本科毕业论文-GPS高程转换方法讨论及正常拟合计算程序设计

④点的分布情况这以过程通过对所有点的坐标的最大最小值的查找从而确定整个绘制图形区间。并通过绘制直线命令对水准重合点用红色三角表示，画圆命令对未知点用绿色小圆表示。整个程序的结构可以参照流程图，详细代码见附件。

第4章实例运算与结论4.1自编程序正确性验证前一章对整个程序运用理论知识，程序结构以及具体实现过程作了详细的介绍。这一小节将以测绘0304GPS控制实习数据（观测时间为2006年5月1日）为依据来对程序的正确性做相应的验证。先对比以下两张数据表分别是南方GPS软件计算得到和自编程序计算数据表。表4-1南方GPS数据处理软件数据（已知点：G213、G217）点号X-坐标Y-坐标拟合高已知水准高差值（mm）G21325839.9416476.4504.7673504.7643.3G21725718.8516228.61505.9471505.95-2.9G11626410.3916477.35525.5034525.4958.4G11726442.8316409.48526.9282526.928.2G12026361.216368.18521.2573521.21443.3G12526476.0316508.71530.2464530.2442.4G12626558.3616537.34535.5458535.555-9.2G14425288.6717387.37498.3409498.4-59.1G20226030.7616413.55508.0095507.99712.5G20426111.216307.07508.5494508.51930.4G20626141.3216418.31511.9863511.94838.3G20726252.0216415.25516.2548516.22133.8G20826251.2516370.97513.4778513.43839.8G21126094.1616138.1505.3971505.37225.1G21425794.5516366.78504.1986504.199-0.4G21625842.4916164.87506.4318506.41120.8N00725494.1216314.03508.1642508.16420N21026198.3616239.98509.7114509.68625.4表4-2自编程序拟合数据（已知点：G213、G217）点名X-坐标Y-坐标拟合高已知水准高差值（mm）G21325839.9416476.4504.7671504.7643.1G21725718.8516228.61505.9469505.95-3.1G11626410.3916477.35525.5032525.4958.2G11726442.8316409.48526.928526.928G12026361.216368.18521.2571521.21443.1G12526476.0316508.71530.2462530.2442.2G12626558.3616537.34535.5455535.555-9.5G14425288.6717387.37498.3406498.4-59.4G20226030.7616413.55508.0093507.99712.3G20426111.216307.07508.5492508.51930.2G20626141.3216418.31511.986511.94838G20726252.0216415.25516.2545516.22133.5G20826251.2516370.97513.4776513.43839.6G21126094.1616138.1505.3969505.37224.9G21425794.5516366.78504.1983504.199-0.7G21625842.4916164.87506.4316506.41120.6N00725494.1216314.03508.1639508.1642-0.3N21026198.3616239.98509.7111509.68625.1自编程序的拟合高是采用南方GPS数据处理软件拟合后的X、Y、拟合得到。数据表4-1、4-2可做以下对比：南方GPS处理数据的内符合精度为4.395，自编程序处理数据的内符合精度为4.3841。未知点与校内实习数据水准高差值绝对值的最大值分别为59.1、59.3。首先由于是在相同条件下不同软件解算的两组数据，它们是具备可比性的，通过简单的数据对比也不难看出自编程序拟合出的似大地水准面比较准确，同时验证了自编程序的可靠性与正确性。4.2检验拟合质量的指标在GPS高程拟合前，依据已知水准高的GPS点可以计算出其高程异常值，拟合后经过公式计算可以得到该GPS点拟合后的高程异常值。这两个异常值的差值为令为水准重合点拟合前的高程异常值，为拟合后的高程异常值，GPS高程的内符合精度的计算公式如下：式中n为参与计算的已知点个数，但是在已知点较少时意义不大。4.3影响拟合质量的因素分析表4-4数据成果(详细表格见附1表)1点2点3点4点5点6均匀6紧凑7点8点9点0-5cm252416232221101917186-10cm118000112011-20cm吗、mm0000000000>20cm00000010000在实例数据中很多点都是架设在校内控制点上测得，因此可选取西南科技大学控制网最后定稿数据作为水准重合点的已知高程。