[發明專利]高速鐵路CPIII高程控制網條件方程的建立方法

有效

• 申請號: 201810537411.2
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108563129B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 王正帥;康建榮
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 馮艷芬

本發明公開了一種高速鐵路CPIII高程控制網條件方程的快速建立方法，該方法在分析CPIII高程網網型特點的基礎上，基于圖論技術構建足數且相互獨立的閉合環和附合路線，以此建立條件方程，通過相加或相減運算得到具有最簡形的條件方程，再根據最簡形條件方程確定最小獨立環和最短附合路線，以滿足外業觀測質量評定、粗差探測和內業嚴密平差的需要。本發明列立的CPIII高程控制網條件方程具有唯一性、最簡形，且耗時少。

技術領域

本發明涉及高速鐵路CPIII高程控制網，尤其涉及一種高速鐵路CPIII高程控制網條件方程的建立方法。

背景技術

在一個測量控制網所形成的幾何模型中，除了能夠唯一確定該模型所需的必要觀測量之外，若再增加一觀測量，則必然產生一個相應的函數關系式，即條件方程。根據控制網中的多余觀測量列立足數且形式簡單的條件方程，是測量條件平差的核心問題。條件方程表達了觀測向量平差值應該滿足的幾何條件，與間接平差的誤差方程相比，具有直觀、易懂、法方程維次低、解算效率高等特點，且兼具外業觀測質量評定、粗差探測、測量平差等多重功能。實踐表明，采用編程方法自動列立條件方程易出現多樣性、冗余性、效率低等問題。因此，研究條件方程的自動列立方法有利于促進條件平差程序化、集成化和一體化，對提高內業數據處理效率具有重要意義。目前，通常將測量平差與外業觀測質量評定、粗差探測分開處理。測量平差采用易于程序化設計的間接平差模型；外業觀測質量評定通過計算最小獨立環(包括最短附合路線)的高差閉\附合差實現，常見算法包括：生成樹法、矩陣變換法、遍歷搜索法等；粗差探測大多采用數據探測法、粗差的同時定位與定值法(LEGE)、擬準檢定法(QUAD)、局部分析法等方法。這種分步處理方式，一定程度上降低了數據處理效率。高速鐵路CPIII高程控制網的外業觀測量一般都比較大，包括幾百條乃至上千條高差觀測數據，若采用常規的質量評定和粗差探測方法，由于上述算法大多采用全局遍歷搜索策略或迭代方法實現，致使時間開銷相當大，效果不理想。也由此可知，基于搜索最小獨立環和最短附合路線來建立最簡形條件方程的思路不可行，有必要針對CPIII高程網本身特點，通過優化算法設計，實現 CPIII高程網條件方程的建立，為CPIII高程網內業數據處理一體化提供技術支持。

發明內容

發明目的：本發明針對現有技術存在的問題，提供一種高速鐵路CPIII高程控制網條件方程的建立方法，本發明在分析CPIII高程網網型特點的基礎上，基于圖論技術構建足數且相互獨立的閉合環和附合路線，以此建立條件方程，通過相加或相減運算得到具有最簡形的條件方程，通過最簡形條件方程可以確定最小獨立環和最短附合路線，以滿足外業觀測質量評定、粗差探測和內業嚴密平差的需要。

技術方案：本發明所述的高速鐵路CPIII高程控制網條件方程的建立方法包括：

(1)根據CPIII高程控制網的已知點高程數據和觀測高差數據生成觀測方向的鄰接矩陣和路線的邊權矩陣；

(2)選擇位于CPIII高程控制網中間的控制點或與中間距離為預設閾值內的控制點作為樹根，并基于鄰接矩陣和邊權矩陣得到生成樹、余樹及父頂點矩陣；

(3)根據父頂點矩陣逆向追蹤各余樹枝首、末點及已知點至樹根的路徑，確定已知點之間的相鄰關系，形成相鄰已知點對；

(4)遍歷所有的余樹枝，舍掉余樹枝首、末頂點至樹根路徑中的公共路徑，將其中一條路徑與另一路徑的逆向序列鏈接形成閉合環，建立閉合條件方程；

(5)遍歷相鄰的已知點對，舍掉已知點對至樹根路徑中的公共路徑，將其中一條路徑與另一路徑的逆向序列鏈接構成附合路線，建立附合條件方程；

(6)對閉合條件方程按包含觀測高差總數由小到大排序，依次選擇每一個條件方程作為當前方程，檢索出與當前方程有相同觀測高差個數≥2的所有方程(包括閉合條件方程和附合條件方程)，分別與當前方程進行相加或相減運算，若所得新方程包含的觀測高差總數減小或路線總長度減小，則替換當前方程；