4 2 6 0.001 A 5.016 2 6.016 P1 0.0 P2 0.0 1.359 1.1 A P1 2.009 1.7 A P2 0.363 2.3 B P1 1.012 2.7 B P2 0.657 2.4 P1 P2 -0.595 4.0 P1 B 根据此数据文件,用不使用Eigen库的水准间接平差完整代码得出结果
时间: 2024-01-05 14:03:23 浏览: 67
间接平差计算代码
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根据你提供的数据文件,以下是一个不使用Eigen库的水准间接平差的完整代码示例:
```cpp
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <cmath>
// 观测高差类的设计
class CElvDif {
private:
double _value; // 观测值
double _weight; // 权重
long _startPoint; // 起始点编号
long _endPoint; // 终点编号
public:
// 构造函数
CElvDif(double value, double weight, long startPoint, long endPoint)
: _value(value), _weight(weight), _startPoint(startPoint), _endPoint(endPoint) {}
// 获取观测值
double getValue() const { return _value; }
// 获取权重
double getWeight() const { return _weight; }
// 获取起始点编号
long getStartPoint() const { return _startPoint; }
// 获取终点编号
long getEndPoint() const { return _endPoint; }
};
// 水准点类的设计
class CLevelPoint {
private:
long _index; // 水准点编号
double _eleValue; // 高程值
double _dv; // 高程值改正数(初始化为 0)
bool _isKnown; // 是否为已知点
public:
// 构造函数
CLevelPoint(long index, double eleValue, bool isKnown)
: _index(index), _eleValue(eleValue), _dv(0.0), _isKnown(isKnown) {}
// 获取水准点编号
long getIndex() const { return _index; }
// 获取高程值
double getEleValue() const { return _eleValue; }
// 设置高程值
void setEleValue(double value) { _eleValue = value; }
// 获取高程值改正数
double getDv() const { return _dv; }
// 设置高程值改正数
void setDv(double value) { _dv = value; }
// 是否为已知点
bool isKnown() const { return _isKnown; }
};
// 水准平差计算类的设计
class CElevationNet {
private:
int numElvDif; // 观测值(高差)总数
int numPoints; // 控制网中点的数目
int numKnPoint; // 控制网中已知点的数目
double sigma0; // 验前单位权中误差
std::vector<CElvDif> _edVec; // 观测值数组
std::vector<CLevelPoint> _lpVec; // 高程值数组
public:
// 构造函数
CElevationNet() : numElvDif(0), numPoints(0), numKnPoint(0), sigma0(0.0) {}
// 读取数据文件
bool readDataFile(const std::string& filename) {
std::ifstream file(filename);
if (!file.is_open()) {
std::cout << "Failed to open file: " << filename << std::endl;
return false;
}
file >> numPoints >> numKnPoint >> numElvDif >> sigma0;
// 读取已知点的信息
for (int i = 0; i < numKnPoint; i++) {
long index;
double eleValue;
file >> index >> eleValue;
_lpVec.push_back(CLevelPoint(index, eleValue, true));
}
// 读取未知点的信息
for (int i = 0; i < numPoints - numKnPoint; i++) {
long index;
double eleValue;
file >> index >> eleValue;
_lpVec.push_back(CLevelPoint(index, eleValue, false));
}
// 读取观测高差的信息
for (int i = 0; i < numElvDif; i++) {
double value, weight;
long startPoint, endPoint;
file >> value >> weight >> startPoint >> endPoint;
_edVec.push_back(CElvDif(value, weight, startPoint, endPoint));
}
file.close();
return true;
}
// 水准平差计算
void elevationAdjustment() {
// 构建法方程系数矩阵A和常数项b
std::vector<std::vector<double>> A(numElvDif + numKnPoint, std::vector<double>(numPoints - numKnPoint, 0.0));
std::vector<double> b(numElvDif + numKnPoint, 0.0);
// 构建误差方程
int row = 0;
for (const auto& elvDif : _edVec) {
long startPoint = elvDif.getStartPoint();
long endPoint = elvDif.getEndPoint();
double weight = elvDif.getWeight();