因此类比时可选取不同分布情况、不同数量的水准重合点作为分析数据。图4-1测区点分布整个测区起伏不大，属于典型的小丘陵地貌，测区形状也分不比较合理。通过表4-4（详见附表）可总结以下几点对拟合质量影响的素。对于联测测区几何水准时，应布设足够的水准重合点，包含整个测区，且要分布均匀（在第二项中最大误差点为G144因为其在测区的边缘造成，所以在选择水准重合点时务必要考虑像G144这样的边缘点或者是孤点），中间与周围结合布设的效果较好，布设在测区的一侧精度最低（通过表4-3紧凑、均匀两项的对比就可以看出）。4.4几点认识与结论毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的多项式曲面拟合程序的编写及论文的撰写加深了我对理论知识的理解、丰富了经验、提高了解决问题的能力。从毕业设计繁多的内容及过程中我得到了丰富的收获。通过GPS高程拟合的一些方法的讨论，VB程序的编写，对其中遇到的一些问题都有了一定的了解，这些问题也随着设计进度的不断深入逐渐熟悉并有所解决。编写程序是一项细致的工作，任何一个不注意都会导致程序运行的失败，进而浪费掉很多时间与精力。在编写过程中这种情况遇到过几次。记得有一次由于数组定义的不合理导致在后面引用时出错，又只有回到前面仔细检查每个数组的定义，花了很多时间重新定义数组；在编写程序过程中也解决了不少下标越界的情况。编写程序的过程让我体会到细心与耐心的重要性。在运用数据对自编程序的验证中也体会与总结到不少东西。如表4-4中可知测区水准重合点的分布情况、个数都影响着拟合的质量，水准重合点均匀分布于测区并保证相当数量（6-7个最为合适）拟合的质量会相对好很多；距离主测区较远的边缘或孤立的点拟合残差会较大。整个毕业设计的过程提高是有限的，但提高却是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实践经验，必然会让我在未来的工作学习中养成独立思考与细心耐心的态度。

致谢四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。我的导师，我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。弹指一挥间，大学四年已经接近了尾声。当自己怀着忐忑不安的心情完成这篇毕业论文的时候，自己也从当年一个懵懂孩子变成了一个成熟青年。书到用时方恨少，在这篇论文的写作过程中，我深感自己的水平还非常的欠缺。生命不息，学习不止，人生就是一个不断学习和完善的过程，敢问路在何方？路在脚下！

参考文献[1]孔祥元，郭际明，刘宗泉.大地测量学基础[M].武汉:武汉大学出版社，2005.12[2]李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉大学出版社，2010.9[3]李玉宝.测量程序设计讲义[Z][3]武汉大学测绘学院测量平差学科组.误差理论与测量平差基础[M]，2009.5[4]孔祥元，郭际明.控制测量学[M].武汉:武汉大学出版社，2006.10[5]宁津生，刘经南，陈俊勇等.现代大地测量理论与技术[M].武汉:武汉大学出版社，2006.[6]高昌洪，王文中.控制测量学，[M]，地质出版社.1984[7]刘立龙，林文介.GPS测定正常高的方法研究.2001[8]徐绍铨，李振洪，吴云孙.GPS高程拟合系统的研究[J].武汉测绘科技大学学报.1999[9]高伟，徐绍铨.GPS高程分区拟合转换正常高的研究.武汉大学学报.2004[10]张京礼，史振江，李端.GPS高程拟合精度探讨.2004.06

附件附件11点2点3点4点5点6点均匀6点紧凑7点8点9点G001-3.3-0.278.75-28.9715.1815.49487.3419.5527.2622.43G002-3.4-0.397.12-18.3122.13-5.47732.62-12-19.158.91G003-3.3-0.285.752.4226.62-23.97669.35-35.35-52.31-8.76G004-3.3-0.298.3739.0839.16-30.31014.05-53.39-89.25-5.2426G005-3.4-0.360.03-34.247.4822.09302.6531.8246.0424.76G008-3.3-0.245.41-5.2417.82-6.41246.45-5.53-6.48-3.31G009-3.3-0.236.878.7825.29-0.81217.57-0.25-1.59-0.09G010-3.3-0.248.0117.5331.830332.42-2.1738-6.86193.3405G012-3.3-0.266.94-18.5815.830397.571.30232.93256.5615G1165.18.2-43.7111.719.856.38-8.275.86-1.3-2.78G1174.98-47.836.992.7-4.124.95-6.71-18.25-11.2G1204043.1-6.4438.1635.1826.528.4524.4713.179520.863G125-0.92.2-54.88