1  緒論 

1.1  研究背景 
進入 21 世紀以來，人類社會對傳統(tǒng)能源的利用愈發(fā)快速，傳統(tǒng)能源承載能力逐漸接近極限，這種傳統(tǒng)類能源在消耗過程中對環(huán)境也產(chǎn)生了難以估計的巨大影響。在可以預(yù)見的將來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，資源的枯竭，傳統(tǒng)能源勢必已經(jīng)不能滿足人來對能源的需求。世界各國也都在迫切渴望擁有新的而且是可再生的能源。風能、太陽能、潮汐等各類新型能源，至今尚未解決規(guī)�；a(chǎn)及經(jīng)濟性問題。在這種形勢下，核電作為一種新型的高效清潔能源，給人類社會帶來了新的動力，將逐漸成為人類社會的主要能源。因此全球社會的各行各業(yè)也都開始將優(yōu)先開發(fā)核電能源作為一種重要舉措來執(zhí)行，既能在不損害環(huán)境的條件下盡最大可能滿足國家電力需求，又能高效地為社會創(chuàng)造效益。在全球范圍內(nèi)，核電站的建設(shè)開始步入了蓬勃發(fā)展時期。在核電的施工過程當中，普遍采用經(jīng)典平差的方法處理所得到的測量數(shù)據(jù)，但是隨著測量儀器更加先進以及對施工所需求的精度越來越高，經(jīng)典平差方法得到的數(shù)據(jù)處理成果并不能完全滿足測量的精度要求，所以，本文決定采用 Helmert 驗后方差的方法針對測量數(shù)據(jù)進行處理，通過對傳統(tǒng)定權(quán)方法的成果進行對比，以求取得更高的數(shù)據(jù)處理模型質(zhì)量以及更好的數(shù)據(jù)處理精度，更精確地服務(wù)于核電建設(shè)。 
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1.2 研究目的以及意義 

1.2.1  研究目的
隨著全球經(jīng)濟日益發(fā)展，隨之而來的是日益龐大的能源消耗。而有限的傳統(tǒng)化石能源也越來越顯得力不從心。在可以預(yù)見的未來，消耗小，能量高，污染少的核電將會逐漸作為主力軍進入到人類的生活當中。核電站的大規(guī)模建設(shè)也在預(yù)期之中。針對核電站建設(shè)過程中次級控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理進行研究，將為核電站建設(shè)過程中的施工提供更加精確的基準，為核電的安全順利建設(shè)提供前期保證。 前文已經(jīng)提到，核電站的施工測量中主要以邊角網(wǎng)為主，在處理觀測值的實際過程中就需要考慮不同類觀測值的定權(quán)問題。方差估計法就顯示出了模型本身的優(yōu)越性，以及數(shù)據(jù)處理方面的獨特優(yōu)勢。本文旨在通過 Helmert 驗后方差估計法處理所得數(shù)據(jù)，以期對比兩種平差方法各自的優(yōu)越性與特點。 

1.2.2  研究意義 
本文從廣東省陽江核電站次級控制網(wǎng)的所有觀測數(shù)據(jù)進行了分析處理，通過建立Helmert 驗后方差估計模型，對實驗數(shù)據(jù)進行研究分析，再與經(jīng)典平差模型所得到的平差結(jié)果作對比，驗證驗后方差在不同類觀測權(quán)問題中的優(yōu)越性，以期得到較為滿意的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，為核電站的施工建設(shè)提供較高的精度參考依據(jù)，在一定程度上為次級控制網(wǎng)的優(yōu)化提供評價標準。
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2  經(jīng)典平差基本理論及其在核電測量數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

2.1  經(jīng)典平差的基本理論概述
測量平差理論發(fā)展至今，其經(jīng)典理論已趨于完善，特別是測量平差中各種平差方法的研究與實踐，已經(jīng)較為成熟。眾所周知，平差方法的不同是因函數(shù)模型而異，即函數(shù)模型確定了平差方法的異同，但隨機模型對同一平差問題總是一致的[37]。針對任何一個測量平差問題，都要組成由觀測值和未知參數(shù)之間的函數(shù)模型，然后根據(jù)特定的平差原則對待求參數(shù)進行處理分析，這種處理結(jié)果要求是最優(yōu)的，最后再結(jié)算和分析成果的精度。 經(jīng)典平差方法包括條件平差、附有參數(shù)的條件平差、間接平差、附有限制條件的間接平差等四種基本平差方法（由于概括平差函數(shù)模型為能概括前四種平差方法的函數(shù)模型，故此不再單獨列舉）[38]。這四種平差模型已經(jīng)廣泛地運用在數(shù)據(jù)處理的每個領(lǐng)域，通常要根據(jù)需要進行平差的控制網(wǎng)的類型來選擇適當?shù)钠讲钅Ｐ蚚39]。 
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2.2  數(shù)據(jù)處理分析與總結(jié) 
該次級控制網(wǎng)目標是為 5、6 號核島的主體建設(shè)以及常規(guī)島廠房提供施工基準，對點位精度要求較高。根據(jù)經(jīng)典平差方法處理所觀測數(shù)據(jù)得出的結(jié)果，由表 2.8 知，點位中誤差最高精度為 1.8mm，最低精度為 2.4mm，點位精度分布較平均，基本滿足次級網(wǎng)設(shè)計精度要求。 進一步分析表 2.8 數(shù)據(jù)處理成果，點位中誤差最大為 YJNPC050 點，點位中誤差最小點為 YJNPC053 點。通過與其他點位相對位置分析其原因，是由于 YJNPC050點相對其他點觀測數(shù)據(jù)少，聯(lián)系較少。本章探討了經(jīng)典平差的基本理論，其中包括條件平差，附有參數(shù)的條件平差，間接平差和附有限制條件的間接平差等。著重分析了條件平差和間接平差的基本原理和計算過程。然后用經(jīng)典平差的方法對觀測數(shù)據(jù)進行處理并進行了精度分析，對處理成果做除了總結(jié)，達到了高精度處理數(shù)據(jù)的目標。
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3 Helmert 驗后方差估計的基本理論....25
3.1  平差隨機模型的基本概述...........25
3.2 Helmert 方差估計法....26
3.3 Helmert 驗后方差估計的精度評定.......31
3.4 編制程序功能介紹.....32
3.5  本章小結(jié)............38
4 基于 Helmert 方差估計的次級網(wǎng)數(shù)據(jù)處理與分析.....39
4.1  陽江核電站次級控制網(wǎng)......39
4.2  基于 Helmert 方差估計的數(shù)據(jù)處理與分析...........41
4.2.1 控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理........41
4.2.2  計算數(shù)據(jù)分析............50
4.3  數(shù)據(jù)分析以及對比.....51
4.4  本章小結(jié)............52
5 總結(jié)與展望......53
5.1  總結(jié)...........53
5.2  展望...........53 

