控制网优化设计课件教学教材
(2) 最小原则. 在满足网的精度和可靠性 指标的前提下,使成本费用最小.
这两种设计本质上是一致的(等价设计). 测量控制网的总成本费用可以表示为
C总=C设计+C埋石+C观测+C计算+C检查 费用要区分主次 成本可以分为固定成本和可变成本
对于相邻点的精度，需要误差椭圆。 还需要考虑的是网的整体精度。
总体精度评价需要坐标未知数的协方差阵或协 因数阵，但是矩阵无法直接比较。因此需要 用一个单一的数来反映网质量中精度的高低。
Dxx min
N最优
t( r D x) x12 n min
A最优
E最优 maxmin
S最优
测角网 以一个点,一条边,和一条边的方位为 起算数据构成的基准.
测边网,导线网,边角网的位置基准和方位基 准为一个固定点和一条边的固定方位角
自由网平差的解法
有三类 用广义逆理论 征值 典平差方法处理
1利 2 利用特 3转化为经
在最小二乘原则下,网平差可以消除网中各种几何条 件的不符值的目的,虽相对位置确定,此时为一无固 定数据自由网,为固定绝对位置必须建立参考系.
准则矩阵可以描述网的整体质量和细部结构。 困难之处在于准则矩阵的构造。 常用的准则矩阵为Taylor-Kalman矩阵。它
要求协方差阵满足均匀性和各向同性。
TK矩阵要求方差-协方差阵为平移不变量和 旋转不变量。
工程控制网难以满足上述要求。
需要进行改变。
(1)缩减除最小非零特征值以外的其它所有非 零特征值；
C总=C0+Cv C0为固定成本, Cv为可变成本
可变成本包括以下各项 (1)各测站上的安置费用; (2)每次观测的费用; (3)运输费用
或者表现为
n
Cv (C准i niCi) i1
6-4 变形监测网的灵敏度
对于形变监测网,还需要考虑灵敏度.
每一个形变体都有一个由其本身的网形结构 和观测方案所决定的不适宜监视变形体位移 的方向,称为不利方向.
第七章测量控制网零类设计问题 7-1 概 述
零类设计问题指解决网的基准问题, 控制网平差中控制点坐标不是被观测量,是不
可估量.要解决起算数据中对网定位,定向和 尺度等的问题. 对于n维的控制网,以点和尺度比为待定参数, 边长和方向为被观测量时,基准的类型和个数 为
d1 Cn0 1
尺度基准:
（2）缩减较大的特征值。
6-2 测量控制网的可靠性
测量仪器精度的提高、自动化程度的提高使 得所需观测值越来越少；
测量控制网的可靠性：指控制网探测出观测 值中存在的粗差以及抵抗观测数据中残存的 粗差对平差结果影响的能力；
可靠性要利用可靠性准则来衡量。
V AX l AN 1 AT Pl l ( AN 1 AT P I )l
将特征值按降序排列,定义
P1
1
S1
2 1
P1称为第一主元.它的方向代表了网的最薄弱的监 测方向,即不利方向.
本质特征值是衡量网的灵敏度的重要准则.设计时 要求 maxmi,n即是E最优。
在监测网设计设计中，除了E最优外，还要求本质 特征值对应的特征向量方向与形变矢量方向正交。
最理想的情况是变性矢量的方向与Q的最小非零特 征值对应的特征向量方向平行。
粗r差i 是通过检验观测值残差来发现的；
越大，则该观测值的可靠性越强。 多余观测分量的大小取决于观测值的权和设计矩阵。 两种标准评定可靠性
平均可靠率
rA
1 n
n
ri
i1
r n
显著可靠率
r s
n n1
r i 1 i
6-3 测量控制网的费用
费用问题必须考虑. 费用准则的优化模型有两种
Q N 1; Qu P 1; Qvv ( AQAT P I )Qu ( AQAT P I )T
Qu AQAT P1 AQAT V QvvPl
QvvP在控制网可靠性分析中 具有重要作用。 它具有以下性质：
为幂等阵 特征值为0或1； 正定或半正定阵； 秩等于它的迹； 若对角元为0或1，则该列其它元素必为0。
分析网的灵敏度,就是分析变形监测网的不利 方向与变形体位移矢量之间的关系,以分析所 设计的监测网是否适用于监测工作.
