GPS控 制网跟数字测图技术设计书.docx

GPS控制网及数字测图技术设计书GPS控制网及数字化测图技术设计书 班级: 姓名:* 学号: 目录 一、项目概述 二、测量依据 三、测区概况 四、测绘任务及要求 五、测区现有资料和控制网起算数据 六、GPS控制网及数字化测图主要技术指标 七、外业作业要求 八、内业处理 九、提交成果资料 一、项目概述 本次教学实习分为两大部分以便我们对GPS测量原理及应用和数字化测图课程的进一步加深掌握应用通过这次实习我们应该熟悉GPS静态控制网和RTK图根控制网的布设方案、观测方法、测量数据处理等基本知识,掌握数字测图的基本原理熟练进行大比例尺1:500地形图的测绘提高利用绘图软件对外业数据进行编辑和处理的能力以便更好地适应现代测绘生产的要求。 具体项目实施范围为桂林理工大学雁山校区及周边地区布设E级GPS静态控制网和RTK图根控制网并利用图根控制点作为基本控制点对雁山校区进行1:500数字化地形图测绘。 二、测量依据 2.1 GPS静态测量和RTK测量 全球定位系统,GPS,测量规范,GB/T 18314-2001, 全球定位系统城市测量技术规程,CJJ 73-1997, 测绘产品质量评定标准,CH 1003-95, 测绘产品检查验收规定,CH 1002-95, 城市测量规范,CJJ 8-1999, 工程测量规范,GB50026-93, 2.2数字化测图 1:500、1:1000、1:2000地形图图式 ,GB/T 20257.1-2007, 1:500、1:1000、1:2000地形图数字化规范,GB/T171601997, 地籍图图式 ,CH5003-94, 三、测区概况 雁山区位于桂林市南部境内多石山和丘陵其间分布水田、旱地、河流、水库、池塘地形以平地居多其余多为低丘坡地。雁山区地处低纬度气温较高日照充足雨量充沛较多的阴雨天气将导致测绘工作无法进行开展因此实习期间要科学合理的安排实习任务制定实习计划确保实习内容高质量的完成。 测区分为校外GPS静态测量和校内数字测图两部分: GPS静态控制控制点主要位于在校外点位主要分布在桂林理工大学雁山校区、广西师范大学雁山校区及两校周边地区点位离学校较远要注意对交通线路、交通工具、饮食等事项作出合理的规划和安排,同时未知控制点应该均匀的布控在整个测区并保证一定的密度达到相应规范的要求,校内地势较为平坦主要任务是图根控制点的布设、观测以及碎步测图,测区地物主要对象为教学楼、师生住宿楼、植被、各类管线文体设备以及各类主要附属物测区熟悉程度高测量环境良好。 四、测绘任务及要求 4.1 GPS静态测量 根据现场勘察测区内共有10个已知高等级GPS控制点应实习要求可选取其中任意5个作为已知控制点在测区内均匀合理的布设10个未知点以此构建E级GPS控制网并进行高精度静态测量。 4.2数字化地形图测绘 利用校内已知控制点使用RTK对整个校园布设图根控制点并进行大比例尺1:500地形图的测绘。 五、测区现有资料和控制网起算数据 1、GPS与数字化测图实习指导书 2、测区已知坐标和高程数据检核无误可以作为控制网的起算数据具体数据如下: 表1:已知点坐标和高程 Y(m) H(m) 点名 X(m)E661 2778093.434 427740.491 152.037 E673 2776535.508 427158.028 149.158 E679 2777923.951 426252.880 149.392 E685 2776808.918 429177.851 147.938 E678 2776039.589 426081.406 149.194 E677 2777191.633 430435.61 148.221 E697 2779036.134 428474.299 155.633 E666 2778475.643 429577.115 146.846 E696 2774975.601 427125.2 150.348 E695 2775727.045 428166.695 152.439 表2:已知点概略坐标 点名 B L E661 25?0625.11N 110?1705.08E E673 25?0534.39N 110?1644.59E E679 25?0619.35N 110?1612.02E E685 25?0543.62N 110?1756.62E E678 25?0518.08N 110?1606.26E E677 25?0556.26N 110?1841.43E E697 25?0655.87N 110?1731.09E E666 25?0637.85N 110?1810.56E E695 25?0508.29N 110?1720.73E E696 25?0443.20N 110?1643.42E 六、GPS控制网及数字化测图主要技术指标 6.1静态测量 6.1.1坐标系统和高程系统的选择 ,1,本次测量的平面坐标系统采用的是1980西安坐标系3?