教程:运行结构最小二乘平差

此主题仅适用于 ArcEditor 和 ArcInfo。

复杂程度: 高级 数据要求: ArcGIS 教程数据安装程序 数据路径: \ArcGIS\ArcTutor\Parcel Editing 目标: 成功完成结构最小二乘平差

本教程描述了宗地结构最小二乘平差的工作流。结构校正使用存储在宗地线上的方位角和距离以及控制点坐标来得到所有空间信息的最佳解决方案。在本教程中,控制点已经输入并链接到其对应的结构点。校正完成后,显示校正摘要。校正摘要用于更好地理解线上的属性信息,以及标识可能需要改正的数据所产生的任何问题。问题解决后,校正结构点数据。校正反复运行直到北移和东移的最大位移接近零,这意味着校正已经收敛为最优解。

步骤:
  1. 打开 ArcMap,并从 \ArcTutor\Parcel Editing\ 文件夹中加载宗地编辑地图文档 (ParcelEditing.mxd)。
  2. 缩放下面显示的结构校正区域,或单击书签菜单,然后单击结构校正区域
  3. 结构校正区域
    结构校正区域
  4. 单击宗地编辑器箭头,然后单击开始编辑
  5. 关闭创建要素 窗口。在本教程中不需要使用此窗口。
  6. 运行结构校正之前,要检查控制网络的拟合情况。检查拟合过程会检查宗地网络与控制网络的拟合情况。
    注注:

    最好在运行结构最小二乘平差之前对控制点运行拟合检查。检查拟合残差表示宗地网络与控制网络的拟合情况。在最小二乘平差中,宗地线将必须至少按照检查拟合残差的值进行调整。因此,检查拟合残差可用作在“校正坐标”对话框中设置校正容差的依据。如果各个检查拟合残差较大并且彼此不一致,则运行最小二乘平差便毫无意义。因为宗地线将必须至少按照该量进行调整,并且将得到不稳定的校正结果。应先确定出现较大且不一致残差的原因,然后再纠正问题。多数情况下,特别大的检查拟合残差由与错误结构点相连的控制点造成。

  7. 宗地编辑器 工具条上单击保留控制点工具 保留控制点
  8. 地图范围内的所有可见控制点均列于控制 对话框上。
  9. 单击检查拟合按钮。
  10. 在每个控制点的旁边显示检查拟合残差。
    检查拟合残差
    检查拟合残差
    由于所有残差均为 0,因此宗地网络与控制网络的拟合情况非常好。要运行结构校正,检查拟合残差不必为 0,但是应该在可接受范围内。在这种情况下,运行结构校正之前,将检查 2 英尺及 2 英尺以上的残差。
  11. 关闭控制 对话框。
  12. 宗地编辑器 工具条上单击选择宗地要素工具 选择宗地要素 并拖出一个框以选择结构校正区域内的所有宗地。
  13. 选择校正宗地
    选择校正宗地
    提示提示:

    不必选择校正中正在使用的控制点。在所选的宗地上将自动检测控制点,这是因为控制点已与结构点连接。

  14. 单击宗地编辑器箭头,然后单击校正
  15. 首次对新的宗地数据集进行校正时,初始步骤是使用最小二乘平差摘要 对话框内显示的校正摘要来了解 COGO 属性的好处以及数据中是否存在需要解决的潜在问题。校正过程将计算出最适合所有结构点位置的坐标;该计算将使用线上的所有方位角和距离值。

    注注:

    校正计算不改变线上的原始 COGO 属性。

    校正摘要将宗地线的新位置同原始的观测或记录 COGO 值相比较并报告计算值与观测值之间的差异。这些数字称为残差或“计算线减观测线”(c-o) 值。任何比指定的检查容差大的残差都是异常值,表明这些值落在了期望范围以外。这意味着指定的检查容差将定义数据内异常值的容差。如果选择更高的检查容差,则这意味着愿意接受线的校正端点和相关 COGO 值之间的更大差异。报告只显示大于所指定的距离或方位角检查容差的 (c-o) 值。在了解数据之前,您不知道使用什么作为检查容差。本教程所述的方法显示了如何解释校正摘要中的结果,从而使您可以了解宗地数据并为正在校正的宗地选择合适的检查容差。

