带有区间不确定性的约束平差算法及应用

针对测量数据中带有区间约束先验信息和附加信息,基于Kuhn-Tucker条件,将测量平差问题转化为二次规划问题,该文提出了一种处理参数带有区间不确定性的新算法,给出了算法具体模型和解算步骤,并且通过模拟数值实验和病态测边网数据计算,分析了在处理病态问题时,最小二乘平差的局限性,通过与岭估计和奇异值分解法的结果相比较,说明了参数带有区间不确定性的平差算法的有效性。     

带有线性不等式约束平差模型的算法研究

本文研究参数带有不等式约束平差模型的一种新算法。采用的方法是先将参数带有不等式约束的最小二乘问题转换成凸二次规划问题,然后利用二次规划的Kuhn-Tucker条件把二次规划问题转换成线性互补问题(LCP),从而求得参数最小二乘估计的一般形式,并给出算法,便于在实际测量中应用。     

线性不等式约束平差模型的一种解算方法

不等式约束是实际测量中存在的一种约束,本文利用整标集法求解附线性不等式约束平差模型。首先了介绍带有不等式约束平差的最小二乘问题转化成凸二次规划问题,然后在Kuhn-Tucker条件下把二次规划问题转换成线性互补问题的基础上,利用整标集法来求出参数的最佳估值,最后通过一个数值算例来说明了该方法的可行性。     

二次规划有效集算法在测量平差中的应用研究

采用有效集算法求解边界约束下的二次规划问题,将边界约束条件转换成不等式约束条件后将其带入最小二乘平差中,再利用有效集算法反复迭代得到二次规划问题的唯一最优解,并对带有约束条件的参数解进行精度评定。通过实测数据验证了算法的可行性和优越性。     

参数带有区间约束的平差模型迭代算法

测量平差模型中的参数通常存在一些不确定的附加信息或先验信息,充分利用它们可以对部分参数进行约束,从而保证参数解的唯一性和稳定性。本文主要研究参数带有区间约束的平差模型。即,利用矩阵正则分裂方法,将平差问题转化成一个简单的二次规划问题,建立了一种新的参数估计迭代算法,并证明了算法的收敛性。最后通过实例说明了新方法可以提高参数估计的效率,降低模型的不适定性,保持参数先验信息中的统计、几何或物理意义。     

部分参数有非负约束平差模型的一种新算法

研究了部分参数带有非负约束的平差模型,提出了一种新的处理部分参数附有非负约束的平差方法。该方法是先将非负约束的最小二乘问题转换成凸二次规划问题,然后求其最优解。通过模拟实例说明,此算法可以很好地应用于实际测量中的平差计算。     

附非负约束平差模型的最小二乘估计

研究了不等式约束下的平差问题,即先将不等式约束的最小二乘问题转换成凸二次规划问题,然后求其最优解.给出了几个判定最优解的充分必要条件,以及非负约束下的平差问题参数最小二乘估计的一般形式,并给出了简明的算法.模拟实例说明,此算法可以很好地应用于实际测量中的平差计算.     

利用椭球约束求解区间平差模型的正则化方法

摘　要：以参数带区间约束平差模型为对象,针对传统的椭球约束算法存在平差结果可能不在约束条件内的缺点, 在传统椭球约束求解方法的基础上,基于最优化理论中的二次罚函数法,提出一种改进的求解椭球约束的方法,通 过对椭球特征矩阵进行加权,减小特征矩阵的半径来迭代求最优解。在模型中引入正则化项,利用Ｌ－曲线法确定正 则化参数,来解决系数矩阵病态的问题。最后,通过一个反演中的模拟病态算例比较验证算法的有效性。     

基于椭球不确定性的平差模型与算法

测量平差模型中的参数通常存在一些不确定的附加信息或先验信息,充分利用它们可以对部分参数进行约束,从而保证参数解的唯一性和稳定性。本文利用椭球集合描述不确定性,建立了一个新的带有椭球不确定性的平差模型。以两个椭球交集的外接椭球的特征矩阵的迹最小平差准则,分析了不确定度的传播规律,给出了带有椭球不确定性的平差方法。最后,通过算例验证了算法的有效性,说明了平差解与带权混合估计的关系。     

非线性最小二乘参数平差迭代算法

在非线性最小二乘问题现有的3类主要算法高斯-牛顿法、阻尼最小二乘法和最小二乘的拟牛顿法的基础上，引入了综合性能更优的非线性规划的SQPM(序列二次规划法)算法，并且为进一步提高SQPM算法迭代的收敛性，对其步长策略进行了改进。改进的SQPM算法成为无需精确计算参数概略值的非线性最小二乘参数平差的实用和有效算法。     

