测量坐标计算程序的设计

课题名称：测量坐标计算程序的设计摘要VB是VisualBasic的缩写，是可视化的编程语言，是一种简单、高效地开发应用软件的工具。特别适合初学者学习程序开发。随着VisualBasic的逐步发展完善和功能的不断括展，很多软件开发人员利用VisualBasic开发了大量的应用软件。VisualBasic已经成为使用人数最多，应用领域最广的程序设计语言和软件开发工具。日常测绘工作中经常使用全站仪测量所需的测绘数据，全站仪测量数据分为坐标数据和边角数据，而最终提供用户的数据一般为坐标数据。由于坐标数据测量的局限性，我们野外测绘中经常测量边角数据，本次开发的系统就是把测量的边角数据计算输出坐标数据。最终把坐标数据提供给需要测量成果的人员或单位。本系统就是使用VB开发的测量边角数据计算系统，在开发过程中的原理和方法，主要包括数据文件的读取、检查、计算、输出，实现了边角数据输出坐标数据。本系统的主要功能为边角数据文件的读取。控制点坐标文件的读取。边角数据文件的检查。控制点坐标文件的检查。边角文件计算坐标文件。计算过程的正确性检查。测量距离规范性检查。测量定向规范性检查。检查结果的输出。定向信息的输出。坐标成果的输出。目录一、项目概况 一、项目概况项目背景及目的目前大部分坐标数据的采集方式为全站仪直接采集，而全站仪直接采集坐标数据的前提是控制点已经测量完成，并且需要保证控制点的正确。如果控制点数据错误，那全站仪测量的坐标数据也是错误的，所以会造成测量工作的重复性。为了摆脱控制点的限制，提高工作效率，我们可以采用测量边角的方式进行测量。边角测量的优点是可以在测量控制点前进行测量数据采集，摆脱了控制点的约束。即使控制测量出现错误，我们只需重复测量控制点数据即可，不影响边角数据，也不需要野外重复采集测量数据。目前市面上的边角计算系统存在各种各样的问题，主要问题有（1）计算过程比较繁琐，如每计算一站需操作一次程序。（2）只能读取某一种格式的数据文件，具有局限性。（3）未进行数据文件的检查，造成成果数据存在错误数据。（4）没有对定向数据和测量数据的规范性进行检查。（5）只能输出坐标成果数据，无法输出检查数据。针对已有的边角计算系统的各种问题，为了使边角计算程序具有通用性、规范性、合理性，需开发一个更符合现实需要的、合理的、通用的边角计算系统。2、编程语言的选择本次开发的系统界面设计和功能设计相对简单，根据对各种编程语言的对比分析，最终选择了VB。因为VB的特点和优点更适合本次开发系统的需要。（1）VB语言的特点=1\*GB3①VB是一种可视化的、面向对象的、采用事件驱动方式的结构化程序设计语言；=1\*GB3①可用于开发Windows环境下的各类应用程序；=3\*GB3③在VisualBasic环境下，利用事件驱动的编程机制的可视化设计工具。（2）使用VB语言的优点=1\*GB3①功能强大，可以与Windows专业开发工具相媲美；=2\*GB3②VB始终是最高效、开发成本最低的强大的开发工具；=3\*GB3③简单易学、效率高；使用Windows内部的广泛应用程序接口（API）函数，使用动态链接库（DLL）、对象的链接与嵌入（OLE）、开放式数据连接（ODBC）等技术，可以高效、快速地开发Windows环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件。3、实现的功能（1）数据的读取=1\*GB3①各种边角数据文件的读取；=2\*GB3②控制点数据文件的读取。（2）数据文件的检查=1\*GB3①边角数据文件的检查；=2\*GB3②控制点数据文件的检查。（3）各种格式数据文件转换成标准格式（4）数据的计算（5）数据计算的正确性和规范性检查=1\*GB3①每一测站的正确性检查；=2\*GB3②每一测站误差规范性检查。（6）各种数据的输出=1\*GB3①坐标成果数据文件输出；=2\*GB3②测站信息文件输出；=3\*GB3③距离检查文件输出；=4\*GB3④距离倍数检查文件输出。