    在“校正坐标”对话框内了解检查容差的详细信息

    了解宗地记录数据时,最好使用距离检查容差。
  16. 校正坐标 对话框中,更改检查容差下的距离。输入值 0.100 美国测量英尺。
  17. 在本例中,开始时假定数据非常好且您预计校正能够成功,所有残差均小于 0.3 英尺(距离检查容差的 3 倍)。
    注注:

    如果任意一个残差大于方位角或距离检查容差的三倍,则结构校正失败。

  18. 接受校正坐标 对话框中的所有其他默认值,然后单击运行
  19. “校正坐标”对话框
    “校正坐标”对话框
    最小二乘平差摘要 对话框出现并报告校正失败。
  20. 向下滚动报告以找到标题宗地线报告 - 已计算的和已观测的/已记录的(c-o)之间的差异
  21. 下面的屏幕截图显示了宗地线报告的一部分。
    宗地线报告
    宗地线报告
    异常值在报告中使用 ## 符号表示。请注意,报告中有五条线存在该符号,并且报告的最后一行说明这些线存在的问题是其记录距离值与新的计算位置之前的差值超出了指定容差的三倍。也就是说,这五条线的计算距离与记录距离之间的插值都大于 0.30 英尺。

    注注:

    残差由初级校正确定;在该阶段,点在数据库中的位置都没有更改。

    线中的这五个异常值出现在两块宗地中,这两块宗地叫做 LS 269/LS 269 和 ROS 6692/ROS 6692。(这些宗地已经被存储,用来表示方案边界,因此方案名称和宗地名称相同。报告使用的命名约定是 [宗地名称]/[方案名称]。)

    这五条线中最大的异常值是 0.622 英尺。这意味着要想成功校正,距离检查容差至少应该是该值的三分之一 - 也就是说,四舍五入到两位小数后,至少是 0.21。

    成功校正的一个简单方法就是增大检查容差。然而,如果成功进行校正需要的检查容差非常大(10 英尺或更大),这就强烈表明数据出现了错误。在这些情况下,检查这些被报告的问题线的纪录值是否与原始纪录值匹配就变得非常重要,这一点可以从宗地的法定描述中看出。

    注意,还有两个对象 ID 为 876 和 881 的点,且二者非常接近。这两个点列在接近点报告下面。接近点是比指定的接近点容差更接近且其间没有线的结构点。

    接近点报告
    接近点报告

    接近点表明这些点很有可能是同一个点,只是存在拓扑不一致性,因此应该合并这些点。合并接近点是非常重要的,这是因为这么做可以增加网络内的冗余;这有助于校正成功。例如,如果有两个彼此接近的点,并且每个点都有两条定义其位置的线,则可以通过令四条线仅定义一个点的位置来合并这些点并增加冗余。

    最小二乘平差摘要可提供成功进行校正所需的操作的相关信息:首先,增大检查容差;其次,合并一些接近点。要特别注意,将检查容差增大至 0.21 英尺会使该特定宗地数据集的校正取得成功。不过,点被合并之后,将更改数据,而且可能会有不同的校正摘要结果。如果先前的校正没有成功,则根据经验,最好使用是先前所使用的值的三倍大的值。在这种情况下,请使用 0.3 英尺。不过,首先需要合并接近点。

