автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Обоснование технологии оптимальной обработки инженерно-геодезических задач на персональных ЭВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМУ.ГЕТ РСФСР ПО ДЕЛАМ НАУКИ И ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА. ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОРНЫЙ ИНСТИТУТ ИМ. Г.В.ПЛЕХАНОВА

На правах рукописи

ЧЕРНОВ Валерий Викторович

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОПТИМАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ НА ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ

Специальность - 05.24.01 - Геодезия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Сонкт-Петеро'ург 1591

Работа выполнена в Ленинградском ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени горном институте имени Г.В.Плеханова

Научный руководитель: доктои технических наук,

профессор Хлебников A.B.,

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Moi ильный С.Г.

кандидат технических наук, Науменко А.И. .

Ведущее предприятие: Союзмаркштрест Госгеодезия СССР

Защита диссертации состоится " /3 "Одкь^рД^ээ! г. е

__о о мин. на заседании специализированное

совета Л 063.15.10 в Ленинградском горном институте им. Г.В.Плеханова по адресу: 199026, Санкт-Петербург, 21 линия, дом 2, ауд. 3204

С диссертацие'* можно ознакомиться в библиотеке Ленинградского горного института им. Г.В.Плеханова

Автореферат разослан " 3/ " р*Т.»$^1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, доцент

М.Т.Трофимов

ОБЩАЯ Х/ПАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность. современном этапе технического перевооружения геодезического производства, одним из основных резервов повышения его эффективности считается компьютеризация, путем широкого и повсеместного применения ПЭВМ. В этой связи актуальным является не только дальнейшее совершенствование теории и практики математической обработки геодезической информации в виде поиска рациональных алгоритмов решения геодезичесих задач, ориентированных на ПЭВМ, но и необходимость создания геодезической информационно-обрабатывающей персональной системы (ГИОПС) на базе ПЭВМ, обеспечивающей полную информационную поддержку низового звена топографо- * геодезического производства, обличающей гибкими средствами межпрограммного файлового обмена данными, способной к децентрализованному развитию, мобильной по отношению к . вычислительной среде, рассчитанной на работу с конечным пользователем, и имеющей дружественный интерфейс.

Цель работы: дальнейшее совершенствование эффективности технологии решения инженерно-геодезических задач на основе повышения интеллектуальных и эргономических возможностей программных алгоритмов для ПЭВМ.

Задачи исследований направлены на достижение ледущих результатов.

рассмотреть технические характеристики существующего парка персональных вычислительных м-шин и с учетом специфики решаемых задач выделить типы ПЭВМ основные параметр, которых отвечают предъявленным требованиям.

сформировать модель представления инженерно-геодезических данных;

разработать структуру геодезической информоционно-обро-батывающей персональной системы (ГИОПС) информационного обеспечения первичных топо-геодезических организаций;

обосновать структуру банка данных геодезической информации, поддерживаемого универсальной системой управления базами данных реляционного тша;

создать систему файлов межпрограммного обмена, с органи-

зациай интерфейса рассчитанного на конечного пользователя;

рассмотреть вопросы практического обеспечения контроля качества результатов обработки и разработать алгоритмы решения некоторых ингенерьо-геодезичесих задач, ориентированных на специфику ПЭВМ и основанных на современном математическом аппарате.

Мет-дика решения поставленных задач слагается из теоретических исследований, анализа и обобщения производственного опыте и численных эксперементов на ПЭВМ с учетом современных разработок в области системного анализа, теории численных методов решения задач и теории математи-ческсЗ обработки геодезических измерений.

Научную новизну диссертации составляют: разработка структуры геодезической информационно-обрабатывающей персональной системы (ГИОПС) для первичных топо-геодезическкх организаций;

обоснование структуры банка данных геодезической информации, поддерживаемого универсальной системой управления базами данных реляционного типа;

создание системы файлов межпрограммного обмена геодезической информацией и групповых кодов идентифицирования информации;

разработка алгоритмов решения инженерно-геодезических задач, ориентированных на специфику ПЭВМ и основанных на современном математическом аппарате.

