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工程测量中常用的理论方法主要有测量平差理论法和工程控制网优化设计理论法两种。
（一）测量平差理论法
测量平差理论法是采用最小二乘法原理来处理各种观测结果的理论和计算方法。测量平差理论法的测量目的是为了尽量消除各观测值间的矛盾，以获得最可靠的评定测量精度和结果，因为在实际工程测量过程中，只要是测量活动，只要有多余的观测，就会出现平差的问题。测量平差理论法中采用的测量方法是最小二乘法，最小二乘法包括了测量环节中平差、滤波以及推估等方面的测量和计算。常见的平差模型为概括平差模型，该模型一般都附有限制条件。测量误差相关理论主要应用于模型误差的研究方面，主要研究方向是平差中函数以及该函数模型，还有对随机模型误差地研究；模型测量误差对模型参数估计方面以及对残差统计性质方面地影响；测量误差理论对病态方程以及控制网的观测方案设计也有所研究。此外，自由网平差以及拟稳平差是依据变形监测网稳定性检测的需求而产生和发展的，观测值粗差的有关研究对控制网可靠性地发展起到了推动作用，面对观测值粗差客观存在的实际现象，产生了抗差估计法。测量平差法的测量步骤为：首先进行数据观测，并对数据进行检验和核查，确保起始数据的正确性，其次，根据测量数据列出条件方程式和误差方程式，然后根据最小二乘法理论原理来进行平差计算。最后还需要对测量和计算出的平差结果进行评估和鉴定。测量平差根据观测量之间的相互关系，分为相关和不相关的平差。平差计算的方法有直接平差法、间接平差法、条件平差法、附有条件的间接平差法以及附有未知数的条件平差法等。
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