工程三维控制网平差方法研究
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摘要
传统控制网布网、测量和数据处理方法,是把确定点的空间位置三维问题分成平面位置二维问题和高程位置一维问题,这种方法存在着理论上的缺陷和局限性。水平方向、天顶距和斜距等观测量所体现的是控制点之间空间位置的几何关系,而点的空间位置是由平面位置和高程位置共同构成的一个三维整体,因而体现整体关系的观测数据也具有完整性和统一性,把它们分开进行一、二维数据处理,带有某种近似性,理论上不严密。工程三维控制网平差具有一、二维分开平差所不可比拟的优点和长处,因此本文针对工程三维控制网平差方法进行了系统的研究。
论文首先推导了工程三维控制网中最原始观测量(水平方向、天顶距和斜距)的误差方程式,以及附加垂线偏差分量和大气折光未知参数的最原始观测量误差方程式;其次,研究了不同类观测量的定权方法,并对工程三维控制网中的多类观测量进行赫尔默特方差分量估计,以合理确定观测量的权比;再次,对影响工程三维控制网精度的大气折光和垂线偏差等问题进行了研究;接着,在推导了工程三维控制网整体平差数学模型的基础上,编制了工程三维控制网的严密平差程序,并用实验数据对上述三维平差研究的内容进行了验证;最后探讨了工程三维控制网测量和整体平差方法在高边坡三维变形监测方面的应用情况。
通过对三维控制网平差理论的研究、平差程序的编制以及实验控制网数据的验证,说明工程三维控制网可以在实际生产中应用,特别在山区变形监测方面有很大应用前景。
In the traditional progress of layout, measuring and data-processing of control network, the three-dimensional spatial position is separated into two parts, two-dimensional plane position and elevation. This method is something unreasonable in theory. The observations, such as horizontal direction, zenith angle and slope distance show the geometric relationship among the control points. And the spatial position is a three-dimensional integrity composed by plane position and elevation. So the observations also have the unity. It will be imprecise to separate the observations into two-dimensional plus one-dimensional data-processing. Three-dimensional control network adjustment is superior to the separate adjustment of plane position and elevation. This thesis studied on three-dimensional control network adjustment in engineering survey.
Firstly, observation equations were derived from the raw data of three-dimensional engineering control network. Secondly, the methods of weight-matrix determination of different observations were studied and the weight-matrix of three-dimensional control network was determined using Helmert variance component estimation. Then the effect of vertical deflection and astronomical refraction on the precision for three-dimensional control network was studied. Thirdly, a program of three-dimensional control network adjustment is work out. Finally, the thesis discussed the application of three-dimensional control network measuring and adjustment in three-dimensional deformation monitoring of side slope.
Based on the study of three-dimensional control network adjustment, the corresponding programming and the verification with experimental data, three-dimensional control network can be used in engineering survey, especially in deformation monitoring of mountain area.
论文首先推导了工程三维控制网中最原始观测量(水平方向、天顶距和斜距)的误差方程式,以及附加垂线偏差分量和大气折光未知参数的最原始观测量误差方程式;其次,研究了不同类观测量的定权方法,并对工程三维控制网中的多类观测量进行赫尔默特方差分量估计,以合理确定观测量的权比;再次,对影响工程三维控制网精度的大气折光和垂线偏差等问题进行了研究;接着,在推导了工程三维控制网整体平差数学模型的基础上,编制了工程三维控制网的严密平差程序,并用实验数据对上述三维平差研究的内容进行了验证;最后探讨了工程三维控制网测量和整体平差方法在高边坡三维变形监测方面的应用情况。
通过对三维控制网平差理论的研究、平差程序的编制以及实验控制网数据的验证,说明工程三维控制网可以在实际生产中应用,特别在山区变形监测方面有很大应用前景。
In the traditional progress of layout, measuring and data-processing of control network, the three-dimensional spatial position is separated into two parts, two-dimensional plane position and elevation. This method is something unreasonable in theory. The observations, such as horizontal direction, zenith angle and slope distance show the geometric relationship among the control points. And the spatial position is a three-dimensional integrity composed by plane position and elevation. So the observations also have the unity. It will be imprecise to separate the observations into two-dimensional plus one-dimensional data-processing. Three-dimensional control network adjustment is superior to the separate adjustment of plane position and elevation. This thesis studied on three-dimensional control network adjustment in engineering survey.