Практическую ценность представляет подсистема комплексного решения инженерно-геодезических задач на базе ПЭВМ, разработанной автором и внедренной в Союзмаркштресте и ПО Сев-Згп.Аэрогеодезия Госгеодезии СССР.

Эта подсистема используется в научно-исследовательских работах и учебном процессе студентов Санкт-Петербургского горного института. .

Достоверность научных результатов подтверждается правильностью доказательств, корректностью математических выкладок, практической реализацией программных средств и положительным опытом использования их на.производстве.

На з а щ • т у выносятся: структура геодезической кнформационно-обрабатыэающей персональной системы на базе ПЭВМ для первичных топо-гео-дезических организаций;

информационная модель представления инженерно-геодезических данных,

структура файла межпрограммного обмена геодезической информацией и групповые коды идентифицирования геодезической информации;

программные и информационные реализации обработки инженерно-геодезических задач.

Таким образом в работе даны научно обоснованные технологические решения автоматизированной обрзботки Геодезических измерений внедрение которых вносит значительная вклад в развитие геодезического производства.

Апробация работы. Осночние результаты исследований докладывались и были одобрены на Республиканской научно-технических конференции ЭТУ (г.Вильнюс 1890 г.); научно-технических конференциях ИПИ {г.Иркутск, 1589, 1990 г.) и ЛГИ (г. Ленинград 1988, 1989, 1991 г.).

Публикации. По теме диссетацки опубликовано 10 работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит кз введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Она содержит 162 страницы машинописного текста, в том числе 140 страниц основного текста. Список литературы 99 наименований, из которых 35 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность течы работы, отмечается научная новизна результатов исследования и сформулированы основные научные положения, вынсс::?.:ые на защиту, ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА МАШИННОЙ ОБРАБОТКИ

ИНЖЕНЕРНО - ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ В п. 1.1 проведен обзор существующего программного и математического обеспечения по комплексной обработке топо-геодезической информации и отмечены тенденции дальнейшего развития.'Выделены проблемы, намеченные для скорейшего ре-

иеиия в райках Международной ассоциции геодезистов (МАГ) в области управления геодезическими данными, а именно: стандартизация представления геодезических данных; выбор I развитие оптимальных методов хранения и доступа к данным; развитие процедур оценки (контроля) данных.

В п.1.2 дается развернутая характеристика современны* ПЭВМ, а так же прс'»еден анализ и оценка технических возможностей па организации на их базе геодезической информационно-обрабатывающей персональной систем! (ГИОПС) для первичных топо-геодезических организаций.

В п.1.3 на основе структурного подхода осуществлен выбор типа базы да"ных (БД) для информационного обеспечения топо-геодезичекого производств. Определен круг требований к геодезическс1 БД с учетом ее специфики. Проведен анализ существующих моделей представления данных.

Выводы по первой главе. 1) Проведенный обзор и анализ публикаций подтверждает актуальность и значимость те>'ы исследования.

2.) В соответствии с ГОСТ 27201-87 аппаратное обеспечение геодезической информационно-обрабатывающей персональной системы может быть основано на ПЭВМ \ипа МЗ-М5

3) Критический обзор возможных моделей представления геодезических данных позволяет заключить: реляционная модел представления данных может полностью обеспечить все информационные нужды первичных топо-геодезических организаций.

ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ИНШЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ПЭВМ В п.2.1 проведен анализ и оценка пропускной способности процессов обработки инженерно-геодезических задач на ПЭВМ, который показал, что домашинная подготовка и ввод данных наибо; ¡е трудоемкие процессы "ри обработке инженерно-геодезических задач, и составляют в совокупности более 80 % общего времени решения задачи на ПЭВМ (без учет? повторного ввода, контроля и исправления ошибок).

В п.2.2 сформирована математическая модель геодезическа обрабатывающей системы на основе . ооъектно-орйентированного подхода, когда каждый программный модуль является объектно-

независимым и содержит в себе все необходимые функции, о взаимодействие между "ими осуществляется посредством файлового обмена. Такой подход упрощает возможности децентрализованного развития системы делает ее гибкой, легко адаптируемой и просто настраиваемой.