二、程序设计1、开发步骤本次程序开发大致分为七个阶段，分别为需求分析，功能分析及设计（概略设计）、界面设计和程序设计（详细设计）及程序的编写、程序的测试与检验、程序的打包。整个过程如下图所示。需求分析需求分析概要设计程序设计程序打包界面设计测试图1：程序开发过程程序编写程序的开发从需求分析开始，需求分析是整个程序的开始，也是程序定义阶段的最后一步，是确定程序必须完成那些工作，也就是对目标系统提出完整、准确、清晰、具体的要求。本次系统的目标比较明确，也相对单一，基本功能也基本确定。所以需求分析相对简单和明确。需求分析完成后接下来就是概要设计和功能设计，也就是整个程序的总体设计，在这个过程中要确定程序的总体结构，确定需要的模块及主要的数据结构等等。程序概要设计完成之后，接下来就是程序的详细设计和程序的编写。详细设计包括数据结构设计、算法设计、界面设计、程序设计。设计完成后就根据详细设计内容进行程序的编写开发。程序编写完成后需要对程序进行测试和检验。测试是为了发现错误而执行程序的过程，根据程序开发各个阶段的规格和内部结构进行的一批测试。测试分为单元测试、集成测试、系统测试等。测试完成后利用各种格式的的数据对程序进行检验，从而发现程序的不足和缺陷。程序测试和检验完成后就需要对程序进行打包和编写使用说明。2、功能分析及概要设计（1）数据的读取=1\*GB3①各种边角数据文件的读取各种测量设备通讯输出到计算机中的数据格式都不统一，通过研究分析各种设备输出的数据格式，分别制定不同的数据读取函数，能够使程序达到通用的要求，增加程序的通用性，摆脱目前市面上程序的单一性。根据数据格式的不一致确定各种数据格式的数据类型。=2\*GB3②控制点数据文件的读取控制点文件相对固定，按正常测量的坐标数据标准作为控制点坐标文件的标准，这样具有通用性。确定符合控制点文件读取的数据类型。（2）数据文件的检查=1\*GB3①边角数据文件的检查检查边角数据文件与选择数据格式的匹配性；检查边角数据的每一行开头数据的正确性；检查边角数据的每一行数据的完整性；检查每一个数据的数据类型的正确性。=2\*GB3②控制点数据文件的检查检查控制点数据的每一行数据的完整性、正确性；检查每一个数据的数据类型的正确性。（3）各种格式数据文件转换成标准格式根据数据类型选择控件，选择输入数据的录入函数，但最终转换为程序计算所需的统一格式数据，能够使各种数据类型共用一个计算过程，减少了程序开发的重复性。通过分析不同格式数据确定符合程序计算的数据类型。（4）数据的计算根据测量学的原理及计算公式，编写出通用的公共计算函数，最终计算出能够测量所需的坐标数据。（5）数据计算的正确性和规范性检查=1\*GB3①每一测站的正确性检查检查控制点点号的正确性，能够使每一站能够计算输出。=2\*GB3②每一测站误差规范性检查根据每一站计算的过程，输出每一站的测站信息，通过测站信息中的测量误差及测量的要求，判断每一测站的计算是否正确，使计算输出的坐标成果能够达到需求者的要求。（6）各种数据的输出=1\*GB3①坐标成果数据文件输出坐标成果数据是程序的最终目标，是提供坐标成果使用者的合格数据。=2\*GB3②测站信息文件输出测站信息文件是计算过程文件，是保证坐标数据正确性和准确性的检查文件，能够通过测站信息文件看出测量的准确性、测量者的工作态度和仪器设备的精度指标是否超限。=3\*GB3③距离检查文件输出距离检查文件也是计算过程文件，主要检查测量距离是否符合技术要求和测量规范。可以通过距离检查文件剔除出不符合技术要求的数据。=4\*GB3④距离倍数检查文件输出测量距离倍数检查是检查测量边长和定向边长的比例，根据测量要求的不同可以剔除出超过测量倍数的数据，保证测量数据的规范性和正确性。3、详细设计及界面设计程序概要设计及功能分析完成后就开始对程序进行详细设计，详细设计包括界面设计、数据机构设计和程序详细设计等等。根据程序的概要设计和功能分析，整个程序分为7部分，分别为程序开始、边角文件的打开、边角文件的检查、控制文件的打开、控制文件的检查、计算坐标文件及检查计算的正确性、成果的输出。程序的整个详细设计过程见图2。通过概要设计及功能分析，程序的界面需要一个主界面和辅助界面。主界面为程序的核心界面（如图3），包含程序的检查模块、计算模块、输出模块等等；辅助界面为测站信息浏览界面（如图4），能够让使用者及时的查看计算的精度和准确性。本次程序主界面设计分为五大部分，分别为文件打开部分、基础设置部分、检查设计部分、输出设置部分、计算检查部分。文件部分有3个Label控件、3个Text控件、2个Command控件、1个dlgopen控件组成。本部分的作用为打开控制点文件和打开边角文件。为了减少程序操作，坐标文件采用了自动加后缀的形式，自动保存在边角文件目录下。开始开始打开控制文件打开边角文件检查不正确不正确计算输出成果图2：程序计算过程的设计检查基础设置部分有1个Label控件、1个Combo控件、1个Check控件组成，本部分的作用是选择数据读入文件的格式和控制点文件自动调用设置。