清华山维说明书

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TOPADJ测量平差软件用户手册

威远图公司简介

北京威远图仪器有限责任公司（简称WELTOP），是一家致力于空间数据的获取与应用开发、空间信息系统集成、空间信息服务的高新技术企业，创建于1997年1月。公司自成立以来，一直本着“真诚、服务、创新、发展”的企业精神，“以卓越的方式完成每一件事”的原则，集测绘设备销售、软件开发、信息系统集成、空间信息生产与服务为一体，短短几年时间里，已发展成为一家集空间地理信息和应用专业软件的研制和开发、空间地理信息增值服务、大型GIS工程承接为一体的全国性知名品牌企业，业务范围涵盖了整个测绘行业及服务于公众地理信息的所有工作范畴。2000年1月又分离出北京威远图数据开发有限公司，侧重于软件和系统工程的开发和研究。现在公司的产品与服务涉及领域包括国土、交通、水利、海洋、石化、电力、市政、农业、金融、商业、咨询等行业，在测绘行业中赢得了引人瞩目的一席之地。

公司的主要业务范围包括：测绘/地理信息采集设备、计算机与专业应用软件系统的开发/销售、以及相关的技术咨询和服务。目前主要产品分为软、硬件两大类，有公司自己开发研制的Cito和SV系列测绘成图软件、TOP系列测绘软件（平差及通讯等）、水利断面软件、道路测设一体化系统软件、地下管线测绘及管理软件、建筑物沉降分析软件、掌上测图系统、数字水准软件、数字矿山测绘系统以及房产测量师软件；另外我公司还承接GIS工程，已经推出并得到成熟应用的GIS系统有：房产测绘信息管理系统、矿产资源管理信息系统、银行营业网点管理系统、通用测绘信息化管理系统、地下管网信息管理系统等；配套的硬件产品有全站仪、GPS、绘图仪、扫描仪等。 2002年，威远图公司入住中关村德胜科技园区，同时获得北京市西城区政府下属隆达集团风险注资，被北京市认证为高新技术企业以及软件企业、获得北京市规划委员会颁发的测绘软件及地理信息系统开发的乙级资质，同年与美国知名企业Autodesk公司携手，作为Autodesk GIS产品中国测绘行业总代理，成为测绘行业唯一的一家ADN全球开发联盟成员。 2003年，Cito这个由WELTOP构筑的测绘生产体系开始推向市场,该体系以地理信息为基础，以图形及数据的采集、生产、交换、分发、共享、扩展为核心，应用于测绘、数字制图、数据采集与更新、规划、市政、房产测绘、道路、勘察设计等领域。

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作为一家高科技企业，公司始终把尊重知识、重视人才放在第一位，目前有员工五十余人，高素质、年轻化是我们的主要特点，由教授、博士、硕士、学士等组成，在不断创业中形成了一个充满活力、勇于开拓的团队。 WELTOP的成长离不开多年来支持和爱护我们的新、老朋友，现在除在兰州建立西北办事处以外，还在全国各地设立了将近20余家经销商，通过遍布全国的销售和服务网络，我们衷心地希望能为您提供最及时、最完善、最佳、最全面的解决方案，努力把公司做成一个完善的系统集成、信息运营企业。

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第一章概述 ................................................................................................. 8 1.1 安装之前的准备 ............................................................................................. 9 1.1.1 TOPADJ运行环境 ................................................................................... 9 1.1.2 TOPADJ控制网处理过程的支持 ........................................................... 9 1.1.3 TOPADJ的操作特点 ............................................................................. 10 1.1.4 简单网的一般处理过程 ........................................................................ 10 1.1.5 安装要求 ................................................................................................ 10 1.2 TOPADJ新版的特征 .................................................................................... 10 1.3 使用TOPADJ工作台 .................................................................................. 11 第二章安装和启动TOPADJ ..................................................................... 13 2.1 基本软硬件要求 ........................................................................................... 13 2.1.1 硬件环境 ................................................................................................ 13 2.1.2 软件环境 ................................................................................................ 13 2.2 系统安装 ....................................................................................................... 14 2.2.1 包装内含物 ............................................................................................ 14 2.2.2 硬件安装 ................................................................................................ 14 2.2.3 系统软件支撑安装 ................................................................................ 14 2.2.4 TOPADJ的安装 ..................................................................................... 14 2.3 系统卸载 ....................................................................................................... 19 2.4 系统启动 ....................................................................................................... 21 2.4.1 用开始菜单文件启动 ............................................................................ 21 2.4.2 用桌面快捷图标启动 ............................................................................ 21 第三章 TOPADJ工作台 ............................................................................ 22 3.1 在线帮助和总说明 ....................................................................................... 22

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3.2 主编辑区操作 ............................................................................................... 22 3.2.1 基本概念 ................................................................................................ 23 3.2.2 基本操作 ................................................................................................ 23 3.3 功能控制区操作 ........................................................................................... 24 第四章测量数据库及库文件管理 .............................................................. 25 4.1 测量数据库 ................................................................................................... 25 4.1.1 数据格式: ............................................................................................... 25 4.1.2 内容: ....................................................................................................... 25 4.1.3 点坐标和高程属性: ............................................................................... 26 4.1.4 观测值的分类和属性: ........................................................................... 26 4.1.5.TOPADJ中数据单位的基本规定: ........................................................ 28 4.2 数据库文件管理 ........................................................................................... 28 4.2.1 文件名管理： ........................................................................................ 28 4.2.2 数据库存盘 ............................................................................................ 29 第五章数据库编辑管理 ............................................................................. 30 5.1 控制网属性 ................................................................................................... 30 5.1.1 控制网属性 ............................................................................................ 30 5.1.2 控制网平差和优化设计 ........................................................................ 30 5.2 文本编辑 ....................................................................................................... 31 5.3 格式设置 ....................................................................................................... 32 5.4 联动计算 ....................................................................................................... 33 5.5 数据库编辑中的安全措施 ........................................................................... 34 5.5.1 纠错手段 ................................................................................................ 34 5.5.2 输入控制 ................................................................................................ 34 5.5.3 点名控制 ................................................................................................ 35 5.5.4 数据删除 ................................................................................................ 35 5.5.5 安全措施 ................................................................................................ 36

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第六章控制网概算 .................................................................................... 37 6.1 坐标高程概算 ............................................................................................... 37 6.1.1 概算方法 ................................................................................................ 37 6.1.2 建议 ........................................................................................................ 38 6.2 观测值反算 ................................................................................................... 39 6.3 归心改正和高斯改化 ................................................................................... 39 6.3.1 归心改正 ................................................................................................ 39 6.3.2 高斯改化 ................................................................................................ 40 6.3.3 距离归算到任意高程面的改正 ............................................................ 40 6.4 大地正反算 ................................................................................................... 40 6.5 闭合差计算方法 ........................................................................................... 40 第七章控制网平差和优化设计 .................................................................. 42 7.1 中误差和权的确定 ....................................................................................... 42 7.1.1 单位权 .................................................................................................... 42 7.1.2 观测值中误差 ........................................................................................ 43 7.1.3 类观测值的权 ........................................................................................ 43 7.2 平差及不等精度平差应用举例 ................................................................... 44 7.3 选择平差 ....................................................................................................... 45 7.4 粗差定位和剔除 ........................................................................................... 46 7.4.1 粗差自动剔除方法概述 ........................................................................ 46 7.4.2 粗差归入函数模型时的粗差检测方法 ................................................ 46 7.4.3 粗差归入随机模型时的粗差定位方法： ............................................ 47 7.4.4 采用的基本公式和算法 ........................................................................ 48 7.5 控制网优化设计 ........................................................................................... 50 7.5.1 控制网基本参数计算: ........................................................................... 50 7.5.2 设计应用举例 ........................................................................................ 51 7.5.3 可靠性分析 ............................................................................................ 52

