控制测量课程设计书.docx
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控制测量课程设计书
目录
一、概述………………………………………………………2
二、作业区自然地理概况与已有资料情况…………………2
三、引用文件…………………………………………………4
四、成果主要技术指标和规格………………………………4
五、方案的设计………………………………………………5
六、方案的实施………………………………………………9
七、平面控制测量平差计算…………………………………14
八、控制测量课程设计总结…………………………………15
燕郊开发区测区控制网技术设计说明书
一.概述
1.任务来源:
河北省三河市燕郊开发区管委会
2.任务目的:
计划在燕郊管辖区范围内开发建设,需要测绘1:
1000地形图
3.任务量:
根据开发区提供1:
10000地形图1份及已有控制点成果一套,从满足测图工作需要(密度、精度、经费等多方面)角度出发,完成一份相应等级控制网的技术设计图和技术设计书。
4.作业范围:
河北省三河市燕郊开发区约30km2的测区范围。
5.作业内容:
根据建设规划要求,首先需要在燕郊约30km2的测区范围内建立三等三角网、测边网或导线网,高程采用三等水准测量测量方式。
6.行政隶属:
中华人民共和国河北省三河市。
燕郊辖区包括行宫、小张各庄、王各庄、枣林、北蔡各庄、樊村、赵辛庄、南巷口等,测区面积共30平方公里。
7.完成期限:
2011年12月22日~2012年1月1日,为期10天。
二.作业区自然地理概况与已有资料情况
1)作业区自然地理概况
地形概况:
河北省三河市域地处北纬39°48’37’’至40°05’04’’、东经116°45’05’’至117°15’10’’之间,东西36公里,南北28.5公里,总面积643平方公里。
地处入京之要冲,津京唐三角之腹地。
燕郊经济技术开发区隶属于河北省三河市,距天安门直线距离30公里。
与北京通州一河(潮白河)之隔。
开发区管辖居委会驻地行宫村东,位于三河西23.2公里处,西濒潮白河,燕郊西北距首都国际机场25公里,南距天津港180公里,东距秦皇岛港260公里,拥有得天独厚的地理优势。
三河地处燕山山前平原地区,总的地势北高南低,自北向南倾斜,按地形地貌特点,可分为低山丘陵,平原和洼地。
其中平原面积最大,主要由潮白河、蓟运河冲洪积扇构成,平均海拨高程5.9—31.9米(黄海标高),地面自然纵坡1/1500左右,低山丘陵主要分布在东北部的蒋福山地区。
该区域周缘为海拨335.2—458.5米的龙门山和青龙山,中间为海拨200—212米的蒋福山盆地,此外在市区西北部还有一海拨90.4米的孤山挺立于倾斜平原上,洼地主要分布在本市东南部的引泃入潮与鲍邱河、潮白河两岸、地势低平,多积水洼地。
居民地分布和特征:
1.高新技术产业区,位于开发区南部(食品城,位于工业区东南部。
以生产保健品、绿色食品、方便食品、酿酒、油脂及调味品等生活用品为主;医药城:
位于工业区西部,以医药产品开发机制造为主;机电城:
位于工业区正北部;轻化城,位于工业区南部。
)2.休闲度假区,位于开发区西部,潮白河东畔。
3.综合服务器,位于开发区中部。
4.金融商贸区,位于开发区腹地。
道路,桥梁分布和特征:
102国道自西向东横穿境内,燕郊公路自南向北纵贯边缘外,区内公路宽阔平坦、四环相绕、纵横交织、内外相通。
道路主要有迎宾路、行宫西大街、行宫东大街、燕兴路、燕顺路、林场路、高尔夫路、燕昌路、燕高路、百合大街、科技大街、工业大街、学院街、海油大街、规划路等。
桥梁,除穿越京秦铁路建有公交立交桥外,在燕郊西102国道建立交桥,长16米,宽26米,燕郊东102国道间有架长立交桥,长560米,宽23.5米。
植被分布和特征:
土地资源,土壤属于石灰性,多为壤质土,次为砂质土和黏土,土层较厚。
水资源,三河河流加降水以及地下水,雨量充沛年份自给有余,雨量适中年份可以自给,干旱之年亦能抵御。
山峰、水系分布和特征:
主要山峰有蒋福山、栲栳山、灵山和孤山。
蒋福山为群山,四面山环绕,中间是一块开阔的盆地;栳栲山位于蒋福山正西;灵山在栳栲山西南。
河流主要有鲍丘河、潮白河,市域流程分别为41.3公里、20.2公里。
地形类别:
境域处燕山余脉前地带,东北部为山地丘陵,面积73.3平方公里;其余大部分为平原,地势自西北向东南倾斜,面积569.27平方公里。
海拔高度:
三河市地势高,北高南低,地貌类型较多三河县东北隅有小面积低山丘陵,为燕山南侧余脉,面积76平方公里,一般山高海拔200—300米,大岭后山海拔高度521米,为全市最高山峰;其次是龙门山,海拔459米;在山地丘陵西部和南部,沿燕山南麓平原,面积773平方公里,地势由南向北倾斜,高程在海拔10至30米之间,平均海拔18米左右;
气候状况:
三河市届暖温带半干旱、半湿润季风气候,一年四季分明。
春季温暖干旱,夏季潮湿多雨,秋季气候凉爽,冬季严寒少雪。
年平均气问11.1℃,最低气温出现在1月,为-28.2℃;最高气温出现在7月,为40.2℃,年无霜期187天,最大冻土厚76㎝,最大积雪深度22㎝,年日照时数为2661.4小时,日照百分率为60%,年平均降雪量561.9㎜((33年平均),年平均蒸发量1958.6㎜,年平均风速2.7m/s,冬季主导风向东北风,夏季为西南风。
工程地质与水文地质的基本情况:
浅层水含水层开采深度100米左右,深水层含水层开采深度260—300米,水质纯净无污染。
年开采量1427万方(约3.9万方/日)。
地处燕山南麓,潮白河冲积扇中下部,地势平坦,地基承受载力10-12T/㎡,地震烈度为9度,无不良工程地质因素。
测区经济发达状况:
燕郊是京津唐经济发展的腹地。
凭借着天然的地理优势和当地人民的不断努力,已经成为了经济发展最快的地区之一。
2)已有资料情况
燕郊开发区提供1:
1万燕郊开发区规划图1幅地形图1份,图中包括地形、地物、控制点、导线点、等高线等。
地籍图资料齐全,由燕郊经济开发区管理委员会提供,由专业测绘单位绘制于2001年,图上反映的内容真是可靠并经实地勘查图上所绘制的公路均没变化,公路两侧建筑无均按途中规划位置所建,所以地图上反映的情况真是可靠。
点名
X坐标
Y坐标
高程H
备注
GPS1
4421650.600
20483995.600
26.254
一等三角点
GPS2
4422665.054
20485530.457
25.354
四等三角点
GPS3
4424282.087
20484072.213
27.269
四等三角点
GPS4
4423271.536
20484072.213
27.362
四等三角点
GPS5
4423596.223
20482518.181
25.214
四等三角点
GPS6
4424528.396
20482681.173
28.584
四等三角点
GPS7
4423584.213
20485421.582
26.214
四等三角点
GPS8
4423045.500
20481620.261
28.762
四等三角点
三.引用文件
1.《国家三、四等水准测量规范》(GB12898—91);
2.《城市测量规范》(CJJ8-99);
3.《工程测量规范》(GB50026-2007)
4.《测绘技术设计规定》
5.《全球定位系统(GPS)测量规范》
四.成果主要技术指标和规格
坐标系:
平面控制网采用高斯平面直角坐标,参考椭球体为克拉索夫斯基球体。
高斯投影直角坐标系采用三度带其中央子午线是117°。
高程基准:
采用1985国家高程基准,在已有高程控制网的地区进行测量时,可沿用原高程系统,当小测区有困难时,采用假定高程坐标系统。
