[发明专利]任意网型变形监测稳定性分析方法及监控点位置确定方法

权利要求书

1.任意网型变形监测稳定性分析方法，其特征在于，包括:

进行自由架站的无设站数据观测采集，获得测量数据；

选择控制点个数大于2的架站记作待分析架站；对每一待分析架站，基于测量数据，结合后方交会模型计算测量后验单位权中误差确定该待分析架站的各个控制点后验误差；对设定置信水平，基于测量后验单位权中误差和各个控制点后验误差进行卡方检验，若检验通过则确定控制点为稳定控制点；

对某个控制点，所述控制点后验误差的计算方法如下：

其中，V`为控制点后验误差，设已知通过该控制点坐标反算得到的该控制点的计算观测值与该控制点的观测值(L_s、L_α、L_v)的残差记为：

L_s、L_α、L_v分别表示该控制点的距离、水平角、竖直角三个观测值；V_s、V_α、V_υ分别表示距离、水平角、竖直角三个观测值的残差；表示由初始坐标计算的该控制点的距离、水平角、竖直角观测值大小；Z⁰表示该架站的标准定向角；σ_β表示测量仪器的测角误差，σ_s表示测量仪器的测距误差；

基于所有测量数据，利用后方交会模型确定观测优化方程并求解，所述观测优化方程表示为：Ax＝b；A为系数矩阵，b为方程值，x为方程的解；

根据观测优化方程的求解结果确定测量后验单位权中误差的表达式如下：

其中r为多余观测数,T为转置矩阵。

2.任意网型变形监测的监控点位置确定方法，其特征在于，根据权利要求1所述的任意网型变形监测稳定性分析方法进行稳定性分析确定稳定控制点；利用稳定控制点坐标，通过ICP配准快速初始化各非控制点在控制点坐标系下坐标，具体包括以下步骤：

将稳定控制点和已初始化非控制点记作已知点；将还存在未初始化点且已知点数量满足要求的架站记作待初始化架站；

利用已知点坐标和待初始化点在测量坐标系下的局部坐标进行ICP配准，计算待初始化点的局部坐标系到稳定控制点坐标系的欧式变换T0，最后利用欧式变换T0将本架站中待初始化点变换到稳定控制点坐标系，完成非控制点坐标初始化；根据测量数据构建优化方程，对初始化后的非控制点坐标进行全局优化求解，获得最终非控制点坐标值。

3.根据权利要求2所述的任意网型变形监测的监控点位置确定方法，其特征在于，确定欧式变换T0的方法具体如下：

记所有已知点在控制网坐标系下的坐标记为所有已知点在架站坐标系下的假定坐标记为则：

其中，W为点位的均值协方差，P_iⁿ为第i个已知点在控制网坐标系下的坐标，表示控制坐标系下的均值坐标，P_j^s为第i个已知点在架站坐标系下的假定坐标，表示在架站坐标系下的均值坐标，T为共轭转置；

将W进行SVD分解，获得欧式变换的旋转矩阵R：

W＝UDV^T

R＝UV^T

假设W是一个m×n阶矩阵，U是m×m阶酉矩，D为半正定m×n阶对角矩阵；V^T是V的共轭转置，V是n×n阶酉矩阵；

平移变量tx通过式下式获得：

最终获得欧式变换

4.根据权利要求2所述的任意网型变形监测的监控点位置确定方法，其特征在于，获得最终非控制点坐标值的方法具体包括以下步骤：

1)利用所有测量数据确定观测优化方程Ax＝b；

2)设定每一测量数据权重，构建观测权重矩阵P；

3)基于高斯牛顿优化方法，解算x＝(A^TPA)^-1APb，获得待求坐标微小迭代量x₀，更新坐标值

4)利用更新坐标值重新求解观测优化方程A、b，重复步骤1)-步骤4)，直到满足迭代退出条件，迭代退出，获得最终非控制点坐标值