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7.6 观测值属性类的增加说明 ........................................................................... 53 7.6.1 直接指定观测值的中误差： ................................................................ 53 7.6.2 为三类设计指定附加观测值: ............................................................... 54 7.7 关于平差和精度估算的几点说明 ............................................................... 54 第八章控制网图形管理 ............................................................................. 56 8.1图形区基本概念及操作 ................................................................................ 56 8.1.1 图形坐标系及比例尺 ............................................................................ 56 8.1.2 系统区和用户区定义 ............................................................................ 57 8.2 图形区绘制内容的选择 ............................................................................... 57 8.2.1 点和点名： ............................................................................................ 58 8.2.2 观测值： ................................................................................................ 58 8.2.3 误差椭圆： ............................................................................................ 58 8.3 成果输出 ....................................................................................................... 59 8.3 网图打印 ....................................................................................................... 63 8.4 打印机设置 ................................................................................................... 63 第九章其它功能 ........................................................................................ 65 9.1 查询、总帮助、辅助功能 ........................................................................... 65 9.2 系统数据流程图 ........................................................................................... 68 第十章平差算例说明 ................................................................................ 70 10.1 平面网算例说明 ......................................................................................... 70 10.1.1 三角网算例：t1.obs............................................................................. 70 10.1.2 平面混合网算例：ex41.obs ................................................................ 70 10.1.3 三角导线混合网算例:ex6.obs ............................................................. 71 10.2 高程网算例说明 ......................................................................................... 71 水准网算例：level.obs .................................................................................... 71

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10.3 其它算例说明 ............................................................................................. 72 10.3.1 归心改正和高斯改化算例：cent.obs ................................................. 72 10.3.2 不等精度混合平差算例：ex42.obs .................................................... 72 10.3.3 导线控制网算例：HB.obs .................................................................. 73 第十一章快速入门算例练习 ..................................................................... 74 11.1 算例数据说明 ............................................................................................. 74 11.2 数据输入 ..................................................................................................... 76 11.3 设置计算方案 ............................................................................................. 80 11.4 平差计算 ..................................................................................................... 81 11.5 成果输出 ..................................................................................................... 84 附录：常见问题解答 .................................................................................. 85 1. TOPADJ安装应注意些什么? ..................................................................... 85 2. 对无定向导线和无定向线形锁如何坐标概算? ........................................ 85 3. 为什么不进行后方交会计算？ ................................................................. 85 4. 如何获得最佳的平差结果？ ..................................................................... 85

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第一章概述

TOPADJ工程测量控制网平差系统, 是一个适用于各种测量控制网平差的工具。它与以往的此类平差程序有显著的不同。

TOPADJ始于1993年8月的1.0版，在TOPADJ v2.50的基础上，结合测绘行业和计算机技术的新发展，推出了 WINDOWS版本。

TOPADJ与最早的DOS版数据文件兼容，保留了原DOS中诸优点，同时在实用性和易用性上又下了大量的功夫，且TOPADJ与支持各种全站仪进行等级测量的保持了程序级的连接，真正实现了从数据采集，记簿整理，平差和成果打印的一体化。

TOPADJ具有如下特点:

1. 适用于任意形式任意规模的平面和高程控制网的概算，平差和设计，无需编码。

2. 自动求解控制网各种路线闭合差，提供了多种粗差定位和自动剔除功能。具有如验后定权法等多种平差方法可选。

3. 具有现代电子表格效能的数据编辑和操作环境，在输入过程中，自动计算坐标、高程、差值等，并辅以网图动态显示。观测输入可选标准格式和多种常用网格式，还可自定格式；可选具有内联的文本编辑方式。

4. 提供了与打印机和纸张自适应的网图打印，成果打印，格式和有效位数等可控易控，并具有打印前的预显功能。

5. 操作上简单易学，图，文，数，控四者融为一体，具有丰富的说明和联机帮助。具有工作现场保护功能。

6. 互用性强，支持网内多区域数据合并。可直接读入ERCD电子测量记簿的整理数据，可直接读入武测平差系统的数据文件。

TOPADJ是商品化的测量专业软件，保证合理的后续服务，欢迎用户提出宝贵的意见和建议。

本手册的主要目的是介绍TOPADJ版的使用和操作方法，本章介绍TOPADJ的一些特点；第二章描述如何安装系统；第三章介绍工作台的基本操作。第四、五章主要介绍了数据库的管理与编辑；第六、七章是本手册的重点部分，也就是平差计算与控制网优化；第八、九章介绍了一些辅助功能；第十章简单介绍了软件附带的部分算例；第十一章通过一个有代表性的平差实例一步步引导用户学习TOPADJ的基本平差操作过程，以便初学用户能有一个入门的阶梯。

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在你阅读本手册时，通常以楷体字表示说明、注意、和进一步了解。说明:

解释上文中没有说明的问题 ? 注意:

上文操作中需要注意的事项 ? 进一步了解:

介绍一些深层了解知识

如果要了解进一步的信息，请参看：控制网平差方面的书籍，如：

《控制测量学》同济、武测合编 1988,6 测绘出版社

《测量平差基础》於宗俦、鲁林成 1978,6 测绘出版社

1.1 安装之前的准备

1.1.1 TOPADJ运行环境

TOPADJ可以在以下环境中运行 ? Windows 95 ? Windows 98 ? Windows NT ? Windows 2000 ? Windows XP

1.1.2 TOPADJ控制网处理过程的支持

数据录入，概算，闭合差计算，平差和精度评定是控制网处理的基本过程:

1). 数据录入: 分文件数据读入和直接键入两种。

凡符合TOPADJ文件系统note_file 的数据均可读入，无需手工键入，特别是由ERCD 电子记簿采集的数据与 TOPADJ 完全兼容。

TOPADJ为手工数据键入提供了一电子表格，以站为基本单元进行操作，键入过程中TOPADJ将自动概算和绘制网图。观测数据的输入有多种方式可选，对习惯于文本格式输入的用户，TOPADJ提供了在线的文本编辑窗口。

2). 概算: 完成全网的坐标高程计算，或反算观测值，归心改正，投影改化等。并能计算控制网的各种路线闭合差，以方便对观测质量的评价和粗差定位。

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3). 平差：首先应定义单位权中误差等基本定权量。对小型网只做简单的单次平差就可以了，对大型网或复杂的网，TOPADJ提供了多种平差方法以满足不同的需要。

4). 精度评定: TOPADJ 对所有点和边进行精度评定，还可对用户指定的边进行评定。优化设计中提供了分析数据和结果。

5). 成果输出: 根据打印机和纸张的设置，以及所选的字体，TOPADJ自动设计和调整每页输出的内容和行数等，并提供了模拟预显功能。网图打印时，TOPADJ保证网格的精度。

1.1.3 TOPADJ的操作特点

TOPADJ的界面风格与WINDOWS完全一致，具有菜单，工具条，状态条等基本框架要素。主窗口分隔成多个可滚动的视口，命令选择和参数设置则通过对话框与用户对话，修改后的设置及运行断点自动记忆。

1.1.4 简单网的一般处理过程

1). 数据输入，可以是键入整理好的观测记录，也可以是从 ERCD 生成的MSM文件。

2). 概算，计算坐标等。闭合差计算，并存储闭合差结果。

3). 平差，在选择平差中设置先验误差，进行单次平差或验后定权法平差。

4). 打印成果，先建立成果文件，模拟，打印。

1.1.5 安装要求

在安装TOPADJ之前, 首先要确认你得到的软件包是否完整，请记下你的软件“注册号”。使用过程中若有问题和版本更新要求，凭软件“注册号”与威远图公司联系。TOPADJ2.0版及更高版本属商品化软件，进行了加密。任何侵权行为所造成的后果自负。

