網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計方法有解析法和模擬法兩種。
解析法是基于優(yōu)化設(shè)計理論構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)和約束條件,解求目標(biāo)函數(shù)的極大值或極小值。一般將網(wǎng)的質(zhì)量指標(biāo)作為目標(biāo)函數(shù)或約束條件。網(wǎng)的質(zhì)量指標(biāo)主要有精度、可靠性和建網(wǎng)費用,對于變形監(jiān)測網(wǎng)還包括網(wǎng)的靈敏度或可區(qū)分性。對于網(wǎng)的平差模型而言,按固定參數(shù)和待定參數(shù)的不同,網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計又分為零類、一類、二類和三類優(yōu)化設(shè)計,涉及到網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計,網(wǎng)形、觀測值精度以及觀測方案的設(shè)計。在工程測量中, 施工 控制網(wǎng)、安裝控制網(wǎng)和變形監(jiān)測網(wǎng)都需要作優(yōu)化設(shè)計。由于采用GPS定位技術(shù)和電磁波測距,網(wǎng)的幾何圖形概念與傳統(tǒng)的測角網(wǎng)有很大的區(qū)別。除特別的精密控制網(wǎng)可考慮用專門編寫的解析法優(yōu)化設(shè)計程序作網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計外,其他的網(wǎng)都可用模擬法進行設(shè)計。
模擬法優(yōu)化設(shè)計的 軟件功能和進行優(yōu)化設(shè)計的步驟主要是:根據(jù)設(shè)計資料和地圖資料在圖上選點布網(wǎng),獲取網(wǎng)點近似坐標(biāo)(最好將資料作數(shù)字化掃描并在微機上進行)。模擬觀測方案,根據(jù)儀器確定觀測值精度,可進一步模擬觀測值。計算網(wǎng)的各種質(zhì)量指標(biāo)如精度、可靠性、靈敏度。精度應(yīng)包括點位精度、相鄰點位精度、任意兩點間的相對精度、最弱點和最弱邊精度、邊長和方位角精度。進一步可計算坐標(biāo)未知數(shù)的協(xié)方差陣或部分點坐標(biāo)的協(xié)方差陣,協(xié)方差陣的主成份計算,特征值計算,點位誤差橢圓、置信橢圓的計算等。可靠性包括每個觀測值的多余觀測分量(內(nèi)部可靠性)和某一觀測值的粗差界限值對平差坐標(biāo)的影響(外部可靠性)。靈敏度包括靈敏度橢圓、在給定變形向量下的靈敏度指標(biāo)以及觀測值的靈敏度影響系數(shù)。將計算出的各質(zhì)量指標(biāo)與設(shè)計要求的指標(biāo)比較,使之既滿足設(shè)計要求,又不致于有太大的富余。通過改變觀測值的精度或改變觀測方案(增加或減少觀測值)或局部改變網(wǎng)形(增加或減少網(wǎng)點)等方法重新作上述設(shè)計計算,直到獲取一個較好的結(jié)果。
在實踐中,總結(jié)出了下述優(yōu)化設(shè)計策略:先固定觀測值的精度,對選取的網(wǎng)點,觀測所有可能的邊和方向,計算網(wǎng)的質(zhì)量的指標(biāo),若質(zhì)量偏低,則必須提高觀測值的精度。在某一組先驗精度下,若網(wǎng)的質(zhì)量指標(biāo)偏高了,這時可按觀測值的內(nèi)部可靠性指標(biāo)ri,刪減觀測值。ri太大,說明該觀測值顯得多余,應(yīng)刪去;若ri很小,則該觀測值的精度不宜增加。這種根據(jù)ri大小來刪除觀測值的方法稱為從“密”到“疏”,從“肥”到“瘦”的優(yōu)化策略。
從模擬法優(yōu)化設(shè)計的整個過程來看,它是一種試算法,需要有一個好的 軟件 。該 軟件 除具有通用平差 軟件 的功能外,在成果輸出的多樣性、直觀性,在可視化以及人機交互界面設(shè)計方面都有更高要求。同時也要求設(shè)計者具有堅實的專業(yè)知識和豐富的經(jīng)驗。
用模擬法可獲得一個相對較優(yōu)且切實可行的方案,可進一步用模擬觀測值作網(wǎng)的平差計算,同時可模擬觀測值粗差并計算對結(jié)果的影響。這種方法稱為數(shù)學(xué)扭曲法或蒙特卡洛法。對于一個精度、可靠性以及靈敏度要求極高的監(jiān)測網(wǎng)或精密控制網(wǎng),作上述優(yōu)化設(shè)計和精細(xì)計算是十分必要的。國內(nèi)在這方面的應(yīng)用報道較少。多是為了安全起見,有較大的質(zhì)量富余,建網(wǎng)費用偏高。網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計費用很少,所帶來的效益較大,凡是較重要的工程控制網(wǎng),都應(yīng)作優(yōu)化設(shè)計。
聲明:登載此文出于傳遞更多信息之目的,并不意味著贊同其觀點或證實其描述,文章內(nèi)容僅供參考。