    最小二乘平差摘要对话框打开时,结构不可编辑;不过,校正摘要内的信息在结果文件内仍然可用。

  22. 单击结果文件按钮以读取校正摘要的结果文件。
  23. 系统的默认文本编辑器将打开本次校正的完整校正报告。
    校正摘要结果文件
    校正摘要结果文件
  24. 单击取消以关闭最小二乘平差摘要 对话框。
  25. 单击取消以关闭校正坐标 对话框。
  26. 使用选择宗地要素工具 选择宗地要素 并在地图显示上拖出一个空框来清除已经校正的所选宗地。
  27. 现在将合并接近点。要找到点,可使用宗地编辑器 工具条上的点位报告工具 关于 1、2 或 3 点的点位报告
  28. 宗地编辑器 工具条上单击关于 1、2 或 3 点的点位报告工具 关于 1、2 或 3 点的点位报告
  29. 如有必要,移动点位报告 对话框以便所有调整宗地均可见。
  30. 点位报告 对话框上,单击单点按钮,然后在点 ID 文本框内输入 876
  31. 单击报告按钮。
  32. 将显示点的坐标信息、点比例和收敛。
    关于一点的点位报告
    关于一点的点位报告
  33. 单击地图位置按钮。
  34. 平移地图以便以所报告的点为中心,并且点位置在地图中短暂闪烁。
  35. 内容列表 窗口内,右键单击点子图层,然后单击标注要素以启用点的点 ID 标注。
  36. 点位报告对话框打开的情况下,在基础工具 工具条上单击放大工具并拖出一个框以缩放至 ID 为 876 的点位置。
  37. 需要放大若干次方可放置点。放大到点时,可能需要单击地图位置按钮若干次方可获得点在地图上的位置。
    地图中显示的接近点
    地图中显示的接近点
  38. 关闭点位报告 对话框。
  39. 宗地编辑器 工具条上单击合并给定矩形框内部的未连接点工具 合并矩形框内部的未连接点
  40. 在接近点周围拖出一个框。
  41. 合并点
    合并点
  42. 均值点 对话框上单击确定以接受默认均值点容差。
  43. 将求出这些点的平均值并将其合并为一个点。
    合并点
    合并点
  44. 关闭校正结果文件。
  45. 缩放回校正宗地的范围。单击书签菜单,然后单击结构校正区域
  46. 打开作业本。单击宗地编辑器箭头,然后单击作业本。
  47. 请注意,有一个作业具有“均值点”描述。每个编辑都在作业本内自动追踪,并且作业本还可以审核对结构的编辑。
  48. 关闭作业本。
  49. 宗地编辑器 工具条上单击选择宗地要素工具 选择宗地要素,并拖出一个框以选择结构校正区域内的所有宗地,正如在第 6 步所做的那样。
  50. 单击宗地编辑器 > 校正
  51. 由于合并两个点时已经编辑了校正数据,因此应该预料到校正摘要的行为和结果会略有不同。先前已经确定,成功校正需要使用 0.21 英尺的距离容差。要确保成功,应使用先前所使用的数字的三倍,且使用 0.3 作为容差。
  52. 校正坐标 对话框内,检查容差中的距离这一项输入 0.3
  53. 更改“距离”检查容差。
    更改“距离”检查容差。
  54. 单击运行
  55. 校正成功完成。请注意,现在显示校正的最大平移的相关信息。
    最大平移
    最大平移
    最大平移是校正中最大的坐标平移,显示在接受按钮上方以供快速访问。相同的最大平移信息显示在校正摘要中的点 ID 部分。在该校正中,ID 为 884 的点移动得比校正中其他任何点都要多且东移 -0.55 英尺、北移 0.139 英尺。
    在结构最小二乘平差中,重新运行目标或迭代校正,直到这些点不再变化且东移和北移的最大平移变为 0.00 英尺为止。结构校正需要手动迭代,因为迭代不是自动的。
  56. 最小二乘平差摘要 对话框上单击接受
  57. 校正坐标 对话框中,单击运行以执行校正的二次迭代。
  58. 请注意,最大平移现在在点 ID 1018 上,它移动得比百分之一英尺还要少。
    最大平移
    最大平移
    由于二次校正后平移值更接近零,因此结构校正收敛。如果首次迭代后平移值增大,这表示校正发散。当发生以下两种情况中的某一种时,会出现发散的解:
    1. 数据集内存在大的粗差,在粗差被改正之前没有解。
    2. 已经达到了给定数据集的最优解,并且解收敛只为了在下次迭代时收敛。当数据集的质量和精度迫切需要 0.00 东移和 0.00 北移的收敛性时,这种情况就会发生。
    如果数据的质量很好,且没有大的粗差,则三次迭代以后,结构最小二乘平差通常会收敛。
  59. 单击接受并运行校正以进行第三次迭代。
  60. 0.001 东移和 0.000 北移的最大平移表明校正已收敛。
  61. 最小二乘平差摘要 对话框上第三次单击接受,然后单击确定
  62. 校正坐标 对话框上单击确定以应用并完成校正。
  63. 单击宗地编辑器 > 保存编辑内容以保存编辑会话并完成本教程。
提示提示:

结构校正收敛后,可以再次运行校正以执行校正坐标 对话框上方案结构约束下的后处理选项。校正应该先收敛,然后再执行方案结构约束。

相关主题


7/10/2012