張巖 朱大明 申遼

摘 ?要： 為了提高攝影測(cè)量中解算加密點(diǎn)坐標(biāo)的精度，本文編寫了一套解析空中三角測(cè)量航帶法區(qū)域網(wǎng)平差非線性改正數(shù)計(jì)算的程序。利用攝影測(cè)量學(xué)中解析空中三角測(cè)量所采用的航帶法區(qū)域網(wǎng)平差非線性改正系數(shù)計(jì)算和非線性改正數(shù)計(jì)算的數(shù)學(xué)模型編制相應(yīng)的程序，分別計(jì)算出加密點(diǎn)各自的非線性改正數(shù)系數(shù)和非線性改正數(shù)，從而計(jì)算各加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)數(shù)據(jù)。針對(duì)研究?jī)?nèi)容，考慮到編程需要對(duì)平差模型進(jìn)行細(xì)化和改化，此程序?qū)Φ目傮w框架進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在此算法的基礎(chǔ)上編制了程序，對(duì)所編程序進(jìn)行了調(diào)試與優(yōu)化，最后用所編程序進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算。通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析，所編程序可以完成空中三角測(cè)量航帶法區(qū)域網(wǎng)平差的計(jì)算要求。

關(guān)鍵詞： 解析空三;攝影測(cè)量;非線性改正;程序設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： TP311.1 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.06.024

本文著錄格式：張巖，朱大明，申遼，等. 解析空三航帶法區(qū)域網(wǎng)平差程序設(shè)計(jì)[J]. 軟件，2020，41（06）：112116

【Abstract】： In order to improve the accuracy of the solution of the encryption point coordinates in photogrammetry， a set of procedures for analyzing the nonlinear correction number of network level difference in aerial triangulation of the air triangular measurement area of the air triangular method is written. Using the mathematical model of the nonlinear correction coefficient calculation and nonlinear correction number calculation of the air belt method in aerial triangulation in photogrammetry， the corresponding program is compiled， and the nonlinear correction coefficient and nonlinear correction number of the encryption points are calculated respectively， so as to calculate the ground coordinate data of each encryption point. In view of the research content， considering the need for programming to refine and modify the flat difference model， the program designed the overall framework， on the basis of this algorithm， the program was prepared， the programming was debugged and optimized， and finally the programming was used to calculate the example. Through the analysis of the calculation results， the programme can complete the calculation requirements of the air triangulation air belt method area network balance.

【Key words】： Analytical aerial triangulation; Photogrammetry; Nonlinear correction; The program design

0 ?引言

隨著新一代GPS系統(tǒng)在各個(gè)方面的高速發(fā)展，攝影測(cè)量技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用于國(guó)土資源監(jiān)測(cè)、氣象監(jiān)測(cè)和天體科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域之中[1]。攝影測(cè)量技術(shù)也被逐漸運(yùn)用到測(cè)繪科學(xué)中，豐富測(cè)繪學(xué)科測(cè)量技術(shù)手段的同時(shí)，攝影測(cè)量促進(jìn)測(cè)量學(xué)的發(fā)展[2]。從攝影測(cè)量應(yīng)用到生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，人們對(duì)攝影測(cè)量的精度要求從未停止過(guò)，工程項(xiàng)目對(duì)攝影測(cè)量的測(cè)量精度也提出更高的要求[3]。

本文通過(guò)攝影測(cè)量的解析空中三角測(cè)量方法，在整個(gè)目標(biāo)范圍內(nèi)，將航測(cè)線路的模型點(diǎn)作為攝影測(cè)量輔助位置觀測(cè)值，在一個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)，利用多條航帶構(gòu)建一個(gè)模型網(wǎng)，再進(jìn)行整體平差計(jì)算出區(qū)域網(wǎng)內(nèi)各航帶位置的改正系數(shù)，從而解算出航帶中各個(gè)加密點(diǎn)的三維地表位置數(shù)據(jù)[4]。以這種數(shù)學(xué)模型和平差方法為基礎(chǔ)，研究相應(yīng)的算法，編寫出相應(yīng)的程序進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)實(shí)例計(jì)算并對(duì)最終結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)定。