.716.135.77-4.515.16-1.54-4.78G126-12.6-9.5-73.070-3.542700-0.8909-7.396-12.03G144-62.5-59.400-1.32610561.750.43651.96353.2655G2029.212.3-8.196.7813.514.27-22.356.974.43-1.1G204317.8521.4412.94-5.0714.147.629.32G20634.9388.1334.1237.9729.53031.2226.8823.39G20730.433.5-5.930.6931.5723.830.7524.1917.5217.22G20836.539.6-0.4833.5633.7725.059.4724.816.5119.59G21121.824.9-5.6502.6654001.3325-7.1586-0.3754G21303.10011.5893003.94574.6763-4.7233G214-3.8-0.7-1.76-12.430.8-8.54-4.08-4.19-3.74-11.57G21617.520.612.04-5.476.988.750.5714.3414.427.6G217-6.2-3.10-25.98-9.3858-10.210-3.9524-1.3353-11.6592N007-3.4-0.323.47-19.533.31-2.3983.733.718.37-2.73N2102225.1-12.658.918.860.520-0.07-10.66-1.71内符精度04.3841007.8073002.59397.199610.1903附表1.红色数据为已知点残差，其余的为当前拟合下与校内实习数据差值（单位：mm）

附件2.程序完整代码DimfsoAsNewFileSystemObject,tsAsTextStream,FlAsFile,fnameAsString'定义用于各个过程的模块级变量Dimdm1()AsString,xo()AsDouble,yo()AsDouble,hd1()AsDouble,hz1()AsDoubleDimdm2()AsString,xo1()AsDouble,yo1()AsDouble,hd2()AsDouble,hz2()AsDoubleDimzdsAsInteger,ydsAsInteger,m(20)AsInteger,sjAsString,v()AsDoublePrivatex()AsDouble,y()AsDouble,NX()AsDouble,UX()AsDouble,llAsDoublePrivatedm()AsStringConstCaptionsAsString="GPS正常高程序设计"PrivateSubTimer1_Timer()StaticNAsIntegerDimLAsInteger,CAsStringL=Int(Me.Width/220)C=String(L,"")+Captions+String(L,"")N=N+1IfN>Len(C)-LThenN=1Me.Caption=Mid(C,N,L)EndSubPrivateSubForm_Load()'启动程序时初始化Form1.DrawStyle=2'内实线Form1.DrawMode=9'由ForeColor属性指定的颜色Form1.DrawWidth=2'线条像素Form1.BackColor=RGB(245,245,220)Picture1.BackColor=RGB(245,240,200)Text1.BackColor=RGB(255,250,240)Timer1.Interval=200Fil(2).Enabled=False'"保存"菜单不可用Fil(3).Enabled=False'"另存"菜单不可用Text1.Visible=False'文本框不可见gcw(0).Enabled=True：gcw(1).Enabled=False：gcw(2).Enabled=False：gcw(3).Enabled=Falseck(0).Enabled=True：ck(1).Enabled=False：ck(2).Enabled=FalseEndSubPrivateSubForm_Resize()'设置窗体变化时,文本框对应变化功能WithText1'以下属性值前可省略对象名.Left=0'窗体外框左边缘与屏幕显示区左边缘距离为0.Top=Picture1.Height'窗体外框上边缘与屏幕显示区上边缘距离为图片框高度值..Height=Form1.Height-Picture1.Height'文本框的高度为窗体高度减图片框高度.Width=Form1.Width'文本框宽度等于窗体宽度EndWithEndSubPrivateSubgcw_Click(indexAsInteger)Dimtr(5)AsString：Dimnb()AsDouble：Dimhz2()AsDoubleDimiAsInteger，kAsInteger，hAsIntegerDimt1,N,t,e,q,jAsIntegerSelectCaseindexCase0Text1.Visible=FalseCommonDialog1.ShowOpenfname=CommonDialog1.FileName'将用户在"打开"对话框中选择的文件名对变量fname赋值Iffname<>""Then'若无此判断当对话框中选择取消时、下面赋值语句将出错Setts=fso.OpenTextFile(fname)'将fname作为文本文件打开,并设置句柄j=0:k=0:e=0DoWhilets.AtEndOfLine<>True'进入循环的条件是没有读到文件结束尾B=ts.ReadLine'读一行，置入bB=Trim(B):i=1:'删除B可能有的前导和尾随空格，i是工作变量，m(i)=InStr(B,",")'查行中第一个逗号的左数位置,并保存在整形数组变量m(i)中DoWhilem(i)<>0'前测型Do...Loop循环，成立条件是该行字符串中有逗号tr(i)=Mid(B,m(i-1)+1,m(i)-m(i-1)-1)'提取指定位置开始的指定数目字符。i=i+1m(i)=InStr(m(i-1)+1,B,",")'从上一个找到的逗号位置起，查找下一个逗号的位置LoopIfm(i)=0Andi>1Thentr(i)=Right(B,Len(B)-m(i-1))'处理一行中最后一个逗号后的字符Ifm(4)<>0Thenk=k+1:ReDimPreservedm1(k):ReDimPreserveyo(k):ReDimPreservexo(k):ReDimPreservehd1(k):ReDimPreservehz1(k):dm1(k)=tr(1):yo(k)=tr(2):xo(k)=tr(3):hd1(k)=tr(4):hz1(k)=tr(5)Elsej=j+1:ReDimPreservedm2(j):ReDimPreserveyo1(j):ReDimPreservexo1(j):ReDimPreservehd2(j):dm2(j)=tr(1):yo1(j)=tr(2):xo1(j)=tr(3):hd2(j)=tr(4)EndIfLoopMsgBox"数据已成功读入",0+64+0,"数据输入"EndIfText1.Visible=Falsegcw(1).Enabled=TrueCase1'组法方程Dimn1AsInteger,n2AsIntegerDiml1AsDouble,ppAsDoublell=0:n1=yds:n2=n1*(n1+1)/2ReDimNX(n2),UX(n1),nb(n2)Ifyds>=6ThenFori=1ToydsA1=1:A2=xo(i):A3=yo(i):A4=xo(i)*yo(i):A5=xo(i)^2:A6=yo(i)^2nb(1)=A1:nb(2)=A2:nb(3)=A3:nb(4)=A4:nb(5)=A5:nb(6)=A6l1=hd1(i)-hz1(i)pp=1Callequation(nb(),pp,l1)ll=ll+pp*l1^2'累积用于求[pvv]的[Pll]值NextiElseIfyds=4Oryds=5ThenFori=1ToydsA1=1:A2=xo(i):A3=yo(i):A4=xo(i)*yo(i)nb(1)=A1:nb(2)=A2:nb(3)=A3:nb(4)=A4l1=hd1(i)-hz1(i)pp=1Callequation(nb(),pp,l1)ll=ll+pp*l1^2'累积用于求[pvv]的[Pll]值NextiElseIfyds=3ThenFori=1ToydsA1=1:A2=xo(i):A3=yo(i)nb(1)=A1:nb(2)=A2:nb(3)=A3l1=hd1(i)-hz1(i)pp=1Callequation(nb(),pp,l1)ll=ll+pp*l1^2'累积用于求[pvv]的[Pll]值NextiElseIfyds=1Oryds=2ThenFori=1ToydsA1=1nb(1)=A1l1=hd1(i)-hz1(i)pp=1Callequation(nb(),pp,l1)ll=ll+pp*l1^2'累积用于求[pvv]的[Pll]值NextiEndIfMsgBox"结算完毕"gcw(1).Enabled=Truegcw(2).Enabled=TrueCase2'高斯约化法解法方程Ifyds>=6ThenN=6ElseIfyds=4Oryds=5ThenN=4ElseIfyds=3ThenN=3ElseIfyds=1Oryds=2ThenN=1EndIfReDimnb(N)Fori=1ToNnb(i)=-UX(i)'将法方程常数项赋予一工作数组,保留原值用于求pvvNextiFork=1ToN-1'从法方程的第一行到倒数第二行,k实际上控制约化次数m1=k*(k+1)/2'm1是k行的自乘元素在法方程系数阵中序号（一维按列上三角阵）Forj=k+1ToN'在j循环内完成k次约化m2=(j-1)*j/2+k'm3在j循环内依次是k行自乘系数右边各元素序号Fori=jToN'i循环内完成法方程系数阵j行元素的k次约化d=(i-1)*i/2n1=d+k'与约化元素同列的k行元素n2=d+j'约化元素在法方程系数阵中编号NX(n2)=NX(n2)-NX(n1)*NX(m2)/NX(m1)NextiNextjFori=k+1ToN'在i循环内完成法方程常数项的k次约化nub=(i-1)*i/2+knb(i)=nb(i)-nb(k)*NX(nub)/NX(m1)NextiNextk'法方程约化完毕Fork