Предложенная модель обрабатывающей системы основан'» на интеграции объектно-независимых программ):ух модулей системными средствами гибкого файлового обмена информацией.

В п.2.3 в соответстви с принятой в первой главе концепции рассмотрена организация и. структура геодезической информационной базы данных на основе СУБД реляционного типа (РМД). Поскольку только основной объект геодезических построений, пункт, полностью ассоциативен ГМ, а геодезическая сеть - это сетевая структура, с иерархическим подчинением по классам, то в целом длч представления геодезической информации предложена следующая структура (рис.2.2/.

Рис.2.2 Логическая модель геодезической информации; 1 - уровень СЕТЬ отражает содержание объекта работ и все его общие характеристики; 2 - уровень БЛОК содержит общую для группы геодезических пунктов информацию, обьедененных по каким либо признакам {например, полигононетргческий ход);

3 - уровень ПУНКТ содержит информацию по основной учетной единицы геодезических построений - пункте, это его ном р, имя, координаты, описание, точностные характеристики и т.п.;

4 - уровень СПИСОК - это уровень связей и измерений.

Обзор систем управления баз данных для ПЭВМ и и:< системный анализ позволяют сдела-.ь следующие заключения:

экономически целесообразно использовать при разработке геодезического программного обеспечения коммерческие СУБД;

наиболее приемлемом СУБД, по мнению автора,- ягляется "группа dBASE" совместимых систем;

специфика обработки геодезических построений на ЭВМ указывает на целесообразность использования компилированных версий СУБД типа -dBFast или Clipper ( СуперКОМ ).

В п.2.4 сформулирован^ основные требования к диалогу, ориентированному на пользователя, классифицировании типы пользователей, определены принципы организации диалога с учетои специфики инженерно-геодезических задач и навыков пользователя, сформировашихся в процессе работы.

В п.2,5 рассмотрены вопросы обеспечения секретности информации и заняты от несанкционированного доступа. Утверждается, что при сочетании традиционных мер по обеспечению секретности и шифрации мокко заметно повысить уровень защищенности ГИОСП, так как данные хранятся в зашифровано« виде, а круг пользователей известен и определен паролем.

В П.2.6 рассмотрен вопрос обеспечгния автоматизированного контроля качества измерений и результатов обработки.

В п.2.7 приведена общая структура геодезической информационно-обрабатывающей персональной системы, где ядро составляет коммерческая СУБД релляционного типа, вокруг которой группируются объектно-независимые программные модули, объединенные монитором.

ГЛАВА 3. УБАВЛЕНИЕ ОБМЕНОМ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ.

В п.3.1 обоснована необходимость установления стандартов для управления геодезическими данными, но подчеркнуто, что форсированное введение стандарта, создало бы больше трудностей чем пользы. Поэтому в настоящее время рекомендуется ограничиться разработкой и созданием стандарта на файлы межпрограммного обмена, так как именно на этом уровне легко организовать общение независимых программных модулей, тем более, что вопросы файлового обмена уже частично проработаны. Например, стандарт файлов баз данных - DBF, графический формат рисунков - PCX, текстовые файлы с фиксированным форматом записи без разделителя между полями - SDF, ASCII-формат с разделителями между полями - CPF и т.д. Таким образом, необходимость разработки и создания стандарта на файлы инженерно-геодезической информации очевидна.

В п.3.2 рассмотрены возможности использования стан-

дартных файловых структур (SDP и CDFJ для связи обрабатывающих программ с БД Предлагается передач/ данных проводить по схеме: СУБД —> ПРОЦ —> СУБД,

При этом средствами СУБД создается файл - шаблон (он определяет структуру выходного файла и атрибуты, которые должны извлекаться). Затем процедура ЫРОЦ) формирует файл формата CDF и.-4 SDF согласно заданному шаблону. И, наконец, СУБД загружает файл в базу данных.

В п.3.3 предложена файловая стуктура (рис.3.1), адаптированная для обмена геодезической информации, удобная для машинной обработки, имеющая возможность произвольного выбора информации и .именуемая GEO-файл. Это файл последовательного доступа, в кодах ASCII, в котором каждый параметр имеет код (см.табл.3.1) и соответствующее значение.