1 ?Visual Studio簡(jiǎn)介

1.1 ?什么是Visual Studio

C# 編程語(yǔ)言作為美國(guó)Microsoft Corporation為Visual Studio （以下簡(jiǎn)稱VS）開(kāi)發(fā)環(huán)境下推出的一種簡(jiǎn)潔、類型安全的面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，軟件程序開(kāi)發(fā)的相關(guān)工作人員可以通過(guò)它編寫在.NET Framework上運(yùn)行的各種安全、可靠的應(yīng)用程序[5]。

1.2 ?C#所具有的特點(diǎn)

C#具有以下突出特點(diǎn)：

（1）C#的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了。其最大的特點(diǎn)就是不允許對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存進(jìn)行控制，去掉了復(fù)雜的指針操作。

（2）徹底的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)。C#編程語(yǔ)言擁有面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)語(yǔ)言的全部特征：封裝、繼承和多態(tài)。

（3）與Web緊密結(jié)合。C#編程語(yǔ)言支持絕大多數(shù)的Web標(biāo)準(zhǔn)，例如HTML、XML、SOAP等語(yǔ)言。

（4）強(qiáng)大的安全機(jī)制。能夠自動(dòng)處理在程序設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題，較為高級(jí)的垃圾回收機(jī)制讓普通編碼基本忽略內(nèi)存釋放問(wèn)題。

（5）兼容性好。由于C#編程語(yǔ)言應(yīng)用著.NET的編程語(yǔ)言規(guī)范設(shè)計(jì)（CLS），因此可以與其他的編程語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)的組件相互兼容。

（6）靈活的版本處理技術(shù)。由于C#作為一門開(kāi)發(fā)語(yǔ)言本身就帶有了針對(duì)版本管理系統(tǒng)，因此程序員能夠更加容易地開(kāi)發(fā)程序和更好的維護(hù)程序的后期使用情況。

（7）完善的錯(cuò)誤、異常處理機(jī)制。C#提供系統(tǒng)多線程控制，可能是所有語(yǔ)言中多線程和異步變成最方便的。

（8）易有經(jīng)驗(yàn)的程序員學(xué)習(xí)。C#能夠適應(yīng)C或者C++語(yǔ)言設(shè)計(jì)的函數(shù)，所以不會(huì)丟失C或者C++本身帶有的作用。由于C#和它們之間的繼承的關(guān)系，C#對(duì)于C或者C++就功能方面很類似，精通相關(guān)語(yǔ)言的程序工作人員能夠很方便的轉(zhuǎn)向C#[6]。

2 ?解析攝影測(cè)量區(qū)域網(wǎng)空中三角測(cè)量

航帶法空三測(cè)量是解析空三測(cè)量加密的三種方法之一，該方法的主要研究對(duì)象是單條航空攝影航帶所構(gòu)建的模型[7]。

首先，將單個(gè)獨(dú)立模型經(jīng)由模型連接的方法連成一整個(gè)航帶模型，每一條航帶模型都是有很多個(gè)單個(gè)模型組合成，而每個(gè)獨(dú)立模型由許多個(gè)立體像對(duì)構(gòu)成，最后獲得構(gòu)成航帶自由網(wǎng)的模型，將整個(gè)航帶模型作為單個(gè)模型進(jìn)行航帶自由網(wǎng)進(jìn)行絕對(duì)定向[8]。

由于每個(gè)單個(gè)模型中的許多立體像對(duì)中都存在著誤差，積累下來(lái)的誤差會(huì)隨著立體像對(duì)的組合不斷的傳遞到下一個(gè)層次中，由立體像對(duì)積累到單個(gè)獨(dú)立模型，再由單個(gè)獨(dú)立模型整合到自由網(wǎng)，在這過(guò)程中產(chǎn)生的誤差甚至?xí)拐麄€(gè)航帶自由網(wǎng)的結(jié)果發(fā)生巨大的扭曲變形[9]。

