控制网优化设计
平面控制网的优化设计方法探讨
③ 在 新 区 间 内 重 复 a)、b)步 骤 ,直 至 所 求 出 的 区 间 (xa1(K),
x1b(K))满 足 预 先 给 定 的 小 正 数 δ,即|(K)-xa1(K)|≤δ(K 为 搜 索 次
数)时 ,取 x1(1)=xa1(K)+2x1b(K)作 为 第 一 个 变 量 的 第 一 次 迭 代 结 果 。
长的一段时间内,由于受到计 算 工 具 的 限 制 等 原 因,这 一 问 题 没 有得到进一步研究,直到20 世 纪 60 年 代,随 着 最 优 化 理 论 与 方 法的发展和电子计算机的应 用,测 量 控 制 网 的 优 化 设 计 问 题,才 得到国内外广大测绘工作者的关注。
1974年 Grafarend提出控制网优化设计可归纳为四类: (1)零 类 设 计 --- 基 准 设 计 问 题 。 (2)一 类 设 计 --- 网 形 设 计 问 题 。 (3)二 类 设 计 --- 观 测 精 度 设 计 问 题 。 (4)三 类 设 计 --- 对 已 有 控 制 网 的 改 进 与 加 密 问 题 。 这四类设计内容可以用参数法平差的函数模型来解释。 目前,GPS虽在工程水平控制 测 量 上 应 用 比 较 广 泛,但 它 的 使用也受到许多客观条件限 制,因 而 在 特 殊 条 件 下,用 常 规 测 量 水 平 控 制 网 的 方 法 显 得 更 为 便 捷 。 那 么 ,我 们 经 常 要 对 平 面 控 制 网(不包含 GPS网)进行优化设计。 2 平面控制网优化设计方法 在现代电子计 算 机 技 术 高 度 发 展 的 情 况 下,无 论 是 测 图 控 制网、施工控制网 还 是 变 形 监 测 网 的 优 化 方 法 一 般 可 归 纳 为 两 大 类 ,解 析 法 设 计 和 机 助 法 设 计 。 2.1 解析法设计 解 析 法 设 计 是 将 各 种 设 计 标 准 (精 度 标 准 、费 用 标 准 、可 靠 性 等)以数学方式表达为目标函 数 和 若 干 约 束 条 件,然 后 解 出 使 目 标 函 数 值 为 极 值 的 设 计 参 数 ,得 到 最 优 设 计 。 即 先 建 立 设 计 问 题 的数学模型,然后用一种 适 当 的 算 法,求 出 最 优 解。 现 以 网 形 优 化设计中怎样确 定 网 点 的 最 优 位 置 为 例,来 说 明 解 析 法 设 计 的 思想。 确定网点最优位置常用变量轮换法。 我们将控制点分为两类:第 一 类 点 是 不 能 变 动 的 控 制 点,第 二类点是点位允许一定变化的控制点。第一类点已事先确定可 视 为 常 量 ,从 而 建 立 以 第 二 类 点 坐 标 的 变 量 的 目 标 函 数 : QF=fTQxf=fT(ATPA)-1f=F(x1,y1,x2,y2,… … ,xp,yp) 式中:Qx---未知数 X 的协因数阵; A--- 设 计 矩 阵 ; P--- 观 测 值 权 阵 ; f--- 权 函 数 式 系 数 向 量 x1,y1,x2,y2,… … ,xp,yp 是 可 以 调 整 的 点 。
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。
高速铁路gps控制网优化设计及测量方案研究
罨煎龃．高速铁路G PS控制网优化设计及测量方案研究杨肃钟(中铁二十三局集团第三有限工程公司，四川成都611130)喃弱首先论述了精度指标、可靠性指标和费用指标等G pS控制网优化设计指标，然后从G Ps零类优化设计、G PS网一类舌l=北设计、二类优化设计等方面，论述了G PS网优化设计，最后从基准网和CP I的建立、c P I I的建立和建立c PⅢ三个方面，论述了高速铁路控制网测量方案爱技术要．最。