GEO-файл имеет структуру, адекватную предложенной ранее модели геодезических данных(см.рис.3.1):

- О

PR0BA.GE0)

- 1 сеть

блок

—з'"

пункт

"а" список

- признак открытия файла GEO

- имя файла для контроля

. - код открытия группа сеть

- контрольное имя

- (общие характеристики сети)

- код открытия группы блок

- ( общие характеристики блока )

- код открытия группы пункт

- (номер,кол.связей,координа-.ы..)

- код открытия списка

+—

..........- ( связи, измерения, точность

О - код закрытия

end - признак закрытия списка

+—0. - код закрытия

еп«ЗР - признак закрытия группы пункт

---О - код закрытия

endB - признак закрытия группы блок

---О - код закрытия

endN ~ признак закрытия группы сеть

+-----------о - код закрытия

endF - признак закрытия файла

Рис.3.1 Структура СЕО-фпйла: СЕТЬ - общая информация о сети; БЛОК - характеристики участка сети или хода; ПУНКТ - номера и имена пунктор, координаты и их точностные характеристики, количество связей, элементы блочной матрицы; СПИСОК - описания групп измерений, связи, измерения.

Таблица 3.1

Групповые коды GEO-файла данных

Код

0

1

2

3

4 б 6

7

8 9

10 11 12

13

14

15

16 17 16

19

20 30

65 68 67

68-69

70

71

72

73 75 7с 77

78-79 80 81 82

W-84

85

86

87-88

Значение

признаки закрытия сеть (еп<ЭД)

блок (еп<Ш)

пункт (еПс!Р)

список (еМ) описание сети имя пункта тип центра вид сети (Р или Н) вид матрицьк () или Н)

номер пункта ном«р марки номер хода количество пунктов

кол.исходи.пунктов кол.определ.пунктов кол.измеренных длин кол.измер.дир.угло в количество вееров количество связей связь

элемент (ух элемент (уу элемент (уп свободно

Н уравненное значение Н предварительное зн. Mh С.К.О.определения Измеренное превышение элемент (hx) элемент (hy) элемент (hn) свободно измеренное направление

свооодно Мп С.К.О.измер.направ

.свободно иэгерекинй угол Mb С.К.О.измер.угла свободно

Код

31-39

40

41

42

43

44

45

46 47-48

49

50

51

52

53-54

55

56

57

58-59

59

60 61 62

63-64

Значение

свободн

с - поправка за центр г - поправка за ред,к 1 - лин.элем.центрир, Г- лин.элем.редукции

0 - угловой эл.центр. О'- угловой эл.редук,

1 - высота инструмент свободно

ошибка единицы веса X уравненное значение X предварительное зн. Мх^С.К.0.определения X

элемент (хх) элемент (ху) элемент (хп)

Ж-

Ч уравненное значение У предварительное зн. Му С.К.О.определения У свободно

—

90 измеренная длина

91 свободно

92 Мз С.К.О.измер длины 93-99 свободно

100 дирекционный угол

101 измеренный дир.угол

102 МЬ СКО.иэмер.дир угла 103- свободно

110 измер.вертикал.угол

111 свободно

112 МЬ С.К.О.измерен, угла 120 измер.зенитный угол 122 Мг С.К.О.иэмер.зенит. 200 широта

202 С.К.О.сн.ред широты 210 долгота

212 МГ 0.К.0.о"!».'Л.долготы 220 азимут

222 Ма С.К.О.онред.азимута

++------н------

Примечание: Таблица групповых кодов (ЖО-файла им^ет большое количество свободных строк и легко можег быть расширена.

GEO-файл состоит из групп, каждая из которых занимает. ie строки. В первой сгро'ке размещается код группы, который >едставляет собой положительное ненулевое число, имеющее |рмат "13" языка FORTRAN. .Вторая строка являет собой [ачение, имеющее формат, который определяется кодом группы.

