水准网平差VB代码

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1、（误差理论与测量平差础）课 程 设 计 报 告系（部）： 土木工程系 实习单位： 山东交通学院 班 级： 测绘084 学生姓名： 田忠星 学号 080712420 带队教师： 夏小裕周宝兴 时间： 10 年 12 月 13日 到 10 年 12 月 19日山东交通学院目录：1.摘要 P32.概述 P33.水准网间接平差程序设计思路P3P44. 平差程序流程图 P4P65. 程序源代码及说明 P7P236. 计算结果 P23P267. 总结 P26P27一：摘要在测量工作中，为了能及时发现错误和提高测量成果的精度，常作多余观测，这就产生了平差问题。在一个平差问题中，当所选的独立参数的个数等于必要

2、观测数t时，可将每个观测值表达成这t个参数的函数，组成观测方程，这种以观测方程为函数模型的平差方法，就是间接平差。二：概述：该课程设计的主要目是对水准网进行间接平差，在输入数据后依次计算高程近似值误差方程和平差计算。三：水准网间接平差程序设计思路1根据平差问题的性质，选择t个独立量（既未知点的高程）作为参数2. 将每一个观测量的平差值（既观测的高程差值）分别表达成 3由误差方程系数B和自由项组成法方程，法方程个数等于参数的个数t ；4. 解算法方程，求出参数,计算参数（高程）的平差值=X0 + ；5由误差方程计算V，求出观测量(高差)平差值 6.评定精度单位权中误差平差值函数的中误差四：平差程

3、序流程图1 已知数据的输入需要输入的数据包括水准网中已知点数未知点数以及这些点的点号，已知高程和高差观测值距离观测值。程序采用文件方式进行输入，约定文件输入的格式如下：第一行：已知点数未知点数观测值个数第二行：点号（已知点在前，未知点在后）第三行：已知高程（顺序与上一行的点号对应）第四行：高差观测值，按“起点点号，终点点号。高差观测值，距离观测值”的顺序输入。本节中使用的算例的数据格式如下2,3,71,2,3,4,55.016,6.0161,3,1.359,1.11,4,2.009,1.72,3,0.363,2.32,4,1.012,2.73,4,0.657,2.43,5,0.238,1.45

4、,2,-0.595,2.62.平差计算过程（1）近似高程的计算。用一个数组来存储高程近似值，已知点的高程放在这个数组的开头，然后按照点号输入顺序依次搜索涉及该店的高差观测值，看该高差涉及的另一点是否已知，若未知，则检查下一个高差观测值，若已知，则可以计算出当前未知点的高差近似值，并放入高程近似值数组，依次类推，直到所有未知点的高程近似值都被求出为止。（2）列立观测值的误差方程。根据各观测值的起止点信息及高差距离值和误差方程的系数矩阵权矩阵和常数项的各个元素赋值。（3）平差计算。通过间接平差通用过程进行平差计算，该过程将系数矩阵数组A权矩阵数组P和常数向量数组L以参数的方式传入，通过计算，把平差

5、结果存放在解向量数组X中，以参数的形式传出。3计算结果的输出计算的中间结果和最后结果都实时在文本框中显示，最后还可以把文本框中的内容保存在文本文件中。4界面设计根据以上分析，本程序采用菜单组织程序，用文本框显示数据的输入计算和输出情况。由于涉及到打开和保存文件的操作，所以还需要一个通用对话框。（1） 菜单设计。本程序的菜单结构如表所示。标题名称快捷键文件（&File） mnuFile 打开数据mnuOpen保存结果mnuSaveaa退出mnuExitCtrl+E计算（&Calc） mnuCalc近似高程mnuHeight 误差方程mnuEqu平差计算mnuAdj（2） 窗体文本框和通用对话框。

6、在主窗体上绘制1个文本框控件和一个通用对话框控件，并按照下图设置属性（文本框的Name属性改为txtShow）对象属性值Text1TextText1MultiLineTrueForm1Caption水准网间接平差CommonDialog1NameCDg1Text1设计好属性后，调整控件和窗体的大小和位置，以方便美观为好。五：程序源代码及说明程序中涉及的公共变量及其说明如下：Dim strFileName As StringDim nn%, un%, tn%, hn% 已知点个数，未知点个数，总点数，观测值个数Dim Pname() As String 点名数组Dim Hknown() As D

