控制网设计(control network design)

制订控制测量实施方案的工作。根据测量任务书的要求和有关的技术标准，在实地踏勘的测区，了解自然地理和经济条件、作业所需人财物等情况，并在充分搜集已有测量资料的基础上，运用测绘科学技术理论，经过详细分析研究和计算绘图等工作，最后提出建立平面控制网或高程控制网的设计方案。

控制网设计是建立控制网的第一步，关系到所建控制网的质量、费用、工期和以后的应用。控制网设计的内容包括基本要求和控制网设计分类两部分。

基本要求 控制网设计要满足精确性、可靠性和经济性。(1)精确性。网中各元素或点位(平面坐标、方位角和高程)应达到要求的精度。(2)可靠性。控制网要有相当数量的多余观测值(见测绘数据处理)，以构成几何条件对观测值进行检核。(3)经济性。在时间、人力、物力、费用上消耗最少，且利于以后测量工作的使用和扩展。

此外，对于专用控制网的设计还有某种特殊要求，如对变形观测控制网设计须有可检测性等。

分类 控制网设计大体分为一般设计和优化设计。

一般设计 包括选定控制网的类型；进行图上选点、选线，检核通视和路线通行状况；确定觇标高度和标石类型；根据仪器设备条件决定观测纲要；根据拟定的控制网图形和观测纲要进行精度估算；在满足精度的前提下，调整控制网的图形结构、路线长度、基线间隔、起算点的连接等，以达到构网简单、作业容易、便于应用的目的。其中精度估算是一般设计的核心，通常采用特定条件下的简化公式、预制的专用数表(如图形强度表等)和诺模图(如交会点误差曲线图等)进行。精度估算一般仅考虑本级网的观测误差，在严格的精度估算中还要考虑原始数据误差和高级网测量误差对低级网的层层影响。

优化设计 最优化技术在控制网设计上的应用。基本思想是：先建立最优化数学模型；根据优化问题的类型选择设计参数，确定目标函数和约束条件；然后用数学方法解算，求得优化结果。

最优化问题是在某些等式的约束hi(x)=0和不等式约束gi(x)≤O的条件下，求某一目标函数的极值。如，f(x)为最小，x是为了寻求最优方案而设置的可供选择的自变量参数(简称参数)。目标函数是待优化的目标，是设计参数的函数；通常非量化目标需要数量化，并且线性化，以便简化问题。约束条件是设计参数之间存在的某些内在联系和制约关系。

设计参数、目标函数和约束条件是一个整体，并不是一成不变的，它随着优化设计类型的不同而不同。控制网优化设计一般分为零类设计、一类设计、二类设计和三类设计四类。

(1)零类设计。又称基准设计。已定参数是A(观测方程系数矩阵)和P(观测量的权矩阵。权是以数值表示对某观测值的可靠程度，精度愈高则其权愈大)；待定参数是x(待估参数向量)和Qxx(x的权矩阵)。

(2)一类设计。又称图形设计。已定参数是P、Qxx,待定参数是A。

(3)二类设计。又称权设计。已定参数是A、Qxx,待定参数是P。

(4)三类设计。又称加密设计。Qxx是已定参数，A、P中部分已定，部分待求。

精确性、可靠性、经济性和可检测性等，对具体问题都有更具体的标准。在优化设计中根据设计的类型，可能以目标函数出现，也可能以约束条件出现。

实现最优化大体有两种方法。一种是由函数变量表达式直接解算，称为解析法；一种是由计算机进行某些复杂运算，人工调解某些参数，直至求得优化结果，称为模拟法。