本文以測繪專業(yè)為例淺述程序、軟件、智能化軟件的一些不同點。

一、關于軟件的智能化

《全站儀任意網(wǎng)測量》(簡稱任意網(wǎng))軟件系統(tǒng)實現(xiàn)了測量平差工作的高度智能化。即，一個軟件和一種簡單格式的原始觀測數(shù)據(jù)文件就可以滿足幾乎所有的控制測量工作。只需提交原始觀測數(shù)據(jù)文件即可得到所有平差成果，以及表格化網(wǎng)頁報告，期間不需要人工操作。

本軟件把全站儀外業(yè)定點測量統(tǒng)一看作網(wǎng)，可以滿足迄今為止的幾乎所有控制測量及精度等級。即，滿足包括所有的控制網(wǎng)（三角網(wǎng)、測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)以及三角高程網(wǎng)等）、所有的導線網(wǎng)及導線、三角鎖、典型圖形等的嚴密平差以及所有的交會計算。還能夠滿足未來新產(chǎn)生的各種控制測量方案及精度等級。

本軟件適合一、二、三、四等及五等以下各等級的平面控制網(wǎng)平差處理，其中還包括附加已知條件的控制網(wǎng)平差、秩虧網(wǎng)平差、擬穩(wěn)網(wǎng)平差、穩(wěn)健估計、嶺估計、概算、抵償投影變形和粗差處理等。同時也進行三角高程網(wǎng)平差計算。

本軟件在研發(fā)過程中，測繪專業(yè)方面占10%左右，智能化工作過程方面占90%左右。?因為，專業(yè)方面基本上都是成熟的專業(yè)公式和工程數(shù)學方面的計算。如，誤差方程系數(shù)陣生成以后，其觀測值權陣一般相對簡單，接著就是一系列的矩陣運算和線性方程組的迭代求解、粗差探測等。因此，本軟件的主要開發(fā)任務是實現(xiàn)工作過程的智能化，要讓計算機盡可能多的代替人的邏輯思維和勞動。而對于生成誤差方程方面，平差程序和平差軟件相對容易些，而對于智能化平差軟件則就增加了不小的難度。其難易程度的區(qū)別主要是近似坐標的計算問題。

因此，本軟件系統(tǒng)不僅解決專業(yè)問題，更重要的是實現(xiàn)了整個有關平差工作過程的智能化，自動完成大量工作內容，凡是計算機能做的事情都交給計算機去做，盡力減輕用戶勞動負擔，大幅度提高工作效率、降低勞動強度。

本軟件在研發(fā)過程中的智能化難點之一是，僅用這一個軟件和一種簡單格式的原始觀測數(shù)據(jù)文件就可以滿足幾乎所有的控制測量平差工作。因為，從理論上分析是應該能夠實現(xiàn)的。即，滿足包括所有的控制網(wǎng)（三角網(wǎng)、測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)以及三角高程網(wǎng)等）、所有的導線網(wǎng)及導線、三角鎖、典型圖形等的嚴密平差以及所有的交會計算。所謂原始觀測數(shù)據(jù)文件是指數(shù)據(jù)文件中的所有數(shù)據(jù)都是數(shù)據(jù)獨立的。所謂數(shù)據(jù)獨立是指，觀測數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)和所有界面上的數(shù)據(jù)以及軟件運行期間所需要的數(shù)據(jù)等都是獨立的，不存在任何函數(shù)關系（如等式關系或導出關系或統(tǒng)計數(shù)據(jù)等）。概括說就是，程序運行期間所需要的所有數(shù)據(jù)與觀測值之間不存在任何函數(shù)關系。

由于本軟件實現(xiàn)了智能化，因此界面數(shù)量很少、界面上的元素少而簡潔、操作設置簡單，一般情況下用戶只需打開瀏覽器、提交觀測數(shù)據(jù)文件，然后瀏覽打印獲得的各種成果報告。電腦、手機（APP）、虛擬機及全站儀等均可網(wǎng)上操作使用。不需要安裝、不存在卸載、不留垃圾信息。