7、ouble 已知高程数组，存放已知点高程和高程近似值Dim be%(), en%() 观测值的起点和终点编号数组，存储的是点序号Dim h#(), s#() 高差观测值数组和距离观测值数组Dim A#(), X#(), P#(), L#() 间接平差的系数阵、解向量、权阵和常数向量1. 数据输入单击“文件打开文件”命令，弹出打开对话框，待用户选取了文件以后，程序开始读取已知数据，具体代码如下Private Sub mnuOpen_Click() Dim i As Integer 循环变量 Dim strT1 As String, strT2 As String CDg1.Filter = 文本

8、文件（*.txt）|*.txt|所有文件（*.*）|*.* CDg1.ShowOpen 打开对话框 strFileName = CDg1.FileName 获得选中的文件名和路径 Open strFileName For Input As #1 打开文件Input #1, nn, un, hn 读入已知点个数，未知点个数，观测值个数 tn = nn + un ReDim Pname(1 To tn), Hknown(1 To tn) ReDim h(1 To hn), s(1 To hn), be(1 To hn), en(1 To hn) For i = 1 To tn 读入点名 Input

9、 #1, Pname(i) Next i For i = 1 To nn 读入已知高程 Input #1, Hknown(i) Next i For i = 1 To hn 读入各观测值 Input #1, strT1, strT2, h(i), s(i) be(i) = Order(strT1): en(i) = Order(strT2) 给起终点数组排序 Next i 显示读入的数据 txtShow.Text = txtShow.Text & 读入的水准网数据： & vbCrLf txtShow.Text = txtShow.Text & 已知点 & nn & 个，未知点 & un & 个

10、，观测值 & hn & 个。 & vbCrLf txtShow.Text = txtShow.Text & 网中涉及的点名有： For i = 1 To tn txtShow.Text = txtShow.Text & Pname(i) & ， Next i txtShow.Text = txtShow.Text & vbCrLf txtShow.Text = txtShow.Text & 已知点高程为： & vbCrLf For i = 1 To nn txtShow.Text = txtShow.Text & Pname(i) & 的高程为： & Hknown(i) & vbCrLf Ne

11、xt i txtShow.Text = txtShow.Text & 各观测值分别为： & vbCrLf txtShow.Text = txtShow.Text & 起点 & & 终点 & & 高差观测值 & 距离观测值 & vbCrLf For i = 1 To hn txtShow.Text = txtShow.Text & Pname(be(i) & & Pname(en(i) & & Format(h(i), 0.000) & & Format(s(i), 0.000) & vbCrLf Next iClose #1 不要忘记关闭文件End Sub其中Order（）函数是根据点号（字符

12、串）获得一个点的序号（数值）的自定义函数，之所以要进行这样的排序，是因为在输入和输出时需使用字符串类型的点号，而在程序计算时。数组的下标元素需要整数型的点号。该函数定义如下：点名序号转换函数Public Function Order(str As String) As Integer Dim i% For i = 1 To tn If str = Pname(i) Then Order = i Exit For End If Next iEnd Function2. 高程近似值的计算输入数据后，点击“计算近似高程”，程序根据已知数据计算未知点的高程近似值，并将计算的中间结果显示在文本框中，代码

13、如下：计算近似高程Private Sub mnuHeight_Click() Dim i%, j% For i = 1 To un For j = 1 To hn If be(j) = nn + i And en(j) nn + i Then 找到一个起点相同且终点已知的观测值 Hknown(nn + i) = Hknown(en(j) - h(j) Exit For End If If en(j) = nn + i And be(j) nn Then A(i, en(i) - nn) = 1 若终点未知，则给终点对应的系数矩阵元素赋值 If be(i) nn Then A(i, be(i)

14、- nn) = -1 若起点未知，则给起点对应的系数矩阵元素赋值 L(i) = -(Hknown(en(i) - Hknown(be(i) - h(i) 根据起终点计算常数项 P(i, i) = 1 / s(i) 以距离的倒数为权 Next i 显示误差方程 txtShow.Text = txtShow.Text & 列立的误差方程： & vbCrLf For i = 1 To hn For j = 1 To un txtShow.Text = txtShow.Text & A(i, j) & Next j txtShow.Text = txtShow.Text & & Format(L(i)

