误差理论与测量平差基础课程设计指导书

《误差理论与测量平差基础》课程设计指导书适用专业：测绘工程学分数：1学时数：1周一、课程设计的性质、目的和任务误差理论与测量平差是一门理论与实践并重的课程，其课程设计是测量数据处理理论学习的一个重要的实践环节，它是完成《测量学》、《空间大地测量学》、《误差理论与测量平差基础》等测绘专业基础课程教学后进行的一门实践课程，其目的是增强学生对误差理论与测量平差基础理论的理解，牢固掌握测量平差的基本原理和基本公式，熟悉测量数据处理的基本技能和计算方法，灵活准确地将其应用于解决各类数据处理的实际问题，并能用所学的计算机理论知识，编制简单的计算程序。培养学生解决生产实际问题的能力和对所学测绘专业基本知识的综合应用能力。二、课程设计的主要内容和要求手工解算一个具有一定规模的高程控制网和平面控制网，并用计算机进行编程实现，相互检核，编写课程设计报告。算例一：高程控制网（水准网）平差原理与实现1、如下图1所示的水准网，A和B是已知高程的水准点，并设这些点已知高程无误差。图中C、D和E点是待定点。A、B点的高程、观测高差和相应的水准路线长度如下表1。图1表1路线号观测高差（m）水准路线长度(km)已知点高程（m）11.3591.2AH=5.01622.0091.7BH=6.01630.3632.341.0122.750.6572.460.2381.47-0.5952.62、误差理论与测量平差基础习题集第59页习题7.4.433、误差理论与测量平差基础习题集第60页习题7.4.45要求：1）按间接平差手工计算（1）各待定点的高程平差值及其中误差；（2）各观测高差平差值及其中误差。2）基于Matlab编程实现该高程控制网平差过程，包括误差方程、法方程的组成与解算。得出平差后的高差平差值及各待定点的高程平差值；评定各待定点高程平差值的精度。给出程序设计思路、流程图、程序代码和计算结果。3）将手工计算结果与计算机计算结果进行比对，相互检核验证计算是否正确。算例二：导线网平差原理与实现1、教材99页例题4-2（导线网（边角同测网）间接平差示例）如下图2所示，A、B、C为已知点，P1、P2是待定点。同精度观测了六个角度L1、L2、…、L6，测角中误差为±2.5″，测量了四条边长S7、S8、S9、S10，观测结果及其中误差见下表2。起算数据见表3。试按间接平差法求待定点P1及P2的坐标平差值。图2表2角度边长编号观测值（°′″）编号观测值（°′″）编号观测值s（m）中误差(cm)1234440544.8931043.1424327.22014851.2562015734.01680145.2789102185.0701522.8531500.0171009.021±3.3±2.3±2.2±1.5表3点名x(m)Y(m)S(m)坐标方位角（°′″）ABCD3143.2374609.3614157.1973822.9115260.3345025.6968853.2549795.7261484.7811000.0003505427.01093144.92、误差理论与测量平差基础习题集第65页习题7.8.583、误差理论与测量平差基础习题集第66页习题7.8.60要求：1）基于Matlab编程实现该导线网间接平差过程，包括误差方程、法方程的组成与解算。得出平差后各角度观测值和边长观测值的平差值及各待定点的坐标平差值；评定各待定点坐标平差值的精度。给出程序设计思路、流程图、程序代码和计算结果。2）将书上计算结果与计算机计算结果进行比对，检核验证程序编写是否正确。算例三：GPS网平差原理与实现1、如下图3所示为一简单GPS网，用两台GPS接收机观测，测得5条基线向量，每一条基线向量中三个坐标差观测值相关，由于只用两台GPS接收机观测，所以各观测基线向量互相独立。观测基线向量信息见表4。假定1号点为起算点坐标信息表5图3GPS三维基线向量网表4编号起点终点△X△Y△Z基线方差阵6(10)1LC02LC01-1218.561-1039.2271737.7200.23209990.50970080.43714010.50970081.3399311.1093560.43714011.1093561.0085922LC03LC021405.531-178.1571171.3801.2053192.6367022.1741062.6367026.8585855.4807452.1741065.4807454.8201253LC04LC0383.497714.153-1029.1999.66265721.7547619.7146821.7547651.9477746.3356519.7146846.3356543.241104LC04LC01270.457-503.2081879.9231.0448942.3965332.3196832.3965336.3412915.9028762.3196835.9028766.0355775LC04LC021489.013536.030142.2180.58500641.3296201.2523741.3296203.3625483.0698201.2523743.0698203.019233表5点号XYZLC01-1974638.73404590014.81903953144.92352、如下图4所示为一简单GPS网，其中有1个已知坐标点和7个待定坐标点，用两台GPS接收机观测，测得16条基线向量，每一条基线向量中三个坐标差观测值相关，由于只用两台GPS接收机观测，所以各观测基线向量互相独立。观测基线向量信息见表6。