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测量平差:小节的高斯约化解法

【摘要】:高斯约化是一种利用法方程系数对称的特点,以加减消元法为基础的方法。高斯约化的基本思想是;连续地应用加减消元法,依次、逐个地消去未知数,使法方程系数阵变成三角阵,这个过程称为消元过程。在普遍采用计算机程序计算的今天,高斯约化法本身作为一种线性对称方程组解法仍然适用,但是高斯约化表格算法已经不再用于实际平差计算了。

高斯约化法是经典的法方程解算方法,其不仅适用于手工计算,对于计算机编程计算,也具有可节省大量内存的优势,至今仍不失为一种重要的法方程解算方法。

高斯约化是一种利用法方程系数对称的特点,以加减消元法为基础的方法。高斯约化的基本思想是;连续地应用加减消元法,依次、逐个地消去未知数,使法方程系数阵变成三角阵,这个过程称为消元过程。然后逐个回代求解全部未知数,这个过程称为回代过程。下面以三阶法方程为例,说明高斯约化的原理及过程:

(1)第一次约化。

第二行各元素减去第一行同列元素乘以[pab]/[paa],第三行各元素减去第一行同列元素乘以[pac]/[paa]。根据矩阵初等变换的原理,若要将矩阵中某一行(r行)元素加上与前面某一行(g行)成比例k的元素,则对矩阵左乘矩阵R1

因此第一次约化要将法方程系数阵第1列第2、3行元素化为0,需对法方程系数阵及常数向量左乘矩阵,将法方程转换为R1Nx+R1U=0,记:

经过一次约化后法方程为(www.chuimin.cn)

(2)第二次约化。

将第三行各元素减去第二行同列元素乘以[pbc.1]/[pbb.1],也就是对法方程R1NK+R1W=0左乘矩阵,得R2R1NK+R2R1W=0,记:

则二次约化后化方程为

经过二次约化,原法方程系数阵N已转化为上三角阵R2R1N,至此可直接求出x3,并回代依次求出未知数x2、x1

高斯约化手算时,采用高斯约化表格计算,其优点是计算方法规范,步步有检核,可及时发现计算错误,因而曾经长期是测量平差的主要计算方法。在普遍采用计算机程序计算的今天,高斯约化法本身作为一种线性对称方程组解法仍然适用,但是高斯约化表格算法已经不再用于实际平差计算了。