Firstly, observation equations were derived from the raw data of three-dimensional engineering control network. Secondly, the methods of weight-matrix determination of different observations were studied and the weight-matrix of three-dimensional control network was determined using Helmert variance component estimation. Then the effect of vertical deflection and astronomical refraction on the precision for three-dimensional control network was studied. Thirdly, a program of three-dimensional control network adjustment is work out. Finally, the thesis discussed the application of three-dimensional control network measuring and adjustment in three-dimensional deformation monitoring of side slope.
Based on the study of three-dimensional control network adjustment, the corresponding programming and the verification with experimental data, three-dimensional control network can be used in engineering survey, especially in deformation monitoring of mountain area.
引文
[1]於宗俦 鲁林成.测量平差基础(增订本).北京.测绘出版社,1978年6月
[2]武汉测绘科技大学测量平差教研室.测量平差基础(第三版).北京.测绘出版社,1996年5月
[3]李少元 李孟山.用有限元法进行测边控制网平差.石家庄铁道学院学报.2001年9月第14卷第3期:47-49
[4]鲁福等.利用103电子计算机平差三、四等三角网.测绘学报.1965年11月第8卷第4期:247-259
[5]吴俊 韩绍伟.新型控制网平差软件包WCP 20.测绘通报.1994年第2期:19-22
[6]周秋生.控制网自动平差软件的研制.测绘工程.1995年12月第4卷第4期:8-14
[7]周春发.汉字显示任意单导线测量平差程序.北京测绘.1997年第3期:32-34
[8]姚连璧 周小平.基于Matlab的控制网平差教学软件与应用.测绘工程.2006年8月第15卷第4期:65-67
[9]黄维彬.近代平差理论及其应用.北京.解放军出版社.1992年7月
[10]同济大学大地测量教研室.控制测量学(下).北京.测绘出版社.1988年6月
[11]薄志鹏.三维大地测量概论.测绘信息与工程.1981年第Z1期
[12]孔祥云郭际明刘宗泉.大地测量学基础.武汉.武汉大学出版社.2001年9月
[13]丁一帆 李月锋 丁行斌.现代大地测量学中的垂线偏差.大地测量与地球动力学.2006年5月第26卷第2期:115-119
[14]万剑华.局部三维网平差系统.四川测绘.1994年第17卷第3期:115-120
[15]钟德堂.三维网平差及计算程序.勘察科学技术.1988年第5期:41-45
[16]吴景勤.变形观测三维网方法研究.中国核科技报告.1997年第1期
[17]万剑华高希余.顾及大气折光和垂线偏差影响的工程三维网平差.工程勘察.1994年第3期:58-61
[18]周永明 黄立人.定权误差对平差结果的影响.地壳形变与地震.1987年1月第7卷第1期:35-42
[19]崔希璋等.广义测量平差(第二版).测绘出版社.1982年6月
[20]刘大杰.平面控制点的相对点位精度.测绘学报.1984年8月第13卷第3期:182-192
[21]施一民 朱紫阳.论相对点位精度的评定.测绘科学.2004年4月第29卷第2期:29- 33
[22]施一民.由协方差变换计算所需的相对点位精度的简捷公式.同济大学学报.1993年3月第21卷第1期:107-115
[23]李裕奇.概率论与数理统计(上)(第2版).北京.国防工业出版社.2004年8月
[24]于正林 刘大杰.平差结果的转换与相对误差椭圆.测绘通报.1987年第1期:14-18
[25]黄家纳.平面控制网的平差基准与广义相对误差椭球.江苏测绘.1998年6月第21卷第2期:2-4
[26]许才军 刘大杰.广义相对误差椭球(圆).武汉测绘科技大学学报.1990年6月第15卷第2期:19-27
[27]万剑华高希余.工程三维中中关于确定或消除折光影响方法的探讨.测绘通报.1994年第4期:11-14
[28]蒋利龙.常用求折光系数方法评析.工程勘察.2000年第3期:60-62
[29]何平.数理统计与多元统计.成都.西南交通大学出版社.2004年9月
[30]万剑华 高希余.工程控制网—二平差与三维平差之比较.江苏测绘.1994年第3期:5-8
[31]于正林 陈惠明.方差分量估计中的精度评定.测绘学报.1989年8月第18卷第3期:219-226
[32]汪晓庆.方差分量估计中必要多余观测数的确定.测绘信息与工程.1990年第4期:1-6
[33]GRAFAREND E.Variance-covariance-component Estimation of Helmert Type in the Gauss-Helmert Model[J].ZfV,1984,109(1):34-44.
