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专利号: 2023117752777
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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: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。

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,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。

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: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:T ‑1

QX=(BPB)

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:式中,σ0是先验单位权中误差,参数的协方差阵为: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:最大的参数中误差=max(mX)

其中,

mX=sqrt(diag(DX))

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: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;

观测值向量的协因数阵QL为:

T ‑1 T

QL=B(BPB) B

相应的,观测值向量的协方差阵为:

观测值的中误差向量,即绝对值mL为:

mL=sqrt(diag(DL))

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,即绝对值,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:最弱边边长相对中误差=max(mr)

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:式中,n1为边长观测值个数,指标方向中误差的最大值为:

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: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:式中,n为观测值的总个数;

根据设计矩阵和权阵获取可靠性矩阵R,公式为:T ‑1 T

R=I‑B(BPB) BP

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:最小的可靠性分量=min(r)

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:大于阈值的可靠性分量数量=sum(r>τ3)。

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:指标最大的观测值权重用P的无穷范数表示,公式为:最大的观测值权重=||P||∞

指标全部观测值权重之和为:

全部观测值权重之和=tr(P)

式中,tr为求矩阵迹的运算;

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:式中,u为观测值类型的数量。

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: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;

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: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: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)表示第i个被评价对象在第k个指标上的评价值,规范化后的评价矩阵为:其中,i=1,2,…,m,k=1,2,…,n。

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:C0(k)表示第k个评价指标所有评价值中的评价值高的,对于高优评价值,取大值,对于低优评价值,取小值;

构建参考数据列,参考数列记为C0,表示为C0=[C0(1),C0(2),…,C0(n)],n为评价指标个数。

8.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,所述获取规范化矩阵和参考数列间的关联系数,公式为:第i个方案在第k个指标上的评价值相对于第k个指标的最优评价值的关联系数为:其中,ρ取值为0.5。

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:利用关联系数和权重向量获取绝对关联度,公式为:其中,ξi(j)为关联系数,j为评价指标个数,i为方案个数;

绝对关联度ri的值大,表明第i个被评价对象与参考数列C0相似度高,综合评价好。

10.一种控制网布测方案评价系统,其特征在于,包括:方案模块,用于获取多种控制网布测方案;

评价指标模块,用于利用五项精度指标、三项可靠性指标和三项费用指标获得评价指标;

关联性模块,用于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;

关联度模块,用于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;

评价模块,用于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。