图3：程序的主界面图检查设置部分有2个Label控件、2个Text控件组成，本部分的作用是设置距离检查的限值和边长倍数的限值。输出设置部分有1个Label控件、1个Combo控件、1个Check控件组成，本部分的作用是设置输出文件的文件格式和输出文件的文件类型，坐标文件和测站信息文件是必要的输出文件，而距离和倍数检查文件是可选的输出文件。计算部分为本程序的核心部分，有1个Command控件、1个ProgressBar控件组成。主要作用为检查读取文件的规范性和准确性、计算坐标成果数据、输出各类输出文件。图4：测站信息界面图本程序的辅助界面有1个RichTextBox控制组成，主要作用是计算完成后自动调用测站信息文件，及时让计算者核实计算的正确性和了解定向的精确性。4、程序设计及编写根据程序的概要设计和详细设计，程序主要部分分为5个部分。分别为数据类型设计、文件的读取、文件的检查、边角文件的计算和文件的输出。程序还有部分辅助函数等等，下面我们主要介绍程序的主要部分。（1）数据类型根据程序的需要我们设计了控制点数据类型、边角数据类型、结果坐标数据类型、站点及定向边数据类型、测量点数据类型、测站信息数据类型等等。下面是主要的数据类型。PublicTypeDXYZ'控制点dAsStringXAsDoubleYAsDoubleZAsDoubleEndTypePublicTypeXXXX'原始数据X1AsStringX2AsStringX3AsStringX4AsStringEndTypePublicTypeDBXYZ'结果坐标数据'FAsIntegerDHAsStringBHAsStringXAsDoubleYAsDoubleZAsDoubleEndTypePublicTypeMSTN'站点及定向边'FAsIntegerdh1AsStringBG1AsDoubledh2AsStringBG2AsDoubleSPAsDoubleSZAsDoubleJLAsDoubleSTRAsIntegerNDAsIntegerEndTypePublicTypeMSS'测量点'FAsIntegerDHAsStringBGAsDoubleBHAsStringSPAsDoubleSZAsDoubleJLAsDoubleXHAsIntegerEndTypePublicTypeCZXX'测站信息'FAsIntegerD1AsStringX1AsDoubleY1AsDoubleZ1AsDoubleD2AsStringX2AsDoubleY2AsDoubleZ2AsDoubleB1AsDoubleB2AsDoubleJLAsDoubleSZAsDoubleEndType（2）文件的读取文件读取模块分为边角文件读取和控制点文件读取，下面主要介绍边角文件的读取函数。下面读取函数是一种数据格式的读取函数。PublicFunctionTPC_RD_BJ(fl2AsString)AsBooleanDimw1,i,w0,m,nAsIntegerDimss,kkAsStringDimdssDimX()AsXXXXw0=RD_WJ_HS(fl2)ReDimX(w0)AsXXXXw1=0m=0n=0Openfl2ForInputAs#16DoWhileNotEOF(16)LineInput#16,kkss=Replace(kk,"",",")dss=Split(ss,",")X(w1).X1=dss(0)X(w1).X2=Trim(dss(1))X(w1).X3=dss(2)X(w1).X4=dss(3)w1=w1+1LoopClose#16Fori=0Tow0-1IfX(i).X1="STN"ThenBJ_STN(m).dh1=X(i).X2BJ_STN(m).BG1=X(i).X3BJ_STN(m).dh2=X(i+1).X2BJ_STN(m).BG2=X(i+1).X3BJ_STN(m).SP=X(i+2).X2BJ_STN(m).SZ=X(i+2).X3BJ_STN(m).JL=X(i+2).X4BJ_STN(m).STR=n+1m=m+1i=i+2ElseIfX(i).X1="SS"ThenBJ_SS(n).DH=X(i).X2BJ_SS(n).BG=X(i).X3BJ_SS(n).BH=X(i).X4BJ_SS(n).SP=X(i+1).X2BJ_SS(n).SZ=X(i+1).X3BJ_SS(n).JL=X(i+1).X4n=n+1i=i+1EndIfNextFori=0Tom-2BJ_STN(i).ND=BJ_STN(i+1).STR-1NextBJ_STN(m-1).ND=nTPC_RD_BJ=TrueEndFunction（3）文件检查文件检查模块分为控制点文件检查和边角文件检查。