工程测量学第三章.ppt
工程控制网布设的理论与方法,工程测量学 第三章,主要内容,工程控制网的作用和分类工程控制网的基准和建立方法工程控制网的质量准则工程控制网的优化设计典型的构网模式控制点的埋石与标志,重点：工程控制网的质量准则？,全球控制网国家控制网工程控制网,按用途:测图控制网、施工控制网、变形监测网、安装控制网按网点性质：一维网、二维网、三维网按网形：三角网、导线网、混合网、方格网按施测方法：测角网、测边网、边角网、GPS网按坐标系和基准：符合网（约束网）、独立网、经典自由网、自由网其他：首级网、加密网、特殊网、专用网,三、建网步骤,三、工程控制网的建网步骤:确定控制网的等级确定步网形式确定测量仪器和操作规程(国家或行业规范)在图上选点构网,到实地踏勘埋设标石、标志外业观测内业数据处理提交成果,补充：工程控制网建网原则,工程控制网布设中最关键的问题是边长投影改正量的控制，根据GB50026-2007工程测量规范的要求，测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km。实量边长归算到参考椭球面上的变形影响：,参考椭球面上的边长归算到高斯投影面上的变形影晌：,总 结,因此在测量实践中，常根据工程区域所处的地理位置和平均高程，按以下方法选择坐标系：当边长投影改正量不大于2.5cm/km时，采用高斯正形投影3带平面直角坐标系；当边长投影改正量大于2.5cm/km时，采用投影于抵偿高程面上的高斯正形投影3带平面直角坐标系或采用投影于1954年北京坐标系或1980西安坐标系椭球面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系；投影于抵偿高程面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系,地球科学学院测绘工程系 叶江,24,思 考,如果在偏离中央子午线较远，海拔较高的高原地区，测量成果又要求与国家高斯投影带统一，怎样解决投影变形问题？,地球科学学院测绘工程系 叶江,25,3.3 工程控制网的质量准则,精度准则可靠性准则灵敏度准则费用准则,3.3 工程控制网的质量准则,精度准则,1 总体精度准则,精度准则,1 总体精度准则,1）E准则协方差或协因数阵的最大特征根,该特征根主要是反映网中最大的点位误差的大小；当max=min 时,最弱点的点位精度最好,称为E最优。,精度准则,1 总体精度准则,2）体积准则协方差或协因素矩阵行列 式的值,它也是网点点位误差大小的一种整体反映,当det(Qx)=min,称为D最优,精度准则,1 总体精度准则,3）方差准则(A准则）,A准则为协方差矩阵Qx的迹:即Qx矩阵的迹的大小从整体上反映了网点点位误差的大小,当它达到最小时,称为A最优,精度准则,1 总体精度准则,4）平均精度准则,精度准则,1 总体精度准则,5）均匀性和各向同性准则,该比值反映网点点位精度的均匀性,当 max/min=min 称为C 最优,此时精度最均匀。,在以上5个标准中,A 标准优化采用得比较广泛,它的优点是直观和易于计算,缺陷是它仅利用了QXX的对角线元素从而忽略了未知数之间的相关信息。D,E 和C 标准由于其计算复杂,多用于理论研究,但对于点数少的小网,当要求进行精密设计时,可以考虑采用这些标准,3.3 工程控制网的质量准则,精度准则,1 总体精度准则(详细）,2 点位精度和相对点位3 未知数函数的精度4 主分量 5 准则矩阵,局部精度准则(略）,3.3 工程控制网的质量准则,可靠性准则,可靠性准则,1 内部可靠性,可靠性准则,1 内部可靠性,可靠性准则,1 内部可靠性,可靠性准则,1 内部可靠性,可靠性准则,1 内部可靠性,多余观测分量的特点（续）,可靠性准则,2 外部可靠性,3.3 工程控制网的质量准则,灵敏度准则,3.3 工程控制网的质量准则,灵敏度准则,3.3 工程控制网的质量准则,费用准则,3.3 工程控制网的质量准则,费用准则,3.3 工程控制网的质量准则,3.3 工程控制网的质量准则,工程控制网的优化设计分类 优化设计的任务 工程控制网的优化设计方法 模拟法优化设计,3.4 工程控制网的优化设计,3.4.1 工程控制网的优化设计分类,网的优化设计是一个迭代求解过程，它包括以下内容（参见图3-2）：提出设计任务；制定设计方案；进行方案评价；进行方案优化,3.4.2 工程控制网的优化设计任务,网的优化设计方法有两种：解析法：通过数学方程用最优化方法求解。模拟法：根据经验和准则，通过计算比较、修改，得到最优方案。,3.4.3 工程控制网的优化设计方法,3.4.1 工程控制网的优化设计方法,3.4.3.2 模拟法优化设计 1.模拟法优化设计过程：设计网形、实地踏勘；定初始方案，模拟观测值，网平差；观测修改；再作模拟计算，重复进行，直到满意。人机交互方式进行。,3.4.3 工程控制网的优化设计方法,3.4.3 工程控制网的优化设计方法,3.4.1 工程控制网的优化设计分类,生成正态标准随机数；人工生成一个观测方案文件：网名FA2，自动生成平差所需的观测值文件：网名IN2平差计算：根据精度和可靠性指标得到优化设计方案。,3.5 典型工程控制网,3.4 工程控制网的优化设计,3.6 控制点标石和标志,3.7 工程控制网内外一体化,3.7 工程控制网内外一体化,
