精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)MATLAB工具箱在測繪數(shù)據(jù)處理中的應用（文獻綜述）1前言測繪科學是一門以大規(guī)模數(shù)據(jù)甚至是海量數(shù)據(jù)處理、分析與應用為基礎的學科，其各項具體工作如測量平差、GPS高程與水準高程換算、遙感圖像處理、坐標換算、開采沉陷測繪數(shù)據(jù)處理等，都涉及大量的運算。MATLAB是由美國MathWorks公司開發(fā)的科學與工程計算軟件，它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成于易于使用的視窗環(huán)境中，它在大規(guī)模數(shù)據(jù)處理特別是矩陣運算方面具有其他軟件難以比擬的優(yōu)越性。MATLAB系統(tǒng)主要包括以下幾個部分:MATLAB開發(fā)環(huán)境、MATLAB語言、MATLAB工具箱和MATLAB的API。其中MATLAB工具箱是用MATLAB的基本語句編程的各種子程序集，用于解決某一方面的專門問題或實現(xiàn)某一類的新算法，其內(nèi)容十分豐富。利用MATLAB不斷推出的工具箱來跟蹤國外先進的計算方法與數(shù)學模型，避免了將主要的時間、精力放在數(shù)學模型算法及計算機編程上。因此，將MATLAB工具箱應用于測繪數(shù)據(jù)處理具有一定的實際意義和廣闊的前景。2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1MATLAB在測繪各領域中的應用測量信息的處理主要包括測量數(shù)據(jù)分析、預測和數(shù)據(jù)的可視化等。從測量平差理論中的平差、濾波和推估，到方差、協(xié)方差分量估計；從工程控制網(wǎng)解析法、模擬法優(yōu)化設計，到控制網(wǎng)的精度、可靠性和靈敏度的估算；從變形觀測數(shù)據(jù)處理中的多元回歸分析、逐步回歸計算，到采用灰色系統(tǒng)理論或時間序列分析理論建模，或者是把變形體視為一個動態(tài)系統(tǒng)，將一組觀測值作為系統(tǒng)的輸出，用卡爾曼濾波模型來描述系統(tǒng)的狀態(tài)等等。測繪信息處理的核心運算是矩陣運算，包括矩陣的生成、矩陣的加減乘除、矩陣的轉置、矩陣的求逆以及求矩陣的廣義逆等。MATLAB正是解決此類問題較好的軟件。例如，利用MATLAB進行遙感圖像的處理。由于MATLAB是一種基于向量而不是標量的高級程序語言,因而它從本質上就提供了對圖像的支持,這是用MATLAB進行圖像處理非常有優(yōu)勢的一點。MATLAB支持多種圖形圖像文件格式,包括BMP、GIF、TIFF、PCX、JPEG、PSD、PCD和WMF等。在MATLAB中提供了大量的用于圖像處理的函數(shù),如讀取圖像文件的imread函數(shù)；兩幅圖像相減imsubtract函數(shù)；使用直方圖均一化方法增強圖像對比度的histeq函數(shù)；實現(xiàn)二維自適應噪聲消除濾波的wiener2函數(shù)等,利用這些圖像處理函數(shù),可以很容易地實現(xiàn)對圖像進行如下處理:圖像的各種運算、鄰域操作、圖像變換、圖像的卷積與濾波、圖像的二值形態(tài)學操作、圖像增強、圖像復原、圖像編碼與壓縮、圖像分析和理解、圖像的小波分析等。另外，MATLAB也可用于地理信息系統(tǒng)，由于MATLAB具有強大的科學數(shù)據(jù)可視化能力，能夠將計算的結果以二維、三維、乃至四維的圖形表現(xiàn)出來，并且可以通過對圖形線性、立面、色彩、渲染、光線、視角等特性的處理，把計算結果表現(xiàn)得淋漓盡致。在MATLAB中分析三維數(shù)據(jù)，不但提供的現(xiàn)成函數(shù)很多，而且其靈活運用矩陣運算的方法，可以實現(xiàn)許多其他軟件無法實現(xiàn)的功能。最重要且便捷的是，許多復雜的運算在MATLAB中有專門的工具箱（函數(shù)集）來實現(xiàn)。2.2目前應用于測繪領域的MATLAB工具箱隨著MATLAB的逐步發(fā)展和功能豐富，它成為集數(shù)學、圖形處理和程序語言設計于一體的著名數(shù)學軟件，它包括擁有數(shù)百個內(nèi)部函數(shù)的主包和三十幾種工具箱。而可以在測繪領域應用的有神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱（NeuralNetworkToolbox)、數(shù)理統(tǒng)計工具箱（StatisticsToolbox)、模糊邏輯工具箱（FuzzyLogicToolbox)、小波分析工具箱（WaveletToolbox)、優(yōu)化工具箱（OptimizationToolbox)、地理信息處理工具箱（MappingToolbox）、圖像處理工具箱（ImageProcessingToolbox）等。（1）神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱(NeuralNetworkToolbox)：主要應用于BP網(wǎng)絡，Hopefield、Kohonen網(wǎng)絡，徑向基函數(shù)網(wǎng)絡，競爭、線性、Sigmoidal等傳遞函數(shù)，前饋、遞歸等網(wǎng)絡結構，性能分析及應用，自組織網(wǎng)絡等。