Конкретное присвоение кодов групп зависит от того, <а-й элемент описывает файл (г..л.таб.3.1),Однако тип значения, |ределяется из кода группы следующим образом Диапазон кодов Последующее значение 0-9 Строковая

10 - 39 Целая

40 - 255 С плавающей точкой

Программа может легко прочитать значение, следующее за дом группы, не имея информации о конкретном использовании ой группы в элеьенте файла.

В п.3.4 рассмотрена возможность привлечения програмных ■едете для графического отображения геодезической информа-и и архивации отчетных материалов. Утверждается, что су-ствущие программные графические средства представляют рокие возможности пользователю по повышению надежности нтроля ввода, наглядности решаемой задачи и формирования четной документации. Поэтому при создания ГИОПС нет необ-димости в разработке и создании модуля Графического отоб-жения информации, необходимо привлечь средства пакета toCAD и организовать файловую поддержку формата DXF.

Таким образом в главе 3 разработана структура . GEO-йла и предложены групповые коды идентифицирования геоде-ческой информации,которые: 1)обеспечиьают высокий уровень дежности и достоверности идентифицирования передаваемых иных; 2) качественно повышают интелектуальный уровень ограммного обеспечения,делая его более надежным и помехо-тойчивым; 3 Значительно снижает вероятность полной потери формации при аварийных ситуациях на внешнем устройстг-е; отличаются достаточной логической простотой; 5).по?полмют и необходимости легко, изменять таблицу групповых кодоп; отвечают всем современным требованиям по оргаии^ччик

ИЛОВОГО ОбМС'Н'л .

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ НЕКОТОРЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ . ' ЗАДАЧ НА ПЭВМ

В п.4.1 проведен анализ затрат машинного времени п использовании различных методов решения параметрическ уравнений поправок.на ПЭВМ. Рассмотрены возможности сокр щения числа арифметических операций с учетом геодезическ специфики. Для оце !ки затрат'на решение системы уравнен А х ■■ Ь различными численными методами построены графиче кие зависимости (рис.4.5).

Рис.4.5. График зависимостей количества операций G от коэффициента переопределенности (к) при постоянном числе определяемых пунктов (ia/2)=const: 1 - ортогонализа Грьла-Шмидта; 2 - методы Гаусса и Холесского; 3 - преоб зования лаусхолдера.

В табл. 4.1 представлены затраты времени t(p) решение параметрических уравнений поправок традиционными модифицированными методами для геодезической сети и пар« рами: количество определяемых пунктов - 100; среднее кс честв^ связей deg=6; коэффициент переопределенности k-i

Таблица 4.1

М^тод вычислений

Нормальные урав.

(Гаусс-Хол.)

Отражения

(Хаусхолдера)

Ортогон лизация

(Грама-Шмидта)

К0ЛИЧИСТ1. операций Время (мин^

обычно модиф. обычн модиф.

и5к/й 15.0

иЛк-1/3) ш3(к-1) 26.3 20.0

ш3к п3(к-2/3) 30.0 23.3

Сравнение трех основных подходов к решении п^ро-онр деленных систем параметрических уравнений но оно

наименьших квадратов позволило заключить: 1) При к<2 преобразования Хаусхолдера требуют меньшего числа арифметических операций; 2) Ортогонализация Грама-Шмидта при.к = 1,3 выполняется примерно за равное с методами Гаусса и Холес-ского, количество мультипликативных операций,но имеет более высокую устоГ швость и позволяет использовать эффективные методы хранения данных; 3) Несмотря на то, что нельзя однозначно ответить на вопрос "какое из разложений лучше?",можно утверждать, если не возникает особых условий, то подход с использованием нормальных уравнений наиболее эффективен, тем более что для оценки точности необходимо иметь матрицу обратную матрице нормальных уравнений.

В п.4.2 предложено для автоматизации процесса вычисления предварительных координат определяемых пунктов -инженерно-геодезической сети воспользоваться алгоритмом кахоа-дения остовного линейно-углового дерева по графу сета поиском в иирину, а координаты вычислять полярным методом в условной системе координат с произвольным масштабом.

