[发明专利]一种水电站地下工程自由设站精密控制网的测设方法

权利要求书

1.一种水电站地下工程自由设站精密控制网的测设方法，通过布设控制网，依靠观测方法观测数据，根据所得数据配合平差算法和公式测算各项指标，其特征在于具体包括以下步骤：

一)采用多个三百六十度棱镜装置(1)呈一字型对称分布于地下厂房上下游侧边墙处形成边角网；

二)在布设的边角网中轴线的两端设置专用控制点(3)，配合多个三百六十度棱镜装置(1)形成的控制网进行观测；

三)在两端的专用控制点之间选择自由设站点(2)利用全圆边角法施测；

四)然后根据观测数据进行处理时以赫尔默特平差算法为核心，设定自由设站第i测站j观测点独立坐标计算模型：

其中，(X_ij,Y_ij)为第i测站的第j观测点坐标的测站坐标，为第i测站点的坐标，S_ij为平距，a_ij为测站坐标系中的水平方位角,cos代表余弦，sin代表正弦，通过平差计算各项指标加以分析。

2.根据权利要求1所述的一种水电站地下工程自由设站精密控制网的测设方法，其特征在于：在所述的步骤四中，平差计算各项指标的公式为：

一)相邻两测站s和t的独立坐标经相似变换化算为统一工程坐标的计算模型：

其中，(X_S,Y_S)为第s测站的测站坐标,(X_t,Y_t)为第t测站的测站坐标,ΔX、ΔY为平移参数，k为尺度参数，α为旋转角；

二)方向观测值误差方程：

权σ₀为单位权中误差，为方向观测值的中误差。

其中，为改正数，L_ij为i到j的方向观测值，dζ_i为定向角未知数，dx_i、dy_i、dx_j、dy_j为待求的坐标未知数；

a_ij、b_ij为系数，为常数项，表达式为：

可利用近似坐标计算得到；

其中，表示i到j方向的X坐标增量近似值、表示i到j方向的Y坐标增量近似值、S_ij⁰表示i到j方向平距近似值、A⁰_ij表示i到j方向的方位角近似值、ζ⁰_ij表示定向角、arctan表示反正切、n_i表示方向个数；

三)边长观测值误差方程：

权σ_sij为边长观测值的中误差。

其中，为改正数，S_ij为i到j的边长观测值，c_ij、d_ij为系数，为常数项，其计算表达式为：

四)最小二乘法平差参数求解模型：

误差方程向量表达式V＝BX+L，权阵P。

V为改正数向量，B为系数矩阵，X为未知参数向量，L为常数项向量。

法方程

NX+W＝0

N＝B^TPB

W＝B^TPL

其中，N为法方程系数阵，X为未知参数向量、W、L为常数项向量，B系数阵，B^T为系数阵B的转置，P为权阵。

解法方程得到

X＝－N^－1W

其中，X为未知参数向量、N^－1为法方程系数阵N的逆矩阵，W、为常数项向量；

五)精度评定模型：

验后单位权中误差r为多余观测数，V为改正数向量，V^T为N的逆矩阵；

坐标参数协因数阵为：Q_XX＝N^-1；

平差后各点坐标中误差为：

六)平面控制网最弱点点位中误差范围是：

Mx为0.62mm～0.93mm；

My为0.42mm～0.96mm；

Mp为0.73mm～0.96mm；

高程网最弱点高程中误差：0.90～1.98mm。