监测网的灵敏度一般以在给定的误差概率下(显著 水平和检验功效),通过统计检验所能发现的位移矢 量的下界值来表示.
Q的最大特征值称为本质特征值,它所对应的向量称 为本质特征向量.
d2 Cn1 n
位置基准
方位基准
d3
Cn2
1n(n1) 2
为在平差时候求得非可估计量,通常采用强基准 或弱基准给出控制网基准
测量控制网优化设计问题一般属于强基准问题, 但分经典平差和自由网平差
7-2 测量控制网平差与基准问题
测量控制网按经典的最小二乘作间接平差时， 以某些参数的固定值为网的基准,已求待估参 数的估计值,经典平差的控制网是采用强基准.
它为的降r迹秩i 等方于阵控；制网的多余观测数
n
第表rii示个元(Q 素v成P v)为i,第ii1 个r观i 测r值,0的多ri余观1测分量，以
多余观测分量 代表ri 此观测值在总的多余观测中
所占的分量。若它为0，则为完全必要观测；为1， 则为完全多余观测。
如果某一观测值存在粗差，则粗差在观测值平差改 正数中的反映总是小于（最多等于）原始的粗差量， 它不但影响本观测值，还影响与本观测值有关的其 它观测值。
ma x minmin
D最优
de D st) sr(1•2•rmin
D最优又称为体积准则，是一种椭球或超椭球体
F最优
QF fTQ fmin
准则的选取 等价设计：选择的条件等价； 同时设计：同时满足不同的设计要求。
2 准则矩阵
点数较多的大型控制网，难以用一个指标反 映整网的精度特征。
控制网优化设计课件
6-1 测量控制网的精度
70年代以前,由于规范化设计,观测手段单一 等问题,优化设计发展受限;
测量仪器、理论、计算工具的发展，使得优 化取得了长远的进步；
精度准则主要分为两类：纯量精度指标和准 则矩阵。
1 纯量精度指标
点位精度指标，包括坐标未知数的协方差阵 以及坐标方差；
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2013年8月10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 (30)一、可傻软件介绍科傻系统（COSA）是‚地面测量工程控制与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ASC Ⅱ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。
控制网布设共17页PPT
缺点：
非直接观测基线边（或间接边）精 度较直接观测边低，相邻点间的基线 精度分布不均匀。
是大地测量和精密工程测量中普遍采 用的图形。通常采用上述两种图形的 混合图形。
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星形网
优点：
观测中只需要两台GPS接收机， 作业简单。
缺点：
几何图形简单，检验和发现 粗差能力差。
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网的图形设计
设计的一般原则：
应通过独立观测边构成闭合图形，以增加检核条件，提高网的可靠性。 应尽量与原有地面控制网相重合，重合点一般不少于3个，且分布均匀。 应考虑与水准点相重合 ，或在网中布设一定密度的水准联测点。 点应设在视野开阔和容易到达的地方，联测方向。 可在网点附近布设一通视良好的方位点，以建立联测方向。 根据GPS测量的不同用途，GPS网的独立观测边均应构成一定的几何图形， 基本形式有：
多组快速定位基线向量的方法，最多可得到3n-1条独立基线向量。
2
3
3
4
1
1
2
6
4
5
5
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66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。— —裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
三角形网 环形网 星形网
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三角形网
优点：
图形几何结构强，具有良好 的自检能力，经平差后网中相邻 点间基线向量的精度均匀。
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。
大地控制测量学课件——水平控制网的技术设计
➢ 独立网与非独立网 ➢当三角网中只有必要的一套起算数据（例如一条起算 边，一个起算方位角和一个起算点的坐标）时，这种网 称为独立网。
❖利用现代测量技术建立国家大地测量控制网