1.2 TOPADJ新版的特征

如果你使用过TOPADJ的早期版本，你会发现新版有很多新增加的功能,而且原来所熟悉的功能也被大大扩充了：

●所有弹出式菜单和编辑窗口已全部汉化

●可解未知量２０００个，不等精度混合平差、秩亏及拟稳平差

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●错误提示明确，容错性更强 ●图形区内容丰富可控性强

●图形打印和成果输出内容丰富，用户可直接定义格式修饰文件

1.3 使用TOPADJ工作台

所有数据处理，从建库、概算、平差一直到成果输出均可在TOPADJ提供的工作台上反复进行直至完成。该工作台提供了丰富而强大的功能，详见第三章。其概貌如下：

工作台的基本屏幕分成六个部分（如图1-1）：

图1-1

①菜单和工具条

②控制点坐标高程显示编辑区 ③测站名显示编辑区 ④测站观测值显示编辑区

⑤控制网网形、精度显示控制区 ⑥工作状态提示区

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对控制网基本数据的编辑都在②③④三个区中完成，所有控制操作则在弹出式窗口或菜单中进行。

该工作台提供了先进的用户界面：具有电子表格功能的全屏幕多窗口编辑系统辅助用户完成数据输入，辅以层次菜单的直接控制系统为用户的控制式输入提供了方便。

12 TOPADJ测量平差软件用户手册

第二章安装和启动TOPADJ

本章说明如何安装和启动TOPADJ, 以及提高TOPADJ效率的一些建议。

2.1 基本软硬件要求

2.1.1 硬件环境

? 处理器

Pentium 100 (以上) 兼容处理器

内存

RAM 32 MB (最小) 64 MB (建议)

硬盘空间

TOPADJ占用的磁盘空间很小，只要有1MB的磁盘空间即可。但如果磁盘空间太小，会影响Windows运行时的交换数据。 ? 显示

256色800 × 600 (最小)

64 x 1000色1024 × 768 (建议)

支持Windows操作系统的显示适配器 ? 定点设备

鼠标追踪球

其他类型的定点设备 ? 光驱

任意速度的光驱

2.1.2 软件环境

? 操作系统

Windows 98

Windows Millennium Edition (ME) Windows XP

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Windows NT 4.0及 SP 5.0 Windows 2000

2.2 系统安装

2.2.1 包装内含物

1、软件狗 2、程序光盘 3、使用说明书 4、包装盒

壹个壹张壹本壹个

2.2.2 硬件安装

a) 应在关机情况下，将软件狗插入计算机并口，一定注意不要在开机

情况下带电插拔软件狗，以免损坏并口或软件狗。打印机电缆可以接在软件狗上。多个软件狗可以串接；

b) 有时连接了打印机或绘图仪，会出现软件狗失效的现象，这时应将

打印机或绘图仪电源开关打开，以免软件狗供电不足。

2.2.3 系统软件支撑安装

1、确认软件狗安装正确；

2、开机，确认有无Windows操作系统，若没有安装，请参照Windows

相关安装手册安装； 3、安装TOPADJ。

2.2.4 TOPADJ的安装

1、为确保TOPADJ被正确安装，应将系统中正在运行的所有其它无关

软件关闭。

2、将TOPADJ软件光盘放入光驱驱动器X：（这里X代表盘符），在

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Windows桌面上选中“开始”之“运行”，输入“X:\\ topadj_new\\setup.exe”，并回车，如图2-1所示；或者在“我的电脑”中找到TOPADJ安装盘中的Setup.exe文件，直接双击Setup.exe。说明：

TOPADJ有两个安装文件夹topadj_new和topadj_old

图2-1

3、显示TOPADJ 初始化安装画面，请等侯。

图2-2

弹出如图2-3所示安装向导对话框，点取“下一步”。

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图2-3

4、显示如图2-4所示对话框，仔细阅读后点取“是”。

图2-4

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5、输入相关信息后，单击“下一步”（如图2-5）。

图2-5

显示如图2-6所示对话框，对话框显示的是默认安装文件夹，若更改安装路径，请点击“浏览”按钮选择或创建安装文件夹，然后点击“下一步”。

图2-6

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6、为安装程序选择程序组，一般默认并单击“下一步”（图2-7）；

图2-7

7、在图2-8界面中，单击“下一步”即可；

图2-8

8、显示如图2-9所示对话框，系统正在拷贝文件，并显示所拷贝的文件

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名和进度。

图2-9

9、软件狗驱动程序安装结束后，显示图2-10所示对话框，提示用户

TOPADJ已经安装结束，点击“完成”。

图2-10

安装完毕，程序菜单中会自动建立“WELTOP” 程序组和“TOPADJ”程序项，且桌面上自动建立“TOPADJ”快捷方式，TOPADJ测量平差软件安装结束。

2.3 系统卸载

1、点取“控制面板”； 2、点取“添加删除程序”；

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3、点取“删除威远图TOPADJ平差软件”（如图2-11）；

图2-11

4、点取“更改／删除（C）”按钮，弹出图2-12对话框

图2-12

5、单击“是”按钮，弹出图2-13对话框；

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图2-13

6、卸载结束后，单击图2-13中的“OK”按钮结束卸载。

2.4 系统启动

2.4.1 用开始菜单文件启动

TOPADJ正确安装后在Windows操作系统的开始菜单中就已经自动设置了TOPADJ的启动菜单。

具体方法是，用鼠标单击“开始－程序－Weltop－TOPADJ”菜单即可启动TOPADJ。

2.4.2 用桌面快捷图标启动

双击桌面上自动建立的“TOPADJ”快捷图标。如图2-14所示。

图2-14

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第三章 TOPADJ工作台

控制网平差以及精度设计所需的处理和计算几乎都可在TOPADJ提供的工作台上完成，如数据输入、编辑、修改、查阅、纠错、坐标和高程计算、归心改正、高斯改化、平差、控制网网型和精度设计、精度查询、网图缩放、绘制指定观测量、点位＼点间＼相对误差椭圆绘制、网图标准打印、成果文件格式修饰打印、窗口调整、数据库管理和闭合差计算等等。这些功能的描述和使用方法将在第二篇中分章介绍。

如第一章第三节所述，工作台操作主要由数据编辑和控制操作两大部分组成。

工作台的基本用键：

● + ----- 在线帮助 ● ---- 当前编辑区转移

本章着重介绍工作台的基本操作和基本概念。

3.1 在线帮助和总说明

TOPADJ的帮助系统对所有操作都提供了在线帮助和目标索引,其帮助系统分类介绍了各功能类的特点、限制、提示和优化建议等。所以几乎所有的操作和使用技巧均可从联机帮助系统中获得。

使用联机帮助命令(Shift+F1)可直接获得TOPADJ的部分功能的帮助。当你选择了工具条上的联机帮助按扭，鼠标指针就会变为一个箭头和一个问号。然后选击TOPADJ 窗口中感兴趣的部位，如工具条上的按扭。你将获得关于它的帮助。.

3.2 主编辑区操作

控制网的基本数据由点信息和观测信息组成，连同控制网的一些控制信息共同构成了控制网数据库。关于数据库的描述见第四章有关部分。

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基本数据的输入是以点和测站形式进行输入的，它符合控制网观测数据的记录格式。其输入和编辑所在的工作区域即为主编辑区：

3.2.1 基本概念

主编辑区分为三个编辑窗口:

点区：点的名称 ---- P.NAME, 5个任意字符组成, 区分大小写坐标属性 ---- X, 表明坐标在平差中所起的作用高程属性 ---- H, 表明高程??

