控制网的优化设计（控制网的优化设计方法有哪些）
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控制网的优化设计一般应该满足哪些要求
控制网优化设计指在一定的人力、物力、财力等条件下,设计出精度高、可靠性强、灵敏度最高(对变形监测网而言)、经费最省的控制网布设方案。
变形监测网优化设计有哪些内容？工程控制网的模拟优化法设计有哪些内容？
（1）零类设计——基准设计问题；
（2）一类设计——网形设计问题；
（3）二类设计——观测精度设计问题；
（4）三类设计——对已有控制网的改造与加密问题。
一、零类设计（基准设计）
零类设计也就是基准的选择问题，即平差的参考系选择问题。基准可以认为就是给控制网的平差提供一组必要的起始数据，以便求得平差问题的唯一解。因此，如何选择这组必要的起始数据，才能达到控制网所要求的精度是零类设计所要解决的问题
（一）基准问题
零阶段设计也就是基准的选择问题，即平差的参考系选择问题。基准可以认为就是给控制网的平差提供的一组必要的起始数据，以便求得平差问题的唯一解。因此，
基准的选择还可以认为是必要的起始数据的选择问题，而如何选择这组必要的起始数据，才能达到某种目的的则是零阶段实际所要解决的问题。
为平差提供的基准，都可以用未知参数之间的d个条件方程来表示，其一般形式为
而且tr（ ）=d，即d个条件应是线性无关的。我们称这个条件方程为平差的基准方程
（二）基准变换
为了求得未知参数的最佳估值及协因数矩阵，应该选择何种基准的问题，实质上也可以认为就是一个平差问题。可以认为零阶段设计问题已在平差中基本上得到了解决。但是，在基准的选择中，每选择一个基准，我们都需要进行复杂的计算工作，下面是一种较好的基准变换算法，称为S变换。其公式即为任意一个基准下的平差结果转换到秩亏自由网平差结果的计算公式
其中， 表示秩亏自由网的协因数阵， 表示任意基准下的协因数阵。 表示变换矩阵。
二、一类设计（网形设计）
一类设计，是在观测值先验精度和未知参数的准则矩阵已定的情况下，选择最佳的点位布设和观测值的最佳配赋。而网形的优化设计所要解决的问题就是布设多少控制点，也就是控制点数目的优化。点数的多少决定着测区控制点的密度，影响到精度、可靠性和使用的方便性，也与测量的成本费用、工作量有直接的关系，应该在满足精度可靠性要求和使用方便的前提下，力求布设最少的控制点。
三、二类设计（权设计）
二类设计或者控制网观测值最佳权变量问题，是指在控制网的网形和网的精度要求已定的情况下，寻求观测值的最优权矩阵，并把它变成观测纲要，这里最优的意义是指精度、费用和可靠性标准。
测量控制网的观测值，主要有测角和测边两类。角度观测值在网中的作用主要是
对方位（横向）的控制，却有较大的尺度误差（总纵向）；测边网的点位误差也是离已知点的越远越大，但有较大的方位误差和较小的尺度误差。二类设计程序分为两步：第一步按最优观点确定观测值的权；第二步的任务是把观测值权转换为观测纲要。第一步可以采用以纯量精度标准和准则矩阵为基础的直接法和以精度标准为基础的间接法来解算。而第二步采用对权阵求逆，并将其作为观测值方差-协方差矩阵的估值，再按经典大地测量的处理方法把最佳观测值的权换算成观测值的重复次数。
四、三类设计（加密设计）
三类设计，对现有网和现有设计进行改进，引入附加点或附加观测值，导致点位增删或移动，观测值的增删或精度改变，来改善原网。
各类设计的划分可用表5-1简单表示。
表5-1 控制网优化设计的分类
设计分类 固定参数 待定参数
零类设计（ZOD）
一类设计（FOD）
二类设计（SOD）
三类设计（THOD）
，部分
部分
为什么要进行GPS控制网的优化设计
GPS控制网的优化设计是实施GPS测量的基础性工作，它是在网的精确性、可靠性和经济性方面,寻求GPS控制网设计的最佳方案。根据GPS测量特点分析可知，GPS网需要以一个点的坐标为定位基准，而此点的精度高低直接影响到网中各基线向量的精度和网的最终精度。同时由于GPS网的尺度含有系统误差以及同地面网的尺度匹配问题，所以有必要提供精度较高的外部尺度基准。
由于GPS网的精度与网的几何图形结构无关，且与观测权相关甚小，而影响精度的主要因素是网中各点发出基线的数目及基线的权阵。因此，提出了GPS网形结构强度优化设计的概念，讨论增加的基线数目、时段数、点数对GPS网的精度、可靠性、经济效益的影响。同时，经典控制网中的三类优化设计，即网的加密和改进问题，对于GPS网来说，也就意味着网中增加一些点和观测基线，故仍可将其归结为对图形结构强度的优化设计。综上所述，GPS网的优化设计主要归结为两类内容的设计：
(1)GPS网基准化的优化设计。
(2)GPS网图形结构强度的优化设计，其中包括：网的精度设计能力的可靠性设计，网发现系统差能力的强度设计。
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