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平面角邊混合控制網嚴密平差與可靠度分析 |
1.程式功能
2.程式名稱及其功能
3.平差計算作業流程
4.系統使用方法
(1).TRI0之操作說明:(點位座標初始值預處理)
(2).TRI1之操作說明:(點位編號及輸入資料檢核)
(3).TRI2之操作說明:(觀測資料初步檢核、平差計算、可靠度分析)
(4).TRI3之操作說明:(觀測資料分檔及產生繪圖資料檔)
5.程式TRI1之資料檔案格式
(1).檔名.COR 點位座標檔之資料格式
(2).檔名.OBS 觀測量檔之資料格式
(3).檔名.CON 平差方式檔之資料格式
6.網絡圖繪製程式NET.LSP操作方法
7.平差成果範例
8.網絡圖範例
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平面角邊混合控制網嚴密平差與可靠度分析 |
1.程式功能:
(1) 變帶寬方式儲存及解算法方程式，可解算大型網。
(2) 中文顯示及輸出。
(3) 具地圖投影改正及網形尺度參數功能。
(4) 具觀測量偵錯分析及可靠度研判功能(Data Snooping)。
(5) 具後驗變方分析功能，可估計觀測量之精度。
(6) 在AutoCAD 系統下可繪製觀測量網絡圖及點位誤差橢圓。
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2.程式名稱及其功能:
TRI.EXE 選單，控制TRI1.EXE,TRI2.EXE,TRI3.EXE程式之執行。
TRI1.EXE 點位編號及輸入資料之檢核。
TRI2.EXE 觀測資料初步檢核、平差計算、可靠度及偵錯分析。
TRI3.EXE 觀測資料分檔及產生繪圖資料檔。
NET.LSP 繪製觀測量網絡圖及點位誤差橢圓之AutoLISP程式。
(TRIANG.DWG 繪已知點之圖例，DIST.DWG 繪距離觀測量之圖例)
3.平差計算作業流程:
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本座標平差系統係由三程式所組成，程式TRI1執行點位編號及輸入資料之檢核等功能。程式TRI2執行觀測資料初步檢核、平差計算、可靠度及偵錯分析等功能。程式TRI3執行觀測資料分檔及產生繪圖資料檔。
資料依其性質不同而分成三個檔分別建立儲存，且檔案之附加名稱必須與系統內定名稱相同。
.COR儲存座標資料，.OBS儲存觀測量，.CON儲存平差方式資料。執行TRI1程式後，在輸入資料無錯誤情形下，將產生一附加名稱為.DAT之檔案，其為程式TRI2的輸入檔。
完成平差及偵錯分析後，執行TRI3將.DAT轉換成.COR，.OBS，.CON三檔及繪圖檔.PLT。最後利用NET.LSP程式可在AutoCAD 系統下繪製觀測量網絡圖及點位誤差橢圓。
各程式之輸入、輸出檔關係如下表：
4.系統使用方法：
各程式可個別執行或以選單程式來控制。在DOS系統下鍵入TRI執行選單
程式，螢幕上將顯示如畫面一：
各項選擇之功能說明如下：
<1> 點位編號及輸入資料檢核: (即執行程式TRI1)
此程式依座標檔(.COR)中點位輸入之順序將後視、測站、前視編號，並可檢核各觀測量之輸入碼是否正確。當觀測資料編碼全無錯誤時，方可產生完整之.DAT檔供程式TRI2計算。所有錯誤訊息均儲存於.ERR檔中。
<2> 資料初步檢核、平差計算、可靠度分析及後驗變方分析: (即執行程式TRI2)
由所輸入各點之近似座標反算觀測量，求其與實際觀測量之不符值，如此可經由不符值大小來檢查輸入之觀測資料是否正確。藉此檢核功能可於平差計算之前先剔除輸入錯誤之觀測值，節省計算時間。
<3> 觀測資料分檔及產生繪圖資料檔: (即執行程式TRI3)
本程式將.DAT檔重新分成.COR，.OBS，.CON三檔，並產生繪圖資料檔.PLT，可在AutoCAD 系統下繪製網絡圖。
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一、TRI1之操作說明:(點位編號及輸入資料檢核)
在選單畫面下選擇<1> 或單獨執行亦可，出現畫面二。
