测绘程序设计实验指导书

1、测绘程序设计上机实验指导书华北科技学院测绘工程系2014年1月实验一：线性方程组解算一、实验目的与要求初步掌握线性方程组的算法；初步掌握线线性方程组在计算机上实现方法。二、实验安排实验共需用2学时。实验每个小组1人，用VB等语言在计算机上完成程序代码的编写，并调试通过，然后用算例印证程序的正确性。三、实验步骤及要点在课余时间，提前准备线性方程组解算程序代码；上机时写入代码，并调试运行；用算例进行印证。四、实验指导具体算法参见讲义。利用高斯消去法，根据算法，写出程序代码。五、思考题如何利用其他解法完成计算机数据处理。实验二：矩阵解算与角度运算一、实验目的与要求初步掌握矩阵的加减乘除及矩阵的转置、

2、求逆等基本运算在计算机上的实现方法；掌握度分秒转换在计算机上实现的方法。二、实验安排本实验需要2学时。实验每个小组1人，用VB语言在计算机上完成程序代码的编写，并调试通过，然后用算例印证程序的正确性。三、实验步骤及要点1在课下写出程序代码，重点是 矩阵求逆和度分秒转换；2上课时在计算机上写入程序代码，调试运行，通过后用算例进行测试。四、实验指导1.矩阵解法参见教材，下面给出测试数据。 2. 角度互化问题在计算机数据处理中经常遇到，计算机要求三角函数中的角度必须是弧度制，这样引用计算机中的三角函数进行计算时，结果才是正确的，反过来，求出的角度值也是一弧度为单位的，所以还需把弧度转换为度分秒的形式

3、。 算例：32°29'30''= 弧度 ，0.3212= 度 分 秒五、思考题在什么情况下需要使用度分秒转化；在什么情况下利用矩阵解算程序。实验三：高斯投影正反算及换带计算一、实验目的和要求初步掌握控制测量数据处理过程中的数据结构类型；初步学会控制测量常用软件设计方法、过程、程序代码编写方法及程序调试过程。二、实验安排本实验需要4学时。实验每个小组1人，用VB语言在计算机上完成程序代码的编写，并调试通过，然后用实际算例印证程序的正确性。三、实验步骤及要点课余时间完成预先布置的控制测量数据处理问题，完成程序代码的纸上编写和设计工作；（上级题目可以根据自己的情况，

4、任意选做一个即可）在计算机上写入程序代码，进行调试； 用预先准备好的算例进行印证，要求每人至少准备2组典型算例，并打印测试结果，附在实验报告中。四、实验指导1高斯投影坐标换带程序设计指导1）坐标正算公式如下：（见大地测量学基础专业课本）2）坐标反算公式2、坐标邻带及换带计算1）首先利用x,y转换到B，2)计算其中央子午线，计算邻带中央子午线3）再由B，换算到x，y五、思考题1思考如何编写高程控制网严密平差程序。2如何编写高程测量概算程序。实验四：曲线放样程序设计一、实验目的和要求初步掌握工程测量中常用软件设计方法和技巧。二、实验安排本实验需要4学时。实验每个小组1人，用VB语言在计算机上完成程

5、序代码的编写，并调试通过，然后用实际算例印证程序的正确性。三、实验步骤及要点课余时间完成预先布置的控制测量数据处理问题，完成程序代码的纸上编写和设计工作；在计算机上写入程序代码，进行调试；用预先准备好的算例进行印证，要求每人至少准备12组典型算例，并打印测试结果，附在实验报告中。四、实验指导、曲线放样程序设计（也可以利用工程测量课本的例题验证）算例：圆曲线，中线交点JD1的里程桩为 k1500，其偏角右60°00，圆曲线设计半径R60m加密桩间距=10m 。主要计算公式：主点定位元素的计算公式：×=34.6410= 62.8318m=R(sec)=9.2820m q=2T-