坐标高程 ---- X, Y, H, 点的坐标和高程值站区：测站名称 ---- S.NAME, 当前编辑的测站名称

测区：照准点名 ---- T.NAME, 当前测站中观测值的照准点名称观测类别 ---- C, 观测值分类值, 如方向或平距等观测属性 ---- A, 观测值在平差中所起的作用观测值 ---- OBSERVE, 观测值

观测误差 ---- ERR, 多余观测的差值或平差后的改正值

各区中, 每一行称为一条记录, 由空格分隔的独立数据项为一个字段。

3.2.2 基本操作

这些窗口都具有全屏幕编辑功能, 其编辑操作键定义如下: ---- 按循环方式转移到下一个编辑窗口上下方向键 ---- 在窗口区内改当前工作记录

左右方向键 ---- 在记录行上移动当前工作位置, 移到字段尾后转到下一字段

~~---- 删除光标所在位置的字符 ---- 删除光标前一位置的字符 ---- 向上翻页~~

---- 向下翻页

---- 结束当前字段编辑, 转到下一字段 ---- 切换“插入” 和“修改”编辑方式 + ---- 删除当前记录

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3.3 功能控制区操作

对控制网数据库的管理和各种控制操作是通过菜单和对话框来完成的，使用方法同Windows。

24 TOPADJ测量平差软件用户手册

第四章测量数据库及库文件管理

4.1 测量数据库

4.1.1 数据格式:

TOPADJ 的工作核心是其文件系统，工作平台以 TOPADJ 二进制数据库为基础，支持文本格式的数据文件。二进制库和文本数据文件的相互转换由TOPADJ 自动完成。TOPADJ 以默认的扩展名来产生或使用的文件如下: *.OBS ---- 二进制数据库文件，存放整个控制网的所有数据，包括坐标，高程，观测数据，精度评定数据，处理参数等等。是一基本工作文件。 *.MSM ---- 文本格式数据文件，可在诸如 NOTEPAD，EDIT 等文本编辑软件下编辑的文件。它由ERCD电子测量记簿生成，是ERCD 对采集到的多测回观测数据整理后的平均值结果。

*.COO ---- 一般是纯坐标文件，在ERCD中使用。格式要求: 首行包括 <符号，占一行

点名，平面属性和高程属性(各用1--固定，0--待定)，X坐标，Y坐标， H 高程

每个点占一行。如:

I103，11，34127.341，502345.932，45.2

*.WCO，*.WOB ---- 武测平差软件的坐标文件和观测文件。TOPADJ 可接受和生成此类文件。

*.TXT ---- 纯文本文件，一般是成果文件，用于打印。若格式满足MSM格式或WCO，WOB等的要求，则也可用做TOPADJ的数据文件。

*.CLS ---- 闭合差计算后的输出文件，文本格式。 TOPADJ的工作对象是用户建立的控制网数据库。

4.1.2 内容:

其内容由以下几部分组成:

1. 控制网的全局描述信息和TOPADJ对该网操作所需的一些环境信息。

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2. 控制网的点记录组，包括坐标高程、点名及属性等。

3. 控制网的观测值记录组，包括观测值、照准点名、误差和分类属性等。

4. 控制网概算信息组。

5. 控制网平差后的精度评定结果。

以上的前三项是数据库的基本组成部分，后两项由系统根据需要取舍。

4.1.3 点坐标和高程属性:

在控制网中根据点的坐标和高程在平差中所起的作用, 有固定点和待定点之分,

TOPADJ为每个点的坐标和高程都提供了属性标识位（XH----X对应坐标, H对应高程）, 来表示它们的属性:

0--待定坐标或高程 1--固定坐标或高程 2--拟稳坐标或高程

7--坐标或高程无效, 不参加任何计算

4.1.4 观测值的分类和属性:

TOPADJ支持近20种测量观测量, 3种不同精度的观测值, 可进行不等精度平差、任意平面高程网的平差。

1. 支持的观测量有： c--归零观测值 a--方位角 <--水平角 d--平距 s--斜距 z--天顶距 b--竖直角 i--仪器高 v--照准高 h--直接高差 $--间接高差 n--高差路线站数 l--高差路线长度 1--测站偏心距

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2--测站偏心角 3--照准偏心距 4--照准偏心角

#--对指定两点进行相对误差椭圆计算 2. 支持的不同精度值

0-- 0类观测值, 平差时, 其先验误差可指定

1--固定观测值, 平差时, 其权为0类观测值的一百万倍 4-- 4类观测值, 平差时, 其先验误差可指定为特定控制网概算和精度设计需要, 还提供了:

2--假定观测值, 只参加坐标或高程推算, 不参加平差

3--反算值, 由坐标或高程反算出指定的观测值, 常用于控制网设计中

7--无效值, 该值不参加任何计算, 也不参加平差等 3. 平差时, 用户可指定 0类和4类观测值的:

方向误差、距离固定误差、距离比例误差、直接高差误差和间接高差误差。它们的组合可解决非常复杂的控制网，如：有一高程网进行了三等水准、等外水准测量、光电高程导线和三角高程测量。用TOPADJ可轻而易举的进行整个高程网的不等精度混合平差, 并给出全部高程和高差精度评定结果。

4. 例子: S.NAME T.NAME CA OBSERVE ABC E1 E2 ABC ABC E2 E2 EH3 EH3 RR UUU Ma1

ERR 说明测站ABC, 照准点E1, 方向观测 234度45分32.4秒照准点E2, 天顶距 92度34分59.2秒仪器高 1.53米占标高 5.23米观测E2天顶距的照准高度 4.35米 ABC--E2的斜距高差(高程EH3-高程ABC) -13.327米 ABC至EH3的水准路线站数 32站固定边(ABC--RR)边长 1342.352米方位(ABC->UUU)假定值 4类斜距=1790.234米 c0 234.45324 z0 92.34592 i0 1.53 v0 5.23 v0 4.35 s0 1546.245 h0 -13.327 n0 32.000 d1 1342.352 t2 135.3039 s4 1790.234 Copyright ? Beijing WelTop Data Design Co.Ltd. 2003 27

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4.1.5.TOPADJ中数据单位的基本规定:

●所有角度量均以“度.分秒”为单位。如32°36′42.6″表示为 32.36426

●所有尺度量均以“米”为单位, 如坐标、高差、水准路线长度等 ●距离的比例误差以PPM（百万分之一）为单位

4.2 数据库文件管理

可对数据库文件施加的操作有: 新建、打开、存盘、另存、加入数据等。

4.2.1 文件名管理：

打开菜单“文件”组：

1、建立新库：选中“新建”命令可创建TOPADJ 新库。

2、打开文件：选中“打开?”命令，此时屏幕出现一对话框（图4-1）：

图4-1

选中文件类型框中所列出的文件名，然后“确定”，即可打开该文件。或直接输入TOPADJ所允许的已存在的文件名，亦可打开该文件。

3、加入数据:

选中“加入数据?” ：此时屏幕出现图4-2对话框：

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图4-2

选中或直接输入已存在的数据文件，然后“确定”，可将该文件加入到当前控制网中。

操作参见“打开”命令。

4.2.2 数据库存盘

为防止意外掉电或其他原因造成数据丢失, 用户应经常将数据库存盘. 存盘可用“文件－存盘”菜单命令：将当前网数据按当前文件名存盘，和“文件－另存”菜单命令：以指定文件名存盘，TOPADJ显示另存对话框。

当新库存盘时TOPADJ显示另存对话框，键入库名。

每当退出TOPADJ或调入新库时, 若当前库已经被修改过，TOPADJ将提请用户存盘。

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第五章数据库编辑管理

对数据库进行编辑管理是TOPADJ工作台的中心任务。在点区、站区、测区这三个编辑窗口中的操作方法已在第一篇第三章中做了详细的介绍，本章主要介绍在编辑过程中TOPADJ提供的一些控制措施，及其使用方法。

5.1 控制网属性

5.1.1 控制网属性

TOPADJ允许数据库同时容纳控制网中的平面和高程数据，但在各种计算处理中平面和高程数据是分开进行的。即，平面和高程数据可被同时编辑，但运算处理则是分开进行的。在某一刻，究竟是对平面数据处理呢，还是对高程数据处理？这取决于控制网的当前“属性”。

选中菜单“计算”组中的“计算方案?”项，可打开一对话框，其中有一项‘处理网型’，若选中‘平面网’，那么所有计算处理只对平面数据进行。若选中‘高程网’，则所有计算处理只对高程数据进行。

