工程控制网模拟计算分析与优化设计
工程测量第3章工程控制网布设的理论与方法
工程控制网布设的步骤和方法
收集资料
收集工程项目的相关 资料，包括工程规模、 地理环境、施工要求 等。
确定布网方案
根据工程项目的特点 和要求，确定合适的 布网方案，包括控制 点的位置、密度、精 度等。
实地踏勘
对选定的控制点进行 实地踏勘，了解地形、 地物、交通等情况， 以便于施工和后期维 护。
控制点测量
数据整理与校核
02
数据转换与处理
03
数据可视化与分析
对观测数据进行整理、分类和校 核，确保数据的准确性和完整性。
将观测数据转换为统一坐标系下 的数据，并进行必要的数学处理， 如平差计算等。
将处理后的数据以图表、图像等 形式进行可视化，并进行相关分 析。
控制网的精度分析与评定
精度指标
01
根据工程要求，确定控制网的精度指标，如点位中误差、相对
按照规定的测量方法 和精度要求，对控制 点进行测量，获取准 确的地理坐标数据。
数据处理与分析
对测量数据进行处理 和分析，包括平差计 算、精度评定等，以 确保控制网的精度和 可靠性。
02
工程控制网的坐标系与投 影
坐标系及其分类
地理坐标系
以地球赤道面为基准，用于描 述地球上点的位置，通常采用
经纬度表示。
兰勃特投影
将椭球面上的点按照一定的数学公式 投影到平面上的方法，常用于大比例 尺地图制作。
通用横轴墨卡托投影
将地球表面的一部分投影到平面上的 方法，常用于全球范围的海图制作。
墨卡托投影
将地球表面全部投影到平面上的方法， 常用于航海和航空导航图制作。
坐标系的转换与联测
坐标系转换
将不同坐标系下的点进行坐标转换，以便统一使用某个坐标 系进行测量和计算。
珊溪水电站施工控制网的模拟计算和优化设计
值 的 多 余 观 测 分 量 很 大 ，说 明 该 观 测 值 对 全 网 的 精 度 无 贡 献 ， 某 种 意 义 上 讲 ， 观 测 值 是 多 余 的 ， 以 去 掉 。这 从 该 可
是 基 于 网 的 内 部 可 靠 性 进 行 工 程 控 制 网 优 化 设 计 的 基 本
思想 和 出发 点 。
水 库 正 常 蓄 水 位 为 １２Ｉ， 大 坝 高 １０８Ｉ， 顶 高 ４ Ｉ最 Ｔ ３．Ｔ 坝 Ｉ
程 １ ６８Ｉ 。 根 据 设 计 要 求 ， 溪 电 站 施 工 区 布 设 二 等 平 ５ ． Ｉ Ｔ 珊 面控 制 网 ， 依 飞 云 江 两 岸 共 布 设 ８个 点 （ 图 １ ， 带 网 见 ）星 状 ， 西 长 约 ２５ｋ ， 北 宽 约 １ｋ 东 ． ｍ 南 ｍ。 控 制 面 积 约 ４ ｋ 。 ｍ 采用 Ｔ ３经 纬 仪 按 二 等 网 规 范 要 求 测 角 ，用 ＤＩ０ ２光 电 ２０ 测距 仪 （ 称精 度 为 １ 标 ｍｍ＋１ｐ ｍ・ 测 边 。 ｐ Ｄ）
中 图 分 类 号 ： Ｕ１ ８２ Ｔ ９．
文献标 识码ห้องสมุดไป่ตู้： Ｂ
文 章 编 号 ： ６ １ １ ９ （０ ２ ０ － ０ ３ ０ １ ７ － ０ ２２ ０ ） ５ ０ ４ － ４
１工 程 概 述
珊 溪 水 电 站 位 于 浙 江 省 东 南 部 温 州 市 文 成 县 境 内 的 飞 云 江 干 流 上 ，坝 址 位 于 珊 溪 镇 上 游 约 １ｋ 处 的 峡 谷 ｍ 内 ， 温 州 市 ７ｋ 距 文 成 县 ２ ｍ。 距 ｍ， ８ｋ 测 区 情 况 ： 溪 镇 属 文 成 县 一 大 镇 ， 通 便 利 ， 区 珊 交 镇 内 有 一 桥 贯 通 左 右 两 岸 ， 云 江 上 游 两 岸 为 山 地 ， 上 有 飞 山 零 星树 木 ， 视 条件 良好 ， 天雨 水较 多 。 通 夏
工程测量学习题(完整)
《工程测量学》课程习题含答案1 第一章FIG：国际测量师联合会Engineering Geodesy工程测量学广义工程测量学:不属于地球测量,国家地图范畴的地形测量和不属于官方的测量；1、工程测量学是研究地球空间（包括地面、地下、水下、空中）中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设表现的理论、方法和技术的一门应用性学科。
2、工程测量学主要包括以工程建筑为对象的工程测量和以机器设备为对象的工业测量两大部。
3、工程测量按工程建设的规划设计、施工建设和运营管理三个阶段分为工程勘测、施工测量和安全监测。
4、工程测量学的主要内容包括：模拟或数字的地形资料的获取与表达；工程控制测量及数据处理；建筑物的施工放样；大型精密设备的安装和调试测量；工业生产过程的质量检测和控制；工程变形及与工程有关的各种灾害的监测分析和预报；工程测量专用仪器的研制与应用；工程信息系统的建立与应用等。
1、自20世纪50年代发起组织了一个每隔3～4年举行一次的“工程测量国际学术讨论会”，由德国、瑞士和奥地利三个国家发起召开。
2、通用仪器可以观测方向、角度、倾斜度、高差和距离等几何量。
3、测绘学的二级学科有大地测量学、工程测量学、地图制图学、摄影测量学和不动产地籍与土地整理。
2 第二章工业场地竖向布置：将厂区的自然地形平整改造，保持竖向联系，合理组织排水，保持填挖平衡。
施工放样：按照设计和施工技术要求，将图纸上设计建筑物平面位置形状和高程现场标定。
测量监理：对工程施工中的测量数据进行审查和校核。
工程测量信息系统：为工程规划设计，施工建设，安全运营服务的信息管理系统。
1、一般的工程建设，基本上可以分为三个阶段，即规划设计、施工建设、运营管理。
2、桥梁规划设计阶段的测量工作主要有：桥位平面和高程控制测量、桥址定线测量、断面测量、桥位地形测量、河床地形测绘和流向测量等。
3、大坝管理综合信息系统包括数据采集子系统、大坝安全监测数据库、库区地理信息系统、管理办公自动化、信息发布、安全评判和灾害虚拟仿真等子系统。