6、L=6.4502m 主点里程参数计算公式： ZY =JD -T=K1+465.359 YZ =ZY +L=K1+528.1908 QZ =YZ =K1+496.7749 检核 K1+496.7749+D/2=K1+500 偏角法计算公式 = =2Rsin要求：1）、利用VB语言自动实现主点要素计算2）、通过程序设计，实现圆曲线的细部点测设计算，计算偏角及距离3）、尽量可以将测设元素保存在文档中。五、思考题如果编写变形观测程序时，请思考数据处理与图形绘制为一体的程序设计实现方法。实验五：GPS卫星位置计算程序设计一、实验目的和要求初步掌握GPS数据处理软件中的数据结构格式；初步掌握GPS平差软件

7、的编写方法和思路；实现GPS 卫星位置计算程序设计二、实验安排本实验需要2学时。实验每个小组1人，用VB语言在计算机上完成程序代码的编写，并调试通过，然后用实际算例印证程序的正确性。三、实验步骤及要点课余时间完成预先布置的控制测量数据处理问题，完成程序代码的纸上编写和设计工作；在计算机上写入程序代码，进行调试；用预先准备好的算例进行印证，要求每人至少准备12组典型算例，并打印测试结果，附在实验报告中。四、实验指导各种GPS数据格式参见教材；计算步骤如下：1）.平均角速度 (mean angular speed)：Dn由广播星历获得, GM=3.986005e+142）.规化时刻(normal

8、time)：t0已知（由广播星历获得），t为GPS周秒3）.平近点角(mean anomaly)： M0已知（由广播星历获得）4）.偏近点角(eccentric anomaly)：迭代求解：初始值取E=M，以弧度为单位5）.真近点角(true anomaly)：6）.升交距角(argument of ascending node)：w近地点角距(argument of perigee)7）. 轨道向径（Orbital radius）：8）. 扰动改正（Perturbed correction）： 升交角距（Argument of ascending node） 轨道向径（Orbital rad

9、ius） 轨道顷角（Orbital inclination） 是升交角距 (the argument of ascending node)9）. 改正后升交角距、轨道向径、轨道倾角改正后升交角距（Corrected argument of ascending nod）改正后的轨道向径（Corrected orbital radius)改正后的轨道倾角（Corrected orbital inclination） 10）.卫星在升交点轨道直角坐标系中的坐标：如下图所示 11. 升交点经度（Longitude of ascending node）：如下图所示12. 在地固坐标系中的卫星位置（Exp

10、ressed in spheric coordinate system）3算例可以利用教材GPS卫星定位原理及应用）五、思考题如何编写实用的GPS后处理软件。如何从GPS星历数据文件中提取数据。实验六：Excel在测绘工程中的应用一、实验目的和要求初步了解电子表格在测绘中的应用方法。二、实验安排本实验需要2学时。实验每个小组1人，用Excel在计算机上绘制电子表格，利用此表格实现测量外业记录和数据处理，然后用实际算例印证其可行性。三、实验步骤及要求1.用VBA完成前方交会自定义函数；用Excel绘制电子表格，写入数据，用函数完成计算，输出计算结果，打印成果表。2.准备一个算例，如导线测量内业计

11、算，表7-11 钢尺量距图根附合导线坐标计算表点号°观测角(°)角度改正数改正后的角(°)坐标方位角(°)距离(m)x(m)y(m)x(m)y(m)x(m)y(m)B237.99167A991099.01670.0016799.018333157.01000225.853-207.91488.212-207.86988.1662507.6931215.63211674536167.76000.00167167.761667144.77167139.032-113.57080.199-113.54280.1712299.8241303.7982123112

12、4123.19000.00167123.19166787.96333172.5716.133172.4626.168172.4272186.2821383.96931892036189.34330.00167189.34500097.30833100.074-12.73099.261-12.71099.2412192.4501556.39641795918179.98830.00167179.99000097.29833102.485-13.0193101.6547-12.999101.6342179.7401655.637C1292724129.45670.00167129.45833346