Достоинства предложеной технологии: 1) Нет необходимости ввода дополнительной информации; 2} Используется единый интеллектуальный алгоритм; 3) Ослабляется влияние ошибок исходных данных и оеибок накопления; 4) Можно вычислять координаты пунктов в "свободной" сети; 5) Используется небольшой обьем оперативной памяти.

В п.4.3 рассмотрены особенности формирования и решения нормальных уравнений с позиции теории графов. Основные отличия предложенного алгоритма заключаются:

1) в использование структур данных сложного типа,которые позэоляют оперировать клетками, как элементами матрицы;

2) в топологическом разбиении уровней операций и постро-нении двухуровенной вычислительной среды. . -

Каждый шаг операций первого уровня с топологической точки зрения - ото выделении очередной 2-клики G-грэфа и передачи по структуре управления на следующий уровень,где в соответствии с правилами GY-преобрязования каждая вершина G-графа заменяется петлей Y-графа, а все ребра заменяются

на 21-клики. В матричном виде - это операции на клетках размера (1x1). Иллюстрация (^преобразования для плановой сети шчи едена на ри£.4.8,а,б а) СТ* 1хо

1о-

-о2

Рис.4.8. Иллюстрация СУ-пресбразования: а) ребро геодезической сети;б)4-клика х-графа нормальных уравнений.

Для численного решения используется метод Холесского.

Основное достоинство предложенного алгоритма - в егс топологической ясности и открытости, при этом достигается определенная вычислительная оптимизация, так как отсутствие какого либо ребра графа в указывает на отсутствие операций второго уровня. Поскольку все внешние операции осуществляются на С-графе, существует возможность последовательного включения в геодезическую сеть новых построении. Легко организовать длительное хранение структуры этого типа на ВЗУ с помощью СЕО-фййла, что позволит, использовать результаты предыдущих этатов обработки.

В п.4.4 предложен алгоритм автоматизированного опреде- . ления номенклатуры топографических карт и планов,о.иованиый на топологической формализации правил разграфки. Для этого бып построен расцвеченный орграф переходов (цвет необходим для выделения особенностей разграфки в приполярных широтах). 11

/ Л

Рис.4.9 Цветной орграф разграфки листов карт

\ N Масштаб Широта 0-60

Н>4 1 1:1000000 0-36

\ 2 1:500000 0-36-Г

\ 3 1:100000 0-36-144

у» 4 1:200000 0-36-ХХШ

• 1 5 1:50000 0-36-144-Г

6 09 6 1:25000 0-36-144-Г-г

7 1:10000 0-36-144-Г-г—4

10 8 1:5000 0-36-144(256)

9 1:2000 0-36-144(256-и)

и 10 1:5000 12

1 11 1:2000 12-Г

512 12 1:1000 12—Г—IV

13 1:500 12-Г-16

Широта 60 - 78

Р-47,48

Р-47-А,Б

Р-47-9,10

P-47--l.II

Р-47.9-А.Б

Р—47-9-А-а,б

Р-47-9-А-а-1,2

прямоугольная

Ж

В п.4.5 предложен унифицированный алгоритм обработки коррелатным способом одиночного полигонометрического хода произвольной формы с любой привязкой к исходным пунктам. Алгоритм основан на уравнивании в условной системе координат, когда ось ординат совмещена с замыкающей (рис.4.12.). а предваритегьные координаты вычисляются в системе(Х*,У).

Рис.4.12. Схема используемых систем координат; (Х,У)-пря-моугольные координаты в проекции Гаусса-Крюгера;(Х'Д^-условные координаты в системе хода;Х'11)=0, У'(1)=0, Х'(2)«0, V(2)=Б(1), а(1,2)=0: (Х",Т)- условные координаты в системе. замыкающей;Х"(1}= 0Д"(1)=6,Х"(п)=0,У"(п)=21,а(1,п)=0

„ , Условные уравнения в системе координат (Х",У") имеют вид (У(1+1 )-¥"(1)) Иг = 0; (4.15)

^((Х"(1+1)-Х"(1))*У^/31) Ы1 = 0;(4.1в)

/Б\) +Д(-У(1Мр/+ М1 = 0, (4.17 . где Ы1=0, а Иг, Wt продольная и поперечные невязки Хода. Решение необходимо искать в виде (4.19)

А В в К1

В с р * К2 +

о р т КЗ

Определитель этой матрицы равен: й = А*С*Т + 2*1)*В*Р - Г>*0*С - Р*Р«А - В*В*Т, а коррелаты:

К1 = [(Р*Р - С*Т)*И2 + Ш*С - В*Р)*ии/С;

К2 = [(В*Т - ШРЬИг + (А*Р - (4.20)

КЗ = [(0*С - В*Р)*Иг + (В*В - А*С)*М1Э/С.