5.1.2 控制网平差和优化设计

TOPADJ可对控制网进行“平差”和“优化设计”。“平差”和“优化设计”的区别在于后者不对观测值进行改正，支持无多余观测的控制网，且支持由坐标高程反算观测值等功能。主要用于控制网精度设计和测量教学及科研之中。

选中菜单“计算”组中的“计算方案?”项，可打开一对话框，其中有一项“处理方法”，若选中“平差”，表示对控制网按平差处理。若选中“优化设计”，表示对控制网仅进行精度估算。

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5.2 文本编辑

选中‘编辑’菜单中的‘文本编辑窗’，可将电子表格格式变成文本格式，并进入文本编辑窗口（如图5-1），用户可按文本编辑格式对控制网数据进行编辑。

图5-1

转换中坐标高程仅保留固定点数据，观测数据属性为7 的删除数据不予转换。为与普通文本文件区别，该文件的格式要求:

首行包括“<<”符号，占一行坐标高程数据 (可为空)

观测记录开始，再用“<<”符号，占一行观测数据

请参见样例 EX6.MSM

编辑窗口操作:

文本编辑区: 操作同NOTEPAD等编辑软件。但Tab键起控制转换作用，若要进行跳格编辑，则需按 Ctrl+Tab 。

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更新退出：本命令可从文本编辑窗口返回电子表格格式，并以文本编辑区编辑的数据代替原电子表格中的数据。因待定点的坐标为零，返回后需重新进行坐标计算，以恢复待定点的坐标。

放弃修改：从文本编辑窗口退回电子表格格式，并放弃文本编辑区编辑的数据，保留原电子表格中的数据。

帮助: 本帮助。

文本编辑区的限制: 要求文本数据不超过32K。

5.3 格式设置

完成对电子表格中各字段 (数据项) 输入格式的修改。电子表格分为坐标区，测站区和观测值输入区。观测值输入区又具有多种字段组合方式。

选中‘编辑’菜单中的‘格式设置?’项，屏幕出现一对话框（图5-2）：

图5-2

坐标区：对一个字段的名称、宽度、小数位数可按需要进行设置。标准观测输入格式：按标准格式输入观测值，并可对观测值及误差值的宽度、小数位数进行设置。

可选观测输入格式：如测窗格式为“边角”，选中“设置?”则又弹出一对话框（图5-3）：

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图5-3

可对各种类型的控制网按观测内容设置各个字段的名称、宽度及小数位数。自定义观测输入格式：用户可指定观测输入中字段的组合方式。在主编辑字段格式。设置框中选中“自选项?”，则屏幕出现一对话框（图5-4）：

图5-4

如可按:水平方向、方位角、天顶距、照准高来定制输入格式。

5.4 联动计算

TOPADJ的一重要特性就是自动组网功能, 即根据观测值自动构成控制网的图形结构和拓扑关系, 而与点和观测值的输入顺序及编号等无关。

“联动”计算指：每当有新观测值输入时，系统就立即进行坐标或高程递归计算，计算出所能算出的所有坐标或高程和多余观测的差值，并将结果显示和绘出。这对及时掌握工作进展情况和了解数据是否输错等是非常有帮助的。

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“联动”与“全局重算”是有区别的：

“联动”按站观测值进行递归计算。而“全局重算”则用所有观测值进行坐标高程递归计算。在数据输入过程中二者结合可更快得到推算结果。

但有时为了某种需要，如在控制网设计中只要求用坐标或高程反算观测值时，联动计算功能可能会降低数据输入效率，这时可关闭“联动”计算的功能。利用鼠标关闭“计算－计算方案?”设置计算方案对话框中的“联动”开关。

5.5 数据库编辑中的安全措施

系统为保证输入正确和方便，迅速查找错误，为用户提供了许多有效的手段。本节分纠错手段、输入控制、点名控制、数据删除和安全措施等五个方面分别进行介绍：

5.5.1 纠错手段

概算和平差前后一般均不改变观测值, 以便在发现错误时，仅修改有错的那个观测值，就能重新概算或平差等处理。对概算中和平差后超出规定限差的观测值以红色显示。

限差＝限差倍数×观测值先验中误差。 “限差倍数”可由用户指定，默认值为３。对于边长，包括了比例误差。

对于直接高差和间接高差未考虑路线长度。可调整点输入区和观测值输入区的可见范围。

每当系统发现有明显的处理错误时，都将弹出一个错误提示窗口，告诉用户错误发生的地点、原因和处理方法。

5.5.2 输入控制

在系统产生一个空观测记录位置供用户输入时，提供了观测值的默认属性和分类（默认属性和分类：0类方向观测值）可由用户修改。

系统对数据输入和修改过程进行有效性控制: 1. 对非法的属性和分类, 系统将强制取默认值。

2. 观测值在同一站内不许重复。观测值站名和目标名不得相同（但仪器高、照准高等点状观测值允许相同）。

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3. 对平距和斜距，若是对向输入，将请用户确认。

4. 斜距输入后，将被立即改为平距，若不成功，则该斜距的属性被改为 7。

5. 观测值自身的有效性检查: 距离 > 0.0

-360 < 方向类角值 < 360 -45 < 竖直角 < 45 45 < 天顶距 < 135 水准路线测站数 > 0 路线长 > 0

若不满足以上 2、3、5 条的数据，其输入或修改无效。

5.5.3 点名控制

1. 点名可以是任意可显字符，不得多于５个字符。

2. 在点区，若修改已有点名，系统则弹出一选择框（图5-5）:

图5-5

若选“是”原有点名将被替换,若选“否”系统则提示：“当前记录未被接受”，保留原点名。

3. 待定点的坐标高程允许为0，其值由观测值概算出来。 4. 在站区和测区可直接产生新点名。说明：

有时为安全需要，可在点区一次输入所有点名，然后设置“不许测区增点”，以禁止在站区和测区产生新点，防止错误点名造成的麻烦。 ? 注意:

若一个点的X和Y值均为0, 系统则认为该点的坐标尚未概算出来。如点的H值为0, 认为高程概算未完成。这样的点不能参加平差。

5.5.4 数据删除

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删除记录有两种方法：

1. 将要删除的记录的属性赋予7。

系统将不对这样的记录进行有效性检查，且不参加概算、平差、绘图、精度查询成果输出等过程。这种临时删除在条件非常复杂的控制网中是非常有用的，如:一站有多个仪器高或多个归心元素时，可先将部分观测值赋7，概算后，进行属性调换，再概算，然后全部改为有效值，再进行平差等处理。 2. 用 + 进行永久性删除

此时系统弹出一选择框（图5-6）:

图5-6

确定后选“是”即可。对观测值记录，若该值被系统用作计算条件，则系统将暂时关闭“联动坐标高程计算”功能，直到用户自己重新打开。

5.5.5 安全措施

除以上的“观测值有效性控制”和“不允许测区增点”等措施外，用户可在“计算”菜单中“计算方案?”项窗口中设置“不允许修改库”来禁止对数据库的任何修改:

1. 不能在主编辑区进行任何编辑操作，如增添、删除、修改等。 2. 不能进行任何概算，包括“归心改正”、“高斯改化”等。

3. 不能进行平差和精度估算。

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第六章控制网概算

概算是控制网平差的基础，TOPADJ所能提供的概算内容有:

由观测值计算点的坐标或高程由坐标或高程反算出观测值方向归心改正

方向和距离的高斯改化

距离归算到任意高程面的改正大地正反算

能计算控制网的各种路线闭合差，以方便对观测质量的评价和粗差定位。

选中“计算”菜单项中的对应概算项，用户可选择完成所需的概算内容。本章分别介绍各种概算所采用的方法及操作建议等，有关计算公式请参见第七章。

6.1 坐标高程概算

坐标高程概算：由观测值计算出待定点的坐标或高程，对多余观测计算出其与坐标或高程的差值。有两种概算方法：联动计算和全局计算。

联动计算指：每当有观测值输入或修改时，系统立即进行计算。全局计算指：先将所有待定点的坐标或高程置为0.000,然后用观测值全部重算。

6.1.1 概算方法

TOPADJ采用有向图结构存放和处理控制网观测数据, 以此为基础的自动推理机制动态跟踪着用户的数据输入，可随时进行坐标或高程的计算。

1. 坐标和高程推算

对方向值、方位值、平距和高差(包括三角高程推算出的高差)观测值、若两端点坐标或高程已知、则计算其误差＝观测值－反算值，并加上“已处理”标记。若两端均未知，则什么也不做，返回。若能构成计算条件，则计算坐标或高程。