工程控制网优化设计方案
工程控制网优化设计方案一、引言随着现代社会的发展，大部分工程项目都会使用到工程控制网。
工程控制网是一个用于地形测量和工程建筑的重要基础设施，在土木工程、建筑工程、水利工程和交通工程等领域都有着广泛的应用。
因此，如何优化工程控制网设计是一个重要的课题。
通过对工程控制网进行优化设计，可以提高工程测量的精度和效率，减少测量成本，为工程施工提供更好的保障，达到经济和社会效益。
本文将介绍工程控制网的基本概念和作用，分析工程控制网优化设计的必要性，然后提出一种基于GPS和GIS技术的工程控制网优化设计方案，并对其进行深入探讨。
二、工程控制网的基本概念和作用工程控制网是用于工程测量和建筑的一种基础设施，由一系列控制点构成，主要用于测量和定位工程项目的各个部分。
在工程测量中，控制网可以提供精确的水平和垂直控制，以确保工程施工的精度和准确度。
同时，工程控制网也是测绘和地理信息系统的基础设施，用于地图制图、地形测量、环境监测等方面。
三、工程控制网优化设计的必要性随着科学技术的发展和工程项目的复杂化，对工程控制网的精度和稳定性要求也越来越高。
然而，传统的工程控制网设计存在一些问题，如控制点过于密集、控制点分布不均匀、控制点传递效率低等。
这些问题导致工程测量成本高、效率低，无法满足现代工程项目的需求。
因此，需要对工程控制网进行优化设计，提高其精度和效率，降低测量成本。
目前，基于GPS和GIS技术的工程控制网优化设计方案已经成为一个研究热点。
四、基于GPS和GIS技术的工程控制网优化设计方案GPS（全球定位系统）和GIS（地理信息系统）是两种现代化的测量技术，它们广泛应用于地理空间数据收集、处理和分析，具有较高的精度和效率。
基于GPS和GIS技术的工程控制网优化设计方案主要包括以下几个方面：1. 控制点选取和布设在工程控制网的优化设计中，首先需要进行控制点的选取和布设。
传统的控制点布设是靠人工判断和摸索，容易出现偏差和误差。
精密工程测量控制网的建立方法探究 庄永国
精密工程测量控制网的建立方法探究庄永国发表时间：2018-03-07T15:11:52.317Z 来源：《基层建设》2017年第33期作者：庄永国张利平[导读] 摘要：技术的进步，带动了社会的发展，工程中对于测量精度的要求显著提高，由于工程的复杂程度不断增加，所以必须实现测量精度的极大提高才能满足工程的实际建设要求。
青海省桥头铝电股份有限公司青海 810100 摘要：技术的进步，带动了社会的发展，工程中对于测量精度的要求显著提高，由于工程的复杂程度不断增加，所以必须实现测量精度的极大提高才能满足工程的实际建设要求。
传统采用的施工方法和手段往往难以满足工程的实际需要，必须不断优化处理，实际上，精密的工程测量一直是测量人员关注的热点，代表着测量工作的发展方向。
本文就精密工程测量控制网的建立方法进行了详细的讨论。
关键词：精密工程；测量控制网；建立方法一、控制网的布置精密工程测量就是将绝对测量精度控制在毫米级，控制相对测量精度约为10um，选取先进的设备仪表以及技术方式实现的一二类工程测量工作。
控制网的设置意义在于在工程的施工之前、施工中以及施工后期，在不同的阶段对待测量点进行放样处理，为点和面提供稳定的测量基准。
相对精密的测量很大程度上和国家的大范围测量、有机常规测量存在着一定的区别，因此，在控制网的设计方面，都是首先进行优化设计，然后结合后期需要，再进行精度、可靠性以及灵敏度的设计。
在操作中，多观测，提高设计的灵敏度以及可靠性。
以便于进行方差定位和方差估计。
对于GPS网络的布置，必须注意观测条件，采用相对精密的星历解算基线。
如果工程的精密程度较高，则可以不采用GPS网络，实现GPS网络和边角网络的联合处理，如果成本增加，可以通过进一步的实验来进行检查。
工程控制网络的优化设计方法包括两类，一类是解析法，另一类是模拟法。
解析法的作用原理在于优化设计的结构理论函数以及约束条件，进行目标函数极大值以及极小值的求解，将网络的精度、可靠性以及灵敏度作为目标函数或者约束条件。
工程测量 课程设计 控制网优化设计
工程控制网优化设计—科傻软件的使用分析作者:王震阳20094176指导教师：吴兆福专业名称：测绘工程09-1班2019年11月19日一、可傻软件介绍 (3)二、兼容的数据格式 (4)三、主要功能 (18)四、软件使用过程 (20)五、使用心得 (31)一、可傻软件介绍科傻系统（COSA）是“地面测量工程控制和施工测量内外业一体化和数据处理自动化系统”的简称，包括COSAWIN 和COSA-HC两个子系统。
COSAWIN在IBM兼容机上运行。
COSAWIN系统除具有概算、平差、精度评定及成果输出等功能外，还提供了许多实用的功能，如网图显绘、粗差剔除、方差分量估计、贯通误差影响值计算及闭合差计算等。
该系统不同于其它现有控制网平差系统的最大特点是自动化程度高，通用性强，处理速度快，解算容量大。
其自动化表现在通过和COSA子系统COSA-HC相配合,可以做到由外业数据采集、检查到内业概算、平差和成果报表输出的自动化数据处理流程;其通用性表现在对控制网的网形、等级和网点编号没有任何限制,可以处理任意结构的水准网和平面网,无须给出冗余的附加信息；其解算速度快，解算容量大表现在采用稀疏矩阵压缩存储、网点优化排序和虚拟内存等技术，在主频166MHZ的586微机上，解算500个点的平面和水准控制网不到1分钟；在具有20MB剩余硬盘空间的微机上，可以解算多达5000个点的平面控制网。
图1（程序主界面）图1（科傻软件主界面）二、兼容的数据格式科傻文件为标准的ASCⅡ码文件，可以使用任何文本文件编辑器打开，平常我们将打开方式设置为以“文本文档的形式打开”即可。
对于不同的功能对应不同格式的文件，下面将主要的文件格式进行详细说明。