15、, 0.0000) & vbCrLf Next i txtShow.Text = txtShow.Text & 权矩阵： & vbCrLf For i = 1 To hn For j = 1 To hn txtShow.Text = txtShow.Text & P(i, j) & Next j txtShow.Text = txtShow.Text & vbCrLf Next iEnd Sub4.计算高程平差值和高程中误差和高差中误差点击“计算平差计算”命令，程序调用间接平差通用过程求解误差方程，并求出高程平差值高程中误差和高差中误差，显示在文本框中，代码如下：平差计算Private Sub

16、 mnuAdj_Click() Dim i%, j%, VtP#(), VtPV#(), z#, AtP#(), AtPA#(), r(), Naan#(), b() Dim o() As Double ReDim X(1 To un) ReDim o(1 To un, 1 To 1) ReDim s(1 To hn, 1 To 1) ReDim AX(1 To hn, 1 To 1) ReDim V(1 To hn, 1 To 1) ReDim VtP(1 To 1, 1 To hn) ReDim VtPV(1 To 1, 1 To 1) ReDim AtP(1 To un, 1 To hn

17、) ReDim AtPA(1 To un, 1 To un) ReDim bAt(1 To un, 1 To hn) ReDim AbAt(1 To hn, 1 To hn) ReDim r(1 To un, 1 To un) ReDim b(1 To un, 1 To un) InAdjust A, P, L, X 调用间接平差的通用过程求解 计算并显示高程平差结果 txtShow.Text = txtShow.Text & 平差计算结果： & vbCrLf txtShow.Text = txtShow.Text & 点号 初始高程(m) 高程改正数(m) 平差后高程(m) & vbCrLf

18、 For i = 1 To un txtShow.Text = txtShow.Text & Pname(nn + i) & & Format(Hknown(nn + i), 0.0000) Hknown(nn + i) = Hknown(nn + i) + X(i) txtShow.Text = txtShow.Text & & Format(X(i), 0.0000) & & Format(Hknown(nn + i), 0.0000) & vbCrLf Next i txtShow.Text = txtShow.Text & vbCrLf 计算改正数V For i = 1 To un F

19、or j = 1 To 1 o(i, j) = X(i) Next j Next i Matrix_Multy AX, A, o For i = 1 To un For j = 1 To 1 s(i, j) = L(i) * 1000 Next j Next i MatrixMinus AX, s, V For i = 1 To hn For j = 1 To 1 V(i, j) = AX(i, j) * 1000 - s(i, j) Next j Next i 计算并显示单位权中误差 MatrixTrans V, Vt txtShow.Text = txtShow.Text & vbCrLf

20、 Matrix_Multy VtP, Vt, P txtShow.Text = txtShow.Text & vbCrLf Matrix_Multy VtPV, VtP, V For i = 1 To 1 For j = 1 To 1 z = VtPV(i, j) Next j Next i 0 = Sqr(z / (hn - nn) txtShow.Text = txtShow.Text & 单位权中误差：（mm） & vbCrLf txtShow.Text = txtShow.Text & Format(0, 0.0000) txtShow.Text = txtShow.Text & vb

21、CrLf 计算未知点的高程中误差 MatrixTrans A, At Matrix_Multy AtP, At, P Matrix_Multy AtPA, AtP, A For i = 1 To un For j = 1 To un r(i, j) = AtPA(i, j) Next j Next i Call jzqn(r(), b() txtShow.Text = txtShow.Text & 点号 高程中误差：（mm） & vbCrLf For i = 1 To un z = b(i, i) zz = 0 * Sqr(z) txtShow.Text = txtShow.Text & Pn

22、ame(nn + i) & txtShow.Text = txtShow.Text & & Format(zz, 0.0000) & vbCrLf Next i 计算高差平差值的中误差 MatrixTrans A, At Matrix_Multy bAt, b, At Matrix_Multy AbAt, A, bAt txtShow.Text = txtShow.Text & 起点 & & 终点 & & 高差平差值的中误差（mm） & vbCrLf For i = 1 To hn y = AbAt(i, i) yy = 0 * Sqr(y) txtShow.Text = txtShow.Te

