拟稳平差在测量数据处理中的应用

拟稳平差在测量数据处理中的应用 2008 年 12 月 Dec., 2008 地 理 空 间 信 息 第 6 卷第 6 期 Vol. 6, No.GEOSPATIALINFORMATION 拟稳平差在测量数据处理中的应用 12万 斐 ,陈艳艳 (1. 浙江省测绘质量监督检验站，浙江 杭州 310012，2. 杭州市国土资源局信息中心，浙江 杭州 310012) 摘 要:拟稳平差是一种顾及基准点稳定性的平差方法，在变形监测领域有着广泛的应用。介绍了拟稳平差的基本原理，说明了拟稳平差在沉降观测中的应用;拟稳平差的关键是选取符合实际的" 拟稳点"，讨论了拟穏点选择的两种方法:假设 检验法和模糊聚类法，并给出算例进行说明。 关键词:拟稳平差;变形监测;假设检验;模糊聚类 () 中图分类号:P207文献标志码: B文章编号: 1672-4623 200806-0079-03 Application of Quasi-Stable Adjustment to Survey Data Processing12 WAN Fei, CHEN Yanyan (1.Zhejiang Surveying and Mapping Quality Supervision and Inspection Institute,Hangzhou 310012,China; 2. Hangzhou Municipal Bureau of Land and Resources Information Center, Hangzhou 310022,China) Abstract: Quasi-stable adjustment is an adjustment method taking the stability of datum points into account,which is widely applied in the field of deformation monitoring. This paper introduces the basic principle of quasi-stable adjustment, and illustrates the application of quasi-stable adjustment to the settlement observation. The key of quasi-stable adjustment is to select quasi-stable points correctly. The paper discusses two methods to select quasi-stable points: hypothesis tests and fuzzy clustering. Key words: quasi-stable adjustment; deformation monitoring; hypothesis Test; fuzzy clustering 拟稳平差是由周江文教授于 1980 年提出来的一种 1 拟稳平差在沉降观测中的应用新的平差方法,对于基准点部分稳定部分不稳定的情 况尤为适用。 在沉降观测过程中,为保证基准点的可靠性,必监测网的目的是精确提供未知量的变化。现有的 须分期测定基准点的沉降情况,然后对各个点的稳定平差方法或者固定若干未知量作强制符合,或者作自 性进行检验,剔除不可靠点,获得真正可靠点作为观由网平差,全部未知量:包括稳定的和不稳定的:拟 合于它们的起始值,改正数范数极小。前一种方法不 测基准点。实际工作常将基准点与国家高级点联测,或免使观测受到歪曲,损害精度;后一种方法即伪逆解 基准点间组成水准网互相检核稳定性。后者由于很难法,其缺点是未知量没有稳定的基准,因而不能提供 确定水准网中哪些点稳定哪些点不稳定,常应用数理[]1所 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 的变化 。“拟稳平差”的基本思想是,考虑到 统计法先总体检验基准点的稳定性,然后选定部分点监测网中的点,处于不同的地质构造和地球物理环境, []2 检验稳定性,计算工作量较繁重 。随着时间的延伸,都可能发生变动,但是总存在相对 1.1 原理 变化小的,即相对稳定的点。我们称之为“拟稳点”。 