1.控制网观测文件，取名规则为“网名.in1”和“网名.in2”,分别是高程观测文件和平面观测文件的命名格式，其实的“英文字母代表in”输入的意思。
图2（高程观测文件格式及内容）图3（平面观测文件格式及内容）上图中文件的第一部分（示例图2中为前两行）为：已知点点名，高程。
工程控制网模拟计算分析与优化设计
一、目的与要求1.通过实践环节，培养运用本课程基本理论知识的能力，学会分析解决工程技术问题；加深对课程理论的理解和应用，提高工程测量现场服务的技能。
2.掌握工程测量地面控制网模拟设计计算的基本理论和方法，对附合导线进行设计、模拟计算、统计分析和假设检验，对结果进行分析，发现附合导线存在的问题，提出相应得对策，通过与边角网模拟计算结果的比较，加深对地面控制网的精度和可靠性这两个重要质量指标的理解。
3.掌握基于观测值可靠性理论的控制网优化设计方法，能根据工程要求独立布设地面控制网并进行网的模拟优化设计计算。
4.掌握COSA系列软件的CODAPS（测量控制网数据处理通用软件包）的安装、使用及具体应用。
二、内容与步骤2.1附合导线模拟计算2.1.1模拟网的基本信息网类型和点数：附合导线、全边角网，9个控制点。
网的基准：附合导线为4个已知点、全边角网取1个已知点和1个已知方向。
已知点坐标：自定待定点近似坐标：自定边长：全边角网1000 ～ 1500m 左右，附合导线 400～ 500m2.2计算步骤1.人工生成模拟观测方案设计文件“导线数据.FA2”在主菜单“新建”下输入等边直伸导线的模拟观测数据，格式按照 COSA2 的规定输入，另存为“导线数据.FA2”。
文件如下：1.8,3,2D1,0,1261.778,671.640D2,0,997.212,1086.813D3,1,1242.007,1542.800D4,1,1027.823,2001.479D5,1,1258.483,2496.456D6,1,1071.641,2921.460D7,1,1226.964,3367.157D8,0,1031.118,3795.525D9,0,1114.036,4306.353D2L:D1,D3S:D3…………2.主菜单“设计”栏的下拉菜单，有三项子菜单项，单击“生成正态标准随机数”，将弹出一对话框，要求输入生成随机数的相关参数。
浅谈施工控制网的优化设计
浅谈施工控制网的优化设计摘要：在工程施工阶段,施工控制网能有效保证各建筑物轴线之间的相对关系、相对稳定及相对精度,对工程的定线放样起控制作用，因此施工控制网的精度显得异常重要。
为使施工控制网的作用发挥到最大，施工控制网的优化设计尤为重要，它能为工程建设节约成本，提高效率。
因此通过运用合理技术手段更加完善的优化施工控制网成为我们共同努力的目标。
关键词：施工控制网、精度、设计、优化、跟据作业的过程，通常将施工控制网的优化设计划分为四个阶段，即：零类设计，一类设计、二类设计和三类设计。
零类设计是控制网参考系或基准的设计问题，它包括数据处理的方法和坐标系的选择，不同用途的控制网选择不同的数据处理方法。
由于施工控制网要考虑相对点位的精度问题，因此零类设计通常采用传统的习惯做法。
一类设计是控制网的网形设计问题，是在预定测量精度的前提下，确定最佳的点位概略坐标和联系方式控制点的设计位置，主要受施工放样的需要及地形和设备条件的制约，有些因素目前还很难用数学的方式表示。
而控制网的图形(即控制点之间的联系方式)对网的图形强度影响较大，它是一类设计的主要研究内容。
二类设计是控制网在图形固定的前提下，寻求最佳的精度配置，它是控制网优化设计的热点问题。
三类设计则是对已有控制网的改善，它一般要包含零类、一类和二类设计。
施工控制网优化设计的作用，是使所求解的控制网的图形和观测纲要在高精度、高可靠性及低成本意义上为最优。
针对施工控制网设计的特点，求出图形和观测纲要同时满足预先规定的优化设计指标。
一、优化设计指标控制网的优化设计指标包括精度、可靠性和经济费用指标。
精度指标一般通过精度约束函数来满足。
可靠性分为内部可靠性和外部可靠性，常用的指标有：观测量的多余观测分量、可发现粗差的下界值、外部可靠性尺度等。
控制网最终的优化结果，是各个阶段优化设计的总和。
因此，在各个阶段的优化设计上不必强求同时满足精度、可靠性和费用指标，而最后的优化设计结果中达到这三项指标便可。
常用制图软件及控制网的优化设计
1.地形图测绘中成图软件的比较
——南方CASS ——清华山维EPS ——浙大万维WalkISurvey
主要内容
2.控制网的优化设计
南方 CASS
清华山维 EPS
浙大万维 WalkISurvey
CASS地形地藉成图软件是基于AutoCAD平台技术的GIS前端数据处理系统。 广泛应用于地形成图、地籍成图、工程测量应用、空间数据建库等领域。
CASS和国内众多建筑制图软件一样， 依托于全球公认的优秀的图形与设计平台 AutoCAD，以类似于插件的形式与 AutoCAD高度融合，具有较高的系统兼 容性和较低的软件学习成本，得到用户一 致好评。
南方 CASS
主要功能：
绘制数字化地形图
空间数据建库
绘制数字化地籍图
工程应用
主要优势：
专业性较强，适合大批量展点 提供了比例尺、较为全面的地物、地形等模板 具有较好的兼容性
南方 CASS
清华山维 EPS
EPS地理信息工作站是北京清华山维新技术开发有限 公司为满足“以地理信息服务为中心”的信息化测绘生产 需求而推出的测绘生产活动多种业务模块集成化软件系统。
EPS地理信息工作站集信息化测 绘生产技术体系、工艺流程、生产工
具、数据管理于一体，同样与CAD高
度融合，较好地实现了数据转换、图 属关联、数据处理、GIS建库、动态
南方 CASS
清华山维 EPS
浙大万维 WalkISurvey