1号点为起算点坐标信息表7。图4GPS三维基线向量网表6编号起点终点△X△Y△Z基线方差阵6(10)1N007N001-119.888516.6920-838.27300.39040.31710.40230.31710.63330.40480.40230.40480.89412N006N001415.567590.1690-484.37300.24260.19780.24840.19780.39390.25110.24840.25110.55573N008N007596.363391.2610-32.86500.22170.18000.21440.18000.37900.22830.21440.22830.47504N007N006-535.457-73.4720-353.89900.22950.22170.07470.22170.53990.14790.07470.14790.24015N007N002384.089-50.6680390.19800.25210.24480.08080.24480.59900.16180.08080.16180.25916N006N005-650.326-135.0610-362.49200.15010.14490.04830.14490.34880.09580.04830.09580.15627N005N0011065.894725.2290-121.88300.29960.29020.09370.29020.67580.18230.09370.18230.29498N002N001-503.977567.3630-1228.4710.25490.24720.07930.24720.57540.15480.07930.15480.25399N003N0021137.077983.7240405.97900.20530.20030.06320.20030.48580.12870.06320.12870.207910N005N004-183.291-458.9740478.21800.25880.20900.18550.20900.37430.24750.18550.24750.348311N008N00660.904317.7860-386.76100.23560.19230.17350.19230.33930.22780.17350.22780.320912N008N005-589.424182.7260-749.25200.28080.22880.20920.22880.39990.27080.20920.27080.383213N008N002980.451340.5890357.33700.34850.28450.25990.28450.49770.33770.25990.33770.476414N008N004-772.714-276.2480-271.03500.33320.27110.24700.27110.47390.31980.24700.31980.452715N003N008156.627643.1340-763.31900.32010.26120.23880.26120.45840.31110.23880.31110.439216N004N003616.087-366.88601034.3530.36440.29770.26560.29770.52950.35160.26560.35160.4963表7点号XYZN001-2830754.63004650074.34503312175.05403、误差理论与测量平差基础习题集第69页习题7.9.63要求：1）基于Matlab编程实现该GPS网间接平差过程，包括误差方程、法方程的组成与解算。得出平差后各基线向量观测值的平差值及各待定点的坐标平差值；评定各待定点坐标平差值的精度。给出程序设计思路、流程图、程序代码和计算结果。2）将书上计算结果与计算机计算结果进行比对，检核验证程序编写是否正确。算例四：空间坐标转换，见论文《三维坐标转换的两种方法及其比较研究》，有两种实现方式。三、纪律和注意事项（1）严格遵守课程设计纪律，一切行动听指挥。不迟到，不早退。不允许无故旷课；（2）在机房上机时，严格遵守有关规章制度，不允许在课程设计规定时间内做一切与课程设计无关的事情，如打游戏、看电影等：（3）严格遵守课程设计期间的学习安排，按时完成老师布置的各项课程设计任务。四、课程设计的进度安排第一天：熟悉Matlab的基本使用和矩阵运算功能第二天：复习常见高程控制网和平面控制网平差方法，手工解算课程设计中的控制网平差示例。第三、四天：基于Matlab编程实现各控制网的平差过程，得出正确的计算结果。第五天：编写报告。五、组织和分工测绘14-1、2、3，班内自由组合，4-6人一组进行课程设计。最多每2人一个算例。六、课程设计的考核1、出勤情况：要求全勤，不允许无故旷课。2、测量平差程序的编制和数据处理情况：高程控制网或平面控制网计算内容完整、计算结果正确。程序设计合理、运行正确。3、课程设计报告：课程设计说明书各项要填写完整，内容充实，字数在2000字以上。包括（1）目录；（2）本次课程设计的性质、目的和任务；（3）组织和分工情况；（4）课程设计的重点及内容；（5）课程设计中所用平差方法原理和手工计算结果等；（6）设计思路、程序流程图、源代码及说明；（7）程序运行结果及相互检核；（8）心得体会。4、课程设计结束后，指导老师根据学生在课程设计中的表现、完成实际任务的数量和质量，基本技能的熟练程度，独立工作能力的大小，课程设计报告的质量等五项内容，对学生