陕键词高速铁路G Ps控制网；优化设计；测量方案1G P S网优化设计指标G P S控制网优化酾十三种指标。
1)精度指标。
根据G PS基线向量所建立法方程，可以得到G P S网协因数阵Q x)(o在G P S网设计阶段，可采用协因数阵Q xx的迹来衡量G P S网精度指标。
—般应用协因数阵Q xx的特征值最大值最小、特征值的行列式最小、迹最小、迹的平均值最，J、和最大特征值与最，j、特征值之间的比值或差值为准则来实现对整体网精度的优化。
2)可言副封旨标。
G PS网的可靠性是指发现或探测聊测值粗差的能力和抵抗观测值粗差对平差结果影响的能力，其中前者被称为内部可靠性，后者被称为外部可靠性。
3)费用指标。
在G PS网建设过程中，经费消耗主要跟网中点的总数和重复设站数有关，重复设站数越多，精度和网的可靠性越高，则建网费用越高。
因此权衡三者关系，对G PS网进行优化酾十，可以实现工程资源和工程质量的最佳配置。
2G PS网优化设计分以下几个方面论述：1)G P S零类优化设计。
基线固定点的误差会给基线结果带来一定的误差，因此必须对网的位置基准进行优化设计。
G P S T程控制网多为约束网，只需要选择国家、地方坐标系或转化为高程抵偿面的任意带高斯投影直角坐标系(平面和高j|呈)下的一个或多个已知点作为位置基准，但有时候根据特定要求，方位基准可由网中给定的起算方位角值确定；尺度基准可根据边长的不同采用其它测量方法确定，如采用较高精度的测距仪或全站仪施测2—3条基线边。
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。
城市GPS控制网优化设计
参考椭 球 、 中央 子 午 线 的经 度 、 横 坐 标 的 加 常 数 、 纵
投影 面 的高程 、 区 的高 程 异 常 值 和 起 算 点 的 坐 标 测 值。
２ Ｇ Ｓ控 制 网 的 网 形 设 计 及 精 度 设 计 Ｐ
’
Ｇ Ｓ网在 基 准设 计 时 ， 该 充 分 考 虑 以下 几 个 Ｐ 应
以上 基线 分支 ， 而每 两 条基线 的夹 角不 易 过小 ， 以确 保检 核条件 ， 高 网的可 靠性 。 提
２ ２ Ｇ Ｓ控 制 网 的 精 度 设 计 ． Ｐ
精度是 衡量 Ｇ Ｓ控制 网的坐标 参数及 其 函数 估 Ｐ
值 受 观测偶 然误 差影 响程 度 的指 标 。 网的 精度 设 计 是 根据偶 然 误 差 的传 播 规 律 。 照 一 定 的 精度 设 计 按 方 法 ． 析 网 中各 未 知 点 坐 标 及 其 函 数 在 平差 后 预 分 期 能够 达到 的精 度 。Ｇ Ｓ控 制 网在 网形 设 计 后 ， Ｐ 就 可 以根 据所 选择 的接 收机标 称精 度 （ 检验 精度 ） 或 估
问题 ：
（ ） 了获得 Ｇ Ｓ控 制 点 在城 市 坐标 系统 中 的 １为 Ｐ 坐标 ， 该在 国 家坐 标 系统 或 城 市 独 原 有 控 制 点 ， 以 坐 标 转 换 。 用
大 中城 市 Ｇ Ｓ控 制 网至少 应 该联 测 ３个 起 算 点 ， Ｐ 小
（ ） 了 获 得 Ｇ Ｓ控 制 点 的 正 常 高 程 ， Ｇ Ｓ ４为 Ｐ 在 Ｐ
解算 时 的固定位 置基 准 。 （） ３ 为保 证 Ｇ Ｓ网获 得 精度 均 匀 的 约束 平 差 成 Ｐ 果， 减少 尺 度误 差 影 响 ， 要在 Ｇ Ｓ网 中加 测 ２～３条 Ｐ 高 精度 的测距 边作 为 Ｇ Ｓ网的外 部尺度 基 准 。对 于 Ｐ 中小 城 市 Ｇ Ｓ控 制 网 也 可 以在 网 中选 择 一 条长 基 Ｐ 线， 对该 基线做 多次 长 时间观 测 ， 后取 多 次 观测 段 最 所得 的基 线 平均 值 ， 其 投 影 到高 斯 平 面 上 的边 长 以 作 为网 的尺度 基准 。
GPS控制网在外业工作中的的优化设计
GPS控制网在外业工作中的的优化设计摘要：在测绘工程中，GPS定位技术具有操作简便、观测时间短、全天候、高精度等诸多优点，目前已在各种控制网的建立上得到广泛地应用。
