【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工程测量领域，特别涉及一种控制网布测方案评价方法及系统。
技术介绍
1、近年来，跨海通道、高速铁路、大科学装置等大型工程在我国蓬勃发展，其复杂的结构和高精度测量需求，在施工、安装、检测、监测等环节对精密工程测量提出了更高的要求，驱动着精密工程测量迅速发展，使精密工程测量成为工程测量学科中最具活力的研究与实践方向。精密工程测量领域，控制网方案设计是一个极为重要的问题。控制网方案设计涉及控制网的网形和观测值类型及权重的选择，目的是使控制网满足一定的精度、可靠性和费用指标。不同控制网布测方案在精度、可靠性、费用等质量指标上往往各有优劣。
2、现有技术中，在控制网设计的理论和方法方面，研究者postek基于计算机模拟提出了一种控制网网型设计新方法，以使控制网在保持必要精度和可靠性的同时尽可能降低费用，singh完善了控制网网型设计的目标函数，并利用粒子群算法进行了gps网网型设计，matsuoka等为了确定已知点的最佳位置，减小测量异常值对控制网坐标的影响，提出了一种自主确定控制网已知点位置的方法；klein分析了控制网质量指标间的关系，认为质量指标间存在联系，而非相互独立。
3、但是，现有控制网布测方案在设计阶段只能通过估算获取控制网部分信息，即控制网布测方案的设计属于信息不完全的灰色系统，导致无法对大型工程控制网布测方案准确评价。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种控制网布测方案评价方法及系统，可以解决现有技术中，存在利用部分控制网信息无法
2、本专利技术实施例提供一种控制网布测方案评价方法，包括以下步骤：获取多种控制网布测方案；利用五项精度指标、三项可靠性指标和三项费用指标获得评价指标；从每个评价指标的所有评价值中选取最优评价值，根据最优评价值和评价指标获取关联性；利用层次分析法分析每个评价指标的权重，并构建权重向量，利用关联性和权重向量获取绝对关联度；根据绝对关联度的大小进行综合评价排序，选择关联度大即综合评价高的控制网布测方案。
3、进一步地，所述五项精度指标包括：最大的参数中误差、参数中误差小于阈值的比例、最弱边边长相对中误差、边长相对中误差小于阈值的比例和方向中误差的最大值；所述三项可靠性指标包括：整体可靠性、最小的可靠性分量和大于阈值的可靠性分量数量；所述三项费用指标包括：最大的观测值权重、全部观测值权重之和以及观测值类型。
4、进一步地，所述最大的参数中误差、所述参数中误差小于阈值的比例、所述最弱边边长相对中误差、所述边长相对中误差小于阈值的比例和所述方向中误差的最大值，分别通过以下公式获得：
5、控制网布测方案确定之后，根据控制网布测的已知信息，得到未知参数的协因数阵qx，公式为：
6、qx＝(btpb)-1
7、式中，b为设计矩阵，p为观测值的权阵，某观测值的先验中误差为σi，则其权重pi为：
8、
9、式中，σ0是先验单位权中误差，参数的协方差阵为：
10、
11、在控制网布测方案的设计阶段，令指标最大的参数中误差为：
12、最大的参数中误差＝max(mx)
13、其中，
14、mx＝sqrt(diag(dx))
15、式中，符号max为求最大值运算，mx表示参数的中误差向量(绝对值)，sqrt为求平方根运算，diag为取矩阵主对角线元素运算；记τ1为参数中误差阈值，则指标参数中误差小于阈值的比例为：
16、
17、式中，sum为求向量内满足条件元素个数运算，t为未知参数个数；
18、观测值向量的协因数阵ql为：
19、ql＝b(btpb)-1bt
20、相应的，观测值向量的协方差阵为：
21、
22、观测值的中误差向量，即绝对值ml为：
23、ml＝sqrt(diag(dl))
24、边长、方向观测值向量分别用l1、l2表示，为边长、方向观测值的中误差向量，均是ml的子向量，由控制网点的概略坐标得到边长观测值l1，和l1对应元素之比即为边长观测值的相对中误差向量mr。指标最弱边边长相对中误差为：
25、最弱边边长相对中误差＝max(mr)
26、边长相对中误差的阈值为τ2，则指标边长相对中误差小于阈值的比例为：
27、
28、式中，n1为边长观测值个数，指标方向中误差的最大值为：
29、
30、进一步地，所述整体可靠性、所述最小的可靠性分量和所述大于阈值的可靠性分量数量，分别通过以下公式获得：
31、用控制网布测方案的平均多余观测分量表示整体可靠性，指标整体可靠性为：