4  基于 Helmert 方差估計的次級網(wǎng)數(shù)據(jù)處理與分析 

4.1  陽江核電站次級控制網(wǎng) 
通過對陽江核電站次級控制網(wǎng)同一組觀測數(shù)據(jù)兩種不同平差方法數(shù)據(jù)處理結(jié)果分析，可以看出，Helmert 驗后方差估計處理成果相對經(jīng)典定權(quán)數(shù)據(jù)處理成果，不僅平差隨機模型合理，點位精度也有明顯改改善。 
（1）平差隨機模型質(zhì)量更加合理。在測繪數(shù)據(jù)處理過程中，經(jīng)典平差采用先驗定權(quán)確定隨機模型，在平差過程中，觀測值的權(quán)保持不變，這種定權(quán)方式適用于對單一數(shù)據(jù)類型等精度觀測條件下是合適的，定權(quán)結(jié)果對點位坐標計算及點位精度沒有影響，即平差結(jié)果與先驗權(quán)的大小無關(guān)[61]；但對包含不同類型或不同精度的觀測數(shù)據(jù)聯(lián)合處理，觀測值間的權(quán)比是否合理，直接影響數(shù)據(jù)處理的最終成果，驗后方差估計以經(jīng)典定權(quán)方法確定各觀測值的初權(quán)，在平差過程中，通過觀測值的實際觀測精度修正各觀測值的實際權(quán)比，從而提高了平差過程中的隨機模型質(zhì)量。 

（2）驗后方差估計理論處理測繪數(shù)據(jù)，當多余觀測數(shù)較多，各類觀測值方差分量估值將具有較高的精度[58]；核電次級邊角控制網(wǎng)，精度要求高，點位布置密度大，要求觀測全部通視的方向及邊長，多余觀測數(shù)較多，完全滿足驗后方差估計應(yīng)用前提。算例表明，控制網(wǎng)點位精度采用驗后方差估計處理方法，較經(jīng)典定權(quán)數(shù)據(jù)處理，點位精度提高超過 80%.

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總結(jié)

通過對 Helmert 驗后方差估計理論在核電站次級控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用進行研究，結(jié)合當前我國核電建設(shè)測量控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理實際，充分利用核電站測量次級邊角控制網(wǎng)多余觀測數(shù)較多的特點，發(fā)揮驗后方差估計理論的實用價值，將Helmert 驗后方差估計理論用于核電測量數(shù)據(jù)處理，相對采用經(jīng)典平差的單一數(shù)據(jù)方法，豐富了核電數(shù)據(jù)處理手段；利用驗后方差估計迭代計算修正各類觀測值權(quán)比，克服了經(jīng)典平差經(jīng)驗定權(quán)與觀測實際可能不符產(chǎn)生的不足，提高了核電測量數(shù)據(jù)處理模型的質(zhì)量和數(shù)據(jù)處理成果的精度，具有較強的實用價值。 論文主要的研究成果如下： 
（1）在系統(tǒng)分析經(jīng)典平差理論的基礎(chǔ)上，按經(jīng)典定權(quán)方法，對陽江核電站測量控制次級網(wǎng)進行經(jīng)典平差數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，，按核電規(guī)范要求的常規(guī)作業(yè)規(guī)范，成果質(zhì)量只能基本滿足核電測量要求（規(guī)范要求點位中誤差不超過 ±2mm，實際數(shù)據(jù)處理結(jié)果中有部分點位精度不滿足要求）。 
（2）在系統(tǒng)分析了驗后方差估計理論的基礎(chǔ)上，按 Helmert 驗后方差估計理論對上述同一組觀測數(shù)據(jù)進行處理，數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，驗后方差估計方法處理后的測繪成果，相對經(jīng)典定權(quán)平差方法，點位精度有了明顯改善。 
（3）核電測量數(shù)據(jù)處理引入驗后方差估計理論，克服了核電測量采用經(jīng)典平差的單一手段；驗后方差估計通過迭代計算修正不同類觀測值的權(quán)比，數(shù)據(jù)處理結(jié)果不受初始權(quán)的影響，改善了平差模型質(zhì)量，提高了測繪數(shù)據(jù)成果的精度；利用計算機編程語言，實現(xiàn)了驗后方差估計方法陽江核電測量數(shù)據(jù)處理中的實際應(yīng)用，取得了很好的應(yīng)用效果。 
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參考文獻(略)

本文編號：56659