【正文】 對(duì)此應(yīng)當(dāng)充分加以顧及，以其在滿足用戶要求的條件下盡量減少消耗。 GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，是在限定精度、可靠性和費(fèi)用等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)下，找到控制網(wǎng)設(shè)計(jì)的最佳極值。經(jīng)典控制網(wǎng)的必要起算數(shù)據(jù)包括：一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)（用于控制網(wǎng)的定位），一條邊的方位（用于控制網(wǎng)的定向），一條邊的長(zhǎng)度（用于確定控制網(wǎng)的尺度）。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)包括精度標(biāo)準(zhǔn)、可靠性標(biāo)準(zhǔn)、費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)及靈敏度標(biāo)準(zhǔn)等。網(wǎng)的可靠性，是有一種能夠發(fā)現(xiàn)觀測(cè)值中存有的粗差和抵抗殘粗差對(duì)平差結(jié)果的影響的能力。如果在控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中只用可靠性標(biāo)準(zhǔn)，而不用精度指標(biāo)、費(fèi)用指標(biāo)等作為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，獲得合理的觀測(cè)方案就比較困難，這樣做會(huì)出現(xiàn)費(fèi)用高，優(yōu)化解不穩(wěn)定等問(wèn)題。由于觀測(cè)量不同，采用儀器也不同，其計(jì)算過(guò)程就都不一樣，很難用一個(gè)完整表達(dá)式表達(dá)出來(lái)，只能視情況而定。2．一類設(shè)計(jì)（圖形設(shè)計(jì)）。 控制網(wǎng)設(shè)計(jì)階段的劃分情況表分 類固定參數(shù)待定參數(shù)含 義零類設(shè)計(jì)（ZOD）,基準(zhǔn)設(shè)計(jì)一類設(shè)計(jì)（FOD）圖形設(shè)計(jì)二類設(shè)計(jì)（SOD）觀測(cè)精度設(shè)計(jì)三類設(shè)計(jì)（THOD），部分已有網(wǎng)的改進(jìn) 優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法 控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法有：解析法和模擬法。用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的過(guò)程中，人機(jī)對(duì)話，使設(shè)計(jì)過(guò)程高效、靈活。5．時(shí)限要求提交成果的有效期。全面系統(tǒng)的研究了GPS工程控制網(wǎng)的布設(shè)，探討工程控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)方法。（2）二維平差所謂二維平差是指在平面二維坐標(biāo)系下進(jìn)行平差，所采用的GNSS觀測(cè)值為在一個(gè)二維坐標(biāo)下的GNSS基線向量觀測(cè)值，所確定出的結(jié)果為點(diǎn)的二維平面坐標(biāo)。 邊長(zhǎng)觀測(cè)示意圖 角度觀測(cè)示意圖1．，其中為邊的邊長(zhǎng)觀測(cè)值、二點(diǎn)坐標(biāo)值為參數(shù)，可以列出邊長(zhǎng)誤差方程式 （） 式中，若兩點(diǎn)中有一點(diǎn)為已知點(diǎn)或兩點(diǎn)都為已知點(diǎn)時(shí)，則誤差方程的系數(shù)為“0”，這是不用再進(jìn)行求解的，因此，在編輯設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)可以采用數(shù)字或字母加以區(qū)別，以節(jié)省計(jì)算機(jī)編程和運(yùn)行的時(shí)間。公式為[17~18] （） 本章小結(jié)本章介紹了平面控制網(wǎng)精度估算的原理，控制網(wǎng)的精度估算與控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)一樣，都是控制測(cè)量中較重要的一項(xiàng)工作。隨著MATLAB版本的提高，MATLAB的特點(diǎn)更為突出，數(shù)據(jù)類型更加豐富，人機(jī)交互界面更加方便，功能也更加強(qiáng)大。