大坝变形监测网优化设计

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1、课程编号：课程性质：必修《工程测量学课程设计与实习》报告学院：测绘学院专业：测绘工程地点：三峡、葛洲坝、隔河岩工程班级：姓名：学号：教师：2016年6月19日至2016年7月9日目录第一部分大坝变形监测网优化设计课程设计11前言12优化设计要求13优化设计原理方法23.1概述23.2基于可靠性的模拟优化设计法24优化设计过程34.1启动软件34.2生成正态标准随机数34.3创建简化初始观测方案文件44.4生成初始观测方案文件54.4生成初始观测值文件64.5平面网优化设计65优化设计结果75.1最终设计方案75.2不同观测精度的设计方

2、案比较96结语111第一部分大坝变形监测网优化设计课程设计1前言大坝建造在地质构造复杂、岩土特性不均匀的地基上，在各种荷载的作用和自然因素的影响下，其工作性态和安全状况随时都在变化。如果出现异常，又不被及时发现，任其发展，其后果不堪设想。如果事先运用有效的观测手段对这些工程进行监测，就能及时发现问题，采取有效的工程措施，就能避免灾难。因此，建立稳健的大坝变形监测网是非常重要的环节。本次实习主要目标是掌握工程测量控制网模拟法优化设计的基本理论和方法，对大坝变形监测网进行优化设计，对优化设计结果进行分析，发现问题，提出相应的对策，通过使用

3、科傻软件的具体应用，加深对工程控制网的精度和可靠性这两个重要的质量指标的理解。2优化设计要求已知某大坝变形监测网由7点组成，其中1、2点为已知点，其他为未知点。监测网的近似坐标如表1所示。变形监测网观测精度如下：方向观测精度为±0.5”，边长观测精度为±（1+1ppm）。优化设计要求如下:(1)最弱点点位中误差不大于±3.5mm;(2)变形监测网平均可靠性不小于0.3表1.2.1变形监测网近似坐标值点号X坐标Y坐标备注1130.0685.02425.01275.03980.0520.041160.01580.051600.0290.0

4、61635.0550.071945.01140.0113优化设计原理方法3.1概述模拟法优化设计是借助测量工作者的实验经验和专业知识，为了得到优化解，需要多次进行网的模拟计算，其过程为：（1）提出设计任务，得到经过实地踏勘的网图。（2）从一个认为可行的起始方案出发，用模拟的观测值进行网平差，计算出各种精度和可靠性值。（3）对成果进行分析，找出网的薄弱部分，修改观测方案。（4）对修改的网再做模拟计算、分析、修改，如此重复进行。3.2基于可靠性的模拟优化设计法观测值的内部可靠性与观测值的精度、建网费用、变形监测网的灵敏度存在密切的关系，因

5、此，可以采用基于可靠性的控制网模拟优化设计方法，该法的思想如下：（1）一个网必须有一定的多余观测分量，多余观测数r越大，则网的可靠性越好，但建网费用也越高。（2）在多余观测数一定的情况下，观测值之间的精度相差不要太大，边角观测值之间的精度应基本匹配。（3）根据对于网的设计要求和所使用的仪器，进行图上设计和实地踏勘，确定观测精度和初始观测方案。观测精度应选取仪器所能达到的最高精度，是优化时有降低的余地；初始观测方案应对所有可能观测的边和方向进行全测，故有最大的多余观测数，是一个“肥网”或“密网”。（4）模拟初始观测方案，进行平差计算，对

6、精度、可靠性乃至灵敏度等计算结果进行分析，首先确定观测精度的确定是否合理，若不合理，则需作适当调整，在观测值的精度基本合理的基础上，基于观测值内部可靠性指标按从“肥”到“瘦”，从“密”到“疏”的策略进行网的优化设计。具体做法是：先确定一个恰当的平均多余观测分量设计值，确定应删去的观测值个数。对计算的观测值11多余观测分量按从大到小顺序排列，删去多余观测分量较大的观测值。然后重新作观测值模拟计算。如果观测值精度选择恰当，仅作一、二次迭代计算就可得到网的优化设计方案。4优化设计过程4.1启动软件科傻软件除了具有概算、平差、精度评定及成果输

7、出等功能外，还提供了许多实用的功能，如网的模拟设计、网图显绘、粗差剔除、方差分量估计、贯通误差影响值计算及闭合差计算等。双击“Cosawin.exe”，启动科傻软件，软件的主界面如下：图1.4.1科傻软件界面4.2生成正态标准随机数主菜单“设计”栏的下拉菜单如图1.4.2所示。单击“生成正态标准随机数”，将弹出一对话框，如图1.4.3，设置正态随机数的参数。第一个参数用于控制生成不相同的随机数序列，其取值可取1-10的任意整数。第二个参数即“随机数个数”只能选200，400或500三个值。图1.4.2设计菜单图1.4.3输入生成随机数

8、参数11系统对所生成的随机数按组进行检验，检验通过且存放在RANDOM.DAT文件中，如果检验不通过，可改变上述两个参数重新计算。该文件中的随机数用于网的优化设计，籍此可生成不同精度下的模拟观测值。图1.4.4展示了生成