23、xt & Pname(be(i) & & Pname(en(i) & & Format(yy, 0.0000) & vbCrLf Next iEnd Sub在此程序中用到了过程jzqn（）代码如下：Public Sub jzqn(Qa(), na()Dim A()n = UBound(Qa, 1)ReDim na(n, n)ReDim A(n, 2 * n) For i = 1 To n For j = 1 To n A(i, j) = Qa(i, j) Next j Next iFor i = 1 To n For j = n + 1 To 2 * n If j - i = n Then A

24、(i, j) = 1 Else A(i, j) = 0 End If Next j Next i For i = 1 To n If A(i, i) = 0 Then For Q = i To n If A(Q, i) 0 Then For W = i To 2 * n zj = A(i, W) A(i, W) = A(Q, W) A(Q, W) = zj Next W Exit For End If Next Q If Q n Then MsgBox 此矩阵不可逆: Exit Sub End If For K = 2 * n To i Step -1 A(i, K) = A(i, K) /

25、A(i, i) Next K For j = i + 1 To n If A(j, i) 0 Then For K = 2 * n To i Step -1 A(j, K) = A(j, K) / A(j, i) - A(i, K) Next K End If Next jNext iFor i = n To 1 Step -1 If A(i, i) = 0 Then For Q = i - 1 To 1 Step -1 If A(Q, i) 0 Then For W = i To 2 * n zj = A(i, W) A(i, W) = A(Q, W) A(Q, W) = zj Next W

26、 Exit For End If Next Q End If For K = 2 * n To i Step -1 A(i, K) = A(i, K) / A(i, i) Next K For j = i - 1 To 1 Step -1 If A(j, i) 0 Then xxx = A(j, i) For K = 2 * n To 1 Step -1 A(j, K) = A(j, K) / xxx - A(i, K) Next K End If Next jNext iFor i = 1 To n For j = 1 To n na(i, j) = A(i, j + n)Next jNex

27、t iEnd Sub5.保存退出点击“文件保存结果”命令，将文本框中的内容保存在指定的文件中，代码如下：保存计算结果Private Sub mnuSave_Click() CDg1.Filter = 文本文件（*.txt）|*.txt|所有文件（*.*）|*.* CDg1.ShowSave strFileName = CDg1.FileName Open strFileName For Output As #1 Print #1, txtShow.Text Close #1End Sub点击“文件退出”命令，退出程序。代码如下：Private Sub mnuExit_Click() EndEn

28、d Sub6此程序用到的通用过程mdlAdjust（）代码如下：矩阵转置的通用过程Public Sub MatrixTrans(A, c) Dim i%, j% Dim R1%, C1% On Error Resume Next C1 = UBound(A, 2) - LBound(A, 2) + 1 If Err Then MsgBox 输入的矩阵维数不对！ Exit Sub End If R1 = UBound(A, 1) - LBound(A, 1) + 1 ReDim c(1 To C1, 1 To R1) For i = 1 To R1 For j = 1 To C1 c(j, i)

29、 = A(i, j) Next j Next iEnd Sub矩阵相加的通用过程Public Sub MatrixPlus(A, b, c) Dim i%, j% Dim R1%, C1%, R2%, C2% On Error Resume Next C1 = UBound(A, 2) - LBound(A, 2) + 1 If Err Then MsgBox 第一个矩阵维数不对！ Exit Sub End If On Error Resume Next C2 = UBound(b, 2) - LBound(b, 2) + 1 If Err Then MsgBox 第二个矩阵维数不对！ Exi

30、t Sub End If R1 = UBound(A, 1) - LBound(A, 1) + 1 R2 = UBound(b, 1) - LBound(b, 1) + 1 If R1 R2 Or C1 C2 Then MsgBox 输入的两个矩阵维数不等，不能相加！ Exit Sub End If ReDim c(1 To m, 1 To n) As Double For i = 1 To m For j = 1 To n c(i, j) = A(i, j) + b(i, j) Next j Next iEnd Sub矩阵相减的通用过程Public Sub MatrixMinus(A, b,

31、 c) Dim i%, j% Dim R1%, C1%, R2%, C2% On Error Resume Next C1 = UBound(A, 2) - LBound(A, 2) + 1 If Err Then MsgBox 第一个矩阵维数不对！ Exit Sub End If On Error Resume Next C2 = UBound(b, 2) - LBound(b, 2) + 1 If Err Then MsgBox 第二个矩阵维数不对！ Exit Sub End If R1 = UBound(A, 1) - LBound(A, 1) + 1 R2 = UBound(b, 1)