Ошибка единицы веса •_

М = * р* * И)/г = ^(-К1»К2 - К2*Ю'/г , где г - количество избыточных измерений.

Поправки в длины сторон и измерегчые углы найдены как Vn(i)*Qs*((Y"(i+1 '(i))*KI + (X,,(i+i)-X,,(i))#(K2+K3))/r(i) Vb(i)»((Y\n)-Y"(i))*K2+(Y"(l)-Y"(i))*K3-(X"(n)-X''(i))*Kl),

Уравненные координаты вычисляются в системе (X",Y") традиционным методом.

Переход в систему (X.Y) (рие.4.12) осуп^отвляется по уравненным значения»' координат (X",Y") с использование i формулы преобразования координат. .

В п.4.в проведен анализ эффективности различных алгоритмов решения обратной геодезической задачи на ПЭВМ. Предложена машинно-ориентированная формула, основанная на свойствах функции sgn - (зьак числа, 1 если х>0; 0 если х=0; и -1 если х<0),

PI-PI*:?gn(sgn(X)+l)*sgn(Y)+arctg(Y/(X+C)) (4.21) где (M#iO пренебрегаемо малая константа, позволяющая избежать деления на ноль. Результаты численных эксперемен-тов показали ее состоятельность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты исследований выполненных в диссертационной работе, можно сформулировать:

1.Проведен анплиз и осуществлен Е^бор типа ПЭВМ для аппаратной поддержки вычислительных нужд первичных топографо-геодезических организаций;

2.Сформирована структура геодезической .информационно-обрабатывающей персональной системы (ГИОПС) для первичных топо-геодезических организаций;

3.Обоснован выбор типа базы данных геодезическо1 ориентации, поддерживаемой универсальной СУБД реляционной типа;

4.Выполнена разработка концептуальной схемы баз! данных геодезической информации реляционной структуры ! терминах языка описания данных dBASE III plus.

Б.Предложена структура файлов межпрограммного обмен ■ таблица групповых кодов идентифицирования геодезическо информации;

6.Осуществлена 01.,;нка пропускной способности процессов связанных с решением инженерно-геодезических задач на ПЭВМ

7.Сформулирован научный подход к организации программного интерфейса рассчитаного на конечного пользователя.

8.Разработаны эффективные алгоритмы решения некоторых инженерно-геодезических зада«, ориентированных на специфику ПЭВМ и основанных на современном математическом аппарате. В частности:

Проведен анализ затрат маиинного времени при использовании различных методов решения параметрических уравнений поправок на ПЭВМ;

Разработан алгоритм маиинного определения предварительных косрдинат основанный на топологическом представлении геодезических сетей. Его основные достоинства:

осуществляется без ввода дополг«тельной информации; автоматизирует процесс вычисления предварительных коор- -динат;

использует унифицированный алгоритм, основанный на теоремах синусов, косинусов и полярной засечке;

ослабляет влияние ошибок накопления и ошибок исходных данных;

позволяет определять координаты пунктов в "свободной" сети.

Предложен алгоритм решения нормальных уравнений по графу сети и дана его топологическая интерпритация.

Достоинства:

топологическая ясности и открытость;

повышает вычислительную эффективность;

появляется возможность последовательного включения э геодезическую сеть новых постпсенийя.

Решена задача автоматизированного определения номенклатуры и координат углов рамок трапеций топографических кярт и планов.

Разработан универсальный алгоритм уравнивания одиночного полигонометрического хода произвольной конфигурации с любой привязкой.