13、.756672166.7411757.271D46.756672166.7411757.271和888.755000.010759.3067740.015-341.100541.788-340.952541.639辅助计算46.74667-340.952541.639 -0.1480.149-0.010000.210-361471/3521<1/2000注：加粗数据为观测值，加粗及有下划线的数据为已知数据，加粗斜体数据为检核数据，其余数据为公式计算结果。或准备一个经纬仪导线计算算例，闭合或附合导线均可，数据自备。四、实验指导前方交会算例、利用VBA书写自定义函数，实现下列算例的前方交会。

14、弧度正切Xa659.232Ya355.537 a691131.207tana2.630328724Xb406.593Yb654.051ß5942391.042tanß1.712037939Xa-Xb252.639Ya-Yb-298.514tana.tanß4.503222566tana.tanß4.342366663Xa.tana1733.9969Ya.tana935.1792Xb.tanß696.1026Yb.tanß1119.7601(Yb-Ya).tana.tanß1344.275(Xa-Xb).tana.tan

15、23;1137.6896Xp869.198Yp735.228五、思考题更为复杂的计算问题如何用Excel实现。实验七：Matlab在测绘工程中的应用一、实验目的和要求初步掌握用Mat lab进行数据处理的方法和过程；初步掌握Mat lab软件设计方法。二、实验安排本实验需要24学时。实验每个小组1人，用Mat lab在计算机上实现各种测量数据处理问题，学会开发简单的测绘程序。三、实验步骤及要点准备算例；用Matlab在计算机上实现数据处理；开发简单的测绘程序，调试运行，用实例印证。4.用Math lab完成实验一中的方程组结算工作。四、实验指导MATLAB的主要线性代数运算 实现下列数据拟合生

16、成三维图：3075279.946 549271.599 574.773 3075150.754 549139.377 595.410 3075070.705 549055.602 610.618 3074887.835 548917.800 610.983 3074801.102 548880.364 607.822 3074754.051 548832.471 605.039 3074692.878 548780.212 602.844 3074690.912 548831.712 603.376 3074684.805 548829.275 603.366 3074689.631 5488

17、35.979 603.326 3074696.181 548832.341 603.353 3074691.918 548826.179 603.409 3074486.296 548809.029 609.365 3074588.997 548687.160 600.680 3074067.406 548505.089 607.992 3073885.686 548587.906 606.496 3074830.908 548979.484 615.260 3074457.838 548776.570 607.620 3074360.858 548718.493 607.899 307414

18、6.854 548563.536 607.178 3074036.300 548590.674 610.096 3073900.435 549244.547 631.647 3073836.378 549166.776 625.977 3073762.715 549156.903 627.644 3074001.565 549169.620 635.232 3073865.836 549100.296 621.255 3073798.584 549041.929 614.642 3074983.730 549008.795 612.325 3074056.613 549033.430 642.

19、428 3073957.872 549035.190 622.750 3073897.019 549018.483 615.824 3073791.562 548884.468 621.010 3074066.964 548972.607 643.930 3073942.813 548928.575 630.607 3073876.484 548881.885 618.173 3073752.933 548797.413 631.880 3074116.459 548947.873 648.041 3074002.874 548848.641 641.536 3073956.043 54876

20、4.928 643.738 3073848.451 548696.940 612.527 3074454.483 549010.639 627.084 3074350.131 548931.000 631.587 3074183.453 548837.318 634.586 3074099.948 548737.487 636.098 3074028.880 548711.013 655.200 3073939.505 548645.890 624.071 3073872.268 548588.706 606.181 3074455.760 548936.859 611.542 3074254

21、.368 548761.333 620.431 3074207.345 548727.351 620.628 3074029.821 548626.142 633.022 3074839.730 549123.030 632.035 3074671.529 548980.752 631.089 3074592.151 548916.165 623.454 3074231.503 548648.211 610.788 3074179.302 548517.185 610.418 3075195.722 549258.294 583.571 3074945.682 549049.367 621.612 3074852.771 549009.695 622.351 3074746.172 548941.346 621.982 3074718.715 548910.068 612.770 3074500.311 548701.989 608.797 3074614.315 548712.895 599.087 3074247.465 548572.141 610.298 3074143.417 548807.114 633.895 3074615.600 548757.192 601.55