[34]於宗俦.Helmert型方差—协方差分量估计的通用公式.武汉大学学报(信息科学版).1991年第2期
[35]卓健成.工程控制测量建网理论.成都.西南交通大学出版社.1996年7月
[36]黄声享等.变形监测数据处理.武汉.武汉大学出版社.2003年1月
[37]陈永奇.变形观测数据处理.北京.测绘出版社.1988年7月
[38]同济大学数学教研室.高等数学(上册)高等教育出版社.1996年12月第四版
[39]同济大学数学教研室.高等数学(下册)高等教育出版社.1996年12月第四版
[40]John Hannach.Three-Dimensional Adjustment Computations.Journal of Surveying Engineering.Vol.110NO,1 1984.
[41]侯智勇 余代俊.建立滑坡外部变形测边三维监测网的探讨.物探化探计算技术.2004 年8月第26卷第3期:256-259
[42]Yang Y.Robust Estimation of Geodetic Datum Transformation.Journal of Geodesy.1999 73:268-274.
[43]Rosenholm D.Multi-point Matching Using the Least Squares Technique for Evaluation of Three-Dimensional Models.PERS.1987(6).
[44]Michael Halvorson.VISUAL BASIC.NET程序设计.北京.清华大学出版社.2002年5月
[45]高春艳 立俊民等.Visual Basic程序开发范例宝典.北京.人民邮电出版社.2006年7月
[46]汉斯-佩尔策.张正禄编译.现代工程测量控制网的理论和应用.北京.测绘出版社.1989年2月
[47]Grafarend.e Kleusberg A Schaffrin.B.An Introduction of Variance covariance component estimation of Helmert type.Zvermes-sungswesen.1980 No.105
[48]陶本藻.平差模型假设检验的统一方法及其应用.测绘学报.1991年5月第20卷第2期:
100-108
[49]道克[美]等著,马海军等译.面向对象应用程序开发(使用Visual Basic.NET).北京.清华大学出版社.2004年5月
[50]Caspary.W and Borutta.H.Robust Estimation in Deformation Models.Survey Review 1987.29(223):29-45
[51]刘经南 刘大杰 崔希璋.卫星网与地面网联合平差的理论和应用.武汉测绘科技大学学报.1987年12月第12卷第4期:1-9
[52]杨润书.GPS网与地面网的联合布设及混合平差.地矿测绘.1998年第4期:17-19
[2]武汉测绘科技大学测量平差教研室.测量平差基础(第三版).北京.测绘出版社,1996年5月
[3]李少元 李孟山.用有限元法进行测边控制网平差.石家庄铁道学院学报.2001年9月第14卷第3期:47-49
[4]鲁福等.利用103电子计算机平差三、四等三角网.测绘学报.1965年11月第8卷第4期:247-259
[5]吴俊 韩绍伟.新型控制网平差软件包WCP 20.测绘通报.1994年第2期:19-22
[6]周秋生.控制网自动平差软件的研制.测绘工程.1995年12月第4卷第4期:8-14
[7]周春发.汉字显示任意单导线测量平差程序.北京测绘.1997年第3期:32-34
[8]姚连璧 周小平.基于Matlab的控制网平差教学软件与应用.测绘工程.2006年8月第15卷第4期:65-67
[9]黄维彬.近代平差理论及其应用.北京.解放军出版社.1992年7月
[10]同济大学大地测量教研室.控制测量学(下).北京.测绘出版社.1988年6月
[11]薄志鹏.三维大地测量概论.测绘信息与工程.1981年第Z1期
[12]孔祥云郭际明刘宗泉.大地测量学基础.武汉.武汉大学出版社.2001年9月
[13]丁一帆 李月锋 丁行斌.现代大地测量学中的垂线偏差.大地测量与地球动力学.2006年5月第26卷第2期:115-119
[14]万剑华.局部三维网平差系统.四川测绘.1994年第17卷第3期:115-120
[15]钟德堂.三维网平差及计算程序.勘察科学技术.1988年第5期:41-45
[16]吴景勤.变形观测三维网方法研究.中国核科技报告.1997年第1期
[17]万剑华高希余.顾及大气折光和垂线偏差影响的工程三维网平差.工程勘察.1994年第3期:58-61
[18]周永明 黄立人.定权误差对平差结果的影响.地壳形变与地震.1987年1月第7卷第1期:35-42
[19]崔希璋等.广义测量平差(第二版).测绘出版社.1982年6月