因此，本軟件系統(tǒng)的一個顯著特點是使工作過程的高度自動化和智能化。

任意網(wǎng)的“任意”二字主要體現(xiàn)在以下這些方面：

1. 不再區(qū)分控制測量類型，統(tǒng)一當作網(wǎng)，最簡單的網(wǎng)是一個未知點的支導線，復雜網(wǎng)無限制、不封頂。因此，單一導線和交會等可以分別看作是網(wǎng)的特例。也就是說，任意網(wǎng)不需要人工區(qū)分是何種網(wǎng)類、導線類、典型圖形類、交會類等。用戶只需要提交全站儀原始觀測數(shù)據(jù)文件，本軟件即可智能化自動識別迄今為止所有能叫上名稱的六十多種控制網(wǎng)類型并進行嚴密平差處理，得到所有表格化網(wǎng)頁成果報告（也可以提供Excel表格和Word表格及文本文件）。至于數(shù)據(jù)文件代表的是那種控制網(wǎng)類型，則由《任意網(wǎng)》軟件系統(tǒng)智能判斷，不需要測繪工作人員考慮，所以本軟件系統(tǒng)對于測繪工作者來說是與平差類型方案無關的，可簡稱平差方案無關性。

2. 平差結束后將得到兩種永久性數(shù)據(jù)庫，SQLServer的MDF數(shù)據(jù)庫和XML數(shù)據(jù)庫，內容完全相同，用戶可選擇其中之一即可，缺省為XML數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫中記錄了平差前后有保存價值的全過程數(shù)據(jù)：原始觀測數(shù)據(jù)及其各種專題分析數(shù)據(jù)、各種成果報告數(shù)據(jù)、問題處理數(shù)據(jù)、以及大量有價值的中間成果數(shù)據(jù)，如每一個點的近似坐標處理過程等。

3. 本軟件系統(tǒng)還可以智能化平差處理未來的各種網(wǎng)類、導線類、導線網(wǎng)類、交會類等。即：在實際工作中，測繪科技人員為了解決實際工作中遇到的某些技術難題所設計的一些特殊控制網(wǎng)方案、導線類型以及交會方案等。在這方面，本軟件的功能仿佛就像（或形象的描述為）“你只要有我就有，你若尚沒有，我就像一個就緒的能量團等待被觀察，當你出現(xiàn)時我就會同時迎上去并且沒有時間差的起到最好的作用”。

4. 本軟件系統(tǒng)能夠不間斷處理任意復雜的控制網(wǎng)，并且容易掌握，這也為解決外業(yè)工作的難度提供了方便。對于本軟件系統(tǒng)，全站儀測量人員只需要掌握對每個未知點的平面觀測值個數(shù)不少于2個（三角高程觀測值不少于1個）即可，同時也基本不需要關心通視問題，工作比較省心。外業(yè)工作期間階段性運行本軟件，會自動提示哪里缺少必要的基本觀測值等相關信息，以隨時幫助改善工作。

5. 全站儀原始觀測數(shù)據(jù)文件中只有原始數(shù)據(jù)，不需要其它與原始數(shù)據(jù)有關的任何數(shù)據(jù)，即所有數(shù)據(jù)之間相互獨立。同時，界面上也沒有與原始數(shù)據(jù)函數(shù)相關的選項。并且，不論控制網(wǎng)有多復雜，數(shù)據(jù)文件都是統(tǒng)一簡單的格式，很容易閱讀檢查掌握。

6. 近似坐標計算不需要指定具體計算公式和方法，所有點的近似坐標完全由本軟件系統(tǒng)智能化確定。測量人員完全不需要考慮近似坐標是如何計算出來的，一切由任意網(wǎng)系統(tǒng)分析決定而無論控制網(wǎng)有多么復雜。

7. 新建控制點的數(shù)量任意，沒有限制，只與當今計算機本身的資源能力有關。

8. 已知起算點、已知邊（若有）、已知方位角（若有）在網(wǎng)中的位置可以任意隨機分布。允許三者互不相鄰、互不相關、互相獨立。網(wǎng)中的所有已知點之間允許互不通視。

9. 不需要指定導線路線、方向等信息。對于導線、尤其是無定向導線，數(shù)據(jù)文件中均不需要按導線順序存放，設站點可以是任意順序。不需要指定或規(guī)定轉向角等。不需要提供導線或支導線的連接方向。對于任意網(wǎng)已經(jīng)不存在控制網(wǎng)類型概念，所以本條所述實際已不存在。

10. 本軟件允許在同一設站上有半測回、一測回及多測回的任意測回混合觀測，還允許測回內的一些方向不觀測，以滿足不同精度的定點需要。當然本軟件也更適合標準化外業(yè)觀測，如對于每一個測站的所有方向都有相同的測回數(shù)等。

11. 本軟件沒有零方向的概念，即不需要指定一個測站的水平零方向，更不需要零方向的觀測值是0或其它指定值。任意網(wǎng)可以很好的自動解決并智能化處理這個問題。同一個測站上，任意網(wǎng)也沒有定向點概念。并且，方向或邊長均不需要排序。