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“联动”计算时，每当有新的数据输入后，系统即刻进行以上处理，并在站内进行递归计算。若推算时出现双解，系统待以后有关观测值输入时自动进行判定。

“全局计算”时，对无法判定的双解（如两边交会）, 将以图示方式提交用户确定。

高差是计算高程的唯一条件, 包括用户输入的高差和用竖直角计算出的三角高程的高差。

2. 三角高程的高差计算

由竖直角／天顶距计算高差时，仪器高、照准高必须已知, 距离由TOPADJ推算：

先查找坐标反算距离，若失败，再查找平距和斜距观测值。

计算出高差后，系统将该高差作为一条观测值，赋予间接高差的分类号 ? 注意:

注意平差时，是间接高差参加平差，而竖直角或天顶距是不参加的。若同一站中有多个仪器高，则每个仪器高仅对它后面的观测值有效。说明：

照准高的作用域与它所在的站有关：

设：测站为Ａ，照准点为Ｂ，由Ａ－Ｂ的竖直角或天顶距计算三角高差时，首先查找Ａ站是否有目标点为Ｂ的照准高，若无再在Ｂ站查找目标点为Ｂ的照准高。也就是说，点Ｘ站上的Ｘ点照准高可作用于所有以Ｘ为照准点的三角高差，而站Ｘ上的目标名为Ｙ的照准高在计算Ｘ－Ｙ的三角高差时有最高的优先级。

仪器高和照准高实例说明请参见TOPADJ系统盘上的例子trih.obs。

6.1.2 建议

虽然TOPADJ对观测值的输入顺序无要求, 但为了及时了解输入情况和误差情况，用户仍应尽可能地先从已知点开始按一定的推算路线进行输入，这样TOPADJ推算坐标或高程所需的用时就较少, 系统运行效率也比较高，特别对大型网按“联动”方式输入时更应这样。

建议平差前用“计算”菜单组的“坐标概算”项，或用工具条第四条“由观测值计算坐标或高程”进行全部重算。此项概算不改变观测值和固定点坐标和高程 ,而只重算所有待定点的坐标或高程值。

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6.2 观测值反算

对控制网进行精度估算时可以用观测值反算功能，由系统计算观测值：用户输入照准名和观测值的类型，并赋予观测值属性为 3，然后TOPADJ将根据坐标或高程来反算指定类型的观测值，反算成功后，观测值的属性从3被改为0。

可进行反算的观测量有：方向值、方位值、距离、直接高差和间接高差四种。对于方向值反算，系统自动规定测站第一个方向为零方向。

反算观测值同样有“立即”反算和“全局”反算两种。“立即”反算指在输入观测值时赋予属性3，这时，系统立即对其反算。“全局”反算指选中“计算”菜单组中的“反算观测值”，系统即对所有观测值(只要属性不为7)进行反算。

反算功能要求在控制网处于“估算”状态。这种功能对建立一个模拟网，以进行精度分析和科学研究是非常有用的。

为保证控制网平差中，观测值的真实性和可靠性，对处于“平差”状态的控制网，系统禁止反算观测值。

6.3 归心改正和高斯改化

6.3.1 归心改正

归心元素值按观测值输入，属性为0，改正后归心元素的属性被系统改为7，以标志观测值已被归心改正过，在以后的处理中对观测值不得再进行归心改正。

归心改正分测站归心改正和目标归心改正。

归心改正是按站进行处理的，测站归心元素和目标归心元素的作用域同上一节中仪器高和照准高的作用域定义相同。

方向归心改正后将永久性改变有关的观测值，所以使用中要特别小心。一般使用过程为：先进行坐标概算，确认观测值无错后，存库！进行归心改正，然后再进行一次坐标概算。最好将归心改正前和归心改正后的数据存于不同的数据库中，以利在发现错误后，可重新调入归心改正前的原始数据进行重算。

实例请参见TOPADJ系统盘上的例子cent.obs。

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6.3.2 高斯改化

高斯改化: 按三、四等网的改化公式对方向和距离进行高斯改化. 改化前若指定对Y值加500公里常数，则改化时将对Ｙ值先加500公里常数(改化后Y值不变)，然后进行改化。

高斯改化将永久性修改相应的观测值, 使用时要特别小心, 请参考方向归心改正的建议。

6.3.3 距离归算到任意高程面的改正

该项改正取严格的改正公式。用户可指定归算面的坐标系（如北京54坐标系或80大地坐标系）和归算面的高程。若归算到参考椭球面，可输入大地水准面到参考椭球面的高差，注意要反号输入。详见联机帮助。

高斯改化和距离归算到任意高程面的改正前, 应指出Y值是否含500公里常数。

6.4 大地正反算

完成大地坐标和高斯坐标的正反算，以及换带计算。有54坐标系和80坐标系两种。

6.5 闭合差计算方法

TOPADJ所增主要功能是“闭合差计算”部分：

可计算并统计控制网的每一项闭合差、权倒数、限差。虽然在数据输入中TOPADJ 对点和观测值无编码无顺序要求，但却能自动搜索出任意控制网的所有条件路线，计算出闭合差、权倒数、限差，对导线还提供了最大边长误差和最大方向误差的位置。以列表，附图的形式，供用户查询和输出。

进入闭合差运算功能时，系统已经完成了各基本闭合差、权倒数、限差，属性的计算。

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限差为权倒数开方×限差倍数×单位权中误差(平面网为角度) １、闭合差种类：

高程网有附合路线和闭合路线高差闭合差。

平面网有方位角闭合差、图形闭合差、导线闭合差、极条件和基线条件闭合差，均以°.′″为单位。

对导线闭合差除给出fx,fy,fd,[D],fd/[D]等基本误差数据外, 还提供该导线上最大边长误差所在的边(MAX_e), 以及最大方位误差所在的边(MIN_e), 供用户参考。

导线闭合差和基线／极条件闭合差均为经角度闭合差调整后的计算值（这一点与传统计算方式是一致的）。

２、闭合差的叠加运算：

系统首先计算出所有独立的闭合差路线（条件闭合差），并进行优化使其最短，形成基本条件（闭合差），供用户操作使用。用方向键用户选择‘活动条件’，将它可传送到‘工作条件’（最后一个多余的空条件）中，或进行二者的叠加生成新的条件（系统将计算出新的闭合差）。可用新生成的条件来替换基本条件。通过这种简单的闭合差组合，用户可分析任意路线的闭合差情况。

基线／极条件路线是以基本条件中的三角形为基础推算得的，用户同样可通过修改基本条件来得到不同的基线／极条件。

具体操作方式参见TOPADJ的联机帮助（+）。

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第七章控制网平差和优化设计

控制网平差和优化设计是控制测量的两大主题。TOPADJ除常用于平差外，同时也支持对控制网进行优化设计，并提供了许多辅助手段，如根据坐标或高程反算观测值等。控制网设计不会有各种改正数，并且不要求有多余观测。

在大型测区，基本控制和加密测量往往是同步进行的，不等精度混合平差既可提高整网的精度和可靠性，又能统一原始数据的录入。TOPADJ 对这种新的需求提供了支持。它允许对每个观测值直接指定权(中误差形式)，更为方便的是它直接支持将观测值划分为两个精度级(0类和4类)，然后统一指定它们的精度。

控制网设计中，由显著水平a0 和检验功效b0 确定非中心参数d0。平差: 首先应定义单位权中误差等基本定权量。对小型网只做简单的单次平差就可以了，对大型网或复杂的网，TOPADJ 提供了多种平差方法以满足不同的需要。

