目前大型科学工程正在向大尺寸、甚高精度、海量信息、不可逆转、多测量系统组合应用的方向发展。鉴于大科学工程对精密测量的需求,大尺寸高精度三维控制网的仿真布设通常依靠经验模型,缺少系统、有效的理论方法指导,导致大尺寸三维控制网的测量精度和效率受到了明显制约,基于多测量系统组合的大尺寸三维控制网的仿真分析已经成为该领域的研究热点。鉴于大尺寸三维控制网仿真布设及数据解算分析流程,分析了大尺寸三维网面临的低精度、低效、高成本问题,制定相应的研究内容和解决思路。全文以大尺寸三维控制网仿真为主旨,对多测量系统的数据联合平差、测量数据的仿真分析与三维控制网的网络布设优化进行了系统的研究,最终搭建三维控制网仿真分析与数据解算平台,结合具体实验完成了相关验证。研究内容如下:（1）为满足大型科学工程建筑施工和设备安装测量精度需求,构建了多系统的组合测量方法,并对系统组合测量原理及联合数据网平差的数学模型进行了分析研究,构建了基于Helmert验后方差分量估计定权的联合数据平差模型,通过合理配权,有效的提高了网络解算精度。实验结果证明:通过该模型解算后高误差点位精度提高了40%以上,网络解算精度提高了20%。（2）甚高精度三维控制网测量数据仿真,针对坐标不确定的研究,综合考虑环境因素对测量精度的影响,构建了基于测量误差（仪器制造和测量环境）和坐标转换参数误差的坐标不确定度评价模型。利用MCM原理对坐标不确定度进行了分析。根据坐标协方差矩阵,实现了坐标不确定度点云可视化。实验结果证明:仿真数据解算结果与实测数据解算结果相关性高达0.8以上,具有良好的一致性,从而验证了仿真数据的可靠性。（3）为构建高效高精度的大尺寸仿真三维控制网,分析影响网络构建的主要因素,构建基于网络覆盖能力、测量精度及测量成本的网络评价函数。基于网络覆盖能力的研究,构建了可视性碰撞模型;测量精度及效率的研究,构建单纯形网络局部优化算法,实现了网络优化。实验结果证明:该布网方法在测量精度、网络覆盖能力、测量成本三方面均满足工程测网评价标准,且相较经验布网方式,布网时间减少了50%,有效测量点增加了8%,66%的单点测量精度得以提高,整网测量精度提高23%。基于以上研究内容,对仿真算法和软件进行平台集成,构建了可视化、易操作的一体化大尺寸三维控制网仿真分析与解算平台,实现了模型构建、网络仿真、数据解算及不确定度点云可视化。通过实验验证了仿真平台可指导网络布设,在实际工程中得到了应用。