[20]刘大杰.平面控制点的相对点位精度.测绘学报.1984年8月第13卷第3期:182-192
[21]施一民 朱紫阳.论相对点位精度的评定.测绘科学.2004年4月第29卷第2期:29- 33
[22]施一民.由协方差变换计算所需的相对点位精度的简捷公式.同济大学学报.1993年3月第21卷第1期:107-115
[23]李裕奇.概率论与数理统计(上)(第2版).北京.国防工业出版社.2004年8月
[24]于正林 刘大杰.平差结果的转换与相对误差椭圆.测绘通报.1987年第1期:14-18
[25]黄家纳.平面控制网的平差基准与广义相对误差椭球.江苏测绘.1998年6月第21卷第2期:2-4
[26]许才军 刘大杰.广义相对误差椭球(圆).武汉测绘科技大学学报.1990年6月第15卷第2期:19-27
[27]万剑华高希余.工程三维中中关于确定或消除折光影响方法的探讨.测绘通报.1994年第4期:11-14
[28]蒋利龙.常用求折光系数方法评析.工程勘察.2000年第3期:60-62
[29]何平.数理统计与多元统计.成都.西南交通大学出版社.2004年9月
[30]万剑华 高希余.工程控制网—二平差与三维平差之比较.江苏测绘.1994年第3期:5-8
[31]于正林 陈惠明.方差分量估计中的精度评定.测绘学报.1989年8月第18卷第3期:219-226
[32]汪晓庆.方差分量估计中必要多余观测数的确定.测绘信息与工程.1990年第4期:1-6
[33]GRAFAREND E.Variance-covariance-component Estimation of Helmert Type in the Gauss-Helmert Model[J].ZfV,1984,109(1):34-44.
[34]於宗俦.Helmert型方差—协方差分量估计的通用公式.武汉大学学报(信息科学版).1991年第2期
[35]卓健成.工程控制测量建网理论.成都.西南交通大学出版社.1996年7月
[36]黄声享等.变形监测数据处理.武汉.武汉大学出版社.2003年1月
[37]陈永奇.变形观测数据处理.北京.测绘出版社.1988年7月
[38]同济大学数学教研室.高等数学(上册)高等教育出版社.1996年12月第四版
[39]同济大学数学教研室.高等数学(下册)高等教育出版社.1996年12月第四版
[40]John Hannach.Three-Dimensional Adjustment Computations.Journal of Surveying Engineering.Vol.110NO,1 1984.
[41]侯智勇 余代俊.建立滑坡外部变形测边三维监测网的探讨.物探化探计算技术.2004 年8月第26卷第3期:256-259
[42]Yang Y.Robust Estimation of Geodetic Datum Transformation.Journal of Geodesy.1999 73:268-274.
[43]Rosenholm D.Multi-point Matching Using the Least Squares Technique for Evaluation of Three-Dimensional Models.PERS.1987(6).
[44]Michael Halvorson.VISUAL BASIC.NET程序设计.北京.清华大学出版社.2002年5月
[45]高春艳 立俊民等.Visual Basic程序开发范例宝典.北京.人民邮电出版社.2006年7月
[46]汉斯-佩尔策.张正禄编译.现代工程测量控制网的理论和应用.北京.测绘出版社.1989年2月
[47]Grafarend.e Kleusberg A Schaffrin.B.An Introduction of Variance covariance component estimation of Helmert type.Zvermes-sungswesen.1980 No.105
[48]陶本藻.平差模型假设检验的统一方法及其应用.测绘学报.1991年5月第20卷第2期:
100-108
[49]道克[美]等著,马海军等译.面向对象应用程序开发(使用Visual Basic.NET).北京.清华大学出版社.2004年5月
[50]Caspary.W and Borutta.H.Robust Estimation in Deformation Models.Survey Review 1987.29(223):29-45
[51]刘经南 刘大杰 崔希璋.卫星网与地面网联合平差的理论和应用.武汉测绘科技大学学报.1987年12月第12卷第4期:1-9
[52]杨润书.GPS网与地面网的联合布设及混合平差.地矿测绘.1998年第4期:17-19
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