只有文件读取正确才能保证下面文件计算的正确，所以文件检查函数要设计的全面。=1\*GB3①控制点文件检查PublicFunctionJC_KZD(fl2AsString)AsBooleanJC_KZD=TrueDimw1,i,jAsIntegerDimkkAsStringDimdssw1=0Openfl2ForInputAs#17DoWhileNotEOF(17)LineInput#17,kkdss=Split(kk,",")w1=w1+1i=UBound(dss)Ifi=3ThenForj=1ToiIfIsNumeric(dss(j))=FalseThenMsgBox"文件'"&fl2&"'的第"&w1&"行坐标X,Y,Z中存在非数字型！"JC_KZD=FalseClose#17ExitFunctionEndIfNextElseMsgBox"文件'"&fl2&"'的第"&w1&"行是空行或逗号个数或逗号符号错误！"JC_KZD=FalseClose#17ExitFunctionEndIfLoopClose#17EndFunction=2\*GB3②边角文件检查PublicFunctionTPC_JC_BJ(fl2AsString)AsBooleanDimw1,i,j,wstn,wbs,wsd,wssAsIntegerDimss,kkAsStringDimdssw1=0wstn=0wss=0wsd=0wbs=0Dimlstn()AsIntegerDimlbs()AsIntegerDimlsd()AsIntegerDimlss()AsIntegerReDimlstn(STN_SL(fl2))AsIntegerReDimlbs(STN_SL(fl2))AsIntegerReDimlsd(STN_SL(fl2)+SS_SL(fl2))AsIntegerReDimlss(SS_SL(fl2))AsIntegerOnErrorGoToxxxOpenfl2ForInputAs#13DoWhileNotEOF(13)LineInput#13,kkss=Replace(kk,"",",")dss=Split(ss,",")w1=w1+1i=UBound(dss)Ifi=3ThenIfdss(0)="STN"ThenIfIsNumeric(dss(2))=FalseThenTPC_JC_BJ=FalseMsgBox"文件'"&fl2&"'的第"&w1&"行标高中存在错误！"Close#13ExitFunctionEndIflstn(wstn)=w1wstn=wstn+1ElseIfdss(0)="BS"ThenIfIsNumeric(dss(2))=FalseThenMsgBox"文件'"&fl2&"'的第"&w1&"行标高中存在错误！"TPC_JC_BJ=FalseClose#13ExitFunctionEndIflbs(wbs)=w1wbs=wbs+1ElseIfdss(0)="SD"ThenIfIsNumeric(dss(1))=FalseOrIsNumeric(dss(2))=FalseOrIsNumeric(dss(3))=FalseThenMsgBox"文件'"&fl2&"'的第"&w1&"行中数字类型存在错误！"TPC_JC_BJ=FalseClose#13ExitFunctionEndIflsd(wsd)=w1wsd=wsd+1ElseIfdss(0)="SS"ThenIfIsNumeric(dss(2))=FalseThenMsgBox"文件'"&fl2&"'的第"&w1&"行标高中存在错误！"TPC_JC_BJ=FalseClose#13ExitFunctionEndIflss(wss)=w1wss=wss+1ElseMsgBox"文件'"&fl2&"'的第"&w1&"行行头存在错误！或选择的边角文件格式不对！"TPC_JC_BJ=FalseClose#13ExitFunctionEndIfElseTPC_JC_BJ=FalseMsgBox"文件'"&fl2&"'的第"&w1&"行是空行或逗号个数或逗号符号错误！或选择的边角文件格式不对！"Close#13ExitFunctionEndIfLoopForj=1Towstn-1Iflstn(j)-lstn(j-1)<5ThenMsgBox"文件'"&fl2&"'的第"&lstn(j-1)&"行和第"&lstn(j)&"行中间数据格式STN错误！"