测绘工程课程设计内容详细版

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工程测量课程设计
一、课程设计的目的、任务、时间、地点及安排
工程测量学课程设计是该课程理论部分学习后的一个必要的带
有学术性的实践环节,是对课程理论综合与补充。通过课程设计,培
养同学们运用本课程基本理论知识,分析解决现场工程技术问题的能
力,加深对课程理论的理解和应用,提高工程测量现场服务的技能。
对同学们的创新能力的提高、加深课程理论的理解和应用均具有十分
重要的意义。
课程设计的任务是:
1
.工程控制网模拟计算分析与优化设计

2
.曲线测设系统分析与设计

3
.变形监测数据处理与分析系统

4
.工程土方量计算系统分析与设计

二、课程设计各项目内容介绍。
1
.工程控制网模拟计算分析与优化设计

1.1
基本要求

掌握工程测量地面控制网模拟设计计算的基本理论和方法,对附
合导线进行设计、模拟计算、统计分析和假设检验,对结果进行分析,
发现附合导线存在的问题,提出相应得对策,通过与边角网模拟计算
结果的比较,加深对地面控制网的精度和可靠性这两个重要质量指标
的理解。
掌握基于观测值可靠性理论的控制网优化设计方法,能根据工程
要求独立布设地面控制网并进行网的模拟优化设计计算。
掌握COSA系列软件的CODAPS(测量控制网数据处理通用软
件包)的安装、使用及具体应用。
1.2
计算分析

(1)网的基本信息
网类型和点数:附合导线、全边角网,9个控制点。
网的基准:附合导线为4个已知点、全边角网取1个已知点和1个已
知方向。
已知点坐标:自定
待定点近似坐标:自定
边长:全边角网1000~1500m左右,附合导线400~500m(参
见图1-1、图1-2)
图1-1附合导线图
图1-2全边角网图
(2)计算步骤

A.
生成正态标准随机数

主菜单“设计”栏的下拉菜单如图所示,有三项子菜单项,现说明于
后。
单击“生成正态标准随机数”,将弹出一对话框,要求输入生成
随机数的相关参数。第一个参数用于控制生成不相同的随机数序列,
其取值可取1-10的任意整数;第二个参数即“随机数个数”只能选
200,400或500,即最多可生成500个服从(0,1
)分布的正态随机

数。系统对所生成的随机数按组进行检验,检验通过就存放在
RANDOM.DAT
文件中。该文件中的随机数用于网的模拟计算时生成

在给定精度下的模拟观测值。
B.
平面网的模拟计算

人工生成简化的观测方案文件“网名.FA2”(只含一组精度)。单
击“生成初始观测方案文件”菜单项,可由该文件自动生成平面网初
始观测方案文件“网名.OB2”;再单击“生成初始观测值文件”菜单
项,可自动生成平面网初始观测值文件“网名.IN2”。对“网名.IN2”
文件,可主菜单“平差”栏作平面网平差。
平面网观测方案文件结构
:
第1行(观测精度指标部分):
方向中误差(″),边长固定误差(mm),比例误差(ppm)
第2行到第K行(控制点坐标部分
):
点名,点类型(0-已知点,1-未知点),X坐标(m),Y坐标
(m)
…,……,……,……
第K+1行(已知方位角部分,有已知方位角值时才有此行
):
测站点,照准点,A,方位角值(单位为:度.分秒
)
从第K+2行起(观测方案部分):
测站点点号
L(代表方向):照准点点号1,.....,照准点点号n
(按顺时针方向排序)

S(代表边长):照准点点号1,.....,照准点点号n
(按顺时针方向排序)

观测值方案文件示例(网名
.FA2)
1.8,3,2
1,0,600,2500
2,1,1500,2500
3,1,1800,2500
……
1,2,A,0.0
1
L:SW,NW,2,NE,ME,SE
S:SW,NW,2,NE,ME,SE
2
L:1,SW,NW,3,NE,ME,SE
S:1,SW,NW,3,NE,ME,SE
……
说明:
1
)全边角网已知点的位置是任意的,若只有一个已知点,已知方位

角的位置也是任意的;
2
)两已知点之间,不再将边长作为观测值;