把它们作为基准,附加合理的限制与拟稳点有关的未 设 m 为水准网水准点个数,n 为观测值:高差:个 知量范数极小的约束条件,原来的秩亏自由网可以得 数。拟稳平差的计算流程如下:到准确的确定解,这样既有明确的测量根据,可以为 = :1 监测网提供比较前后变化的基准面;又没有强制附合, :2 = 可保持网形不被歪曲,得到所需要的精确信息。拟稳 :3 = 平差的关键是选取符合实际的“拟稳点”。 :4 1 = + :5 = :6 =0 : : 80 第 6 卷第 6 期地理空间信息 M=P :7: 0 逐点判别,找出相对稳定的点来。 假设检验用于拟稳点选择的具体步骤如下: 其中, B 为误差方程的系数阵; P 为观测值的权阵, × × 1 :由两期拟稳平差结果对监测网中的各点进行单(P为确定拟稳点的权阵,其取值方式为 Pd iag a, a,x x 2 个检验,确定出变形点和拟稳点。 ), a, a,当第 i 个水准点为拟稳点时 a1,而非拟 imi2:对拟稳点所在区域进行整体检验,然后由下面 () 稳点的 a=0; = 1,1,,由于是水准网所以 S 的所i 三条原则对所得结果进行判别。 1 × 三条判别原则: 有元素取 1; 为观测高差; 为已知高程;为高× 1 × 1 × 1 1:拟稳平差中所选取的点必须是相对稳定点; 为单位权中误差; N 为法方程系数阵; 0 程改正数;2:区分出的变形点应处在不稳定地带,应符合该 × 区的形变特征; 为观测值的改正数;为观测高差的中误差。× 1 × 1 3:拟稳点所构成的区域必须是相对稳定区域。 1.2 算例 违背上述三条原则的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 是不合理的,应舍弃。 []3假设有一水准网 ,如图 1 所示。 在上述算例中,我们选择不同的点作为拟稳点, 计算出各点的高程改正数,如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 2 所示。由表 2 可以 看出,在保证足够观测精度的条件下,当将全部点作 拟稳点时,则为重心基准,可看出 3 点不稳定。当选 择稳定点作拟稳点时:如 1、2、5、6 点:,其自身高 程改正数很小,非稳定点的高程改正数就很大。可以 看出 1、2、5、6 点稳定而 3、4 点不稳定。故初步确定 1、2、5、6 点可做沉降观测基准点,3、4 点不宜作为 图 1 水准测量路线图 沉降观测的基准点。 共有 6 个监测点,观测了 9 条线路。已知第二期 表 2 高程改正数表 观测高差、距离、权以及计算出的高差改正数和观测 高差中误差列于表 1 中。表 1 显示了各个线路的高差, 点号已知高程/m 各点高程的改正数/mm 10 距离,并按公式P = 定权。然后根据拟稳平差的计算 1 86.809 -3.38 -11.76 -5.03 0.81 方法计算出改正数和中误差。 2 25.714 -4.36 -12.74 -6.00 0.17 3 31.225 12.68 4.29 11.03 16.87 1 观测值改正数和中误差 表 4 -71.952 4.09 -4.29 2.45 8.28 序号h/m s/m P/10/sV/mm M/mm iiiiii5 -61.084 -4.76 -13.15 -6.41 -0.57 1 6.809 204.1 0.049 0.02 0.09 6 -44.178 -4.27 -12.65 -5.91 -0.07 拟稳点号 2 25.714 188.7 0.053 3.47 0.10 1 2 3 4 5 6 1 2 3 3 4 1 2 5 6 3 31.225 344.8 0.029 -6.38 0.05 选择 1、2、5、6 点作整体稳定性检验。由表 2 可 4 -71.952 149.2 0.067 9.04 0.12 T ( [] 知,两期观测的高程改正数为:dx0.81, -0.17, -0.57,=5 -61.084 142.9 0.070 -7.55 0.13 ) 6 -44.178 250.0 0.040 -1.91 0.07 -0.07。设两期观测未知数的协因数阵 和观测值中误差 相等。则 的权阵为: 7 10.847 128.2 0.078 4.41 0.14 8 16.350 98.0 0.102 2.56 0.19 :8: 9 11.409 196.1 0.051 1.50 0.09 给出检验假设,备选假设。 