Предложен машинно-орг энтированный алгоритм - решения обратной геодезической задачи.

9.На основе теоретически обоснованных предложений разработана и внедрена в производство автоматизированная подсистема обработки инженерно-геодезических задач на ПЭВМ.

' 10.Разработана структурная модель геодезической персональной обрабатывающей системы и определен круг и состав используемых в ней инженерно-геодезических модулей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Баландин В.Н..Кладовиков D.M..Чернов В.В. Применение ПЭВМ "Нейрон" для решения геодезических задач // Геодезия и картография.- 1890.- N 7.- С.38-40.

2. Баландин В.Н., Чернов В.В. Ревение обратной геодезической задачи на персональной ЭВМ // Геодезия и картография.- N 9.- 1S90. - С.50-51.

3. Куков C.B..Чернов В.В. Реализация диалоговой верскя прогреют КОМБИ для персональных ЭВМ // Маркией^.дело я геод. Соверш. эрг. и технол. маркшейд-геод. работ. -Л.: - С.81-85.

4.Чернов В.В. Универсальная программа обработки полигонометрического хода произвольной формы на ПЭВМ / ЛГИ. -Л.. 1990. -12с. - Деп.в ОНИПР ЦНИИГАиК 11.05.80, H 440-ГД90.

5. Чернов В.В. Топологическая интерпретация решения нормальных уравнений. Маркшейдерское дело и геодезия. ЛГИ., -1991. -С.42-48.

6. Чернов В.В. Разработка структуры файлов программного обмена геодезической информации / ЛГИ. -Л., 1991. -21 с.-Деп в ОНИПР ЦНИИГАиК 15.05.91, N 480-гд 91.

7. Чернов В.В, Особенности рекуррентного подхода к уравниванию инженерно-геодезических сетей на персональных ЭВМ / ЛГИ..-Л., 1989. -в е.- Деп в ОНИПР ЦНИИГАиК 25.10.89, N 402-гд 89.

8. Чернов В.В. Анализ возможности применения ортогональных преобразований Гивенса для уравнивания геодезических сетей на ПЭВМ / ЛГИ. -Л., 1990. -9 с. -Деп в ОНИПР ЦНИИГАиК 17.09.90, N 458-гд 90.

9. Чернов В.В., Огуцов В.Н. Топологический подход к автоматизированному определению номенклатуры топографических карт и планов / ЛГИ. -Л., 1991. -10 с. - Деп в ОНИПР ЦНИИГАиК 10.06.91, N 488-гд 91.

10. Чернов В.В. Обоснование структуры хранения данных при уравнивании инженерно-геодезических сетей на ПЭШ / ЛГИ. -Л., 1990. -12 с.- Деп в ОНИПР ЦНИИГАиК 11.05.90, N 439-гд 90.

И. Чернов В.В.Доброкачественность оценивания параметров при установлении весов по результатам уравнивания /. ЛГИ. -Л., 1991. -6 с. - Деп в ОНИПР ЦНИИГАиК 25.10.89, N 403-гд 89.

12. Чернов В.В. Использование преобразований Хаусхолдера для уравнивания геодезических сетей на ПЭВМ/ в сборнике ВТУ. Вильнюс, 1990. - 8 с.

13. Чернов В.В. Анализ затрат машинного, времени при использовании различных методов решения параметрических уравнений поправок на ЭВМ. Маркшейдерское дело и геодезия. ЛГИ., -Л., -1991. 9с.

14. Чернов В.В. Алгоритм определения предварительных координат с топологическим представлением геодезических сетей НА ПЭВМ / ЛГИ. -Л., 1990. - 13 с. - Деп. в ОНИПР ЦНИИГАиК 28.12.90, N 470-гд 90

15. Чернов В.В. Обоснование структуры хранения, геодезических данных на ПЭВМ // тезисы доклада Респуб. научно-техн. конф. ВТУ. Вильнюс. 17.11.89., 2 с.

16. Чернов В.В.Структурный подход к выбору типа базы данных для информационного обеспечения предприятия// тезисы докл. Регион.научно-техн.конф. ИПИ. Иркутск, 24.04.90, 1 с.