文章在总结了GPS网特点及优化设计原则，如可靠性、精度及经济性等方面特点，提出了GPS控制网的优化设计的措施。
关键字：GPS；控制网；外业工作；优化设计因为GPS观测是通过接收天空卫星信号实现定位测量，一般情况下，不要求观测站之间进行通视。
且由于GPS观测精度主要受观测卫星的几何状况的影响，与地面构成的几何状况无关。
其结果要求外业工作中，GPS控制网的设计达到更好的优化。
一、当前GPS测量的特点GPS网是一种非层次结构，其相对定位测量是若干台GPS接收机同时对天空卫星进行观测，从而获得接收机间的基线向量。
并可以一次扩展到所需的密度。
GPS网实现了网的精度不受网点所构成的几何图形的影响，其精度与网中各点的坐标及边与边之间的角度无关，而只与网中的各点所发出的基线数目和基线的权阵有关。
GPS控制网所需的数据包括：一点的坐标，用于网的定位；一条边的方位，用于网的定向；一条边的长度，用于确定网的尺度。
GPS定位测量主要优势在于高精度、高效率和低成本，而这些优势建立在测前科学的技术设计和测后精确可靠的数据处理为基础的。
因此为确保精确，GPS 网的设计需考虑到诸多因素，其核心就是考虑网形构造、精度、基准的设计。
同时，还应考虑到观测时段、时间、测站位置的选择等。
二、GPS控制网网形设计原则（一）GPS控制网不应存在自由基线。
自由基线主要指的是不构成闭合图形的基线，由于自由基线不具备发现粗差的能力，因而必须避免出现自由基线，也就是GPS控制网一般应通过独立基线构成闭合图形。
（二）GPS控制网中的闭合条件中基线数不应太多。
网中的各点最好有三条或更多基线分支，以保证检核条件，使网的精度、可靠性较均匀，提高网的可靠性。
（三）按照需要和理论要求进行观测。
GPS控制网应以“每个点至少独立设站观测两次”的原则布网。
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。
工业控制网络拓扑结构的优化设计
工业控制网络拓扑结构的优化设计工业控制网络是指应用于工业控制系统中的网络，它具备高可靠性、高实时性、高安全性等特点，广泛应用于各个行业的工业控制中。
而在实际应用中，工业控制网络的优化设计对于提高工业控制系统的效率和可靠性非常重要。
本文将从工业控制网络的拓扑结构入手，探讨工业控制网络的优化设计。
一、工业控制网络的拓扑结构在工业控制网络中，拓扑结构是指网络中各节点之间的物理连接方式，是构成网络的基础。
工业控制网络的常用拓扑结构有星型、总线型、环型、树型、网状等。
其中，星型和总线型是应用最广泛的两种拓扑结构。
1.星型拓扑结构星型拓扑结构是指所有节点都连接到一个中心节点的拓扑结构。
在此结构下，中心节点是整个网络的控制中心，所有数据通信都需要经过中心节点进行管理和调度。
星型拓扑结构具备较高的可靠性和安全性，但是如果中心节点发生故障，整个网络就会瘫痪。
2.总线型拓扑结构总线型拓扑结构是指所有节点都连接在一条主线上的拓扑结构。
在此结构下，任何节点都可以向主线发送数据，数据会被传输到所有节点。
总线型拓扑结构具备较高的实时性和可扩展性，但是如果主线发生故障，整个网络就会瘫痪。
二、工业控制网络的优化设计在实际应用中，工业控制网络的优化设计需要考虑多个因素，包括网络的可靠性、实时性、容错性、可扩展性、安全性等。
1.优化拓扑结构在选择拓扑结构时，需要综合考虑网络规模、传输距离、节点数量、传输速率等因素。
对于小规模网络，可以选择星型或者总线型拓扑结构；对于大规模网络，可以选择网状拓扑结构或者分布式拓扑结构。
同时，在设计拓扑结构时，需要考虑网络容错性和安全性，以减少网络故障和安全威胁。
2.优化网络带宽在实际应用中，网络带宽是影响网络传输效率和实时性的关键因素。
因此，在优化设计工业控制网络时，需要考虑如何最大化网络带宽。
