基于垂線方向的三維坐標(biāo)系的建立及GPS網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文基于垂線方向的三維坐標(biāo)系的建立及GPS網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)姓名：周擁軍申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士指導(dǎo)教師：施一民19991201!墮墮生堂堡!：絲苧!——————二生二量—墮羔i一第一章緒論第一節(jié)大地測(cè)量控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)最優(yōu)化問題是一個(gè)具有很久的研究歷史和廣闊的應(yīng)用前景的領(lǐng)域，早在公元前500年畢達(dá)哥拉斯就發(fā)現(xiàn)了黃金長(zhǎng)方形，即長(zhǎng)方形的長(zhǎng)與寬的最佳比率為1618，稱為黃金分割比，在建筑或繪畫中應(yīng)用這個(gè)比例將使建筑和藝術(shù)最優(yōu)美、協(xié)調(diào)。在

2、微積分出現(xiàn)以前，已有許多人開始應(yīng)用代數(shù)的或幾何的方法來解決最優(yōu)化問題；在微積分出現(xiàn)以后，利J=Ij求導(dǎo)法、變分法和拉格朗日乘數(shù)法，有效地解決了可導(dǎo)函數(shù)的極值問題，這類方法也稱為古典最優(yōu)化問題。近30年來由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，實(shí)踐中許多最優(yōu)化問題已無法用占典方法來解決，因此，許多新的最優(yōu)化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為解決各種優(yōu)化設(shè)計(jì)問題提供了有效的方法。目前最優(yōu)化設(shè)計(jì)己普遍應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如生產(chǎn)管理、運(yùn)輸調(diào)度、服務(wù)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等等。在測(cè)

3、繪學(xué)科方面，高斯所創(chuàng)立的最小二乘法至今仍是應(yīng)用最廣的數(shù)據(jù)處理方法。1862年Helmert發(fā)表了關(guān)于“測(cè)量的合理性研究”的論文，1882年Shreiber曾提出過著名的“基線網(wǎng)最適當(dāng)權(quán)分配”的方法，對(duì)基線擴(kuò)大網(wǎng)的測(cè)角觀測(cè)方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，這可以看作是對(duì)測(cè)量控制網(wǎng)的優(yōu)化毆計(jì)所做的開創(chuàng)性T作。但是在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，這一問題未得到深入而系統(tǒng)的研究。直到六十年代。由于整個(gè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，測(cè)量控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題引起了測(cè)繪

4、學(xué)者的重視。尤其是近20年來，控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)一直是人們感興趣的課題之一。值得提及的是：Baarada對(duì)控制網(wǎng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)問題進(jìn)行了深入的研究，提出了評(píng)價(jià)控制網(wǎng)質(zhì)量的三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，即精度、可靠性(即抵抗觀測(cè)粗差即其影響的能力)和經(jīng)濟(jì)性，并于】971年首先引入了準(zhǔn)則矩陣的概念，提供了一種更為全面和精密的精度標(biāo)準(zhǔn)。Grafarend對(duì)控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題作了J“泛的理論研究，提出了現(xiàn)已為國際上所公認(rèn)的四階段優(yōu)化分類概念，系統(tǒng)地應(yīng)用了各種數(shù)學(xué)規(guī)劃方法

5、來解決控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。在1972年Grafarend、Schaffin導(dǎo)出了具有均勻和各向同精度結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)則矩陣，即著名的TaylorKarman結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱TK結(jié)構(gòu)。他們的工作為控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。為了深入開展研究和國際合作，國際大地測(cè)量協(xié)會(huì)(1AG)于1979年12月成立了“人地網(wǎng)計(jì)算機(jī)輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)”專題研究小組，1980年5月又成立了“大地網(wǎng)最優(yōu)化設(shè)計(jì)”專題研究小組，這兩個(gè)小組分別對(duì)大地測(cè)量控制網(wǎng)的理論和應(yīng)用進(jìn)行了研究

6、和開發(fā)，內(nèi)容涉及到基準(zhǔn)的選擇與變換、最優(yōu)化方法、準(zhǔn)則矩陣的構(gòu)造與逼近解法、加密方案的設(shè)計(jì)等等。國內(nèi)的控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究T作也在不斷地拓寬和深入，一些有關(guān)控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的文章利研究生論文較集中地出現(xiàn)，取得了一些成果。在GPS技術(shù)廣泛應(yīng)用于測(cè)量工作以前，控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法主要應(yīng)用下傳統(tǒng)的三角網(wǎng)、邊角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)以及變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，其內(nèi)容涉及：各種準(zhǔn)則矩陣的構(gòu)成，網(wǎng)形優(yōu)化設(shè)計(jì)、觀測(cè)權(quán)優(yōu)化設(shè)計(jì)和附加觀測(cè)僮的優(yōu)化設(shè)計(jì)，其目標(biāo)函數(shù)主要有精度(包