精度评定: TOPADJ 对所有点和边进行精度评定，还可对用户指定的边进行评定。

优化设计中提供了分析数据和结果。

下面分别就确定权的方法、不等精度混合平差、秩亏和拟稳平差、粗差自动定位及剔除、优化设计等问题给予说明。

7.1 中误差和权的确定

平差所采用的方法为: 间接平差。方向观测采用史莱伯约化法则消去定向角。但在秩亏网和拟稳网中采用角度作为平差元素。支持不等精度混合平差, 即0类(属性为0的)观测值和4类(属性为4的)观测值可同时参加平差。平差前需指定各观测量的先验中误差，系统将据此来确定权。

7.1.1 单位权

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平面网单位权指0类方向观测值的权。而在秩亏网和拟稳网中指测角中误差。

高程网单位权指0类直接高差(一般指水准测量高差)的权。

单位权中误差均不得为零, 若用户置为零, 系统将强制赋予默认值: 0.00017(0类方向中误差1.7秒)和 0.010米 (0类直接高差中误差)。

7.1.2 观测值中误差

1. 方向中误差:

一般为测角中误差的1/sqrt(2)=0.707倍。可按相应的等级套算。如对四等网，方向中误差＝0.707×2.4″＝1.7″。输入为0.00017

2. 边长中误差:

由固定误差和比例误差组成。对激光测距仪，一般取其标称精度值或经验值。对钢尺量距，一般取经验值。 ? 注意:

边长比例误差以百万分之一(PPM)为单位。如：钢尺导线的丈量精度为1/5000＝200(PPM)，则比例误差为200PPM。

边长的权=((0类方向中误差)/(边长固定误差＋边长×比例误差))平方 3. 直接高差中误差:

直接高差是类值为h的高差，一般指水准测量的高差。

●若高差路线以距离表示，则误差指每公里高差中误差，权=1/(路线长(公里))

●若为站数，则指每站高差中误差，权=1/(站数)。

确定测段权倒数的次序为：用户直接输入的测段长度或测段站数，两端坐标反算边长。若均不成功，则不能进行平差或精度估算。

4. 间接高差中误差:

间接高差是类值为$的观测值，一般指可由三角高程或高程导线测量计算出的高差。

间接高差中误差指每公里高差中误差，权=1/(距离的平方)

7.1.3 类观测值的权

以上五种误差均有0类和4类之分。

4类观测值的权=(单位权中误差/4类观测值中误差)平方若控制网中无4类观测值，则无需指定其中误差。

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7.2 平差及不等精度平差应用举例

对秩亏网和拟稳网应特别注意以下几点约定：

●只要存在固定点，就按常规网处理(这时拟稳点按待定点处理)。 ●若有拟稳点(属性为2的值)，采用拟稳平差。 ●采用独立角度值参加秩亏网或拟稳网的平差，即在照准了 N个方向的中心点上仅有N-1个独立角值(不是N个, 请特别注意这一点)。

●对平面网，秩亏度必须≥２，可处理仅含X和Y(位置)秩亏的网, 但不能处理仅含尺度或方位秩亏(而位置固定)的网。这一点与第一条约定是相同的。

请注意“独立网”与“自由网”的区别。在独立网中一个点的位置、一条边的方位和／或边长已经被设定为固定值。而“自由网”与“秩亏网”属同一概念。

平差分为“单次平差”和“选择平差”。用户可指定迭代次数，系统终止迭代的条件为：

达到迭代次数，或本次平差后单位权中误差与前次平差后单位权中误差之差小于先验单位权中误差的1/100。

对控制网按“精度估算”处理时，则只有“单次平差”一种方式。平差开始后，系统执行以下过程：

１、预处理：分析概算的完成情况，即：是否仍有待定点的坐标或高程未算出，是否能确定所有观测值的权

２、组成法方程

３、解出法方程的逆阵

４、对平差网求出改正后的坐标或高程

５、对多次迭代，若条件不满足，继续第２步６、对平差网进行观测值改正７、精度评定

平差中系统随时报告平差的进展情况，如预处理、正在某次迭代等。若平差成功，系统报告平差后各观测量的验后中误差。若失败，系统报告失败的原因：

---- 预处理出错。检查概算是否完成，是否有非法观测值等 ---- 组法方程失败。可能有非法观测值，或同点不同名等情况

---- 必要观测数不够。平差要求至少有一个多余观测值，精度估算要求观测数与必要观测数至少相等

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---- 法方程解算失败。可能是某个待定点上的必要观测数不够等

平差中系统自动对所有点和所有观测值的边进行点位误差(平面或高程)、点间误差(相对误差、比例误差或高差中误差)评定。用户可指定任意两点( 无观测值联结), 让系统评定其点间误差：平差前输入一个属性为#的观测值。

在TOPADJ中系统允许输入另一类观测值，即属性为4的“4类观测值”, 它与基本观测类“0类观测值”在平差中都做为含有误差的观测值，但具有不同的精度（权不相等）。通过不等精度混合平差，可解决复杂网的平差问题，如：

●某高程网中包括三等水准测量、图根水准测量、光电高程导线、三角高程测量，若要同时平差，则可分别将它们规定为:0类直接高差、4类直接高差、0类间接高差、4类间接高差，并给出各自的先验中误差。

●某平面网中有三等三角测量、五秒小三角测量、GPS基线测量、光电测距，若同时平差，可分别指定为0类和4类观测值

7.3 选择平差

控制网平差采用间接平差.对平面网可按“方向”或“角度”进行平差。平面网平差时要求知道先验的方向中误差 (单位: 度.分秒) 和测距的固定误差(单位: 米)及比例误差 (单位: 百万分之一PPM)，4类观测值可用来进行不等精度平差，若你的网中含4类观测值，则需确定相应的精度值。对控制网平差时可选择:

单次平差----仅进行一次普通平差，不进行粗差分析

丹麦法----一种指数形式的由改正数定权的稳健迭代权法平差带权探测法----由标准化残差定权的稳健迭代权法平差 HUBER法----由改正数定权的稳健迭代权法平差

周江文法----由改正数确定变权或剔除的稳健迭代权法平差多粗差后剔----由标准化残差逐次踢除粗差的向后剔除法纯迭代平差----不修改权而仅由新坐标修正误差方程的迭代法

验后定权法----不同类观测值混合平差时由各类测值的验后方差确定相应类权的平差方法

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7.4 粗差定位和剔除

TOPADJ V2.50增加的粗差定位和自动剔除方法反映出该领域较新的科研成果。粗差处理的基本思路:

对粗差, 由用户通过闭合差比较、可靠性分析来人工剔除，或选用一种稳健迭代权法，进行粗差自动剔除。

7.4.1 粗差自动剔除方法概述

可靠性研究的一个最现实目的是如何在平差过程中, 自动地发现粗差的存在 ,并正确地指出粗差的位置, 从而将它从平差中剔除, 这就是所谓的粗差自动定位问题。

粗差作为一种模型误差, 可以从两个角度去理解它:

第一, 粗差归入函数模型，含粗差的观测值可以看作与其他同类观测值具有相同的方差、不同的期望的一个子样。可根据平差的结果严格构建相应的统计量，在给定的显著水平ａ下，便可与临界值Ｋa相比较，从而判断相应的观测值是否包粗差。

第二，粗差归入随机模型，含粗差的观测值可以看作与其他同类观测值具有相同的期望，但不同的方差的子样，含粗差观测值的方差将异常的大。可根据逐次迭代平差的结果来不断地改变观测值的权，最终使含粗差的权趋向于零，从而达到剔除粗差的目的。此方法的核心是如何选择合理的权函数。目前有从稳健(robust)估计法出发的各种经验给权方法，其中尤以丹麦法出名，另外亦可以直接由最小二乘法验后方差估计原理出发，导出其权函数。