32、 - LBound(b, 1) + 1 If R1 R2 Or C1 C2 Then MsgBox 输入的两个矩阵维数不等，不能相减！ Exit Sub End IF ReDim c(1 To m, 1 To n) As Double For i = 1 To m For j = 1 To n c(i, j) = A(i, j) - b(i, j) Next j Next iEnd Sub矩阵相乘：输入矩阵或数Qa、Qb，自动识别它们的维数，并输出它们的乘积QnPublic Sub Matrix_Multy(Qn, Qa, Qb) Dim ia%, ib%, ic% Dim ai%, bi%,

33、 ci% Dim e1 As Boolean, e2 As Boolean, e3 As Boolean, e4 As Boolean, e5 As Boolean, e6 As Boolean, e7 As Boolean On Error Resume Next 看Qa是不是一维数组 ic = UBound(Qa, 2) - LBound(Qa, 2) If Err Then e1 = True On Error Resume Next 看Qa是不是一维数组 ib = UBound(Qb, 2) - LBound(Qb, 2) If Err Then e2 = True If e1 = F

34、alse And e2 = False Then 二维矩阵相乘 For ai = LBound(Qa, 1) To UBound(Qa, 1) For bi = LBound(Qb, 2) To UBound(Qb, 2) For ci = LBound(Qa, 2) To UBound(Qa, 2) Qn(ai, bi) = Qn(ai, bi) + Qa(ai, ci) * Qb(ci, bi) Next ci Next bi Next ai ElseIf e1 = True And e2 = False Then On Error Resume Next ia = UBound(Qa)

35、- LBound(Qa) If Err Then e6 = True If e6 Then 数乘以二维矩阵 For ai = LBound(Qb, 1) To UBound(Qb, 1) For bi = LBound(Qb, 2) To UBound(Qb, 2) Qn(ai, bi) = Qa * Qb(ai, bi) Next bi Next ai Else 一维矩阵乘以二维矩阵 For ci = LBound(Qb, 2) To UBound(Qb, 2) For ai = LBound(Qa, 1) To UBound(Qa, 1) Qn(ci) = Qn(ci) + Qa(ai)

36、* Qb(ai, ci) Next ai Next ci End If ElseIf e1 = False And e2 = True Then On Error Resume Next ic = UBound(Qb) - LBound(Qb) If Err Then e7 = True If e7 Then 二维矩阵乘以数 For ai = LBound(Qa, 1) To UBound(Qa, 1) For bi = LBound(Qa, 2) To UBound(Qa, 2) Qn(ai, bi) = Qa(ai, bi) * Qb Next bi Next ai Else 二维矩阵乘以

37、一维矩阵 For ai = LBound(Qa, 1) To UBound(Qa, 1) For bi = LBound(Qa, 2) To UBound(Qa, 2) Qn(ai) = Qn(ai) + Qa(ai, bi) * Qb(bi) Next bi Next ai End If Else Dim errT As Integer On Error Resume Next 结果是否是一个数 errT = UBound(Qn) If Err Then e3 = True If e3 Then 一维矩阵乘以一维矩阵得一个数 For ai = LBound(Qa, 1) To UBound(

38、Qa, 1) For bi = LBound(Qa, 2) To UBound(Qa, 2) Qn = Qn + Qa(ai) * Qb(bi) Next bi Next ai Exit Sub End If On Error Resume Next 是否是数乘一维矩阵 ia = UBound(Qa) - LBound(Qa) If Err Then e4 = True If e4 Then For bi = LBound(Qa, 2) To UBound(Qa, 2) Qn(bi) = Qa * Qb(bi) Next bi Exit Sub End If On Error Resume N

39、ext 是否是一维矩阵乘数 ib = UBound(Qb) - LBound(Qb) If Err Then e5 = True If e5 Then For ai = LBound(Qa, 1) To UBound(Qa, 1) Qn(ai) = Qa(ai) * Qb Next ai Exit Sub End If 一维矩阵相乘结果是二维矩阵 For ai = LBound(Qa, 1) To UBound(Qa, 1) For bi = LBound(Qa, 2) To UBound(Qa, 2) Qn(ai, bi) = Qa(ai) * Qb(bi) Next bi Next ai