double value = elvDif.getValue();
if (_lpVec[startPoint - 1].isKnown() && _lpVec[endPoint - 1].isKnown()) {
// 已知-已知高差观测
double eleStart = _lpVec[startPoint - 1].getEleValue();
double eleEnd = _lpVec[endPoint - 1].getEleValue();
double residual = eleStart - eleEnd + value;
b[row] = residual * weight;
} else {
// 未知-已知高差观测
if (_lpVec[startPoint - 1].isKnown()) {
// 起点为已知点
A[row][startPoint - numKnPoint - 1] = 1.0;
b[row] = _lpVec[startPoint - 1].getEleValue() + value;
} else if (_lpVec[endPoint - 1].isKnown()) {
// 终点为已知点
A[row][endPoint - numKnPoint - 1] = -1.0;
b[row] = _lpVec[endPoint - 1].getEleValue() - value;
}
}
row++;
}
// 构建法方程和常数项
for (int i = 0; i < numKnPoint; i++) {
A[row][i] = 1.0;
b[row] = _lpVec[i].getEleValue();
row++;
}
// 解算法方程
std::vector<double> x(numPoints - numKnPoint, 0.0);
gaussElimination(A, b, x);
// 更新未知点的高程值
for (int i = numKnPoint; i < numPoints; i++) {
_lpVec[i].setEleValue(x[i - numKnPoint]);
}
}
// 高斯消元法解方程
void gaussElimination(const std::vector<std::vector<double>>& A, const std::vector<double>& b, std::vector<double>& x) {
int n = A.size();
std::vector<std::vector<double>> augmentedMatrix(n, std::vector<double>(n + 1, 0.0));
// 构建增广矩阵
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < n; j++) {
augmentedMatrix[i][j] = A[i][j];
}
augmentedMatrix[i][n] = b[i];
}
// 高斯消元法求解
for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
// 首元素非零处理
if (augmentedMatrix[i][i] == 0) {
int j = i + 1;
while (j < n && augmentedMatrix[j][i] == 0) {
j++;
}
if (j == n) {
std::cout << "Error: Singular matrix!" << std::endl;
return;
}
std::swap(augmentedMatrix[i], augmentedMatrix[j]);
}
for (int j = i + 1; j < n; j++) {
double factor = augmentedMatrix[j][i] / augmentedMatrix[i][i];
for (int k = i; k <= n; k++) {
augmentedMatrix[j][k] -= factor * augmentedMatrix[i][k];
}
}
}
// 回代求解
for (int i = n - 1; i >= 0; i--) {
x[i] = augmentedMatrix[i][n] / augmentedMatrix[i][i];
for (int j = i - 1; j >= 0; j--) {
augmentedMatrix[j][n] -= augmentedMatrix[j][i] * x[i];
}
}
}
// 输出结果
void printResults() const {
std::cout << "Elevation Adjustment Results:" << std::endl;
// 输出已知点的高程值
std::cout << "Known Points: " << std::endl;
for (const auto& point : _lpVec) {
if (point.isKnown()) {
std::cout << "Point " << point.getIndex() << ": " << point.getEleValue() << std::endl;
}
}
// 输出未知点的高程值
std::cout << "Unknown Points: " << std::endl;
for (const auto& point : _lpVec) {
if (!point.isKnown()) {
std::cout << "Point " << point.getIndex() << ": " << point.getEleValue() << std::endl;
}
}
// 计算未知点高程值的精度估计
double sigma_a = sqrt(sigma0 * sigma0 / (numElvDif - numPoints + numKnPoint));
std::cout << "Standard Deviation: " << sigma_a << std::endl;
}
};
int main() {
CElevationNet elevationNet;
// 读取数据文件
if (!elevationNet.readDataFile("data.txt")) {
return 0;
}
// 进行水准平差计算
elevationNet.elevationAdjustment();
// 输出结果
elevationNet.printResults();
return 0;
}
```
请将上述代码保存为一个名为 `elevation_adjustment.cpp` 的文件,并将数据文件命名为 `data.txt` 并放在同一目录下。然后编译并运行该程序,即可得到水准平差的结果。
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