CASS全面面向GIS， EPS解决了测绘行 WalkISurvey是 彻底打通数字化成 业内面向GIS数据 Walk系列中GIS前 图系统与GIS 接口， 生产普遍存在的因 端数据采集软件， 与空间信息获取密切相关的测绘行业近十年来发生了巨大而深 使用骨架线实时编 为数据格式、数据 主要解决各种测量 刻的变化，基于GIS标准不统一而带来 对数据新要求，测绘成图软件也正由单纯的“电 辑、简码用户化、 的外业和内业常规 GIS子地图”功能转向全面的 无缝接口等先 的数据入库难、更 作业问题，测图和 GIS数据处理，从数据采集、数据质量控制 进技术。 制图WalkISurvey 到数据无缝进入GIS新难、质量控制难 系统，GIS前端处理软件扮演越来越重要的角色。 等一系列问题。 的根本目的。
控制网优化设计课程设计
控制网优化设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解控制网优化设计的基本原理，掌握相关概念和术语；2. 学会分析控制网优化设计中的关键因素，了解不同优化方法的应用场景；3. 掌握控制网优化设计的数学模型和求解方法，能够运用相关软件工具进行简单案例分析。
技能目标：1. 能够运用所学知识对控制网进行优化设计，提高控制系统的性能；2. 培养学生运用数学建模、求解器等工具解决实际问题的能力；3. 提高学生的团队协作和沟通能力，能够在小组讨论中发挥积极作用。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对控制网优化设计的学习兴趣，激发其探索精神；2. 培养学生具备良好的工程素养，认识到优化设计在工程实践中的重要性；3. 引导学生关注控制网优化设计在现实生活中的应用，提高其社会责任感和创新意识。
本课程针对高年级学生，课程性质为专业核心课程。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，强调学生的主体地位，充分调动学生的积极性。
课程目标分解为具体学习成果，以便于教学设计和评估。
通过本课程的学习，期望学生能够掌握控制网优化设计的基本理论和方法，具备一定的实际操作能力，为今后从事相关领域工作奠定基础。
二、教学内容1. 控制网优化设计基本原理- 控制网优化设计概念与分类- 控制网优化设计的基本方法与步骤2. 控制网优化设计关键因素分析- 控制网结构分析- 控制网精度分析- 控制网可靠性分析3. 控制网优化设计数学模型与求解方法- 线性规划模型- 非线性规划模型- 整数规划模型- 智能优化算法4. 控制网优化设计案例分析- 选择具有代表性的控制网优化设计案例- 分析案例中的优化目标、约束条件及求解方法- 实践操作：运用相关软件工具进行案例求解5. 控制网优化设计实践与讨论- 小组讨论：针对不同优化方法的应用场景进行探讨- 实践操作：学生分组进行控制网优化设计实践- 成果展示：展示优化设计成果，进行评价与讨论教学内容按照教材章节进行组织，注重科学性和系统性。
gps工程控制网的优化设计
.192-|工程设计I Engineering Design(2019年第21期〕GPS工程控制网的优化设计孔祥豪(苏交科集团股份有限公司，江苏南京210019)摘要：GPS测量技术手段精度较高、效率较高，具有一定的灵活性，其应用范围越来越广泛。
分析GPS X程控制网的基础原理以及各项关键因素，综合实际状况根据规定要求，进行GPS工程控制网的优化设计，可以为GPS工程控制网的优化工作提供参考与支持。
基于此，文章主要对GPS X程控制网的优化设计进行了简单的分析，研究了GPS控制网定位原理与种类，分析了GPS相对定位的误差源分析，重点探究了GPSX程控制网的优化设计的方式与手段。
关键词：GPS工程控制网；优化设计；精度中图分类号：S127文献标志码：A文章编号：2096-2789(2019)21-0192-021GPS控制网定位原理与种类根据己知点、仪器架设位置、未知点的参数，可以将其分为前方、侧方以及后方交会三种结构类型。
GPS 定位原理是通过几何以及物理的基础性原理，通过空间运行的卫星与地面点距离交会地面测量其未知位置。
GPS定位测试种类繁多，根据基本观测量的不同可以将其分为伪距测量以及载波相位测量两种形式：根据参考点位置的不同可以分为绝对定位以及相对定位两种方式；根据定位结果获得的时效可以分为定时定位以及事后定位两种；根据接收机在测量作业中的状态可以将其分为静态定位以及动态定位两种形式。
现阶段高精度的GPS静态定位主要通过相对定位的方式分析，将在相位作为主要的观测量，其基本的组合方式可以分为单差、双差以及三差几种形式，差分的结果与计算的量之间有着密切的关系。
通过差分形式观测可以有效降低存在的系统误差，达到控制平差计算中未知数数量的目的。
通过GPS定位，基于GPS卫星以及用户接收机天线距离作为基本的观测量，根据对已知卫星瞬间坐标确定分析用户接收机对应的点位参数，进行测量分析。
2GPS相对定位的误差源GPS测量中会受到多种误差的综合性干扰因素的影响，降低GPS定位的精准性。
工程测量基本术语标准[GB T50228-96]条文说明
![工程测量基本术语标准[GB T50228-96]条文说明](https://img.taocdn.com/s3/m/29185f5d804d2b160b4ec036.png)
料 借鉴了国内外相关专业的术语标准 收集了 年来国内工程测量和工程摄影测量领域中生产
设计 科研和教学中出现的基本术语 同时参考了有关国际标准和国外先进标准 并广泛征求了全
国有关单位的意见 最后由我总公司会同有关部门审查定稿
鉴于本标准系初次编制 在执行过程中 希望各单位结合工程实践和科学研究 认真总结经验