使用MATLAB可事半功倍地開(kāi)發(fā)自己的程序。6．眾多面向應(yīng)用的工具箱和模塊集MATLAB的工具箱加強(qiáng)了對(duì)工程及科學(xué)中特殊應(yīng)用的支持。采用不同次數(shù)觀測(cè)時(shí)段的方法，計(jì)算出各個(gè)點(diǎn)位精度、邊長(zhǎng)精度和方位精度，并對(duì)估算結(jié)果做出了對(duì)比和分析得出結(jié)論。精度評(píng)估作為一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)，是控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。從最初的選題，到收集資料，到課題研究、編程序、撰寫(xiě)、修改，到論文最終定稿，他給了我細(xì)心的指導(dǎo)和幫助。)P=[ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ]l=[ ]for j=1 for k=2:6 DX(j,k)=X(k)X(j)。k=39。b=DY(j,k)/S(j,k)。 B3=[a b 0 0]endfor i=4 j=input(39。j=39。)。k=input(39。k=39。B4。法方程逆矩陣39。j=39。P2P3邊權(quán)函數(shù)式的矩陣形式39。c=r*b/S(j,k)。)a=DX(j,k)/S(j,k)。*Nbb2*F3附錄B當(dāng)進(jìn)行兩次觀測(cè)時(shí)的程序：X=[ ]Y=[ ]disp(39。)。k=39。) a=DX(j,k)/S(j,k)。b=DY(j,k)/S(j,k)。 B5=[0 0 a b]endfor i=6 j=input(39。j=39。)。B2。)Nbb=B39。P1P4邊權(quán)函數(shù)式的矩陣形式39。c=r*b/S(j,k)。)a=DX(j,k)/S(j,k)。k=input(39。*Nbb1*F1Q23=F239。計(jì)算協(xié)因數(shù)39。j=39。k=input(39。)a=DX(j,k)/S(j,k)。計(jì)算邊長(zhǎng)和方位精度39。B8]disp(39。誤差方程系數(shù)39。 B7=[0 0 a b]endfor i=8 j=input(39。b=DY(j,k)/S(j,k)。) a=DX(j,k)/S(j,k)。k=39。k=input(39。)。 S(j,k)=sqrt((X(j)X(k))^2+(Y(j)Y(k))^2) endendfor i=1 j=input(39。*Nbb1*F1Q23=F239。k=input(39。)a=DX(j,k)/S(j,k)。c=r*b/S(j,k)。P1P4邊權(quán)函數(shù)式的矩陣形式39。)Nbb=B39。B2。)。j=39。 B5=[0 0 a b]endfor i=6 j=input(39。b=DY(j,k)/S(j,k)。) a=DX(j,k)/S(j,k)。k=39。)。感謝黑龍江工程學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)，老師對(duì)我的支持與幫助!感謝我的父母，他們的鼓勵(lì)與支持是我前進(jìn)的動(dòng)力!感謝所有關(guān)心，幫助我的老師同學(xué)和朋友！附 錄附錄A當(dāng)進(jìn)行一次觀測(cè)時(shí)的程序：X=[ ]Y=[ ]disp(39。對(duì)MATLAB語(yǔ)言的使用操作也不是很完善，希望今后能在該方面有所改進(jìn)。2．GPS工程網(wǎng)布設(shè)，無(wú)需像常規(guī)測(cè)量網(wǎng)設(shè)計(jì)那樣考慮點(diǎn)的通視、邊的相似、觀測(cè)角的大小等因素，非常適合地形條件苦難地區(qū)。用戶只能把數(shù)據(jù)整理成MATLAB所要求的數(shù)據(jù)格式，就可以將矩陣當(dāng)作常數(shù)一樣做各種運(yùn)算，并且運(yùn)算速度極快，提高了功效。5．便捷強(qiáng)大的繪圖功能MATLAB的繪圖功能是十分方便的，它有一系列繪圖函數(shù)。由各領(lǐng)域的專家學(xué)者們開(kāi)發(fā)的數(shù)值計(jì)算程序，使用了安全、成熟、可靠的算法，從而保證了最大的運(yùn)算速度和可靠的結(jié)果。它是一種專門(mén)用于矩陣數(shù)值計(jì)算的軟件。有了這一矩陣，可極大地方便平差后的精度評(píng)定工作。求解協(xié)因數(shù)陣為系數(shù)矩陣的逆矩陣，通過(guò)可求出點(diǎn)位精度、邊長(zhǎng)精度和方位精度，并對(duì)所得精度進(jìn)行分析、評(píng)估。 GNSS網(wǎng)平差的分類1．