資料檔名只要輸入主檔名(不要附加名稱)，程式將讀入.COR，.DAT，及.CON三檔。當輸入正確檔名後，將出現下列資料:
<1>. 錯誤 : 地圖投影改正參數不正確
原因 : 投影改正參數不為0或1
<2>. 錯誤 : 網形尺度,資料檢核參數不正確
原因 : 網形尺度,資料檢核參數不為0或1或2
<3>. 錯誤 : 後驗變方調整分析參數不正確
原因 : 後驗變方調整分析參數不為0或1
<4>. 座標檔點數超過此版程式容量 xxxx
原因 : xxxx為此版程式最大容量
<5>. 錯誤 : 後視點名不存在 [種類,後視,測站,前視,觀測量]
原因 : 後視點名不存在於座標檔中
<6>. 錯誤 : 測站點名不存在 [種類,後視,測站,前視,觀測量]
原因 : 測站點名不存在於座標檔中
<7>. 錯誤 : 前視點名不存在 [種類,後視,測站,前視,觀測量]
原因 : 前視點名不存在於座標檔中
<8>. 錯誤 : 觀測量種類錯誤 [種類,後視,測站,前視,觀測量]
原因 : 觀測量種類小於1或大於4或等於3
<9>. 錯誤 : 距離觀測量後視錯誤 [種類,後視,測站,前視,觀測量]
原因 : 觀測量種類為1但後視不為空白
<10>. 錯誤 : 測站空白 [種類,後視,前視,觀測量]
原因 : 測站空白
<11>. 錯誤 : 前視空白 [種類,後視,測站,觀測量]
原因 : 前視空白
<12>. 錯誤 : 角度觀測量後視空白 [種類,測站,前視,觀測量]
<13>. 錯誤 : 方位角觀測量後視不為空白[種類,後視,測站,前視,觀測量]
<14>. 錯誤 : 觀測量精度組別錯誤 [種類,後視,測站,前視,觀測量,精度]
原因 : 該觀測量精度組別在.CON檔中未定義
<15>. 錯誤 : 已知點等級未定義 [等級,點名,N座標,E座標]
原因 : 該已知點精度等級在.CON檔中未定義
<16>. 錯誤 : 座標檔點名重複 [等級,點名,N座標,E座標]
原因 : 該點名在座標檔中重複出現
二、TRI2之操作說明:(觀測資料初步檢核、平差計算、可靠度分析)當已全部更正完畢於執行第一階段程式TRI1所出現之錯誤訊息後，便可進入第二階段平差計算。
在選單畫面下選擇<2> 或單獨執行TRI2亦可，將出現如畫面三。
資料檔名只要輸入主檔名(不要附加名稱)，程式將讀入.DAT檔，當輸入正確檔名後，畫面上將出現如下資料:
平差計算成果將儲存在.LST檔中，座標成果儲存在.COD檔中。
錯誤訊息： ＊＊ 法係數矩陣奇異解 : ## ＊＊
發生法係數矩陣奇異解之原因可能有兩種情況:
(1).基準數不足。(Datum defect)
當控制網內有距離觀測量時，只要一已知點及一方位角觀測量即可滿足基準數。當無距離觀測量時，則需至少兩已知點。
(2).點位圖形缺失。(Figure defect)
當某未知座標點僅有一個觀測量時，無法決定其正確位置，故造成法係數矩陣奇異解。此時將##值除以 2即可找到該點為何。
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三、TRI3之操作說明:(觀測資料分檔及產生繪圖資料檔)
在選單畫面下選擇<3> 或單獨執行亦可，螢幕上將出現如畫面四。
資料檔名只要輸入主檔名(不要附加名稱)，程式將讀入.DAT及.COD檔，並重新將其分成.OBS，.COR，及.CON三檔，繪圖資料儲存於.PLT檔。
當輸入正確檔名後，螢幕上將出現如下資料:
5.程式TRI1之資料檔案格式：
程式TRI1的功能為點位編號及輸入資料之檢核。觀測資料依性質不同而分成三個檔分別建立儲存，其檔名及格式分別為：
(1).檔名.COR
點位座標檔之資料格式：
| ITYPE | NAME | N | E | 變數名稱 |
| 1 - 2 | 4-11 | 13-24 | 25-36 | 位置(格) |
| 格式:(I2,1X,A8,1X,2F12.3) 35字 | ||||
| ITYPE : 點位座標標準誤差等級 | 已知點才需設定誤差等級，未知點的誤差等級為0 (空白)。 該等級所代表之真正標準誤差值在.CON檔中定義。 已知點可依其等級之不同(如一等、二等三角點)而分別給與不同的標準誤差等級。 |
| NAME : 點位名稱 | 最長8 個字，且輸入時必須向左靠。 |