面展开成一平面 就得出中央子午线两侧的一部分地区在平面上的投影 这就形成了中央子午线为
纵轴 赤道为横轴的高斯平面直角坐标系如图 所示
高程基准
英文对照词
摘自全国自然科学名词审定委员会的 测绘学
名词
年国家高程基准
根据不同验潮站求得的平均海水面之间存在差异 我国历史上出现过
若干个高程基准 我国曾规定青岛验潮站求得的 年黄海平均海水面所
式中
折光系数 一般为
地球曲率 取
觇标高
仪器高
两点间垂直角
英文对照词是根据 英汉测绘词汇 中地球曲率改正
与折光改
正
合并而成
垂线偏差
英文对照词
摘自中国科学院自然科学名词编定室编定的 英汉测绘词
汇
选点 造标与埋石
造标
英文对照词
选自英国波福特 大地测量学
摘自 英汉测绘词典
埋石
根据德国标准 测量学术语 缩写和惯用符号
具体由中国有色金属工业西安勘察院会同煤炭部航测遥感局 中国有色金属工业昆明勘察院 首钢
宁波勘察研究院 铁道部专业设计院 机械部勘察研究院 交通部第二航务工程勘察设计院共同编
制而成 经建设部 年 月 日以建标
号文批准 并会同国家技术监督局联合发布
在本标准的编制过程中 标准编制组进行了广泛的调查研究 收集和查阅了国内外的大量资
GNSS控制网网型的优化设计
GNSS控制网网型的优化设计作者：李宗勋来源：《大科技·C版》2018年第08期摘要：本文提出采用逐个剔除法对控制网的网型进行优化设计，通过衡量每条基线对网型平均点位精度的影响，逐个剔除基线，从而得到最优化的网型。
并结合相关算例进行分析，证明该方法能够大幅提高工作效率。
关键词：GNSS控制网；逐个剔除法；网型优化中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）23-0174-021 引言由于GNSS控制网的特殊性（由多台GNSS接收机同步观测，同时获得多个观测量），采用所有可能的连接构成控制网可以使网的整体精度达到最高，但是这意味着其经济指标要达到最大，而GNSS控制网的目的是使网的整体精度满足施工的要求。
对于一个含有n个GNSS点的控制网，最多由s=n（n-1）/2条独立基线组成，从中选取m条基线主要有两种方法。
一是从这s条基线中选择m条基线的全组合方案，计算网的整体精度，选择精度最高的选取方案。
二是剔除法，即从s条基线中逐个剔除对网的整体精度贡献最小的基线，一直剔除到剩下m条基线为止。
m的选择主要考虑GNSS网的等级以及经济指标。
2 基线向量优化选取的主要方法（1）全组合法n个GNSS点最多由s=n（n-1）/2条独立基线组成，选取m条基线有C种方案，理论上将每种方案的GNSS网的点位精度因子都计算出来，精度最高的一组即为最优方案，实际上这种算法实现较为困难。
例如有20个点的GNSS网，最多由20（20-1）/2=190条独立基线构成网形，从中选择30条基线，就有C=190！/（30！160！）=7.74×1034种方案，超出了一般计算机的计算能力。
（2）逐个剔除法n个GNSS点的控制网最多由s=n（n-1）/2条独立基线组成，按间接平差求得该网的未知数协因数阵为：若从中剔除第i条基线，利用矩阵反演公式可得到由S-1条基线组成的未知数协因数阵：式中，B为的第i条基线向量的误差方程系数阵。
GPS控制网优化设计探讨与分析
１ ． ２ 高精 度 原 则
高精度是 Ｇ Ｐ Ｓ控制相对 于其他控 制最 明显 的优 势之一 ， 它是 的测量控制 网 ， 本文将就上述几方 面的标准 对 Ｇ Ｐ Ｓ控制 网的优化 测量工作 的基 石 。设 计 时先 确 定 网形 结 构 ， 再 根 据 网形 ， 得 到 设计进行解析 。 Ｇ Ｐ Ｓ控制 网的设 计矩阵 。通过对常 用坐标 方差 ， 也就 是协方 差阵
１ ＧＰ Ｓ控 制 网设计 原则
进行分析确认整 个控 制 网的精度 指标 。实际应 用 时多用 点 与点
角度和方位的方差或标准差来进行 比较分析 。 对Ｇ Ｐ Ｓ控制 网优化设计就 是对 它的可靠性 、 精 确性 和经济性 之间的距离 、
选取前 ２ １个数据作为学习样本 ， 分别 利用 多元 回归 模型 、 时 出输入与输 出之 间的内在 关系 ， 从 而建立模 型 。从表 ２中可以发
［ Ｊ ］ ． 现代 测绘 ， ２ ０ ０ ４， ２ ７ （ １ ） ： ３ ６ － ３ ８ ． ［ ３ ］ 史玉峰 ， 孙保琪． 时 间序列分析及其在 变形数据 分析 中的应
用［ Ｊ ］ ． 金属矿 山， ２ ０ ０ ４ （ ８ ） ： １ ３ － １ ５ ． 表 ２中误差为预测值 与实测值之差 ， 由表 ２可 以看 出， 在 ３种 ［ ４ ］ 胡伍生． 神 经 网络理论 及其 工程应 用［ Ｍ］ ． 北京： 测 绘 出版 模型 中 ， 神经 网络模 型的拟合精度 最好。 社． ２ ０ ｏ ６ ．
问序列模型 、 神经 网络模 型预 测后 ３个样本 的变形 量 ， 其结 果对 现神经 网络模 型预测 结果较好。 比见表 ２ 。
表 ２ 预测数据对 比表
实 多元 回归模型 时间序列模 型
参考文献 ：
工程测量报告--工程控制网的优化设计
《工程测量学》实习报告工程控制网的优化设计2011 年 4 月24 日1 基本要求------------------------------------------------------------------------------------- 32 实习目的-------------------------------------------------------------------------------------3 3平面网的模拟计算与分析（COSA）---------------------------------------- 34 控制网的优化设计-------------------------------------------------------------- 45 总结--------------------------------------------------------------------------------- 51 基本要求名称：工程控制网的优化设计采用软件：COSA系列软件的CODAPS（测量控制网数据处理通用软件包），自研发软件。