拟牛顿修正法解算不等式约束加权总体最小二乘问题

根据总体最小二乘准则,可以将附有不等式约束的变量误差（errors-in-variables,EIV）模型转化为标准最优化问题,并运用有效集法、序列二次规划法等优化方法求解。已有算法在涉及计算目标函数的Hesse矩阵（二阶导数）时,存在计算量较大的缺陷。针对上述问题,利用基于拟牛顿法修正Hesse矩阵的序列二次规划算法解算附有不等式约束加权总体最小二乘问题,新算法减小了计算量,可以提高收敛速度。通过实例,证明了该算法具有很好的适用性和计算效率。     

An Aggregate Constraint Method for Inequality-constrained Least Squares Problems

The inequality-constrained least squares (ICLS) problem can be solved by the simplex algorithm of quadratic programming. The ICLS problem may also be reformulated as a Bayesian problem and solved by using the Bayesian principle. This paper proposes using the aggregate constraint method of non-linear programming to solve the ICLS problem by converting many inequality constraints into one equality constraint, which is a basic augmented Lagrangean algorithm for deriving the solution to equality-constrained non-linear programming problems. Since the new approach finds the active constraints, we can derive the approximate algorithm-dependent statistical properties of the solution. As a result, some conclusions about the superiority of the estimator can be approximately made. Two simulated examples are given to show how to compute the approximate statistical properties and to show that the reasonable inequality constraints can improve the results of geodetic network with an ill-conditioned normal matrix.     

二维直角建筑物规则化的加权总体最小二乘平差方法

针对基于遥感数据的二维建筑物的直角化问题，以建筑物边界点的坐标为观测值，以顾及边界正交限制条件的直线斜率和截距为参数，建立附有限制条件的变量误差（errors-in-variables，EIV）模型。考虑观测向量和设计矩阵相关的情况，给出了增广设计矩阵的协方差阵的计算方法，推导了附限制条件的通用加权总体最小二乘（weighted total least squares，WTLS）平差算法，以及近似精度评定算法和仅含二次型限制条件的WTLS平差方法。理论和算例分析表明，在建筑物重建问题中，附有限制条件的EIV模型比经典附有限制条件的Gauss-Helmert模型易于构建，所提的WTLS算法快速收敛速度快，对拓展WTLS平差方法的应用具有理论与实践意义。     

基于有效约束的附不等式约束平差的一种新算法

不等式约束是客观实际中普遍存在的一种约束,但目前大地测量数据处理领域并没有成熟、完整并被普遍接受的处理理论和方法。首先简要总结附不等式约束平差的各种方法及其存在的问题。然后对现有测量平差中附有等式约束的平差模型进行扩展,提出一种新的处理附有线性约束(包括等式和不等式约束)的平差方法。该方法在有效约束概念下,通过库恩-塔克条件来寻找有效约束条件,把不等式约束平差问题转化为我们熟知的等式约束平差问题,因此实现解向量与观测向量之间的显式表达。最后,用一个数值算例验证新方法的可行性,同时算例分析表明:用等式约束代替有效约束或集成约束进行平差计算,能得到正确的平差结果,但得不到正确的精度评定结果。     

On weighted total least-squares with linear and quadratic constraints

A weighted total least-squares (WTLS) approach with linear and quadratic constraints is developed. This method is according to the traditional Lagrange approach to optimize the target function of this problem. The WTLS and constrained total least-squares (CTLS) approach had been distinctively investigated, however, these two problems have not been simultaneously considered yet; furthermore, among the contributions on the CTLS problem, only Schaffrin and Felus considered linear and quadratic constraints together; nevertheless, in many practical examples, some elements of the design/coefficient matrix are fixed and should not be modified and this approach cannot deal with these cases. The main necessity of this research appears after the desirable property of the WTLS approach in preserving the structure of the design matrix was proven by Mahboub. In other words, currently, the WTLS approach is one of the most efficient methods for solving the so-called errors-in-variables model and an attempt for equipping it with constraints seems necessary. Also it is demonstrated that the additional constraints have a ’regularization role’ for ill-conditioned problems and the unconstrained solution suffers from ill-conditioning effects which give it an added advantage over the unconstrained WTLS algorithm. Four geodetic applications indicate the significant of this problem in the presence of colored and white noise in the data.     

等式约束的效率分析和一致性检验

利用正定二次型矩阵极值的方法进一步分析等式约束对平差结果的影响,推导出等式约束线性模型的验后单位权方差(中误差)最小值,验证了该值和无等式约束的方差一致性,并将等式约束线性模型的验后单位权中误差最小值作为等式约束的验后单位权中误差限差的基准值。