还有一种直接从Σ｜ｖ｜－＞min条件出发，即从改正数绝对值总和最小条件出发的非最小二乘直接解法（即线性规划法），在进行粗差定位中亦有应用前景。

7.4.2 粗差归入函数模型时的粗差检测方法

１、单个粗差的检测方法

在已知单位权方差的情况下，有下列正态变量的检验量——标准化残差：

通过t分布的检验量进行检验。

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２、多个粗差的检测方法

比较简单的办法是连续使用一维的数据探测法来发现多个粗差。

一种处理方法是：从全部观测值参加平差出发，进行一维的数据探测，并去掉标准化残差最大的那个观测值。在下一步由ｎ－１个观测值参加平差，又一次进行数据探测，逐个地剔除粗差。成为“向后选择法”。

一种是：从最小可能的无粗差的数据组开始进行平差，根据平差结果来计算那些被怀疑而未参加平差的观测值的改正数，对它们进行数据探测，从而判断它们是否真的含有粗差。

Benciolini等人建议采用组合的向前－向后选择法：在第一阶段中先采用数据探测法向后选择，找出那些怀疑有粗差的观测值，然后在向前选择过程中再来决定那些被怀疑的观测值是否真的含有粗差，或仍为正常观测值应参与平差。

7.4.3 粗差归入随机模型时的粗差定位方法：

选择权迭代法的基本思路：

由于粗差未知，平差仍从惯常的最小二乘法开始，但在每次平差后，根据其残差和其他有关参数，按所选择的权函数，计算每个观测值在下步迭代平差中的权。如果权函数选择得当，且粗差可定位，则含粗差观测值的权将越来越小，直至趋近于零。迭代终止时，相应的残差将直接指出粗差的值，而平差结果将不受粗差的影响。这样便实现了粗差的自动定位和改正。

迭代中权函数按其内容区分为： (1) 残差ｖi的函数

(2) 标准化残差ｗi的函数 (3) 方差估值σli的函数已见到一些权函数可列举如下:

1). Ｌq迭代法(最小范数迭代法)

Pk+1＝1/(|Vk|+c) (当q=1)

Pk+1＝1/((Vk)exp(2)+c) (当q=0) Pk+1＝1/(|Vk|exp(2-q)+c) (当0

其中c为一适当小的正数, 引入它是为了在改正数为零时不致引起迭代求解的解算困难。

2). 丹麦法

Kubik提出

{ Pk 若|V|sqrt(P0)/m0 < C

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Pk+1＝{

{ Pk*exp-(|V|sqrt(P0)/m0/C) 若|V|sqrt(P0)/m0 >= C

其中, P0为权系数, m0为观测中误差, 而常数C=3

3). 带权数据探测法

EL_HAKIM提出

{ 1, 当ｗi<4.13

Pk+1＝{

{ 1/ｗ/ｗ当ｗi>=4.13

ｗi＝|Vi|/σ0/sqrt(qvii)

4). Huber估计法

{ 1, 当|V| < Cσ

Pk+1＝{

{ Cσ/|V| 当|V| >= Cσ

C可取0.7－2.0

5). 验后估计法(李德仁法)

6). 周江文法:

观测值的权为pi, 迭代权为W, 等价权P=pi*W. 估计函数分三段:

残差在1.5σ以内采用最小二乘估计

1.5--2.5σ内采用Ｌ1(一次基数)最小估计 2.5σ以外为0

基本结论: （[1] P203）

对于稳健权迭代法，以各观测值的验后方差作为权函数的基本成分，并取指数函数形式，是较为理想的用于粗差定位的权函数。

7.4.4 采用的基本公式和算法

TOPADJ中选用了丹麦法、带权数据探测法、Huber法、周江文法和多粗差向后剔除法等五种具有代表性的方法。这些方法对边角导线混合网ex41.obs进行了测试, 结果如下:

粗差 1-7方向含5' 1-8边含1米 1-7含20\含0.1米 Copyright ? Beijing WelTop Data Design Co.Ltd. 2003 48

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方法丹麦法带权探测法 HUBER法周江文法多粗差后剔

ｍ迭代ｖ 2.1\1.7\1.8\1.7\ｍ迭代ｖ 2.0\1.9\1.5\1.6\ｍ迭代ｖ方向ｖ边 3.6\2.0\2.7\1.7\1.6\8.3\5.5\从试验结果看到, 各种稳健迭代权法均对粗差剔除有一定效果，其中多粗差后剔法效果最好。

目前任一种粗差检测的方法，它的定位能力的好坏与该平差系统的多余量密切相关，多余量愈大粗差定位能力愈强，而且与初始权比、粗差大小和位置有一定关系。特别在含多个粗差且多余观测量很少的情况下，即使线性规划或多粗差后剔法也不能解决问题。这就要靠人工定位来剔除了：通过闭合差和条件路线的任意组合进行分析，以及对比每个观测值的权、多余观测分量、残差、标准化残差等可靠性数据来定位粗差。

建议：由于TOPADJ提供了与网形无关的处理功能，在控制网观测中若条件允许应尽量做多余观测，如导线网测量中增加方向观测，以提高控制网的可靠性。

粗差处理的一般过程为:

1. 使用纯迭代法以减少概算不准引起的误差. 2. 使用验后权法合理确定各类观测值不同的权比.

3. 使用某种稳健迭代权法进行粗差自动剔除. 若误差仍很大, 且无法剔除粗差,

4. 使用“查询－粗差定位参考”找出标准残差ｗ最大的观测值和多余观测分量最小的值，选其一暂时剔除（观测值属性置７），重复第三步。然后做出分析，进一步确定真正含粗差的值。也可：

5. 使用“闭合差计算”功能，通过分析闭合差来确定粗差位置。 6. 粗差剔除后, 进行第二步, 并打印成果。说明:

一般认为粗差应在标准残差分量w最大(而不一定是v 最大 ) 的观测值上。TOPADJ将w>2的观测值用红色表示。当有多个大w时，理论上只剔除w最大的观测值(不能同时剔除多个)，请用户参考有关书籍。

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7.5 控制网优化设计

八十年代以来控制网优化设计受到广泛重视，GRAFAREND 提出了四个阶段设计问题，即基准选择、网形设计、权分配和网改造设计问题。围绕控制网优化设计有多种方法，总的归为解析设计法和机助设计法两类[7]。解析法较为严密，但理论上尚未完全成熟，目前难以独立完成优化设计。机助设计法适应性广，但对设计者的专业水平要求较高。

精度、可靠性、灵敏度、经济指标构成了测量控制网的质量指标体系。控制网设计好坏亦即由这四项指标来衡量。其中经济指标因要求不同出入很大。一般机助设计主要完成前三项指标的评定，而由设计者考虑经济要素进行选择。TOPADJ对控制网的精度、可靠性、灵敏度要素进行较为详细的分析，给出设计网的点、点间误差椭圆，每个观测值的内可靠性、外可靠性值，每个观测值对提高控制网平均方差、灵敏度的作用量。

7.5.1 控制网基本参数计算:

1. 质量指标: 1) 整体精度:

方差阵Ｄxx＝σ02Ｑxx＝σ02（ＡTＰＡ）-1

算数平均方差Ｄa＝（１／ｔ）tr（Ｄxx）Ａ优化本征方差Ｄλ＝λmax（Ｄxx）Ｅ优化方差宽ＤΔ＝λmax－λmin Ｓ优化方差比Ｄｃ＝λmin／λmax Ｆ优化

2) 局部精度：

点间误差计算（略）

2. 可靠性指标: 1) 多余观测分量:

Ｒ＝ＱvvＰ＝Ｉ－ＡＱxxＡTＰ tr（Ｒ）＝ｎ－ｔ＝ｒ标准残差

ｗ＝｜ｖ｜／ｍ／sqrt(Ｑff) 2) 内可靠性指标:

小于下式的粗差不能发现Ｒi＝δ0／sqrt（ｒi）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jn9r.html

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