2 实习目的掌握工程测量控制网模拟法优化设计计算的基本理论和方法，学习对典型工程控制网的计算机辅助模拟计算设计和结果分析，通过加扰动和删“肥网”观测量等方法进行工程控制网优化设计，并比对优化结果。
分别使用两种软件进行上述过程，对比两软件的差别。
3平面网的模拟计算与分析（COSA）3．1观测方案文件：人工生成简化的观测方案文件“网名.FA2”(只含一组精度)，单击“生成初始观测方案文件”菜单项。
平面网观测方案文件结构:第1行(观测精度指标部分)：方向中误差，边长固定误差（mm），比例误差（ppm）第2行到第K行(控制点坐标部分):点名，点类型(0-已知点，1-未知点),Ｘ坐标，Ｙ坐标…，……，……，……第K+1行(已知方位角部分,有已知方位角值时才有此行):测站点，照准点，Ａ，方位角值从第K+2行起(观测方案部分)：测站点点号L(代表方向)：照准点点号1,....., 照准点点号n（按顺时针方向排序）S(代表边长): 照准点点号1,....., 照准点点号n（按顺时针方向排序）观测值方案文件示例(网名.FA2)1.7,2,2 /H,0,2000.000,3000.000A,1,3183.917,3000.000B,1,2588.415,3814.643C,1,1467.472,3840.727D,1,487.716,3347.045E,1,918.248,2369.768F,1,1775.682,1811.933HL:A,B,C,D,E,FS:A,B,C,D,E,FAL:B,C,D,H,E,FS:B,C,D,H,E,FBL:C,D,E,H,F,AS:C,D,E,H,F,ACL:D,E,F,H,A,BS:D,E,F,H,A,BDL:E,F,H,A,B,CS:E,F,H,A,B,CEL:F,A,H,B,C,DS:F,A,H,B,C,DFL:A,B,H,C,D,ES:A,B,H,C,D,E3．2生成正态标准随机数单击“生成正态标准随机数”，将弹出一对话框，要求您输入生成随机数的相关参数，第一个参数用于控制生成不相同的随机数序列，其取值可取1-10的任意整数。
控制网优化设计实习报告
实习报告一、实习背景与目的随着我国经济的快速发展，各类工程建设项目如雨后春笋般涌现。
工程控制网作为工程建设的基础，其优化设计对于提高工程质量、缩短建设周期具有重要意义。
本次实习旨在通过参与控制网优化设计项目，掌握控制网优化设计的基本原理和方法，提高实际操作能力。
二、实习内容与过程1. 实习前的准备在实习开始前，我认真学习了控制网优化设计的相关理论知识，包括控制网的基本概念、优化设计的目标和原则、各类优化设计方法等。
同时，我还了解了实习所需软件工具的使用方法，如全球定位系统（GPS）等。
2. 实习过程（1）控制网优化设计方案制定在实习的第一周，我参与了控制网优化设计方案的制定。
根据工程项目的实际需求，我们确定了控制网的精度、范围、点位分布等设计原则。
同时，结合项目特点，我们选择了合适的优化设计方法，如最小二乘法、模拟退火算法等。
（2）控制网观测数据采集在实习的第二周，我参与了控制网观测数据的采集。
利用GPS设备，我们对控制网中的各个点位进行了精确测量，获取了大量的观测数据。
在数据采集过程中，我认真遵守操作规程，确保了数据的准确性和可靠性。
（3）控制网优化设计计算与分析在实习的第三周，我利用实习前学习的理论知识，对采集到的观测数据进行了处理和分析。
通过最小二乘法计算，我们得到了控制网的最优解，即各控制点的坐标及其协因数。
同时，结合模拟退火算法，我们对控制网进行了强度优化设计，提高了控制网的可靠性和精度。
（4）实习成果汇报与讨论在实习的最后一周，我撰写了实习报告，并对实习成果进行了汇报。
报告中详细介绍了实习过程中所采用的方法、计算过程和分析结果。
在汇报过程中，同学们积极提问，共同探讨了控制网优化设计中的关键技术问题。
三、实习收获与反思通过本次实习，我掌握了控制网优化设计的基本原理和方法，提高了实际操作能力。
同时，实习过程中的团队协作和讨论，使我更加明白了沟通与交流的重要性。
然而，实习过程中也暴露出我在理论知识掌握和实际操作方面的不足。
控制网优化设计
（3）二类设计（权设计）。即在控制网的网形和网的精 度要求已定的情况下，进行观测工作量的最佳分配（权 分配），决定各观测值的精度（权），使各种观测手段 得到合理组合。 （4）三类设计（加密设计）。是对现有网和现有设计 进行改进，引入附加点或附加观测值，导致点位增删或 移动，观测值的增删或精度改变。
近代控制网优化设计不 同于上述规范化设计， 而是一种更为科学和精 确的设计方法。它能同 时顾及的不仅有精度和 费用指标，还有其他一 些指标。应用这种方法， 可求得最为合理的设计 方案。然而此法也有不 足之处，主要是计算工 作量大，必须依靠计算 机进行。
在控制网的技术设计中，首先考虑的是精度指 标，其次是网的费用指标，这是传统的技术设计 方法。在这种方法中，主要以技术规范为依据， 只要设计出的控制网经过精度估算，得出最弱边 的相对精度能够满足有关规范对某一等级控制网 的精度要求，即基本上完成了设计任务. 近代控制网优化设计不同于上述规范化设计， 而是一种更为科学和精确的设计方法。它能同时 顾及的不仅有精度和费用指标，还有其他一些指 标。应用这种方法，可求得最为合理的设计方案。 然而此法也有不足之处，主要是计算工作量大， 必须依靠计算机进行。