32、
33、式中，n为观测值的总个数；
34、根据设计矩阵和权阵获取可靠性矩阵r，公式为：
35、r＝i-b(btpb)-1btp
36、式中，i为单位矩阵，可靠性矩阵r的主对角线元素称为观测值的多余观测分量，全部观测值的多余观测分量构成向量r，则指标最小的可靠性分量为：
37、最小的可靠性分量＝min(r)
38、式中，符号min为求最小值运算，可靠性指标的阈值为τ3，则指标大于阈值的可靠性分量数量为：
39、大于阈值的可靠性分量数量＝sum(r＞τ3)。
40、进一步地，所述最大的观测值权重、所述全部观测值权重之和以及所述观测值类型，分别通过以下公式获得：
41、指标最大的观测值权重用p的无穷范数表示，公式为：
42、最大的观测值权重＝||p||。。
43、指标全部观测值权重之和为：
44、全部观测值权重之和＝tr(p)
45、式中，tr为求矩阵迹的运算；
46、大型工程地面控制测量中，方向和边长属于基本观测值，方位角、坐标等视为辅助观测值；与基本观测值相比，辅助观测值所需的花费也会不同，本文设计了观测值类型因子f和数量因子ω，其数值根据工程的结构、环境和施工工艺确定；指标观测值类型为：
47、
48、式中，u为观测值类型的数量。
49、进一步地，所述根据最优评价值和评价指标获取关联性，具体解释为：根据评价指标构建评价矩阵，对评价矩阵进行消除量纲和数量级处理得到规范化矩阵；根据最优评价值构建参考数列，获取规范化矩阵和参考数列间的关联系数；
50、其中，对评价矩阵进行消除量纲和数量级处理得到规范化矩阵包括：
51、不同评价值存在量纲和数量级的差别，为消除量纲和数量级对后续步骤的影响，需对评价矩阵进行规范化处理，规范化方法如下：
52、
53、式中，是所有被评价对象第k个指标的均值，s(k)是所有被评价对象第k个指标的标准差，ji(k)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种控制网布测方案评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种控制网布测方案评价方法，其特征在于，
3.如权利要求2所述的一种控制网布测方案评价方法，其特征在于，所述最大的参数中误差、所述参数中误差小于阈值的比例、所述最弱边边长相对中误差、所述边长相对中误差小于阈值的比例和所述方向中误差的最大值，分别通过以下公式获得：
4.如权利要求2所述的一种控制网布测方案评价方法，其特征在于，所述整体可靠性、所述最小的可靠性分量和所述大于阈值的可靠性分量数量，分别通过以下公式获得：
5.如权利要求2所述的一种控制网布测方案评价方法，其特征在于，所述最大的观测值权重、所述全部观测值权重之和以及所述观测值类型，分别通过以下公式获得：
6.如权利要求1所述的一种控制网布测方案评价方法，其特征在于，所述根据最优评价值和评价指标获取关联性，具体解释为：
7.如权利要求6所述的一种控制网布测方案评价方法，其特征在于，所述根据最优评价值构建参考数列，具体为：
8.如权利要求6所述的一种控制网布测方案
9.如权利要求1或8所述的一种控制网布测方案评价方法，其特征在于，所述利用关联性和权重向量获取绝对关联度，具体为：
10.一种控制网布测方案评价系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种控制网布测方案评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种控制网布测方案评价方法，其特征在于，
3.如权利要求2所述的一种控制网布测方案评价方法，其特征在于，所述最大的参数中误差、所述参数中误差小于阈值的比例、所述最弱边边长相对中误差、所述边长相对中误差小于阈值的比例和所述方向中误差的最大值，分别通过以下公式获得：
4.如权利要求2所述的一种控制网布测方案评价方法，其特征在于，所述整体可靠性、所述最小的可靠性分量和所述大于阈值的可靠性分量数量，分别通过以下公式获得：
5.如权利要求2所述的一种控制网布测方案评价方法，其特征在于，所述最大的观测值权重...
【专利技术属性】
技术研发人员：李冠青，黄声享，刘学习，郑南山，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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