TPC_JC_BJ=FalseClose#13ExitFunctionEndIfNextForj=1Towbs-1Iflbs(j)-lbs(j-1)<5ThenMsgBox"文件'"&fl2&"'的第"&lbs(j-1)&"行和第"&lbs(j)&"行中间数据格式BS错误！"TPC_JC_BJ=FalseClose#13ExitFunctionEndIfNextForj=1Towss-1Iflss(j)-lss(j-1)<>5Andlss(j)-lss(j-1)<>2ThenMsgBox"文件'"&fl2&"'的第"&lss(j-1)&"行和第"&lss(j)&"行中间数据格式SS错误！"TPC_JC_BJ=FalseClose#13ExitFunctionEndIfNextForj=1Towsd-1Iflsd(j)-lsd(j-1)<>3Andlsd(j)-lsd(j-1)<>2ThenMsgBox"文件'"&fl2&"'的第"&lsd(j-1)&"行和第"&lsd(j)&"行中间数据格式SD错误！"TPC_JC_BJ=FalseClose#13ExitFunctionEndIfNextClose#13TPC_JC_BJ=Truexxx:Close#13EndFunction（4）测量文件的计算测量文件计算模块为坐标计算程序的核心部分，本函数调用的是统一标准格式数据。这样就减少程序编写的编写量，但需要定义统一的数据类型。PublicFunctionJS_BJ(d()AsDXYZ,n()AsMSTN,S()AsMSS,Z()AsDBXYZ,X()AsCZXX)AsBooleanDimi,j,k,mAsIntegerDimdx,dy,e,g,ddx,ddy,ddz,spjAsDoubleForm1.ProgressBar1.Min=0Form1.ProgressBar1.Max=UBound(n)Fori=1ToUBound(n)Form1.ProgressBar1.Value=iForj=1ToUBound(d)Ifn(i-1).dh1=d(j-1).dThenX(i-1).D1=d(j-1).dX(i-1).X1=d(j-1).XX(i-1).Y1=d(j-1).YX(i-1).Z1=d(j-1).ZExitForElseIfi>1ThenFork=n(i-2).NDTo1Step-1Ifn(i-1).dh1=Z(k-1).DHThenX(i-1).D1=Z(k-1).DHX(i-1).X1=Z(k-1).XX(i-1).Y1=Z(k-1).YX(i-1).Z1=Z(k-1).Zq1=1EndIfNextEndIfNextForj=1ToUBound(d)Ifn(i-1).dh2=d(j-1).dThenX(i-1).D2=d(j-1).dX(i-1).X2=d(j-1).XX(i-1).Y2=d(j-1).YX(i-1).Z2=d(j-1).ZExitForElseIfi>1ThenFork=n(i-2).NDTo1Step-1Ifn(i-1).dh2=Z(k-1).DHThenX(i-1).D2=Z(k-1).DHX(i-1).X2=Z(k-1).XX(i-1).Y2=Z(k-1).YX(i-1).Z2=Z(k-1).Zq1=1EndIfNextEndIfNext''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''坐标计算dx=X(i-1).X2-X(i-1).X1dy=X(i-1).Y2-X(i-1).Y1Ifdx>0Theng=Atn(dy/dx)ElseIfdx<0Theng=Atn(dy/dx)+PIElseIfdx=0Anddy>0Theng=PI/2ElseIfdx=0Anddy<0Theng=3*PI/2EndIfForm=n(i-1).STRTon(i-1).NDspj=HS(S(m-1).SP)/180*PI+g-HS(n(i-1).SP)/180*PIddx=S(m-1).JL*jlcs*Sin(HS(S(m-1).SZ)/180*PI)*Cos(spj)ddy=S(m-1).JL*jlcs*Sin(HS(S(m-1).SZ)/180*PI)*Sin(spj)ddz=S(m-1).JL*jlcs*Cos(HS(S(m-1).SZ)/180*PI)+n(i-1).BG1-S(m-1).BGZ(m-1).DH=S(m-1).DHZ(m-1).BH=S(m-1).BHZ(m-1).X=X(i-1).X1+ddxZ(m-1).Y=X(i-1).Y1+ddyZ(m-1).Z=X(i-1).Z1+ddzNextNext'MsgBoxUBound(d)&""&UBound(n)&""&UBound(S)JS_BJ=TrueEndFunction（5）各种文件的输出文件输出模块主要包含测站信息输出函数、坐标数据输出函数、距离检查输出函数、倍数检查输出函数。