高程控制网均采用四等测量方法和精度。
时间系统:
北京时间
投影方法:
采用高斯正形投影3°带平面直角坐标系统。
精度或技术等级:
导线测量的主要技术要求
等级
导线长度(km)
平均边长(km)
测角中误差(″)
测距中误差(mm)
测距相对中误差
测回数
方位角闭合差(″)
相对闭合差
DJ1
DJ2
DJ6
三等
14
3
1.8
20
≤1/150000
6
10
--
≤1/55000
四等
9
1.5
2.5
18
≤1/80000
4
6
-
≤1/35000
一级
4
0.5
5
15
≤1/30000
-
2
4
≤1/15000
二级
2.4
0.25
8
15
≤1/14000
-
1
3
≤1/10000
三级
1.2
0.1
12
15
≤1/7000
-
1
2
≤1/5000
注:
①表中n为测站数。
②当测区测图的最大比例尺为1:
1000时,一、二、三级导线的导线长度、平均边长可适当放长,但最大长度不应大于表中规定相应长度的2倍。
③当导线平均边长较短时,应控制导线边数,但不得超过表相应等级导线长度和平均边长算得的边数;当导线长度小于表规定长度的1\3时,导线全长的绝对闭合差不应大于13cm。
④导线宜布设成直伸形状,相邻边长不宜相差过大。
当附合导线长度超过规定时,应布设成结点网形,结点与结点、结点与高级点之间的导线长度,不应大于表中规定长度的0.7倍。
⑤当导线网用作首级控制时,应布设成环形网,网内不同环节上的点不宜相距过近。
五.方案的设计
(一)选点埋石
一、选点:
选点时应该在以下方面进行考虑:
①从技术指标方面考虑
图形结构良好,边长适中,对于三角形求距角不小于30°;便于扩展和加密低级网,点位选在视野辽阔,展望良好的地方;为减弱旁折光的影响,要求视线超越障碍物一定的距离;点位能长期保存,宜选在土地坚硬,易于排水的高地上。
②从经济指标方面考虑
充分利用了制高点和高建筑物等有利地形、地物,以便在不影响观测精度的前提下,尽量降低觇标高度;充分利用旧点,以便节省造标埋石费用,同时可避免在同一地方不同单位建造数座觇标,出现既浪费国家资财,又容易造成混乱的现象。
③从安全生产方面考虑
点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压线等应有一定的距离。
选点所需的装备和工具:
望远镜、小平板、测图器具、花杆、通信工具、清除障碍的工具等。
并携带设计完整的网图。
在已知的起始点二、三等点应埋设柱石和盘石,两层标石中心的最大偏差,不应超过3mm;四等以下的各级控制点,可不埋设盘石,但柱石高度应适当增大。
当利用旧点时,应对旧点的稳定性、完好性、可用性一起觇标的安全性进行检查,符合同级埋石要求,且能长期保存。
当所选点位需要进行水准联测时,选点人员应实地踏勘水准路线,提出有关建议:
点名应取居民地名,需向当地政府部门或群众进行调查后确定。
新旧点重合时,最好采用原有旧点名,如需更改应在新点名后括号内附上旧点名。
点名书写采用汉字,已知高等点号编排按照YJDG1开始顺序往后编号。
布设的四等导线点从1开始编号。
图上设计宜在中比例尺地形图(根据测区大小,选用1:
25000~1:
10000地形图)上进行,其方法和步骤如下:
1展绘已知点。
2按上述对点位的基本要求,从已知点的基本要求,从已知点开始扩展。
3判断和检查点间的通视。
4估算控制网中各推算元素的精度。
⑤拟定水准路线。
⑥据测区的情况调查和图上设计结果,写出文字说明,并拟定作业计划。
二、埋石:
四等导线测量的标石由两块标石组成,下面一块叫做盘石,上面叫柱石,盘石和柱石一般用钢筋混凝土预制,然后运到实地埋设。
预制时,应在柱石预面上印字注明埋设单位以及时间。
标石也可以用混凝土现场浇灌或者石料加工。
盘石和柱石中央埋有中心标志。
