近年来,我国制造业的迅猛发展对工业测量技术提出了越来越高的要求。工业摄影测量作为一种重要的工业测量系统,具有精度高、非接触、测量效率高等优点,有着广泛的应用领域。工业摄影测量网形(Industrial Photogrammetric Network,IPN)的优化设计对于提高工业摄影测量的精度、效率和自动化程度有着十分重要的意义。论文针对IPN的优化设计进行了研究,研究工作主要从基准的选择、网形的设计和权阵的优化三个方面展开。论文的主要工作及创新点如下:1.给出了工业摄影测量网形(IPN)的概念,总结了IPN的特性。通过类比高铁轨道控制网CPIII,介绍了IPN的重要作用,指出了IPN优化设计的研究背景、目的和意义,总结了工程控制网优化设计、工业摄影测量误差源分析、摄站位姿规划三个方面的研究现状。2.定义了IPN的精度和可靠性指标,并构建了物方点精度估计模型。根据IPN的平差模型,从精度和可靠性两个方面出发,定义了IPN的质量指标;给出了平均摄影距离和交会质量的概念,分析了摄影距离和交会质量对IPN精度的影响规律,基于回归分析建立了物方点的精度估计模型;分析了摄站数和网形结构对IPN可靠性的影响。3.构建了基于拟稳基准的秩亏自检校光束法平差模型。从尺度基准和位姿基准两个方面介绍了IPN的平差基准。结合自检校光束法平差和秩亏自由网平差原理,设计了拟稳基准的G矩阵,组建了秩亏自检校光束法平差的法方程。通过实验分析对比了不同的固定基准及拟稳基准对平差结果的影响,结果表明:在IPN平差解算过程中采用拟稳基准更为合理。4.设计了IPN网形优化设计算法。总结了IPN网形的布设原则,分析了摄站分布对测量精度的影响。以可视性、工作区域边界、摄影距离等为约束条件,以摄站的位姿参数为优化变量,以物方点Helmert点位误差的均方根最小为目标函数,基于自适应遗传算法设计了IPN网形优化设计算法。进行了仿真实验和实测实验,结果表明:该算法能够设计出摄站数量少、精度高的测量方案,并为实际测量中的摄站布设提供参考。5.构建了IPN非等权平差模型。定义了光线偏移量,从成像过程出发推导了光线偏移量的计算公式。通过分析具有不同像平面坐标、不同摄影距离的物方点的光线偏移量,指出了非等权模型的合理性和必要性,并给出了IPN平差的赋权公式。进行了重复性实验和公共点转换实验,结果表明:非等权平差模型的解算精度略优于等权平差模型的解算精度。