▪ EPOCH92中国GPS大会战 ▪ 96GPSA级网 ▪ 国家高精度GPSB级网 ▪ 全国GPS一、二级网 ▪ 中国地壳运动观测网络
地理科学系
2.2 工程测量水平控制网建立的基本原理
工测控制网可分为两种：一种是在各项工程建设的规划设 计阶段，为测绘大比例尺地形图和房地产管理测量而建立的 控制网，叫做测图控制网；另一种是为工程建筑物的施工放 样或变形观测等专门用途而建立的控制网，我们称其为专用 控制网。建立这两种控制网时亦应遵守下列布网原则。
地理科学系
2.1.2 建立国家水平大地控制网的基本原则
地理科学系
2.1.2 建立国家水平大地控制网的基本原则
地理科学系
2.1.2 建立国家水平大地控制网的基本原则
地理科学系
2.1.2 建立国家水平大地控制网的基本原则
3.应有足够的密度
控制点的密度，主要根据测图方法及测图比例尺的大 小而定。比如，用航测方法成图时，密度要求的经验数 值见下表，表中的数据主要是根据经验得出的。
各种比例尺航测成图时对平面控制点的密度要求
测图比例尺
每幅图 要求点数
每个三角 点控制面积
三角网 平均边长
等级
1：50 000 1：25 000 1：10 000
3 2～3
典型工程控制网的布设ppt课件
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因此，在布设建筑工地施工控制网时，采用 分级布网的方案是比较合适的。也即首先建立布 满整个工地的厂区控制网，目的是放样各个建筑 物的主要轴线。然后，为了进行厂房或主要生产 设备的细部放样，在由厂区控制网所定出的各主 轴线的基础上，建立厂房矩形控制网或设备安装 控制网。
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通常采用极坐标法和角度交会法。通常一条主轴线至 少应放样出三个点。
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通常采用极坐标法和角度交会法。通常一条主轴线至
少应放样出三个点。测设出的为其概略位置A‘、O’、 B‘。
然后，在O'点上安置经纬仪，测出∠A'O'B'，计算归化值
ε，使其调整到一直线上。
某钢铁公司方格网的布设某钢铁公司方格网的布设主横轴主横轴a2990ma2990m主主纵纵轴轴b5991mb5991m细部方格网细部方格网是在一级建筑方格网的基础上根据各系统工程建筑物是在一级建筑方格网的基础上根据各系统工程建筑物施工放样的需要分期加密布设的其形状和规格均不一样主要以各施工放样的需要分期加密布设的其形状和规格均不一样主要以各系统工程建筑物施工放样应用方便为原则
隧道施工控制网分为地面网和洞内网两部分。
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2.1 隧道地面控制网
隧道施工控制网的地面部分用以确定洞口点、 竖井的近井点和方向照准点之间的相对位置，作 为洞内控制网的起始数据。
网的图形向隧道轴线方向延伸，布网形式常 采用狭长的三角网、边角混合网或环形导线网， 目前一般采用GPS控制网。
30
在大型工业厂区建筑工程中，通常采用的厂区 控制网的形式有：
建筑方格 导线网 边角网 GPS网 等
控制网优化设计
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00)(~φϕFr = 后继量测值)()(~φφϕFr Int += 通常表示为)()(~00φφϕFr 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Timeline6、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。
注册测绘师教材第三章知识点：控制网优化设计
注册测绘师教材第三章知识点：控制网优化设计控制网优化设计
(一)含义
控制网优化设计指在一定的人力、物力、财力等条件下,设计出精度高、可靠性强、灵敏度最高(对变形监测网而言)、经费最省的控制网布设方案.
(二)分类
根据固定参数和待定参数的不同,控制网优化设计分为如下四类: (1)零类设计(基准设计).是在控制网的图形和观测值的先验精度已定的情况下,选择合适的参考基准(起始数据)使网的精度最高;
(2)一类设计(网形设计).是在控制网成果要求精度和观测手段可能达到的精度已定的情况下,选择最佳的点位布设和最合理的观测值数量; (3)二类设计(权设计).是在控制网的网形和控制网成果要求精度已定的情况下,设计各观测值的精度(权),使观测工作量最佳分配;
(4)三类设计(改进设计).是对现有网或现有设计进行改进,从而改善控制网成果精度.