解析法具有计算机时较少理论上较严密等优点但其数学模型难于构造最优解有时不符合实际或可行性差权的离散化和程序设计较费时等缺2模拟法模拟法是对经验设计的初步网形和观测精度模拟一组起始数据与观测值输入计算机按间接参数平差组成误差方程法方程求逆进而得到未知参数的协因数阵或方差协方差阵计算未知参数及其函数的精度估算成本或进一步计算可靠性数值等信息
• 3.费用标准 ： 布设任何控制网都不可一味追求高精度和 高可靠性而不考虑费用问题，尤其是在讲究经济效益的今 天更是如此。网的优化设计，就是得出在费用最小（或不 超过某一限度）的情况下使其他质量指标能满足要求的布 网方案。具体地说就是采用下列的某一原则：（1）最大原 则。在费用一定的条件下，使控制网的精度和可靠性最大 或者可靠性能满足一定限制下使精度最高。 （2）最小 原则。在使精度和可靠性指标达到一定的条件下，使费用 支出最小。优化设计中，主要考虑的是观测费用。由于各 种不同观测量，采用不同的仪器，其计算均不一样，很难 有一完整的表达式表达出来，只能视具体情况，采用不同 的计算公式。
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一、目的与要求1.通过实践环节，培养运用本课程基本理论知识的能力，学会分析解决工程技术问题；加深对课程理论的理解和应用，提高工程测量现场服务的技能。
2.掌握工程测量地面控制网模拟设计计算的基本理论和方法，对附合导线进行设计、模拟计算、统计分析和假设检验，对结果进行分析，发现附合导线存在的问题，提出相应得对策，通过与边角网模拟计算结果的比较，加深对地面控制网的精度和可靠性这两个重要质量指标的理解。
3.掌握基于观测值可靠性理论的控制网优化设计方法，能根据工程要求独立布设地面控制网并进行网的模拟优化设计计算。
4.掌握COSA系列软件的CODAPS（测量控制网数据处理通用软件包）的安装、使用及具体应用。
二、内容与步骤2.1附合导线模拟计算2.1.1模拟网的基本信息网类型和点数：附合导线、全边角网，9个控制点。
网的基准：附合导线为4个已知点、全边角网取1个已知点和1个已知方向。
已知点坐标：自定待定点近似坐标：自定边长：全边角网1000 ～ 1500m 左右，附合导线 400～ 500m2.2计算步骤1.人工生成模拟观测方案设计文件“导线数据.FA2”在主菜单“新建”下输入等边直伸导线的模拟观测数据，格式按照 COSA2 的规定输入，另存为“导线数据.FA2”。
文件如下：1.8,3,2D1,0,1261.778,671.640D2,0,997.212,1086.813D3,1,1242.007,1542.800D4,1,1027.823,2001.479D5,1,1258.483,2496.456D6,1,1071.641,2921.460D7,1,1226.964,3367.157D8,0,1031.118,3795.525D9,0,1114.036,4306.353D2L:D1,D3S:D3…………2.主菜单“设计”栏的下拉菜单，有三项子菜单项，单击“生成正态标准随机数”，将弹出一对话框，要求输入生成随机数的相关参数。
第一个参数用于控制生成不相同的随机数序列，其取值可取1-10的任意整数；第二个参数即“随机数个数”只能选200，400或500，即最多可生成500个服从（0,1）分布的正态随机数。
系统对所生成的随机数按组进行检验，检验通过就存放在RANDOM.DAT文件中。
该文件中的随机数用于网的模拟计算时生成在给定精度下的模拟观测值。
3.生成平面网初始观测值文件“导线数据.IN2”单击“生成初始观测值文件”，选择“平面网”，在弹出的对话框中选择文件“导线数据.FA2”，则自动生成初始观测值文件“导线数据.IN2”。
如下：1.800,3.000,2.000,1D1, 1261.778000, 671.640000D2, 997.212000, 1086.813000D8, 1031.118000, 3795.525000D9, 1114.036000, 4306.353000D2D1,L,0.0000D3,L, 119.155092D3,S, 517.543047D3D2,L,0.0000D4,L, 233.153520D2,S, 517.537413D4,S, 506.224731…………4. 生成平面网平差结果文件“导线数据.ou2”单击“平差”主菜单下的“平面网”，则自动对观测值进行平差，生成平差结果文件“导线数据.OU2”，其中部分显示结果如下：最弱边及其精度------------------------------------------------------------------------FROM TO A(dms) MA(sec) S(m) MS(cm) S/MS E(cm) F(cm) T(dms)D5 D6 113.435273 1.67 464.25861 0.209 222000 0.376 0.209 22.5820------------------------------------------------------------------------单位权中误差和改正数带权平方和------------------------------------------------------------------------ 先验单位权中误差:1.80后验单位权中误差:1.77多余观测值总数:3平均多余观测值数:0.15PVV1 = 9.43 PVV2 = 9.43------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------导线数据控制网总体信息已知点数: 4 未知点数:5方向角数: 0 固定边数:方向观测值数: 14 边长观测值数:6方向观测先验精度:1.80 边长观测先验精度(A,B):3.00,2.00------------------------------------------------------------------------5.附合导线网图"导线数据.map" 单击“网图”菜单选择网图文件“导线数据.map”图 1 附合导线网图2.2统计计算 2.2.1计算步骤对同一个观测方案文件，用不同的（0，1）分布正态随机数模拟生成观测值文件，取方向中误差为先验单位权中误差，进行附合导线平差，可得不同的平差结果。