具体的做法包括增加带宽、选择合适的协议、使用数据压缩等。
3.优化网络可靠性工业控制系统的可靠性对于保障生产环境的稳定运行至关重要。
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控制网优化设计
一、GPS 卫星定位的基本原理
GPS 定位时，把卫星看成是“飞行”的已知控制点，利用测量的距离进行空间后方交会，便得到接收机的位置。
卫星的瞬时坐标可以利用卫星的轨道参数计算。
二、在进行载波相位观测时，在不同观测时段，载波可以划分为哪几部分？
首次观测值0
0)(~φϕFr = 后继量测值)()(~φφϕ
Fr Int += 通常表示为)()(~0
0φφϕFr Int N N ++=+=Φ 三、坐标系之间的转换过程
四、GPS 网数据处理的基本过程
1、数据传输
2、建立坐标系统
1）打开TGO 软件，功能—Coordinate System Manager ，进入坐标系统管理器。
2）增加椭球，输入椭球名称、长半轴、扁率
3）增加基准转换（Molodensky ），创建新的基准转换组。
4）增加坐标系统组
5）选择投影方式：横轴墨卡托投影
6）文件保存退出
3 、新建项目
1）新建项目
2）选择模板(Metric 米制单位模板).
3）改变坐标系统，选择需要的坐标系统。
4、导入静态观测数据(*.dat 或RINEX)数据
1）文件/导入
2）修改测站名，天线高度，天线类型，测量方法。
5、处理Timeline
6、处理GPS 基线
7、GPS 网的无约束平差
1)平差—基准—WGS-84，进行无约束平差。
2)查看网平差报告。
看迭代平差是否通过；如果不通过，选择“交替的”加权策略
3)再次进行平差，直到通过为止。
8、网的约束平差
1) 平差—基准—当地投影基准。
2)然后点击观测值，加载水准面模型，输入已知点坐标。
3)点击平差，进行网的约束平差。
9、成果输出
五、GPS 控制网优化设计的分类处理方法
零类设计：即控制网的基准设计，是对一个已知图形结构和观测方案的自由GPS 网确
定最优坐标系统的优化设计。
对于区域GPS 网来说，主要确定控制网的投影面和投影带，一般要考虑现有坐标系统的利用及其两种坐标系统的转换。
一类设计：即控制网图形设计，是在约定网的精度和观测方案的情况下，求得最佳点位的优化设计。
研究表明，尽管GPS 对网形设计要求不十分严格，但是网形仍然影响着最后成果的精度。
GPS 网图形设计主要考虑连接方式：即边连接，点连接，重复设站比率，重测基线比率等。
二类设计：即观测方案的最佳选择。
选择观测方案主要反映在选星计划，行车路线，观测时间和数据处理方法等内容。
三类设计：用GPS 改造现有控制网的最优设计。
主要考虑在什么地方加测GPS 基线向量，加则多少。
在设计时主要计算各种方案的经费、精度和可靠性。
六、GPS 控制网数据处理精度控制指标
A ．基本精度指标
相邻点弦长标准差σ
σ=B ．基线解算质量控制指标
①基线本身限制：比率、参考变量、RMS
②网限制：数据剔除率、复测基线的长度较差、坐标分量相对闭合差和全长相对闭合差、独立闭合环或者附和路线坐标闭合差
C ．网平差质量控制指标
①无约束平差中，基线分量的改正数（V △x ，V △y ，V △z ）绝对值
333x y z V V V σσσ∆∆∆⎫≤⎪≤⎬⎪≤⎭
②约束平差中，基线向量的改正数与经过粗剔除后的无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差的绝对值
2x dV σ∆≤，2y dV σ∆≤，2z dV σ∆≤
③最弱边相对中误差
七、推导伪距定位法的数学模型
课件
八、推导载波定位法的数学模型
课件
九、推导载波相位双差数学模型
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十、控制网设计及相关计算
课件。