40、End IfEnd Sub矩阵相乘的通用过程Public Sub MatrixMulti(A, b, c) Dim i%, j%, K% Dim R1%, C1%, R2%, C2% On Error Resume Next C1 = UBound(A, 2) - LBound(A, 2) + 1 If Err Then MsgBox 第一个矩阵维数不对！ Exit Sub End If On Error Resume Next C2 = UBound(b, 2) - LBound(b, 2) + 1 If Err Then MsgBox 第二个矩阵维数不对！ Exit Sub End If

41、R1 = UBound(A, 1) - LBound(A, 1) + 1 R2 = UBound(b, 1) - LBound(b, 1) + 1 If C1 R2 Then MsgBox 输入的两个矩阵大小不对，不能相乘！ Exit Sub End If m = R1: s = C1: n = C2 ReDim c(1 To m, 1 To n) As Double For i = 1 To m For j = 1 To n For K = 1 To s c(i, j) = c(i, j) + A(i, K) * b(K, j) Next K Next j Next iEnd Sub列选主元

42、法Guass约化求解线性方程组Public Sub MajorInColGuass(A, b, X) Dim Row%, Col%, n% 矩阵大小 Dim iStep%, iRow%, iCol% 循环变量 Dim L() As Double 各行的约化系数 计算并检查矩阵的大小 Row = UBound(A, 1) - LBound(A, 1) + 1 Col = UBound(A, 2) - LBound(A, 2) + 1 If Row Col Then MsgBox 方程组的系数矩阵有误！ Exit Sub End If 准备约化过程的变量和数组 n = UBound(b) - LB

43、ound(b) + 1 If n Row Then MsgBox 方程组的系数矩阵与常数项大小不符！ Exit Sub End If ReDim L(2 To Row) As Double Dim sumAX As Double, iPos%, temp# 约化过程 For iStep = 1 To n - 1 列选主元 iPos = 0 For iRow = iStep + 1 To n If Abs(A(iRow, iStep) Abs(A(iStep, iStep) Then iPos = iRow End If Next iRow If iPos iStep Then 需要换主元 Fo

44、r iCol = iStep To n temp = A(iStep, iCol) A(iStep, iCol) = A(iPos, iCol) A(iPos, iCol) = temp Next iCol temp = b(iStep) b(iStep) = b(iPos) b(iPos) = temp End If 约化过程 For iRow = iStep + 1 To n L(iRow) = A(iRow, iStep) / A(iStep, iStep) For iCol = iStep To n A(iRow, iCol) = A(iRow, iCol) - L(iRow) * A

45、(iStep, iCol) Next iCol b(iRow) = b(iRow) - L(iRow) * b(iStep) Next iRow ShowMatrix A Next iStep 回代过程 X(n) = b(n) / A(n, n) For iRow = n - 1 To 1 Step -1 sumAX = 0 For iCol = n To iRow + 1 Step -1 sumAX = sumAX + A(iRow, iCol) * X(iCol) Next iCol X(iRow) = (b(iRow) - sumAX) / A(iRow, iRow) Next iRow

46、End SubPublic Sub ShowMatrix(tt) Dim i%, j%, n%, m% m = UBound(tt, 1) - LBound(tt, 1) + 1 n = UBound(tt, 2) - LBound(tt, 2) + 1 For i = 1 To m For j = 1 To n Debug.Print tt(i, j), Next j Debug.Print Next iEnd Sub通用的间接平差解算过程：输入系数矩阵A、权矩阵P、常数向量L和解向量X，求出X，并通过参数传出去Public Sub InAdjust(A, P, L, X) Dim a1%,

47、 a2%, p1%, p2%, L1%, x1% 输入矩阵或向量的大小 Dim At() As Double, AtP() As Double, Naa#(), W() As Double 几个中间矩阵 计算并检查输入矩阵或向量的大小 On Error Resume Next a1 = UBound(A, 1) - LBound(A, 1) + 1 If Err Then MsgBox 系数矩阵A大小错误！ Exit Sub End If On Error Resume Next a2 = UBound(A, 2) - LBound(A, 2) + 1 If Err Then MsgBox 系数矩阵A大小错误！ Exit Sub End If On Error Resume Next L1 = UBound(L) - LBound