三維平差和二維平差（1）三維平差所謂三維平差是指在空間三維坐標(biāo)系中進(jìn)行平差，所采用的GNSS基線向量觀測(cè)值也是在三維空間下的觀測(cè)值，所確定出的結(jié)果為點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)。 本章小結(jié)GPS技術(shù)在工程控制網(wǎng)的布設(shè)中具有效率高、費(fèi)用低、工期短、精度高等優(yōu)越性。3．選點(diǎn)該項(xiàng)工作同常規(guī)控制測(cè)量，但不需要建觀測(cè)標(biāo)。模擬法可用于一、二、三類設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程中可同時(shí)顧及任意數(shù)目的參數(shù)和目標(biāo)，特別適用于一類和三類設(shè)計(jì)。4．三類設(shè)計(jì)（加密設(shè)計(jì)）。就是在控制網(wǎng)的網(wǎng)形和觀測(cè)值的精度已定的情況下，選擇合適的起始數(shù)據(jù)，使網(wǎng)的精度最高。一般來(lái)說(shuō)，布網(wǎng)可表達(dá)為： （） 式中C表示經(jīng)費(fèi)，下標(biāo)表示經(jīng)費(fèi)使用的項(xiàng)目。當(dāng)然，近似于l時(shí)，則內(nèi)、外可靠性就很好。對(duì)工程控制測(cè)量常用的局部精度指標(biāo)有：點(diǎn)位誤差橢圓：其元素的計(jì)算公式為： （） （） （） （）相對(duì)誤差橢圓：其元素的計(jì)算公式與點(diǎn)位誤差橢圓的元素計(jì)算公式相似，只是點(diǎn)位誤差橢圓是坐標(biāo)權(quán)系數(shù)，而相對(duì)誤差橢圓是坐標(biāo)差的權(quán)系數(shù)。 GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)指標(biāo)控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要有兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是在新網(wǎng)的設(shè)計(jì)中，為了使控制網(wǎng)在整體或局部上達(dá)到預(yù)期的精度，研究如何合理地確定控制網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，觀測(cè)量的必要精度及最佳分布；二是在已建成的控制網(wǎng)中，研究如何利用現(xiàn)代高精度的觀測(cè)值，來(lái)改善控制網(wǎng)的精度，以滿足最新科學(xué)技術(shù)的需要。網(wǎng)的精度與網(wǎng)點(diǎn)所構(gòu)成的幾何圖形無(wú)關(guān)，即網(wǎng)的精度與網(wǎng)中各點(diǎn)的坐標(biāo)及角度也無(wú)關(guān)，而只與網(wǎng)中各點(diǎn)所發(fā)出的基線權(quán)陣及基線數(shù)目有關(guān)，這可以從GPS網(wǎng)的平差數(shù)學(xué)模型中看出。5．GNSS點(diǎn)盡量選在周?chē)h(huán)境視野開(kāi)闊、交通便利的地點(diǎn)。 三角形網(wǎng)而符合導(dǎo)線網(wǎng)的幾何強(qiáng)度一般不如三角形網(wǎng)和環(huán)形網(wǎng)的幾何強(qiáng)度好，但是只要對(duì)符合導(dǎo)線的邊數(shù)及長(zhǎng)度加以限制，仍可以保證一定的幾何強(qiáng)度。 其缺點(diǎn)為工作量大，尤其是在接收機(jī)的數(shù)量較少時(shí)，將使工作的總時(shí)間延長(zhǎng)，因此通常只有當(dāng)網(wǎng)的精度和可靠性要求較高，接收機(jī)數(shù)目在三臺(tái)以上時(shí)，才單獨(dú)采用這種圖形。這四大系統(tǒng)都是由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶三個(gè)部分組成。衛(wèi)星軌道高度約24126萬(wàn)公里，位于3個(gè)傾角為56176。該系統(tǒng)受蘇聯(lián)解體，經(jīng)濟(jì)滑坡及技術(shù)因素影響，很長(zhǎng)一段時(shí)間空間衛(wèi)星數(shù)不能滿足實(shí)時(shí)定位要求。由于每顆衛(wèi)星的C/A碼都不一樣，因此，我們經(jīng)常用它們的PRN號(hào)來(lái)區(qū)分它們。1．載波載波是可運(yùn)載調(diào)制信號(hào)的高頻振蕩波。