探究计算机辅助测量控制网设计

徐浙东

摘要：在工程建设前必须要进行工程测量，为工程的建设提供基础数据，数字型测量仪器在工程测量中应用的较为广泛，也就是全站仪，工程技术人员需要通过全站仪来完成施工放样、地形测图等工作，然后利用计算机来对测设点坐标进行计算。在工程测量中应用计算机技术能够有效的保证测量数据的准确性，并极大的提高了作业效率，为工程的顺利开展提供保障。本文主要对计算机辅助测量控制网设计进行了简要的分析。

关键词：计算机；测量控制网；工程设计

1测量控制网简述

测绘是测定、采集以及表述自然环境中的要素，然后去的准确数据与详细信息为社会发展活动服务。在各行各业中都离不开测绘，包括科学研究、地质勘探、国防军事等，都需要测绘的参与，因此提供测绘技术水平对各个领域的发展有着积极的作用。测量控制网的设计是测量工程中的最为关键的部分，需要技术人员结合测量任务要求来对布网图形、精度等级等进行数据研究与规划，为数据的准确性提供保障，促进下一项工作的顺利开展。测量控制网根本意义是技术设计与优化设计。而技术设计是在控制测量中需要注意的一些问题，不仅有数据统计，还有观测方案等；优化设计则只要指的是在一定的技术设计基础上,结合实际的工作进度和工作情况,对原有的设计方案深入考量,尽可能以更少的人力、而立、财力消耗,实现最大的利润收入。

2工程概况

某县境内建设中的FAST（FivehundredmeterApertureSphericalradioTelescope,500m口径球面射电望远镜）是利用该地喀斯特地形作为望远镜台址建造的大口径单天线射电望远镜。根据其5GHz的最高工作频率，面板均方误差应小于4mm，分配给面板的位置精度误差应小于1mm。本文中的精密基准控制网是FAST工程的重要组成部分，其主要为FAST建设，运行过程中馈源及反射面的实时精密位姿测量提供精密的点位坐标基准。获取基准墩的精确坐标是整个项目中的重要环节。本文中的方案满足FAST工程所要求标校基准控制网中误差优于0.3mm，整体基准控制网中误差优于1.0mm的设计要求。

3控制网优化模型

工程控制网的整体最优化设计是一个影响因素繁多、过程较为复杂的系统工程，涉及到庞杂的图形与数值计算。为了简化问题，便于后期开展一系列的研究，EricW.Grafarend将这一过程划分为４个阶段，每一阶段解决其中的一部分问题。FAST基准控制网中，基准与网形设计已经在前期完成。本文主要对依据观测量权值的精度估算以及旧网改进过程进行研究。工程控制网的优化设计，尤其是水平控制网的精度估计，常涉及到优化程序的编写与调试。其方法可分为解析法和模拟法，模拟法又称为机助设计法，其过程如图1所示。

图1控制网机助优化设计过程

控制网的优化设计通常开始于控制网的初始方案，其主要包括起算基准数据、控制点近似坐标、观测值先验精度等。对于一个既定的初始方案，可以根据计划的观测量，由点位精度与观测值先验精度的函数关系，确定各观测量的定权信息，列出其误差方程的系数矩阵Ａ，给定各观测值的先验精度后，可以得出权矩阵Ｐ，之后可以组成未知数法方程的系数阵

N＝ATPA（1）

进而，可以求得未知点坐标的协因数阵

QX＝N－＝（ATPA）－（2）

式中，（）－既可表示满秩网的逆（）－１，也可表示秩亏网中的Moore-Penrose逆（）＋。根据QX可进而计算出点位中误差等质量指标。

4工程测量中计算机编程技术分析

4.1工程测量中坐标数据格式转换

由于不同的数字测绘仪器坐标文件的存储格式不同，字符间的分隔符也不尽相同，所以，在实际工作中，要使各种数字测绘仪器和测绘软件数据共享，经常需要数据格式转换。

文中以南方的数字测图软件CASS的常用坐标数据格式转换南方RTK手簿坐标数据格式作为示例来说明。两者的通用公式为三维坐标，而三维坐标是独立三个变量组成有着一定意义的坐标点，三维坐标的主要表现形式为（x，y，z），而x，y，z是有着共同零点，相互间的关系是相互正交x，y，z坐标值。三维坐标是两者间的共有部分，然而区别在X坐标轴与Y坐标轴的位置互换，南方RTK手簿坐标数据当中的“点属性”内容较多，同时两者的坐标文件名都是用“.DAT”来定义，即：文件名加“.DAT”。数据格式设置这类的数值坐标，可以方便编程文件在使用当中导入与导出，即需要率先对南方CASS软件坐标数据文件进行导入，通过IGS的转化，然而在转化当中需要注意问题是：第一，若是数据文件较大，转化时间将加快。第二，测绘转化当中图形较多，因此转化当中要对图形转化加以注意，忽略文字等信息转化。我国当前运用数字转化工具为IGES，是国际通用数据转化的形式，在1993年，我国将其设为标准转化格式，因此转化当中一定需要把南方RTK手簿转化成这种格式，最后将南方RTK手簿数据的坐标文件到处，整个转化也完成。

4.2相关软件开发

目前，利用VSTO_.NET平台，已经有多项计算程序被开发出来，具体包括：坐标数据格式转换、导线测量、水准测量、缓和曲线计算等。设计过程中，将VSTO_.NET当做平台，使

用常用的C#语言和VB.NET语言，同时可以多运用多种计算语言，利用Visual Studio.NET2009当做开发环境，完成Excel程序的开发设计，并应用到实际的工程测量计算中。开发设计期间，考虑到开发语言和习惯与经常使用的微软应用程序相同，那么技术人员便可以省去学习新语言的时间，同时应用程序和相关的软件代码也能得到安全保障，并保护相关知识产权。工程测量期间，需要计算的数据可以输入到Excel表格中，更加大众化，方便使用，也符合一般的标准。若是需要修改或是编辑、打印，都能很方便地进行操作。另外，设计软件时除了设计工程测量的相关代码，同时也设计了方便操作的界面，可以在使用时随意修改数据的大小、字形以及颜色。这样一来，软件设计令计算操作和电子表格有机的结合到了一起，更加方便使用，同时更加安全。

结束语：

控制测量是测量工作的最基本环节,在整个计算机运作系统中有着重要的作用,因此,必须要做好计算你辅助测量控制网设计工作。传统意义上的控制网设计因为人工操作不仅耗时长,而且效率低,本文在最新的发展技术基础上,对计算机辅助测量控制网设计进行了新的论述和探讨,具有很强的现实意义和实践意义。

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