所以在航帶模型經(jīng)過(guò)絕對(duì)定向之后，針對(duì)模型的線性改正將會(huì)是重中之重，這是解算出加密點(diǎn)的地面攝影測(cè)量坐標(biāo)必不可少的步驟[10]。

3 ?航帶法空中三角測(cè)量區(qū)域網(wǎng)平差程序設(shè)計(jì)

3.1 ?技術(shù)路線

3.2 ?程序的界面設(shè)計(jì)

界面是表現(xiàn)軟件好壞最直觀的的形式，界面的好與不好直接表達(dá)了使用者對(duì)軟件的感受。高質(zhì)量的界面可以給使用者帶來(lái)輕松快樂(lè)的想法，反之對(duì)于低水平的設(shè)計(jì)，會(huì)讓使用者在直覺(jué)上產(chǎn)生反感，再有效的功能都會(huì)在使用者的擔(dān)心和放棄中流逝[11]。

對(duì)于本次航帶法區(qū)域網(wǎng)平差程序的設(shè)計(jì)，我將做一個(gè)能夠按步驟顯示計(jì)算進(jìn)度流程的設(shè)計(jì)，運(yùn)用多個(gè)C#的DatagridView控件，一步一步的表示出計(jì)算的步驟，在計(jì)算的過(guò)程中也加入了許多MessageBox消息彈出窗口的提示[12]。

設(shè)計(jì)的思想是將兩條航帶的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)相對(duì)定向計(jì)算，模型拼接已經(jīng)絕對(duì)定向的解算后，尋找兩條航帶的連接點(diǎn)，并用Excel表格進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存，然后選擇特定的控制點(diǎn)和經(jīng)過(guò)絕對(duì)定向解算之后的模型點(diǎn)，作為一條航帶的數(shù)據(jù)，分別對(duì)兩條航帶和連接點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的導(dǎo)入。對(duì)于存儲(chǔ)航帶數(shù)據(jù)的Excel表格將設(shè)置為sheet1存儲(chǔ)控制點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，sheet2將存儲(chǔ)與控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的模型點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，而對(duì)于存儲(chǔ)連接點(diǎn)數(shù)據(jù)的Excel表格將設(shè)置為sheet1存儲(chǔ)第一條下連接點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，sheet2存儲(chǔ)第二條航帶上連接點(diǎn)坐標(biāo)，然后根據(jù)第三章所建立的數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)的相關(guān)代碼來(lái)計(jì)算這個(gè)航帶網(wǎng)所需的非線性改正數(shù)，然后每一步都將根據(jù)所需的要求使用DatagridView來(lái)顯示解算的結(jié)果，最終求出這兩條航帶的改正系數(shù)[13]，如圖2所示。

3.3 ?數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和保存

以對(duì)程序中第一條航帶的數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出數(shù)據(jù)作為例子表示：

（1）運(yùn)用IO流的方式打開(kāi)處理好的Excel表格文件，并將表格數(shù)據(jù)導(dǎo)入new_openfile中：

OpenFileDialog new_openfile = new OpenFileDialog（）;

new_openfile.Filter = "（EXCEL）*.xls|*.xls";

（2）判斷表格的數(shù)據(jù)是否為空

new_openfile.ShowDialog（） == DialogResult.OK

（3）若導(dǎo)入的數(shù)據(jù)不為空，則將對(duì)Excel表格的文件的位置進(jìn)行獲取并連接到Excel文件的數(shù)據(jù)庫(kù)中，建立ss作為讀取表格中sheet的數(shù)據(jù)，sc作為讀取文件位置的數(shù)據(jù)：

string ss = null;

string cs = "Provider=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0; Data Source=" + new_openfile.FileName + ";Excel 8.0;HDR=Yes;IMEX=1";

OleDbConnection CNN = new OleDbConnection（cs）;

CNN.Open（）;

（4）歷遍Excel文件的Sheet，并顯示每個(gè) Sheet名：

DataTable ttable = CNN.GetSchema（"Tables"）;

foreach （DataRow row in ttable.Rows）

if （row["Table_Type"].ToString（） == "TABLE"）

ss = "select * from [sheet1$]";

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