3
)任一测站上必须有两个以上观测值;
4
)每测站的零方向要按有关注意事项确定。

C.
统计计算

模拟的先验精度:
mr=1.8"ma=3mmmb=2ppm
分别对全边角网和附合导线,用不同的正态随机数组进行30次
模拟计算(在程序生成的固定随机数中删除某些数据,可以得到不同
的随机数组,对得到的30个后验单位权中误差进行统计计算:后验
单位权中误差均值、后验单位权中误差的中误差,分析均值与先验精
度的关系。
如果在全边角网和附合导线中加一个粗差,结果又会发生怎样的
变化,为什么?(提示:从网形、图形强度和多余观测数等方面出发
考虑)
D.
假设检验

首先作t检验,检验附合导线和全边角网后验单位权中误差的最
或然值是否与先验值0σ有显著性差别。再作f检验,取他人在同样先
验精度和网型下计算的一组数据,检验两个后验单位权中误差之中误
差之间是否有显著性差别。对检验结果作评价。检验时显著水平取
0.05
,要列出公式和写出计算过程。

E.
粗差影响分析

在一个方向或边长观测值中加入一个粗差,点击“平差”菜单下
的“粗差探测”选项,查看结果,并看后验单位权中误差和平差结果
的变化。
1.3
基于观测可靠性的工程控制网优化设计

1
)基本理论

观测值的内部可靠性与观测值的精度有密切关系,而观测值的精
度又与建网费用有关,而且,变形监测网的灵敏度实际是网点在特定
方向上的精度,它也取决于网的观测方案设计和观测值的精度。此外,
变形与粗差的可区分性也必然涉及到观测值的精度。因此,观测值的
内部可靠性与观测值的精度、建网费用、监测网的灵敏度和可区分性
存在密切的关系。
该方法的特点是:初始方案是一个观测精度和观测值个数都有富
余的全边角网,如果该方案还达不到设计要求的话,则说明或者是设
计要求太高,或者是所拥有的仪器设备精度不够高。整个优化设计过
程的关键是删除多余观测和调整观测精度。所谓调整观测精度是提高
(或降低)方向观测精度或/和边长观测精度,即修改观测方案文件
的第一行。按此法删除的多余观测具有确定性且不致于引起形亏,这
也是该法的特点和优点。
2)设计一个全边角网“肥”而“密”
的初始方案

设计一个任意形状的全边角网,其做法同前。取1个已知点,一
个已知方位角,它们可在任意位置,注意网的最弱点、最弱边精度以
及网点精度与已知点(基准)位置的关系。人工生成“网名.FA2”文
件,自动生成“网名.IN2”文件。
3
)进行模拟优化设计计算

单击“设计”——>“平面网优化设计”,将弹出对话框,选择需
要进行优化设计的控制网对应的平面观测值文件(网名.IN2),然后
自动对该网进行平差,平差完毕后,将弹出如图1-4所示的平面网优
化设计信息界面。

图1-4平面网优化设计信息界面
根据平均多余观测分量的初始值,给定一个较小一些的平均多余

观测分量设计值,然后单击“确认”按钮,重新平差,将自动删去多
余观测分量较大的观测值。平差后,将弹出新的平面网优化设计信息
界面。在该界面下,平均多余观测分量的设计值与前面的给定值相等
或十分接近,这时要单击“取消”按钮退出,同时将生成“网名Y.IN2”
的优化设计观测值文件和“网名.SC2”的含已删除观测值的结果文件
,
可在“网名.SC2”上查看所删除的多余观测分量较大的那些观测值。
4
)比较初始方案与优化方案的坐标差

在“平差”菜单下对“网名Y.IN2”和“网名.IN2”分别进行平差,
在“工具”菜单下的“叠置分析”中对“网名.OU2”和“网名Y.OU2”
作比较,可得到优化前后的坐标变化量。
5
)优化效益分析

①删除了哪些观测值,一共删除了多少观测值,被删除的观测值有
哪些特点,删除前后的精度、可靠性有些什么变化
?
②由文件“网名.SC2”可看出所删除的都是哪些多余观测分量较大
的观测值,分析这些观测值与网的图形有什么关系。优化效益表现在
什么地方,如何量化优化的效益?
2
.曲线测设系统分析与设计

2.1
基本要求

2.2
测设数据准备与数据计算

2.3
编程要求

3
.变形监测数据处理与分析系统

3.1
基本要求

3.2
数据处理与数据管理

3.3
编程要求

4
.工程土方量计算系统分析与设计

4.1
基本要求

4.2
土方量计算原理

4.3
编程要求