(三)方法
(1)解析法.解析法是通过数学方程的表达,用最优化方法解算.该法适用于各类设计.
(2)模拟法.模拟法是根据经验和准则,通过计算、比较和修改得到最优方案.该法适用于一、二、三类设计.
(一)施测方法
1.平面控制测量
平面控制测量通常采用gps 测量方法,也可采用三角形网测量、导线测量等常规方法.。
施工控制网的建立培训演示课件(ppt52张)
2 施工控制网的布设
综上所述，当工程施工时，原有测图控制网点或因点位分 布不当、或因密度不够、或因精度偏低、或因施工毁掉而 不能满足施工放样的要求。因此，除小型工程或放样精度 要求不高的建筑物可以利用测图控制网作为施工依据外， 一般较复杂的大中型工程，勘测设计阶段应先建立测图控 制网，施工阶段再建立专用施工控制网。
（Δ/2）²≥m ²=m施² +m测² m测²= m控²+ m放² m施²= m安²+ m制² 对于不同的工程建筑物， m测和m施之间的比例关系可能都 不相同，应由测量人员、设计人员、施工人员多方综合协 商、合理确定。
3 施工控制网精度的确定方法
确定了m测，就可以用它作为起算数据来推算施工控制网的 必要精度。此时，要根据控制网的布设情况和放样工作的 具体条件来考虑控制网误差影响m控与细部放样误差影响m 放的比例关系，以便合理确定施工控制网的精度。
L形、T字形、十字形等。 适用：用于面积不大的建筑小区
2 施工控制网的布设
2.建筑方格网 网型：各边组成矩形或正方形，且与拟建的建筑物、构筑物
轴线平行或垂直 适用：大中型民用或工业建筑的新建场地
2 施工控制网的布设
3.导线或导线网 网型：支导线、闭合导线、附合导线、无定向导线及导线网
等。 适用：工程施工，特别是道路工程、受地形限制的旧城区改
3 施工控制网精度的确定方法
二、施工控制网精度的表示 建筑放样时的精度要求，是根据建筑物竣工时对于设计尺
寸的的容许偏差（称为建筑限差）来确定的。 建筑物竣工时的实际偏差是由施工误差和测量误差共同引
起。
3 施工控制网精度的确定方法
设工程竣工时的建筑限差为Δ，总的建筑误差为m，测量 工作所导致的误差为m测（其中包含控制网误差对放样点 位的影响m控影和放样误差对放样点位的影响m放影），施工 工作所导致的误差m施（其中包含施工安装工作导致的误 差m安和构件制造误差m制），则：
控制网课程设计
控制网课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握控制网的基本概念、原理和应用方法。
通过本课程的学习，学生将能够：1.知识目标：理解控制网的定义、分类和基本组成；掌握控制网的建立原理和实施方法；了解控制网在工程和科研中的应用。
2.技能目标：能够运用控制网理论分析和解决实际问题；具备初步的的控制网设计与优化能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生的创新意识和团队合作精神，提高学生对控制网技术的兴趣和热情。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.控制网的基本概念：控制网的定义、分类和基本组成。
2.控制网的建立原理：控制网的建立方法、实施步骤和注意事项。
3.控制网的应用方法：控制网在工程和科研中的应用案例分析。
4.控制网的设计与优化：控制网的设计方法、优化策略和实际应用。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用以下几种教学方法：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握控制网的基本概念、原理和应用方法。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解控制网在工程和科研中的应用。
3.实验法：通过实验操作，使学生掌握控制网的建立和实施方法。
4.讨论法：通过小组讨论，培养学生的团队合作精神和创新意识。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的控制网教材，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的课件、教学视频等，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：准备控制网实验所需的设备，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试等。
评估方式应客观、公正，能够全面反映学生的学习成果。
具体评估方式如下：1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等环节，评估学生的学习态度和积极性。
2.作业：布置适量的作业，评估学生的理解和应用能力。
3.考试：进行期中考试和期末考试，评估学生对课程知识的掌握程度。