=1\*GB3①测站信息输出PublicFunctionOUT_JG_CZ(n()AsMSTN,X()AsCZXX,CCZZAsString)AsBoolean'输出测站情况Dimi,jAsIntegerDimdx,dy,ds1,ds2,dh1,dh2,ddh,ddsAsDoubleOpenCCZZForOutputAs#28Fori=0ToUBound(n)-1dx=X(i).X2-X(i).X1dy=X(i).Y2-X(i).Y1dh1=X(i).Z2-X(i).Z1ds1=Sqr(dx*dx+dy*dy)ds2=n(i).JL*jlcs*Sin(HS(n(i).SZ)/180*PI)dh2=n(i).JL*jlcs*Cos(HS(n(i).SZ)/180*PI)+n(i).BG1-n(i).BG2dds=Format(ds1,"##0.000")-Format(ds2,"##0.000")ddh=Format(dh1,"##0.000")-Format(dh2,"##0.000")Print#28,"站点："&n(i).dh1&"定向点："&n(i).dh2Print#28,"测量点从："&n(i).STR&"到"&n(i).NDPrint#28,"测站点坐标："&n(i).dh1&","&Format(X(i).X1,"##0.000")&","&Format(X(i).Y1,"##0.000")&","&Format(X(i).Z1,"##0.000")Print#28,"定向点坐标："&n(i).dh2&","&Format(X(i).X2,"##0.000")&","&Format(X(i).Y2,"##0.000")&","&Format(X(i).Z2,"##0.000")Print#28,"坐标反算距离："&Format(ds1,"##0.000")&"测量距离："&Format(ds2,"##0.000")&"距离差："&Format(dds,"##0.000")Print#28,"坐标反算高差："&Format(dh1,"##0.000")&"测量高差："&Format(dh2,"##0.000")&"高差差："&Format(ddh,"##0.000")Print#28,NextClose#28OUT_JG_CZ=TrueEndFunction=2\*GB3②测量坐标数据输出PublicFunctionOUT_JG_ZB(xzbAsString,FFAsInteger,Z()AsDBXYZ)AsBoolean'输出坐标DimiAsIntegerOpenxzbForOutputAs#29Fori=0ToUBound(Z)-1IfFF=0ThenPrint#29,Z(i).DH&","&Format(Z(i).X,"##0.000")&","&Format(Z(i).Y,"##0.000")&","&Format(Z(i).Z,"##0.000")ElseIfFF=1ThenPrint#29,Z(i).DH&",,"&Format(Z(i).Y,"##0.000")&","&Format(Z(i).X,"##0.000")&","&Format(Z(i).Z,"##0.000")ElseIfFF=2ThenPrint#29,Z(i).DH&","&Z(i).BH&","&Format(Z(i).Y,"##0.000")&","&Format(Z(i).X,"##0.000")&","&Format(Z(i).Z,"##0.000")ElseIfFF=3ThenPrint#29,Z(i).BH&","&Format(Z(i).X,"##0.000")&","&Format(Z(i).Y,"##0.000")&","&Format(Z(i).Z,"##0.000")EndIfNextClose#29OUT_JG_ZB=TrueEndFunction=3\*GB3③测量距离检查情况输出PublicFunctionOUT_JC_JL(FJLAsString,FFAsDouble,S()AsMSS)As