟练掌握一种适用于数值计算的程序语言，以便提高测量计算的效率。4.C语言的数值计算语句不够丰富，例如，在测量平差计算中，经常需要进行的矩阵运算，尤其是解法方程的矩阵求逆不能直接使用语句实现，而必须应用计算机算法编程实现。如果不是基于商业软件开发，只为满足实际测量工作计算需要，则C语言的劣势就变成了MATLAB语言的优势。东华理大学毕业设计MATLAB软件简介51.MATLAB软件简介MATLAB是从Matrix(矩阵)和Laboratory(实验室)各取前3个字母组成的,意思是矩阵实验室,是美国MathWorks公司于20世纪80年代中期推出的一种交互式、面向对象的科技应用软件,是一个为科学和工程计算而专门设计的高级交互式软件包。MATLAB集成了图示与精确的数值计算,是一个可以完成各种计算和数据可视化的强有力工具,其优秀的数值计算能力和卓越的数据可视化能力使其很快在数学软件中脱颖而出,成为以矩阵运算为主要工作方式的线性代数、概率论和数理统计、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真等领域教学和科研工作者的有力武器。随着该软件自身的发展及市场的需求,其功能日趋完善,前其最高版本7.0版已经推出,随着版本的不断升级,它的数值计算及符号计算功能得到了进一步完善。MATLAB是以矩阵作为数据操作的基本单位,矩阵的生成、运算、转置、求逆等非常简单。在MATLAB环境中,不需要对创建的变量对象给出类型说明和维数,所有的变量都作为双精度数来分配内存空间,MATLAB将自动地为每一个变量分配内存。MATLAB语言起源于矩阵运算,并已经发展成为一种高度集成的计算机语言,它提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、高质量的图形可视化与界面设计、便捷的与其他程序和语言接口的功能。MATLAB系统主要包含5部分的内容:MATLAB工作环境、Mablab数学函数库、MATLAB语言体系、句柄图形、MATLAB应用程序接口(API)。MATLAB系统主要功能包括:数值计算功能、符号计算功能、数据分析和可视化、文字处理功能、SIMULINK动态仿真功能。同时,MATLAB又是开放的,除了内部函数之外,所有的MATLAB主包文件和各工具包文件都是可读可改的源文件,用户可以作为参考掌握其用法,并可对其修改以适应自己的需要,也可加入自己编写的文件构成新的工具包。例如,随着GPS的广泛应用,OrionDynamicsandCon2trolCorporati