[發明專利]一種測量數據通用最小二乘平差方法

有效

• 申請號: 201310020835.9
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103092814A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 鄭茂騰;張永軍
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

技術領域

本發明屬于測繪科學與技術領域，涉及一種無需先驗數學模型的通用最小二乘平差方法，可應用于各類需要進行最小二乘平差的數據處理以及科學研究的行業。主要包括測繪工程，測量平差，遙感數據處理，計算機視覺，各類數學相關行業的算法研究等。

背景技術

測量時，需要對大量測量數據進行誤差分析及處理，最小二乘平差是常用的測量平差誤差處理手段，但是根據測量數據類型不同，測量平差采用的數學模型則不同，如GPS測量中的距離方程，水準測量中的高差方程，遙感數據處理中的共線方程，有理函數方程，SAR構像方程等。不同的數據類型需要用不同的數學方程來進行最小二乘平差處理。而目前絕大部分測量平差軟件都是針對指定數據類型而定制的，若有新的傳感器產生新的數據類型，則需要重新構建最小二乘平差模型，重新編寫相關的數據處理軟件，耗費大量人力物力財力。另外隨著新型傳感器的不斷出現，各種傳感器數據的聯合處理逐漸成為研究熱點，傳統的針對數據類型而制定的平差軟件不能夠滿足多源數據聯合處理的要求，同樣也需要重新制定相關的平差程序來處理特定的多源數據。

發明內容

本發明的目的是提供一種無需先驗數學模型的測量數據通用最小二乘平差方法，以滿足各類測量數據的平差處理以及多源測量數據聯合平差處理的需求。

本發明的技術方案為一種測量數據通用最小二乘平差方法，包括以下步驟：

步驟1，輸入包含多個模型的數學模型文件和對應的觀測值數據文件、輔助數據文件，所述數學模型文件包含每個模型的觀測方程公式以及公式所涉及各類參數的對應關系，所述參數包括未知參數和已知參數，所述已知參數包括觀測值；所述觀測值數據文件包含每個模型平差所需觀測值數據，所述輔助數據文件包含記錄每個模型中參數之間對應關系的輔助數據；

步驟2，對每個模型，解析觀測方程公式，統計各類參數，求未知參數一階導數，構建最小二乘平差模型，輸出包含所有最小二乘平差模型的平差模型文件；

步驟3，讀取步驟2所得平差模型文件和相應觀測值數據文件和輔助數據文件；

步驟4，平差數據預處理，包括連接平差模型文件中的所有最小二乘平差模型，綁定觀測值數據、輔助數據與最小二乘平差模型，分析得到需要消去的未知參數，對各模型觀測值排序；

步驟5，逐點構建誤差方程，逐點法化得到法方程，并逐點消去未知參數；

步驟6，求解法方程，獲取未知參數改正數，回代計算各消去未知參數的改正數，更新各未知參數數值，并計算觀測值權；

步驟7，若未知參數改正數絕對值最大值小于指定閾值，則退出并轉到步驟8，否則轉到步驟4；

步驟8，輸出聯合平差精度報告，包括各未知參數數值、平差系統中誤差、各未知參數中誤差以及觀測值殘差。

而且，步驟4所述連接多個最小二乘平差模型，包括讀取各最小二乘平差模型參數并排序，合并最小二乘平差模型的各類參數。

而且，步驟4所述綁定數據與最小二乘平差模型，包括各最小二乘平差模型從觀測值數據以及輔助數據文件中自動識別對應的參數并獲取參數的值。

而且，步驟6所述回代計算各消去未知參數的改正數，實現方式為根據每個與該未知參數相關的觀測值的法方程系數矩陣、常數項以及總的法方程回代計算各未知參數的改正數值。

本發明的優點是不依賴于數據，不依賴于數學模型，可以對不同數據采用不同模型進行最小二乘平差處理，而且可以將多種傳感器獲取的數據進行聯合處理。用戶只需要輸入對應數學模型的公式，例如共線方程，并指定未知參數以及已知參數，并按照指定格式輸入對應的數據文件，即可進行最小二乘平差。該方法支持多模型聯合最小二乘平差，因此可以方便的進行多源數據聯合處理，充分有效的利用現有資源。另外，本方法還可以用觀測數據來擬合各類數學函數以及幾何變換函數，包括仿射變換模型，空間相似變換模型，有理函數模型，N階多項式模型，樣條內插曲線模型等等。應用本發明可以有效提高實驗室算法研究以及測量數據處理效率，高效地進行測量平差誤差處理，充分利用多種傳感器硬件資源，節省數據處理軟件資源。

附圖說明

圖1是本發明實施例的流程圖。

具體實施方式

具體實施時，本發明技術方案采用計算機軟件方式實現自動運行流程。以下結合附圖和實施例詳細說明本發明技術方案。