埋石时候必须使盘式和柱石上的标志位于同一铅垂线上。
挖基坑,坑底要整平夯实,再填砂石捣固,浇底层混凝土树盘石,然后再盘石上放1-2cm粗沙,树柱石,用混凝土加固,注意两层标石中心的最大偏差不应超过3mm。
若在基岩层上或坚硬的混凝土路面上,可以直接钻孔,将刻有中心标志的胀锚螺栓打入孔内。
网点一般应埋设具有中心标志的标石,以精确标志点位。
点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存和利用。
在基岩露头地区,也可直接在基岩上嵌入金属标志。
每个点位标石埋设结束后,填写点之记。
点之记样式应符合《工程测量规范》要求。
对设置在田间或乡间道路旁的标志墩需修筑砖(石)台基以避免车辆碰撞标志。
台基边墙距点位不少于1米、四周围用砖(石)块砌筑、基宽不得少于30厘米,地面以上高不得少于50厘米,构筑砂浆不得低于7.5#。
对设立在楼顶、水塔等建筑物顶部的标石、观测台需涂刷5厘米宽的红白相间油漆,并在建筑物女儿墙或护栏内侧安装标志保护宣传牌。
(二)控制网设计方案:
方案一:
方案二:
(三)控制网设计方案分析:
针对这次设计的任务,我设计的控制网方案图如上图所示,第一种方案:
两两已知GPS坐标沿导线形成附和线路,用以控制整个测区,但是两个坐标系统未统一到同一坐标系统,两次独立测量可能出现偏差。
第二种方案是对第一种方案的改进,将整个GPS坐标联系在一起,提高了精度,且第二种方案的导线点点位分布均匀,导线边长相差不大。
方案中包括8个GPS点(GPS1,GPS2…GPS8),8个四等导线点(N1,N2…N8)(其中方案二中有7个四等导线点,其中包括10条已知边(S1,S2…S10)。
下面是以上述控制网设计要求为依据对两次设计进行的评价分析。
1)从技术方面考虑
两个方案均采用导线测量,要求符合导线测量规范,方案一比方案二多一个导线点,增加了测图的难度。
2)从精度方面考虑
方案一未将图上所有GPS坐标联系在一起,精度不高,两次独立测量可能出现偏差。
相比之下,方案二将所有已知点坐标联系在一起,有更高的测量精度
3)从经济方面考虑
两个方案所布设的导线点是第二个方案比第一个方案少了一个导线点,所以在造标埋石方面的费用第一个方案不适用。
综上考虑,方案二明显优于方案一,选择方案二作为我的最终设计。
(四)对方案进行精度评定
已知线路长S1=1.64km,S2=1.39km,S3=1.55km,S4=1.30km,S5=1.40km,S6=1.54km,S7=1.65km,S8=1.20km,S9=1.13km,S10=1.20km
设以1km长的一级导线的端点点位中误差为单位权中误差,则图中各线段的等权线路S′即为已知的线路长,所以S1′=1.64km,S2′=1.39km,S3′=1.55km,
S4′=1.30km,S5′=1.40km,S6′=1.54km,S7′=1.65km,S8′=1.20km,S9′=1.13km,S10′=1.20km,相应的权为P1=0.37,P2=0.78,P3=0.41,P4=0.59,P5=0.51,P6=0.42,P7=0.37,P8=0.69,P9=0.78,P10=0.69
因为所设计的方案是三条附合导线所以两条边的最弱点点W1,W2,W3;分别距离GPS2或GPS3点2.94km处的W1点、距离GPS3或GPS7点2.72km处的W2点及距离GPS6或GPS7点2.59km处的W2点。
W1与W2点在导线的中的权分别为Pw1=0.23,PW2=0.27,PW3=0.30。
计算长为1km的导线端点的点位中误差。
由公式M1km=
其中设:
导线的平均边长为s=1.5km,测角中误差mβ=±2.5",测距中误差ms=±18mm,λ=2/1000000,n=1000/1500=1,;
得1km的四等导线端点N,点位中误差:
M1km=21.2mm
最弱点W1与W2的点位中误差分别为:
MW1=44mm、MW2=40.8mm、MW2=38.7mm
四等导线点位误差的限差为50mm所以所布设的导线满足精度要求。
通过精度分析可知,本次四等导线布设方案符合设计的要求。
六、方案的实施
①三等GPS测量:
GPS测量拟使用3台AshtechZ-12双频GPS接收机(标称精度3mm+1ppm×D)、4台Navcom3010双频GPS接收机(标称精度3mm+1ppm×D)和5台北极星9600单频GPS接收机(标称精度5mm+1ppm×D),采用静态差分联合作业模式,作业执行的主要技术指标如下:
(1)每时段观测时间20~60分钟
(2)采样间隔为10~30秒
(3)卫星截止高度角≥15°
(4)同步观测卫星数≥5
(5)点位几何图形强度因子PDOP值≤6
GPS观测严格按照GPS操作规程执行,认真填写《三、四级GPS观测记录手簿》,随时保持联系以确保同步观测时间保证每一站的观测质量。
②水平角测量:
水平角观测使用全站仪,采用方向观测法。
J2型经纬仪测角应符合下列规定:
照准部旋转轴正确性指标:
不超过1格。
光学经纬仪行差及隙动差指标:
不大于2″
水平轴不垂直于垂直轴之差指标:
不超过15″
补偿器的补偿要求在仪器补偿器的补偿区间对观测成果能进行有效补偿。
垂直微动旋转使用时,视准轴在水平方向上不应产生偏移。
仪器的基座在照准部旋转是的位移指标:
不超过1″
光学对中器的视准轴于竖轴的重合度不大于1mm
精密测角的主要受外界条件的影响,仪器误差的影响,找准和读数的影响。
针对这些因素对测角精度的影响,为了最大限度的减弱或消除各种误差的影响,在精密测角时应遵循下列原则:
(1)观测应在目标成像清晰、稳定的有利于观测的时间进行,一提高找准精度和减小旁折光的影响。
(2)观测前应认真调好焦距,消除视差。
在一测回的观测过程不得重新调焦,以免引起视准轴的变动。
(3)各测回的起始方向应均匀地分配在水平读盘和测微分划尺的不同位置上,以消除或见过读盘和测微分划尺误差的影响。
(4)在上下半测回之间倒转望远镜,以消除和减弱视准轴误差、水平轴倾斜误差等影响,同时可以有盘左盘右读书之差求的两倍视准差2c,以检核观测质量。
(5)上下半测回照准目标的次序应相反,并是观测每一目标的操作时间大致相等,以消除或减弱与时间成比例均匀变化的误差影响,如觇标内架或三脚架的扭转等。
(6)为了克服或减弱在操作仪器的过程中带动水平度盘位移的误差,要求没半测回开始观测前,照准部按规定的转动方向先预转1~2周。
(7)使用照准部微动螺旋和测回螺旋时,其最后旋转方向均应为旋进。
(8)减弱垂直周倾斜误差的影响,观测过程中应保持照准部水准器气泡剧中。
可在测回间重新整平仪器,这样做可以使观测过程中垂直轴的倾斜方向和倾斜角的大小有偶然性,可望在个测回观测结果的平均值中减弱其影响。
导线测量时除结点外都采用测回法观测角度,结点处采用方向观测法测量角度。
在角度观测之前应对经纬仪的视准轴误差、水平轴倾斜误差及垂直轴倾斜误差予以测定和调整。
角度测量的读盘配置应按180/n(n为测回数)配置,在每测回结束时,除应计算归零差,即对零方向闭合照准和起始照准时的测微器读数差,以检查其是否超过限差规定。
当下半测回观测结束时,除应计算下半测回归零差外,还应计算各方向盘左盘右的读数差,即计算各方向的2c值,以检核一测回中各方向的2c互差是否超过限差规定。
如各方向的2c值互差符合限差规定,则取各方向的盘左、盘右读数的平均值,作为这一测回中的方向观测值。
对于零方向有闭合照准和起始照准两各方向值,一般取其平均值作为另方在这一测回中的最后方向观测值。
将其他方向的观测值减去方向的方向光侧枝,就得到归零后各方向的方向观测值,此时零方向归零后的方向观测值为0°00′00.0″。