現(xiàn)今人工神經(jīng)網(wǎng)絡(ArtificialNeuralNetworks)發(fā)展迅速,由于其具有以分布式存儲知識、以并行方式進行信息處理以及自學習能力等優(yōu)點,在測量數(shù)據(jù)處理中有著廣泛的發(fā)展前景。而使用MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱非常便利。在實際使用中,我們用的最廣泛的是反向傳播網(wǎng)絡(BP網(wǎng)絡)。（2）數(shù)理統(tǒng)計工具箱(StatisticsToolbox)：包含參數(shù)估計函數(shù)、累積分布函數(shù)、概率密度函數(shù)、分布矩函數(shù)、逆累積分布函數(shù)等，這些函數(shù)使得測繪數(shù)據(jù)的處理更加便捷。（3）模糊邏輯工具箱(FuzzyLogicToolbox)：主要應用于友好的交互設計界面，自適應神經(jīng)-模糊學習、聚類以及Sugeno推理，支持Simulink動態(tài)仿真，可生成C語言源代碼等。（4）小波分析工具箱（WaveletToolbox）：主要應用于基于小波的分析和綜合，圖形界面和命令行接口，連續(xù)和離散小波變換及小波包，一維、二維小波，自適應去噪和壓縮等。小波分析理論,是一種新的時頻局部化分析方法,被認為是自傅立葉方法后的突破性進展。小波工具可以在測繪領域的許多方面應用,如GPS信號消噪、衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)的壓縮與處理。（5）優(yōu)化工具箱（OptimizationToolbox）：主要應用于線性規(guī)劃和二次規(guī)劃，求函數(shù)的最大值和最小值，多目標優(yōu)化，約束條件下的優(yōu)化，非線性方程求解等。利用它可進行測量控制網(wǎng)的優(yōu)化設計。（6）地理信息處理工具箱（MappingToolbox）：針對經(jīng)緯度記錄的以度分秒為單位的系列矩陣,提供豐富的地圖投影、網(wǎng)格系統(tǒng)、專題地圖制作和地圖輸出功能。（7）圖像處理工具箱（ImageProcessingToolbox）：主要應用于二維濾波器設計和濾波輸入，圖像恢復增強，色彩、集合及形態(tài)操作，二維變換，圖像分析和統(tǒng)計等。在測繪領域中，它可用于遙感圖像處理等。除此以外，MATLAB虛擬現(xiàn)實工具箱、MATLAB遺傳算法工具箱均可以在測量數(shù)據(jù)處理中發(fā)揮重要的作用。3結語測繪科學發(fā)展至今,越來越顯示出其以海量數(shù)據(jù)為基礎的學科特點。精典水準測量數(shù)據(jù)處理到導線網(wǎng)控制網(wǎng)平差離不開數(shù)據(jù)處理；測量成果的坐標換算離不開矩陣的運算；“3S”技術的發(fā)展,帶來的大量GPS定位信息數(shù)據(jù)、GIS的圖形數(shù)據(jù)、RS的大量遙感影像數(shù)據(jù)就更離不開數(shù)據(jù)的處理。MATLAB工具箱功能強大,并且開發(fā)工具方便快捷。它突出的特點是簡捷,指令的表達與數(shù)學、工程中常用的習慣形式十分一致,編程的特點更貼近人們的思維方式。將MATLAB工具箱與測繪領域實際問題相結合,具有一定的現(xiàn)實意義。參考文獻：1鄭阿奇.MATLAB實用教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，20072聞新，周錄等.MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡應用設計[M].北京:科學出版社，20003高成等.MATLAB小波分析與應用[M].北京：國防工業(yè)出版社，20074高彩云，高寧.MATLAB回歸分析在測繪數(shù)據(jù)處理中應用[J].河南城建學院學報，2009,18(3):39-42.5楊建強,羅先香.MATLAB軟件工具箱簡介[J].永科學進展，2001,12(2)：237-2426曹先革,胡友健等.MATLAB在GPS網(wǎng)平差中的應用[J].地理空間信息，2007,5(4):71-737陳健.MATLAB在變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理中的應用[J].城市勘測，2009,02:130-1338聶桂根.MATLAB在測量數(shù)據(jù)處理中的應用[J].測繪通報，2002,02:39-409周衛(wèi).基于MATLAB的灰色系統(tǒng)沉降預測[J].測繪通報，2002,06:23-2610黃聲享等.小波分析在高層建筑物動態(tài)監(jiān)測中的應用[J].測繪學報,2003.23(4):153-157.11LUO,Z.C.,CHEN,Yong-qi,LIU,Y.X.MonitoringtheDynamicCharacteristicsofTallBuildings/r/