2 拟稳点的选择问题 (()) , 2 n-t分 将服从 F f当假设成立时,统计量x 拟稳平差的关键是选取符合实际的“拟稳点”,即 确定 阵。目前选择拟稳点的方法主要有假设检验、模 =4,n-t =4 ,选定显著性水平 =0.05,查 布。本例中 f x糊聚类、名次法等技术途径。下面结合算例详细说明 假设检验法和模糊聚类法在拟稳点选择中的应用。 ()F4,8 =3.84,计算得 表,0.05 []4 2.1 假设检验 接受原假设,故 1、2、5、6 点可作为基准点。 假设检验方法选取拟稳点是通过某种平差计算, 2.2 模糊聚类 得到一种统计量,在某一显著性水平下与临介值比较, 假设检验法是通过某种平差计算,得到一种统计 81 第 6 卷第 6 期万斐等:拟稳平差在测量数据处理中的应用 由上面的:1:和:2:计算得样本矩阵: 量,在某一显著性水平下与临界值比较,逐点判别,找 出相对稳定的点来,但是假设检验结果与平差方法有 关,不同平差方法会有不同的检验结果。模糊数学是 研究和处理模糊现象的,它所要处理的概念本身是模 糊的。研究对象是否符合这个概念也很难确定。形变 对原始数据 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化,采用均值标准化方法,主要监测网中的点究竟满足什么“指标”才算是“稳定” 是考虑到不同的标准化方法会对最后的聚类分析产生的,很难给出确切的界限。因此,“稳定”与“不稳定” [] 差异,且均值标准化方法是最好的方法 7。得到一个也是一对模糊概念。我们可以借助模糊数学的理论来 [] 5标准化矩阵:进行拟稳点的选取 。 模糊聚类分析的步骤如下: 1:合理地选择有明确实际意义,有较强分辨力和 代表性的特征作为统计指标; 利用夹角余弦法和传递闭包法分别构造相似矩阵 和等价矩阵,得到的构造相似矩阵和等价矩阵分别为 2:建立样本向量矩阵,设样本矩阵 ,n 为 监测网的控制点数,m 为所取指标数。x表示第 i 点上 ij 第 j 个指标的值。得到样本空间: ,其 和 ;中 3:采用适当的标准化方法将样本矩阵标准化,目 前较常用的数据标准化方法一般有 6 种:标准差标准 化、极大值标准化、极差标准化、均值标准化、中心 标准化和对数标准化。其中均值标准化是将原始数据 矩阵中的元素除以该列的平均值,其商即为标准化数 据矩阵的元素 x:ij :9: 取阈值分别为 0.99,0.86,0.85 得如表 3 所示的分 []6() 4:建立模糊相似关系矩阵 R i, j,庄恒扬等 类结果。列举了 13 种模糊相似矩阵构造方法,由于篇幅所限, 表 3 分类结果 本文只介绍夹角余弦法: 阈值0.99 0.86 0.85 {}{}{}1, 2, 5, 6 1, 2, 5, 6 第 1 类 1, 2, 3, 4, 5, 6 :10: {}{}3 3,4 第 2 类 {}第 3 类 4 5:将模糊相似矩阵变成模糊等价关系矩阵,采用 然后用下面两条准则来判别拟稳点的选择是否合 计算传递闭包平方法 理,从中选出较优的方案。 2 +1,经过有限次运算后存在 k,使R ,于是 1:计算出来的拟稳点坐标位移不应大于相应的两 ( , 由小到大,可以求出截矩阵 R 称 倍中误差; ) 为置信水平或阈值,当 取不同值时得出不同的分类 结果。 本例中,我们选择两个统计指2:按公式 进行显著性检验 标: 1:以重心基准平差所得的高程改正数,并取绝对 区分出来的形变异常点不应包含有拟稳点。取显著性值,记为 X;i1 水平,查表得临界值,分析得出 3、4 两点为不稳定点。 2:离活动水体或者工地等不稳定地区的距离:而阈值越大分类越细,故选取 1、2、5、6 点为拟稳点 2008 年 12 月 Dec., 2008 地 理 空 间 信 息 第 6 卷第 6 期 Vol. 6, No. 6GEOSPATIALINFORMATION 基于 ArcIMS的 应急平台地图发布系统的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与 实现 方 毅,花向红,李海英 () 武汉大学 灾害与防治中心;武汉大学 测绘学院，湖北 武汉，430079 摘 要:介绍基于 ArcIMS 的应急平台地图发布系统设计方案，给出了系统的基本开发流程，对系统的界面定制和功能实 现中的技术问题作了详细讨论。