具体地分为 2 组，每组模拟计算 30 次（一共 60 次），相当于对同一条附合导线，用相同的仪器、精度和方法观测了 60 次，得到60 个平差结果。
其结果列于表 1。
我们通过计算发现：附合导线后验单位权中误差（先验值为 1.80″）的变化幅度很大（0.11″~2.36″）且绝大部分小于先验值。
为此，有必要研究附合导线后验单位权中误差之中误差这一问题。
在间接观测平差中，后验单位权中误差按下式计算：[]un pvv m -=0 （1）式中，p 为观测值的权，v 为观测值改正数，n 为观测值个数，u 为独立未知数个数。
我们将按（1）式计算的 60 个0m 作为先验单位权中误差的子样，为了进行比较，以相同的精度对一个全边角也进行了模拟计算（具体步骤见后文）（30 组）按2小组和全边角网组进行统计分析。
按下式计算每组的均值和中误差（结果见表１）：∑==ni im n m 101 （2）()1120--=∑=n m m m ni im （3）表1后验单位权中误差、均值和中误差之中误差（ 单位：″）组后验单位权中误差 0m （先验值 0σ =1.8″）m （〞）0m m（〞）1(30）1.77 0.49 0.75 1.042.06 0.66 2.36 1.67 2.15 0.62 1.75 0.60 1.45 1.88 1.03 1.13 1.73 1.50 0.99 1.95 1.52 1.26 1.21 0.29 0.11 1.54 1.48 0.28 0.49 0.931.2230.6002(30)1.91 1.08 1.41 0.59 1.36 1.88 1.50 1.34 1.45 1.512.31 1.45 2.18 0.71 0.44 0.55 0.76 1.02 1.44 0.86 0.25 0.88 2.25 2.08 0.84 1.39 0.84 1.26 0.94 1.691.2720.545全边角网组（30）1.76 1.69 1.87 1.73 1.90 1.692.08 2.06 1.86 1.79 1.97 1.92 1.61 1.87 1.83 1.68 1.86 1.72 2.05 1.66 1.61 1.83 1.54 1.82 1.69 1.71 2.04 1.88 1.62 1.691.8010.1442.2.2结果分析从表1可以看出附合导线的后验单位权中误差变化较大，它们两组的后验单位权中误差的最或是值1.223〞和1.272〞与先验值相差较大，其后验单位权中误差的中误差为0.600和0.545。
而边角网的后验单位权中误差的或是值是1.864〞，与先验值相差很小，并且其后验单位权中误差的中误差仅仅只有0.120。
2.3假设检验首先作t 检验，检验附合导线和全边角网后验单位权中误差的最或然值是否与先验值σ有显著性差别。
再作f 检验，取他人在同样先验精度和网型下计算的一组数据，检验两个后验单位权中误差之中误差之间是否有显著性差别。
对检验结果作评价。
检验时显著水平取0.05，要列出公式和写出计算过程。
2.3.1后验单位权中误差显著性检验(t 检验)零假设： 000:σ=m H （4） 备选假设： 001:σ≠m H （5） 采用： )(~/000f t nm m t m σ-= （6）当2,αf tt ≤时，接受0H ；当2,αf tt >时，接受1H ，即后验单位权中误差与先验值1.80″有显著性差别。
其中f 为t 分布的自由度，在这里等于29，α为显著水平，取0.05，2,αf t为分位值，检验结果如表２所示。
由表得知：附合导线中后验单位权中误差最或然值与先验值0σ有显著性差别，且都小于先验值。
说明后验单位权中误差不是0σ的无偏估计量。
而全边角网中后验单位权中误差最或然值与先验值0σ没有显著性差别，说明其后验单位权中误差是0σ的无偏估计量。
表2 后验单位权中误差的显著性检验2.3.2 组间后验单位权中误差的中误差的显著性检验（F 检验）对表1中的第1，2组数据的中误差之中误差进行F 检验，零假设： 24210:σσ=H （7） 备选假设： 24211:σσ≠H （8）做统计量： ()α,1,12214104~--=n n m m F mm F （9）其中，()α,1,114--n n F 为分位值，14-n 和11-n 为自由度，在这里均等于29，α为显著水平，取0.05。
当()α,1,114--<n n F F 时，接受0H ；否则，接受1H 。
计算得F=1.212：，小于分位值()α,1,114--n n F ，接受0H ，说明这两组的中误差之中误差无显著差别，由此推得，表1，2两组的中误差之中误差都无显著差别，说明采用统计法计算的中误差之中误差是可靠的。
2.4 粗差影响分析在附合导线的一个方向观测值中加入 10″粗差，后验单位权中误差增大到4.01″（未加入粗差时为1.77″）。
有时加入一个粗差后，后验单位权中误差并不显著增大，但导线点的坐标变化仍会变大。
且导线观测值的粗差很难通过粗差探测方法发现，粗差也可能被探测出来，但不能准确定位。