野外观测手薄记载着测量的原始数据,实长期保存的重要测量资料,因此,必须做到记录任真,自己清除,书写端正,各项注记明确,整饰清洁美观,格式同意,手薄中记录的数不得有任何涂改的现象。
为了保证观测成果的质量,观测中应认证检核各项限是否符合规定,如果观测成果超过限差规定,则必须重新观测。
决定哪个测回或哪个方向应该重测时一个关系到最后平均值是否接近客观真值的重要问题,因此要慎重对待。
当水平角观测误差超限时,应在原来度盘位置上重测,并应符合下列规定:
(1)一测回内2C互差或同一方向值各测回较差超限时,应重测超限方向,并联测零方向。
(2)下半测回归零差或零方向的2C互差超限时,应重测该测回。
(3)若一测回中重测方向数超过总方向数的1/3时,应重测该测回。
当重测的测回数超过总测回数的1/3时,应重测该站。
水平角观测的测站作业,应符合下列规定:
(1)仪器或觇标对中误差不应大于2mm。
(2)水平角观测过城中气泡中心位置偏离整置中心不宜超过一格。
(3)当测站或照准目标偏心时,应在水平角观测前或观测后定归心元素。
测定时,投影示误三角形的最长边,对于标石、仪器中心的投影不应大于5mm,对于照准标志中心的投影不应大于10mm。
角度元素应量至15′。
所布设的是四等导线网,是根据三等的GPS点布设。
观测步骤及要求:
a)光学测微器两次重复读数之差小于3秒,半测回归零差小于8秒,一测回2C互差小于13秒,同一方向值各测回较差小于9秒。
当观测方向不多于3个时可不归零。
b)每站观测6个测回,每个测回间应配置度盘。
c)当测站只有两个方向时,应在观测总数中以奇数测回的度盘位置观测导线前进方向的左角,总数中以偶数测回的度盘位置观测导线前进方向的右角,但在观测右角时应以左角起始方向为准变换度盘位置。
d)当测站和照准目标偏心时,应在水平角观测前或观测后测定归心元素。
e)水平角观测误差超限时,观测成果的重测和取舍按《规范》第2.3.12条执行。
③距离测量
导线边的测定方法为电磁波测距法,使用的仪器为全站仪:
三鼎-J2级全站仪。
测量前应对仪器及相关气象仪表及时检校。
四等控制网边长测距的主要技术要求应符合下表中的规定
测距的主要技术要求
等级
仪器精度
等级
每边测回数
一测回读
数较差
单程各测
回较差
往返测距较差
往
返
四等
5mm仪器
2
2
<=5
<=7
<=2(a+b*D)
10mm仪器
3
3
<=10
<=15
a)测距对中误差和反光镜对中误差不应大于2mm。
b)分别量取两端点观测始末的气象数据,计算时应取平均值,温度计距地面1.5米阳光不能直射的地方,且读数精确至0.2摄氏度,气压表应置平,读书精确至50帕。
c)当观测数据超限时,应重测整个测回。
水平距离计算应符合下列规定:
1)测量的斜距,须经气象改正和仪器的加乘数改正后才能进行水平距离计算。
2)两点间的高差测量。
当采用电磁波测距三角高程测量时,其高差应进行大气折光改正和地球曲率改正。
3)水平距离的计算可参考《工程测量规范》中的(3.3.23)式计算。
4)导线网水平角观测的测角中误差可参考《工程测量规范》中的(3.3.24)式计算。
5)测距边的精度评定可参考《工程测量规范》中的(3.3.25)中的相应各式计算。
6)测距边长度的归化投影计算应符合《工程测量规范》中的(3.3.26)中的各项规定。
7)对导向网进行计算时,应采用严密的平差法。
角度和距离的先验中误差可分别按《工程测量规范》中的(3.3.24)与(3.3.25)的方法计算。
平差计算时,对计算略图和计算机输入数据应进行仔细校对,对计算结果应进行检查。
平差后的精度评定,应包含有单位权中误差、点位误差椭圆参数。
④高程控制测量
高程测量采用1985国家高程基准系统,根据已测的
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