12. 利用本軟件，外業(yè)可同時進行控制測量和碎步點同測，在一個測站上把需要做的外業(yè)工作做完，可以不需要先控制后碎步分開兩次架設全站儀觀測，本軟件系統(tǒng)會智能化區(qū)分這些觀測數(shù)據(jù)，以減少重復性勞動。

13. 本軟件系統(tǒng)，如果需要概算的話，概算趨近次數(shù)為3次。平差迭代次數(shù)最高為20次。迭代未知數(shù)修正值之最大絕對值小于實地0.0001m時迭代正常完成，否則將會給出提示。

14. 提供多種控制網(wǎng)圖形：控制網(wǎng)總圖、誤差橢圓圖、相對誤差橢圓圖、觀測邊圖、觀測方向圖、垂直角觀測圖、控制網(wǎng)展點圖、控制網(wǎng)DWG格式圖（可進行AutoCAD編輯）。

15. 本軟件能夠對遙遠的人不可到達或無法到達或雖可以到達但代價過高的目標進行觀測定位，例如測星距、窺測遠程敵方目標等。

16. 對于一個具體的大中型工程項目，若利用本軟件系統(tǒng)對工作方案布置設計得當，可以大大減少測繪專業(yè)人員的投入人數(shù)，并實現(xiàn)高速、高效完成規(guī)劃勘察、設計和長期施工觀測、監(jiān)測方面的有關生產(chǎn)任務。

17. 用戶不需要關心的工作。如，用戶不需要關心坐標高程如何計算、三角形及點、邊和角的編號、順序、相互關系與數(shù)量等、導線點的連接方向和順序、何種網(wǎng)型以及網(wǎng)的復雜程度等等。本軟件系統(tǒng)的后臺機器人功能（人工智能）將會自動完成上述這些工作，但不限于這些工作，這里不一一列舉?？傊?，對于控制測量工作中的復雜邏輯，由本軟件系統(tǒng)自動負責處理。

18. 精度信息框架。本軟件系統(tǒng)的精度信息框架是一種可靠的平差質量保證體系，主要包括以下內容：

1) 驗后單位權中誤差。

2) 未知點的縱、橫坐標中誤差和點位中誤差、相對點位中誤差；

3) 誤差橢圓和相對誤差橢圓；

4) 觀測值改正數(shù)；

5) 平面、高程可靠性指標數(shù)據(jù)：包括統(tǒng)計量、多余分量、內可控性、外可控性；

6) 粗差探測結果與粗差處理。

7) 觀測邊（平距）中誤差。

8) 在測角網(wǎng)和邊角網(wǎng)中，任意網(wǎng)會利用完全測角三角形計算測角中誤差，并給出完全測角三角形的個數(shù)。

19. 科學研究支持：本軟件系統(tǒng)，如果平面平差點數(shù)不超過10個，可以顯示主要最終內部矩陣和向量數(shù)據(jù)，供測繪科學工作者和在校大學生研究平差學和統(tǒng)計學參考，借助實際生產(chǎn)成果研究平差性質、以便有所發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造。方陣對角線數(shù)據(jù)將以紅色高亮顯示，便于觀察閱讀數(shù)據(jù)。有：

1) 誤差方程系數(shù)矩陣

2) 誤差方程常數(shù)項向量

3) 觀測值權矩陣

4) 法方程系數(shù)矩陣

5) 法方程常數(shù)項向量

6) 法方程系數(shù)矩陣之逆陣

7) 協(xié)因數(shù)矩陣

8) 可靠性矩陣

9) 改正數(shù)向量

20. 對于容易觀測的方向應該增加多余觀測，這對提高網(wǎng)的整體精度有益。并且，可以有效彌補和平衡困難地帶觀測值數(shù)量少的問題。而，對于重要的工程部位，為了進一步提高精度和可靠性，可以適當增加若干容易獲取的獨立觀測值。本軟件系統(tǒng)支持任意數(shù)量的不同觀測值自動化處理。

21. 利用本軟件能夠解決用傳統(tǒng)方法難以解決的問題。例如，對存在巨大障礙甚至通視障礙（如大型河流相隔、崇山峻嶺阻擋等）的目標以最少的代價進行精確的觀測定位。

22. 增加獨立觀測條件對于提升整個網(wǎng)的精度是明顯的，但過多的多余觀測卻是一種浪費?？梢栽诳刂凭W(wǎng)工作過程中試運行本軟件，通過查看日志文件，以了解當前的工作情況、把握工作進度、避免過多的多余觀測，以免造成人員和資源浪費等。