| N | 縱座標(單位:m) |
| E | 橫座標(單位:m) |
例一:
(2).檔名.OBS 觀測量檔之資料格式 :
| 變數名稱 | KTYPE | BACK | STAT | FORE | PTYPE | OBSER |
| 位置(格) | 1 | 3-10 | 12-19 | 21-28 | 30 | 32-41 |
| 格式: (I1,1X,3(A8,1X),I1,1X,F10.4) 共45字 | ||||||
| KTYPE | 觀測量種類 =1距離， =2角度， =4方位角 |
| BACK | 後視點名 (最長8個字元，且須靠左輸入) |
| STAT | 測站點名 (最長8個字元，且須靠左輸入) |
| FORE | 前視點名 (最長8個字元，且須靠左輸入) |
| PTYPE | 觀測量先驗標準誤差組別，其真正標準誤差值在 .CON檔中定義 |
| OBSER | 觀測量 |
例二:
[註] 1.角度或方位角之輸入方式:
122-34-45 → 122.3445 , 93-4-5 → 93.0405
2.距離觀測量單位為公尺，且其後視為空白。
3.方位角觀測量後視為空白。
4.當觀測量可能有問題須剔除時，將該觀測誤差組別設定為0，
則該觀測量將不參與平差計算。
5.後視、測站、前視點之點名長度最多8字，且必須靠左輸入。
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(3).檔名.CON 平差方式檔之資料格式 :
(1).計畫名稱 (A60) (1-60格)
(2).漸近求解次數 (I2) (1-2格)
(3).投影改正 (I2) (1-2格)
=0 觀測量不作投影改正
=1 觀測量作投影改正
(本投影改正公式僅適合於台灣地區二度分帶TM投影座標系統)
(4).資料檢查或網形尺度參數 (I2) (1-2格)
=0 資料檢核
=1 平差模式中加入網形尺度參數
=2 平差模式中不加入網形尺度參數
(5).後驗變方估計 (I2) (1-2格)
=0 不作後驗變方估計之誤差調整
=1 作後驗變方估計之誤差調整
(6).已知點標準誤差 (8F10.0) (1-10,11-20,21-30,31-40
單位：公尺 41-50,51-60,61-70,71-80格)
(7).觀測量先驗標準誤差 (8F10.0) (1-10,11-20,21-30,31-40
單位：公尺或秒 41-50,51-60,61-70,71-80格)
例三:
備註
| 1.漸近求解次數 | 漸近求解最多次數。本平差計算程式係依座標變分法間接觀測漸近解算，由.COR檔中各未知點的近似座標逐步漸近求解未知數的最或是值。
為避免未知數求解時發散而浪費計算時間，故須設定此值。 在所輸入之各未知點的近似座標不甚離譜時，一般情形下，漸近求解 3次內將完成平差。 |
| 2.投影改正 | 地表上所有觀測量不論其型態為何，均須化算至平均海水面( 嚴格而言須化算至橢球面上 )，而平均海水面至投影面之改正可由本程式自動計算。本程式設定之改正公式僅適用於台灣二度分帶TM座標系統。 若為假設座標系則於平差計算時不可選用投影改正參數，否則將得錯誤結果。 |
| 3.資料檢查或網形尺度 | 本參數計有三種選擇，當為0 時，程式將檢查觀測資料是否有錯誤輸入，並將錯誤訊息存入.ERR檔。當為1 時，則在平差計算時加入一網形尺度參數平差，以吸收系統誤差。當為2 時，將不加入一網 形尺度參數平差。 注意：當無距離觀測量時，不可加入網形尺度參數於平差中。 |
| 4.後驗變方估計 | 當網系中含有大量多餘觀測數且無系統誤差及錯誤存在時，觀測精度可由改正數本身正確估計出，以避免因觀測量先驗標準誤差設定不當而造成平差成果的扭曲。本程式利用HELMERT 後驗變方估計理論來求解各類觀測資料之精度。在執行後驗變方估計解算時，觀測量先驗標準誤差相當於一起始值，程式將依其漸近求解得各觀測量精度。先驗標準誤差給定之好壞，將影響漸近求解之次數。 |
| 5.已知點標準誤差 | 可將已知點座標依精度等級分別給與不同標準誤差。 |
