大地测量——计算七参数（编程作业）

2018.12.30 很多人私信问我要矩阵类，推荐一个，很适合测绘的学生，基本上矩阵有了之后，程序就很好编写了： C#矩阵类 http://www.zhangjiacheng.xyz/Index.html

需求：通过A，B坐标系中提供的六个已知同名点，获得由A转换到B坐标系的七个参数。

逻辑框图：界面如下：

代码：

1.文件读取部分

//存储读入数据的数组double[,] _f1 = new double[6, 3];double[,] _f2 = new double[6, 3];/***************文件读取开始************************/private void button1_Click(object sender, EventArgs e){openFileDialog1.Filter = "文本文件(*.txt)|*.txt";//文件过滤器if (DialogResult.OK == openFileDialog1.ShowDialog())textBox1.Text = openFileDialog1.FileName;StreamReader reader = new StreamReader(openFileDialog1.FileName);for (int i = 0; i < 6; i++){string str = reader.ReadLine();string[] arr = new string[3];arr = str.Split(',');for (int j = 0; j < 3; j++){_f1[i, j] = double.Parse(arr[j]);}}}private void button2_Click(object sender, EventArgs e){openFileDialog2.Filter = "文本文件(*.txt)|*.txt";//文件过滤器if (DialogResult.OK == openFileDialog2.ShowDialog())textBox2.Text = openFileDialog2.FileName;StreamReader reader = new StreamReader(openFileDialog2.FileName);          for (int i = 0; i < 6; i++){string str = reader.ReadLine();string[] arr = new string[3];arr = str.Split(',');for (int j = 0; j < 3; j++){_f2[i, j] = double.Parse(arr[j]);}}}/***************文件读取结束************************/

2.数据导入矩阵+计算+输出

private void button3_Click(object sender, EventArgs e){/*******************数据录入对应矩阵开始**************///计算第一点的B，LMatrix sumB = GetItsB(_f1[0, 0], _f1[0, 1], _f1[0, 2]);               Matrix sumL = new Matrix(3,1, new double[3] { _f2[0, 0], _f2[0, 1], _f2[0, 2] });//计算后续点的B，L 并将之按行添加到第一点末尾   for (int i = 1; i < 6; i++){ Matrix _B = GetItsB(_f1[i, 0], _f1[i, 1], _f1[i, 2]);sumB=sumB.Addinend(_B); Matrix _L = new Matrix(3,1, new double[3] { _f2[i, 0], _f2[i, 1], _f2[i, 2] });sumL=sumL.Addinend(_L);                    }/*******************数据录入对应矩阵结束**************//*******************计算开始*****************///X阵求解,V阵求解Matrix N = new Matrix(sumB.Transpose() * sumB);N.InvertGaussJordan();Matrix X = new Matrix(N.Multiply(-1)*sumB.Transpose()*sumL);Matrix V = new Matrix(sumB * X + sumL);/*******************计算结束*****************//*******************结果输出开始*****************/            double m0 = Math.Sqrt((V.Transpose()*V).elements[0] / 11);textBox3.Text = "平移X0:" + X.elements[0] + "m" +"\r\n"+"平移Y0:" + X.elements[1] + "m   " + "\r\n" +"平移Z0:" + X.elements[2] + "m  " + "\r\n" +"尺度 K:" + Math.Pow(10, 6) * (X.elements[3] - 1) + "ppm   " + "\r\n" +"旋转 X:" + 180 * 60 * 60 * (X.elements[4] / X.elements[3]) / Math.PI + "s   " + "\r\n" +"旋转 Y:" + 180 * 60 * 60 * (X.elements[5] / X.elements[3]) / Math.PI + "s   " + "\r\n" +"旋转 Z:" + 180 * 60 * 60 * (X.elements[6] / X.elements[3]) / Math.PI + "s   " + "\r\n" +"单位权中误差m0:" + m0*Math.Pow(10,2) + "cm   ";/*******************结果输出结束*****************/}/*** 输入一个点的z,y,z输出其B矩阵*/Matrix GetItsB(double X, double Y, double Z){double[] toB = new double[21]{1,0,0,X,0,-Z,Y,0,1,0,Y,Z,0,-X,0,0,1,Z,-Y,X,0};Matrix B = new Matrix(3, 7, toB);return B.Multiply(-1);}

运行结果：

体悟与收获：

本次的程序设计逻辑相对简单。但对于编程思维掌握不是很熟练的我来说，算是一次非常合适的训练。

1.这是我第一次写程序处处用注释，也是第一次先构思好程序的大部分再开始动手写的程序。换言之，这是我第一次时刻自己明白自己要做什么的编程。

2.以及，本次调试我已经能熟练的时候断点，监测和单步运行。这使得我差错并没有花上太多时间。以及，随着不断深入编程学习，我开始能触类旁通。

3.本次完成程序总共耗时： 6h

编写读入文件：3h|一个晚上

这是最简单的，但我在这犯错最多。主要是因为：一开始时我是直接用split分隔数据。但split分隔空格使得连续空格处产生了空位“”。我试图用数组传递来解决这个问题，但后来程序运行效率低下，打开文件并读取到数组的时间延搁非常长。（约一分钟左右）于是我反复纠结我写的代码，运行效率为何如此低下，结果耗时极长。）后来稍微修改了一下读入txt，改成了txt中也以英文逗号分隔，运行效率低下问题才解决。

录入矩阵并计算并输出结果：1|早起到上课前一小时+2h|晚上

此处我花费时间主要还是因为，虽然这次我用了逻辑框架指导我的编程，但我编程的思路仍旧稍有混乱。外加必要的调试时间。以及使用他人的矩阵类，并为之新写addinend的时间，所以用了三个小时。

总之来说，本次编程我熟练不少；而且我的编程越来越熟练，这也使我振奋不已。总之，我应该继续好好学习并时刻学习编程，并继续培养良好的编程思想和习惯。

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