23. 全站儀設站點不需要按順序排序，其順序可以任意。

24. 不需要平差前先要對原始觀測文件進行排序。

25. 不論是平面還是高程均不需要提供測站數(shù)，平高網(wǎng)中的三角高程網(wǎng)平差不需要提供邊長值。

26. 對于任何復雜網(wǎng)，點的近似坐標計算沒有任何問題和影響，完全像簡單網(wǎng)的近似坐標計算一樣順利進行，其近似坐標的計算與平差計算的迭代次數(shù)、迭代收斂與否不需要特別值得注意，都一樣照常進行。也就是說，不論控制網(wǎng)有多么復雜、多么簡單，本軟件系統(tǒng)對于近似坐標的計算和平差迭代計算都是一樣進行的，不需要任何更多的額外考慮和限制，更不需要試算等。

27. 對于純測邊網(wǎng)（現(xiàn)在已很少使用）或個別困難地區(qū)觀測條件數(shù)太少（非不足）時，一部分三角形的近似解不唯一，其中有的三角形本軟件可以自動確解，而對于剩下的少數(shù)無法自動確解的三角形會讓用戶幫助確解，用戶只需要根據(jù)實際情況點擊“是”或“否”即可。

28. 本軟件中所述的全站儀是測角測距儀器的總代表，并不僅限于全站儀這一種測量儀器本身。

29. 本軟件系統(tǒng)能夠作為全站儀統(tǒng)一外業(yè)定點軟件，因其基本上可以滿足各種建立控制點的方案，是一種全新概念的測繪工程測量軟件系統(tǒng)。

由于本軟件系統(tǒng)幾乎規(guī)避了所有主要方面的諸多限制，大大簡化了工作過程，所以使得用戶的工作簡單化，工作量大幅度減少，實現(xiàn)輕松工作。這就是軟件智能化的效果。

二、程序和軟件方面

以上是以《全站儀任意網(wǎng)測量》軟件系統(tǒng)為例討論了智能化軟件的特點，而平差程序和平差軟件則一般只注重解決專業(yè)問題，其不同程度的會包含下面的若干限制項：

1. 平差程序和平差軟件適應的平差類型比較少，甚至比較單一，因此需要編寫多個程序和軟件來解決不同的平差類型。

2. 一般需要指定平面近似坐標的計算公式和方法，因此可能會對外業(yè)觀測方案產(chǎn)生一定限制，以滿足指定的近似坐標計算方法。用戶可能還需要關心三角形及點、邊和角的編號、順序、相互關系與數(shù)量、何種網(wǎng)型以及網(wǎng)的復雜程度、需要指定導線路線、方向等信息。尤其是無定向導線，需要按導線順序存放，設站點還要排序。有時，還需要指定或規(guī)定轉向角、并提供導線的連接方向。對新建控制點的數(shù)量也可能會有所限制。

3. 已知起算點、已知邊（若有）、已知方位角（若有）在網(wǎng)中的位置可能會有不同程度的限制，以及對網(wǎng)中的已知點通視問題也會有不同程度的限制。

4. 需要指定一個測站的水平零方向，需要零方向的觀測值是指定值。有的程序和軟件還需要對觀測方向和觀測邊長排序。

5. 全站儀設站點需要排序。需要提供測站數(shù)。

6. 有的需要在平差前先要對原始觀測文件進行排序。

7. 對于復雜網(wǎng)，所有點的近似坐標計算會大大受到影響，尤其對于觀測困難的地區(qū)，只有增加規(guī)定措施，這會給外業(yè)觀測工作帶來極大的不方便和加大外業(yè)工作量，還可能會影響到迭代計算次數(shù)甚至迭代不收斂，還要另外采取額外措施和諸多限制，比如需要試算等。

8. 有的程序還需要預先在數(shù)據(jù)文件中或在界面上提供誤差方程個數(shù)、法方程階數(shù)、總點數(shù)、已知點數(shù)、方向值組數(shù)、方向值總數(shù)、邊數(shù)總數(shù)等。

9. 大多數(shù)平差程序和平差軟件是不寫永久保存數(shù)據(jù)庫的，也不考慮網(wǎng)絡傳輸和軟件的在線使用等。

10. 有的程序和軟件可能數(shù)據(jù)文件是原始的，但與數(shù)據(jù)文件相關的數(shù)據(jù)卻放在界面上共用戶選擇、考慮，界面上的操作元素也因此多而繁雜，這同樣認為不是真正意義上的原始觀測數(shù)據(jù)文件，只是換了一種形式。

然而，智能化軟件完全不存在上述這些限制項，只需要提交原始觀測數(shù)據(jù)文件即可，因此智能化軟件會給工作帶來很大方便。