| 6.觀測量先驗標準誤差 | 將各觀測量依精度等級或類型之不同，分別給與不同的標準誤差。該資料的來源可能是經驗值、儀器說明書上資料或統計資料。本值之給定在網型幾何強度不佳時，對平差成果具甚大影響，故不得不 慎。 |
在AutoCAD系統下鍵入: (LOAD "NET.LSP")
NET
螢幕上出現 ### PROGRAM : NETWORK DRAWING ###
INPUT THE DRAWING FILE NAME :
接著輸入繪圖檔名 (例如) KAO.PLT
螢幕上出現 INPUT MAP SCALE :1/
接著輸入繪圖比例尺 (例如) 20000
螢幕上出現 INPUT ERROR-ELLIPSE SCALE :1/
接著輸入誤差橢圓比例尺 (例如) 10
各圖形分層及顏色：
| 圖 形 | 層 名 | 顏 色 |
| 點名 | NAME | YELLOW |
| 誤差橢圓 | ELLIPSE | GREEN |
| 網絡線 | LINES | GREEN |
| 點位 | POINTS | BLUE |
| 比例尺 | NET-SCALE | CYAN |
7.平差成果範例：
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＊ 平面角邊混合控制網嚴密平差及可靠度分析
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VERSION 2.0 1991.10.
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計劃名稱 : 控制網平差示範資料
角 度觀測量個數 ...... 56
距 離觀測量個數 ...... 36
方位角觀測量個數 ...... 0
總觀測量個數 .......... 92
讀入點位近似座標：
已知點數目..... 11
未知點數目..... 17
總點數......... 28
二度分帶TM座標系統地球原子 :
橢球長半徑 .......... 6378160. (M)
扁 率 .............. 1/298.25
座標原點西移量 ...... 250000. (M)
中央子午線位置 ...... 東經121. 度
中央子午線尺度比 .... .9999
測區中央近似緯度 .... 22-33-15.
已知點座標標準誤差等級 :
等 級 中誤差
1 .10E-03
2 .10E-02
3 .10E-01
觀測量先驗標準誤差等級 :
等 級 中誤差
1 .025
2 2.500
3 .030
法係數矩陣元素個數 : 1140
[ 漸近求解次數 1 ]
自由度 ............ 58
平均多餘觀測數 .... .63
單位權標準誤差 .... 32.0755
最大座標改正量點名 : NO13 ( .208M)
網形尺度參數 ....... 1.00000000
[ 漸近求解次數 2 ]
自由度 ............ 58
平均多餘觀測數 .... .63
單位權標準誤差 .... 1.4099
最大座標改正量點名 : A1 ( .000M)
網形尺度參數 ....... 1.00000000
[ 觀測量後驗變方分析調整 ]
觀測量組別 : 1 多餘觀測數 = 28.8 單位權中誤差 = 1.1047
觀測量組別 : 2 多餘觀測數 = 29.1 單位權中誤差 = 1.6579
總多餘觀測數(總自由度) = 58.0 單位權中誤差 = 1.4102
[ 觀測量後驗變方分析調整 ]
觀測量組別 : 1 多餘觀測數 = 26.5 單位權中誤差 = .9721
觀測量組別 : 2 多餘觀測數 = 31.5 單位權中誤差 = 1.0207
總多餘觀測數(自由度) = 58.0 單位權中誤差 = .9988
觀測量平差成果及可靠度分析
判斷 : .. 正常
1. 個別多餘數 < 0.25
.R 標準化改正數 > 3
1R 個別多餘數 < 0.25 且標準化改正數 > 3
各組別觀測量精度分析 :
觀測量組別 : 1 多餘觀測數 = 26.5 單位權中誤差 = .9721
觀測量組別 : 2 多餘觀測數 = 31.5 單位權中誤差 = 1.0207
總多餘觀測數(自由度) = 58.0 單位權中誤差 = .9988
點位座標及絕對誤差橢圓 :