系统能够满足应急平台网络信息发布的功能要求和用户需求的信息。 GISArcIMS 关键词:;地图发布系统;;应急平台 () 中图分类号:P208 文献标志码: B 文章编号: 1672-4623 200806-0082-03 Design and Implementation of Map Publication System For Emergency Platform Based on ArcIMS FANG Yi, HUA Xianghong, LI Haiying (Hazard Monitoring and Prevention Research Center，Wuhan University; School of Geodesy and Geomatics， Wuhan University, Wuhan 430079,China) Abstract: This paper introduced the blue print of Map Publication System of Emergency Platform based onArcIMS, presented the basic development flow of system, and discussed the technology problems of customizing UI and implementing functions in detail. This system can meet the different functional requirements of In- formation Publication of Emergency Platform and demands of different users. Key words: GIS; map publication; ArcIMS; emergency platform [] 1() 突发公共事件应急信息系统 应急平台体系有凭其严谨的体系结构,丰富的定制方式,跨平台和分许多部分组成,而网络地图发布是其中一个非常重要的 布式的特点,已成为目前比较常用的 WebGIS 实现方 组成部分。应急平台地图发布系统主要是针对普通用 式。本文讨论的应急平台地图发布系统就是采用ArcIMS 开发的,开发过程简单,效率高,实现了地图操作的 户而言的,它不但能够让用户对地图进行基本操作,更 基本功能,能够满足普通用户的需求。 重要的是能够让用户知道突发事件的具体位置及其周 边情况,从而解决了普通用户比较关心的问题, 同时它 也能够为高层决策者提供一定的决策信息。ArcIMS 是 1系统设计方案ESRI 公司推出的基于 Internet 的 GIS 系统开发软件,它 应急平台地图发布系统采用 ArcIMS 开发。ArcIMS 收稿日期:2007-06-25 [][]崔希璋，於宗俦，陶本藻，等. 广义测量平差M. 北京:测绘 3 3 结 语出版社，1992 []刘烈昭，欧吉坤，刘钢. 假设检验方法用于拟稳点的选择 C/ []4 / 周江文. 拟稳平差论文集.北京:测绘出版社，1987:144-159 拟稳平差的优越性在于其基准考虑了部分点位变刘烈昭，欧吉坤，刘钢. 模糊聚类方法用于监测网的拟稳点 形的情况,使得平差所得的结果更加符合实际情况。本 []5 文介绍了拟稳平差在沉降观测中的应用,并讨论了拟 [] 选择 C// 周江文. 拟稳平差论文集. 北京:测绘出版社，1987:稳点选取的两种方法。对于不同的情况应采用不同的 159-171 方法,以获得最为符合实际情况的结果。 []庄恒扬，沈新平，陆建飞，等. 模糊聚类计算方法的理论分析6 []() J. 江苏农学院学报，1998，193:37-41 [][]7 王新洲，史文中，王树良. 模糊空间信息处理M. 武汉:武汉 参考文献大学出版社，2003，10 [] []1周江文. 监测网的拟稳平差. C// 周江文. 拟稳平差论文集. 北京:测绘出版社，1987:1-2 第一作者简介:万斐，硕士研究生，主要研究方向为数字近景[] 2汤均博，周 立. 基于 Matlab 的拟稳平差法在沉降观测基准 摄影测量和形变监测理论与方法研究。 []()点检验中的应用J. 淮海工学院学报，2003，123:63-65