主控站有一個(gè)，設(shè)在美國(guó)克羅拉多（Colorado）的法爾孔（Falcon）空軍基地，它的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對(duì)GPS的觀測(cè)資料，推算出衛(wèi)星的星歷、衛(wèi)星鐘差和大氣層的改正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)及導(dǎo)航電文通過(guò)注入站注入到衛(wèi)星中去；同時(shí)，它還提供全球定位系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)，調(diào)整衛(wèi)星狀態(tài)和啟用備用衛(wèi)星替代失效的工作衛(wèi)星工作；另外，主控站也具有監(jiān)控站的功能。全球定位系統(tǒng)由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶部分所組成。模擬GPS觀測(cè)過(guò)程，根據(jù)已有的網(wǎng)的圖件和已知起算數(shù)據(jù)和觀測(cè)邊長(zhǎng)進(jìn)行圖上設(shè)計(jì)GNSS控制網(wǎng)；利用參數(shù)平差的方法列出測(cè)邊網(wǎng)的誤差方程和系數(shù)陣的逆陣，然后再求得參數(shù)函數(shù)的中誤差進(jìn)行GPS控制網(wǎng)的精度估算；通過(guò)MATLAB軟件來(lái)編制程序估算控制網(wǎng)精度，優(yōu)化觀測(cè)方案。它可能同時(shí)顧及全部質(zhì)量設(shè)計(jì)指標(biāo)，借助優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)方法，通過(guò)精密的計(jì)算獲得最合理的設(shè)計(jì)方案。工程控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)在空間技術(shù)的出現(xiàn)也發(fā)生了革命的變化，從傳統(tǒng)的三角測(cè)量控制網(wǎng)向GPS控制網(wǎng)轉(zhuǎn)型，從傳統(tǒng)的平差技術(shù)到現(xiàn)代的平差技術(shù)轉(zhuǎn)化。如果不能滿足工程要求，就要修改GNSS控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案，直到滿足工程要求為止。其主要原因：一是用常規(guī)測(cè)量方法建立控制網(wǎng)費(fèi)時(shí)間費(fèi)精力、投資大、工作效率低，很難滿足現(xiàn)代化建設(shè)高速發(fā)展的要求；二是在高樓林立的繁華街道上，用常規(guī)測(cè)量方法布設(shè)首級(jí)測(cè)量控制網(wǎng)，其精度很難達(dá)到大比例尺數(shù)字測(cè)量對(duì)首級(jí)控制網(wǎng)的要求，也難以滿足控制點(diǎn)間相互通視的要求。利用GNSS技術(shù)建立工程控制網(wǎng)也已在測(cè)繪生產(chǎn)單位得到廣泛應(yīng)用。然而GNSS測(cè)量控制網(wǎng)對(duì)于測(cè)量工作者來(lái)說(shuō)是一個(gè)新領(lǐng)域的工作，為能提高勞動(dòng)強(qiáng)度和工作效率，測(cè)量人員希望自己的方案能夠得到有效的檢驗(yàn)?？刂凭W(wǎng)的設(shè)計(jì)，一直得到大地測(cè)量學(xué)者們的重視和關(guān)注。對(duì)于小規(guī)模的控制網(wǎng)，如某些工程控制網(wǎng)、形變監(jiān)測(cè)網(wǎng)，它往往要求設(shè)計(jì)某種特定的精度結(jié)構(gòu)，采用嚴(yán)格的優(yōu)化設(shè)計(jì)是完全必要且可行的[1]。然而，GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)畢竟是由美國(guó)國(guó)防部控制的系統(tǒng)，它的可能性、完好性、連續(xù)性均存在隱患，為彌補(bǔ)這一缺陷，也為了打破由一兩個(gè)國(guó)家軍事部門(mén)獨(dú)霸衛(wèi)星全球?qū)Ш较到y(tǒng)的被動(dòng)局面，充分滿足各國(guó)民用核軍事的需要，從20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始，國(guó)際民航組織、國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星組織、歐洲空間局等倡導(dǎo)并研究發(fā)展完全由民間控制的、多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)