=NTo1Step-1'在k循环内回代求解未知数u=nb(k)Ifk<NThenFori=k+1ToNnub=(i-1)*i/2+ku=u-NX(nub)*nb(i)Nextinb(k)=uEndIfnub=k*(k+1)/2nb(k)=nb(k)/NX(nub)Nextkpvv=llFork=1ToN'按[pvv]=[pll]+W*X求[[pvv]pvv=pvv+UX(k)*nb(k)Nextkt=zds-ydsReDimhz2(t)Ifyds>=6ThenFori=1Tothz2(i)=hd2(i)+(nb(1)+nb(2)*xo1(i)+nb(3)*yo1(i)+nb(4)*xo1(i)*yo1(i)+nb(5)*xo1(i)^2+nb(6)*yo1(i)^2)NextiElseIfyds=4Oryds=5ThenFori=1Tothz2(i)=hd2(i)+(nb(1)+nb(2)*xo1(i)+nb(3)*yo1(i)+nb(4)*xo1(i)*yo1(i))NextiElseIfyds=3ThenFori=1Tothz2(i)=hd2(i)+(nb(1)+nb(2)*xo1(i)+nb(3)*yo1(i))NextiElseIfyds=1Oryds=2ThenFori=1Tothz2(i)=hd2(i)+nb(1)NextiEndIfReDimv(yds)Ifyds>=6ThenFori=1Toydsv(i)=hd1(i)-hz1(i)+(nb(1)+nb(2)*xo(i)+nb(3)*yo(i)+nb(4)*xo(i)*yo(i)+nb(5)*xo(i)^2+nb(6)*yo(i)^2)NextiElseIfyds=4Oryds=5ThenFori=1Toydsv(i)=hd1(i)-hz1(i)+(nb(1)+nb(2)*xo(i)+nb(3)*yo(i)+nb(4)*xo(i)*yo(i))NextiElseIfyds=3ThenFori=1Toydsv(i)=hd1(i)-hz1(i)+(nb(1)+nb(2)*xo(i)+nb(3)*yo(i))NextiElseIfyds=1Oryds=2ThenFori=1Toydsv(i)=hd1(i)-hz1(i)+nb(1)NextiEndIfDoCommonDialog1.Flags=2'设置对话框flags属性为2,当已有同名文件时询问是否覆盖。CommonDialog1.ShowSave'打开公共对话框中的"saveas"对话框A=InputBox(msg,"拟合数据存盘","d:\成果.txt")LoopWhileLen(A)=0Setts=fso.CreateTextFile(A,True)C=Space(8)&"已知点数据"&Chr(13)&Chr(10)C=C&Space(1)&"点名"&Space(5)&"X-坐标"&Space(7)&"Y-坐标"&Space(5)&"正常高"&Space(6)&"残差"&Chr(13)&Chr(10)ts.WriteCts.WriteblanklinesForj=1Toydsd1=dm1(j):d1=Format(d1,"@@@")X1=xo(j):X1=Format(X1,"#######.000")Y1=yo(j):Y1=Format(Y1,"#######.000")z1=hz1(j):z1=Format(z1,"###.00000")V1=v(j)*100:V1=Format(V1,"00.0000")d=Space(11)&d1&Space(5)&X1&Space(4)&Y1&Space(4)&z1&Space(6)&V1&Space(6)&j&Chr(13)&Chr(10)ts.WritedC=C&dNextjForj=N+1ToN+1d=Space(8)&"未知点正常高拟合结果"&Chr(13)&Chr(10)ts.WritedC=C&dNextjFori=1Totd1=dm2(i):d1=Format(d1,"@@@")X1=xo1(i):X1=Format(X1,"#######.000")Y1=yo1(i):Y1=Format(Y1,"#######.000")z1=hz2(i):z1=Format(z1,"###.00000")d=Space(11)&d1&Space(5)&X1&Space(4)&Y1&Space(4)&z1&Space(16)&yds+i&Chr(13)&Chr(10)ts.WritedC=C&dNextisj=CText1.Text=C'将字符变量c显示在文本框text1中Text1.Visible=TrueMsgBox("法方程解算完毕")gcw(1).Enabled=Truegcw(2).Enabled=Truegcw(3).Enabled=TrueCase3'图形生成ReDimx(zds)ReDimy(zds)ReDimdm(zds)Text1.Visible=Falset=zds-ydsN=ydsFori=1TozdsIfi<N+1Thenx(i)=xo(i):y(i)=yo(i):dm(i)=dm1(i)Elsex(i)=xo1(i-N):y(i)=yo1(i-N):dm(i)=dm2(i-N)EndIfNextimax1=-999999:min1=999999Fori=1TozdsIfx(i)>max1