带高斯-克吕格投影中央子午线111?具体参数如下: 坐标系统 椭球名称 建成年代 椭球类型 a(m) f 1980西安坐标系 克拉索夫斯基 1975年 参考椭球 6378140 1:298.257 WGS-84世界大地坐标系 WGS-84 1984年 总地球椭球 6378137 1:298.257 ,2,高程系统采用的是1985年国家高程基准基本等高距:平地、丘陵1米山地为2.5米同一图幅内基本等高距保持一致。 6.1.2主要技术指标 ,1,基本原则 各级GPS网一般逐级布设在保证精度、密度等技术要求时可跨级布设。各级GPS网的布设应根据其布设目的、精度要求、卫星状况、接收机类型和数量、测区已有的资料、测区地形和交通状况以及作业效率等因素综合考虑按照优化设计原则进行。 ,2,各级GPS网最简异步观测环或附合路线的边数应不大于表3的规定 表3 级别 B C D E 闭合环或附合路线的边数,条 6 6 8 10 ,3, GPS测量规范2009中规定B、C、D、E级GPS网观测的基本技术规定应符合表4的要求: 表4 级 别 项 目 B C D E 卫星截止高度角,10 15 15 15 (?) 同时观测有效卫星数 14 ?4 ?4 ?4 有效观测卫星总数 ?20 ?6 ?4 ?4 观测时段数 ?3 ?2 ?1.6 ?1.6 时段长度 ?23 h ?4 h ?60 min ?40 min 采样间隔,s 30 10,30 5,15 5,15 注1:计算有效观测卫星总数时，应将各时段的有效观测卫星数扣除其问的重复卫星数( 注2:观测时段长度，应为开始记录数据到结束记录的时间段。 注3:观测时段数?1.6，指采用网观测模式时，每站至少观测一时段，其中二次设站点数应不少于GPS网总点数的60,( 注4:采用基于卫星定位连续运行基准站点观测模式时，可连续观测，但观测时闾应不低于表中规定的各时段观测时间的和。 ,4,接收机选用 GPS测量规范2009中规定B、C、D、E级GPS网按表5规定执行: 表5 级别 B C D、E 单频,双频 双频,全波长 双频,全波长 双频或单频 观测量至少有 L1、L2载波相位 L1、L2载波相位 L1载波相位 同步观测接收机数 ?4 ?3 ?2 6.2 RTK测量及图根控制网布控 RTK控制点平面坐标测量时流动站采集卫星观测数据并通过数据链接收来自基准站的数据在系统内组成差分观测值进行实时处理通过坐标转换方法将观测得到的地心坐标转换为指定坐标系中的平面坐标。 6.2.1 RTK平面控制点测量主要技术要求应符合表6规定: 表6 RTK平面控制点测量主要技术要求 相邻点间平点位中误差边长相对 与基准站的 等 级 均 边长观测次数 起算点等级 (cm) 中误差 距离(km) (m) ?1/20000 一级 500 ?5 ?5 ?4 四等及以上 二级 300 ?5 ?1/10000 ?5 ?3 一级及以上 三级 200 ?5 ?1/6000 ?5 ?2 二级及以上 注:1.点位中误差指控制点相对于最近基准站的误差。 2.采用单基准站RTK测量一级控制点需至少更换一次基准站进行观测，每站观测次数不少于2次。 3.采用网络RTK测量各级平面控制点可不受流动站到基准站距离的限制，但应在网络有效服务范围内。 4.相临点间距离不宜小于该等级平均边长的1/2。 6.2.2 RTK平面控制点测量基准站的技术要求应满足: ,1,采用网络RTK测量时基准站网点的设立要求按CH/T 2008的要求。 ,2, 自设基准站如需长期和经常使用宜埋设有强制对中的观测墩。 ,3,自设基准站应选择在高一级控制点上。 ,4,用电台进行数据传输时基准站宜选择在测区相对较高的位臵。 ,5,用移动通信进行数据传输时基准站必须选择在测区有移动通信接收信号的位臵。 ,6,选择无线电台通信方法时应按约定的工作频率进行数据链设臵以避免串频。 ,7,应正确设臵随机软件中对应的仪器类型、电台类型、电台频率、天线类型、数据端口、蓝牙端口等。 ,8,应正确设臵基准站坐标、数据单位、尺度因子、投影参数和接收机天线高等参数。 6.2.3 RTK平面控制点测量流动站的技术要求应满足: ,1,网络RTK测量的流动站获得系统服务的授权。 ,2,网络RTK 测量流动站应在CORS网的有效服务区域内进行并实现数据与服务控制中心的数据通讯。 ,3,用数据采集器设臵流动站坐标系统转换参数设臵与基准站的通信。 ,4,RTK测量流动站不宜在隐蔽地带、成片水域和强电磁波干扰源附近观测。 ,5,观测开始前应对仪器进行初始化并得到固定解当长时间不能获得固定解时宜断开通信链路再次进行初始化操作。 ,6,每次观测之间流动站应重新初始化。 ,7,作业过程中如出现卫星信号失锁应重新初始化并经重合点测量检测合格后方能继续作业。 ,8,每次作业开始前或重新架设基准站后均应进行至少一个同等级或高等级已知点的的检核平面坐标较差不应大于7cm。 ,9,RTK平面控制点测量平面坐标转换残差应?2cm。 ,10,数据采集器设臵控制点的单次观测的平面收敛精度应?2cm。 ,11,RTK平面控制点测量流动站观测时应采用三角架对中、整平每次观测历元数应不少于20个采样间隔2s，5s各次测量的平面坐标较差应不大于?4cm, ,12,应取各次测量的平面坐标中数作为最终结果。 ,13,进行后处理动态测量时流动站应先在静止状态下观测10-15min然后在不丢失初始化状态的前提下进行动态测量。 6.2.4 RTK高程控制点测量主要技术要求应符合表7规定: 表7 RTK高程控制点测量主要技术要求 大地高中误差 与基准站的距离(km) 观测次数 起算点等级 ?3cm ?5 ?3 四等及以上水准 注:1.大地高中误差指控制点大地高相对于最近起算点的误差。 2.网络RTK高程控制测量可不受流动站到基准站距离的限制，但应在网络有效服务范围内。 6.2.5 RTK地形测量 RTK地形测量适用于外业数字测图内容分为图根点测量和碎部点测量。RTK地形测量主要技术要求应符合表8规定: 表8 RTK地形测量主要技术要求 图上点位中误差与基准站的距离等 级 高程中误差 观测次数 起算点等级 (mm) (km) 平面三级、高图根点 ?0.1 ?1/10等高距 ?7 ?2 程等外以上 符合相应比例尺平面图根、高碎部点 ?0.5 ?10 ?1 成图要求 程图根以上 注:1.点位中误差指控制点相对于最近基准站的误差。 2.用网络RTK测量可不受流动站到基准站间距离的限制，但宜在网络覆盖的有效服务范围内。 6.2.6 图根控制点,包括高级控制点,的密度应以满足测图需要为原则一般不低于表9的规定。 表9 图根控制点的密度 测图比例尺 1:500 1:1000 1:2000 图根控制点的密度(点64 16 4 2数/KM) 6.3 数字化测图 6.3.1 采用基准和投影方式 数字测图平面控制测量的坐标应采用投影平面直角坐标系并满足全测区长度变形不大于2.5cm/km。坐标系统采用1980西安坐标系高程基准采用1985国家高程基准。成图比例尺为1:500图幅规格为50*50cm正方形分幅。测图方法中简码测图、草图法、各占一半。测区为整个雁山校园。 6.3.2地形图的精度 A、平面精度 ,1,四等以上平面控制网中最弱相邻点的点位误差不得超过?5cm。 ,2,四等以下平面控制网最弱点,相对于起算点,的点位中误差不得超过?5cm。 ,3,测站点相对于邻近图根点的点位中误差不得大于?15.0cm。 ,4,地形图实地地物点相对于邻近控制点及地物点间距中误差按表10执行。 表10间距中误差表:,单位:图上mm, 地区类别 点位中误差 邻近地物点间距中误差 建城区、平地、丘陵地 ?0.2 ?0.3 山地、高山地 ?0.4 ?0.5 注:树林隐蔽、陡石山等特殊困难地区可按上表放宽0.5倍。 B、高程精度 ,1,高程精度按表11规定执行: 表11 高程精度表 ,单位:m, 项 目 建成区 平地 丘陵地 山地 高山地 一、二级控制点 相对于起算点?0.02 图根控制点 相对于起算点?0.05 测站点 ?0.07 ?0.07 ?0.10 ?0.15 ?0.15 高程注记点 ?0.15 ?0.20 ?0.36 ?0.5 0.75 等高线插求点(等高距) 1/3 1/2 2/3 1 ,2,地形特征点必须测注高程点高程注记点间隔一般不大于15米。 ,3,建筑区、道路中心适当测注高程点。 6.3.3 高程注记点的密度 2 地图制图产品中高程注记点密度为图上每100cm内5-20个一般选择明显地物点或地形特征点。 6.3.4 地形类别的划分 ,1,平地:绝大部分地形坡度在2?以下的地区。 ,2,丘陵地:绝大部分地形坡度在2?-6?之间的地区。 ,3,山地:绝大部分地形坡度在6?-25?之间的地区。 ,4,高山地:绝大部分地形坡度在25?以上的地区。 6.3.5地形图的基本等高距 一个测区内同一比例尺地形图宜采用相同基本等高距。当基本等高距不能显示地貌特征时应加绘半距等高线。平坦地区和城市建筑区根据用途的需要也可以不绘等高线只用高程注记点表示。 表12 地形图基本等高距,单位:m, 地形类别 比例尺 平地 丘陵地 山地 高山地 1:500 0.5 1.0,0.5, 1.0 1.0 注:括号内的等高距依用途需要选用。 七、外业作业要求 7.1 GPS控制点的选取和埋石 GPS控制网点位布设时点位编号按GPS ，Y点位的布控做到科学合理经济实用选点时应遵守如下原则: ,1,观测站应远离大功率的无线电发射台和高压输电线以避免其周围磁场对GPS卫星信号的干扰。接收机与其距离一般不得小于200m, ,2,观测站附近不应有大面积的水域或对电磁波反射,吸收,强烈的物体以减弱多路径效应影响, ,3,测站应设在易于安臵接受设备的地方且视场开阔。在视场内周围障碍物的高度角根据情况一般应小于10-15度, ,4,观测站应选在交通便利的地方并且便于其他观测手段联测和扩展, ,5,对于基线较长的GPS网还应考虑测站附近应具有良好的通讯设备和电力供应以供观测站之间的联系和设备用电, ,6,点位选定后均应规定绘制点之记其主要内容应包括点位及点位略图点位的交通情况以及选点情况。 (7)在建立点位标志时点的标石和标志必须稳定、坚固易于长期保存和利用并有利于安全作业。 7.2 GPS网的网形设计 此次GPS静态测量共有12台接收机。GPS网型设计应该遵循以下原则: ,1,GPS应根据测区需要和交通进行设计。GPS网中点与点之间不要求通视但考虑加密时的应用每点应有一个以上的通视方向。 ,2,在布网设计中应考虑到原有测绘成果资料以及各种大比例尺地形图的沿用宜采用原有坐标系统。对凡是符合GPS网布点要求的旧有控制点应充分利用其标石。 ,3,GPS网应由一个或若干个独立观测环构成也可采用符合线路形式构成。 ,4,为求得GPS点在地面坐标系的坐标应在地面坐标系选定起算数据和联测原有地方控制点若干个。 因此要求控制网采用的是网联式的布网形式。要求11台接收机按照同样的参数设臵同时开机同时关机具体情况按调度执行。 7.3 GPS外业观测 ,1,在观测前应根据使用的接收机数量进行GPS网形设计及编制作业调度表其内容包括观测时间、测站号、测站名称、接收机编号及观测人员等。观测人员测前应做好准备检查仪器设备和相关配件的完好性检查电池容量是否充足。观测组应严格按调度表规定的时间进行作业,保证同步观测。当情况有变化需修改调度计划时应经作业负责人同意观测组不得擅自更改计划。 ,2,每时段开机前作业员应量取天线高并及时在手薄中记载测站名、观测日期、时段号、天线高等信息。关机后再量一次天线高以作校核两次量高互差不得超过3mm取平均值作为最后结果。若互差超限应查明原因提出处理意见并记入手薄。 ,3,观测员在作业过程中不得擅自离开测站并应防止仪器受振动和被移动防止他人和其他物体靠近天线遮挡卫星信号。 ,4,观测员在作业过程中不应在接收机旁5米范围内使用手机或者对讲机,雷电过境时应关机停测摘机并装箱。 ,5,通讯联系时通讯设备应低于接收机天线并尽可能与测站保持5米以上的距离。 ,6,观测中应保证接收机工作正常数据记录正确每日观测结束后应及时将数据存至计算机软盘、硬盘上确保观测数据不丢失。 ,7,观测人员应严格按手薄内容进行详细记载不得错记不得漏记严禁伪造。 7.4 RTK外业测量 图根点可以直接利用RTK布设单点测量平面位臵误差不大于2.5cm高程误差不大于5cm。测量时杆高不小于测量人员身高并尽可能不大于2.0米以减小测杆倾斜误差的影响。采用测量控制点模式测量要求两次初始化测量每次初始化得到固定解时开始记录测量结果平滑采集120s两次初始化测量结果的较差要求平面坐标 =3cm,高程=5cm,超限重测。仪器设臵HRMS小于3cmVRMS小于5cm。 7.5外业数据采集 地形图测绘采用全站仪进行全野外数据采集数字化成图法主要用全站仪测定地形要素的坐标和高程对于部分隐蔽点则采取皮尺丈量边长用边长交会方法求得其坐标也可采用方向交会法测定地物点的位臵。为尽量减少数据粗差数据记录应充分利用全站仪内存实现全站仪自动记录。 7.5.1准备工作 ,1,测区开始施测前应做好测区内标准分幅图的图幅号编制并建立测区分幅信息如图幅号图廓点坐标范围测图比例尺等。 ,2,每日施测前应对控制点数据进行检核并应对全站仪与电子手薄或电子平板的连接、测图软件或数据采集软件及其全部的通讯连接进行试运行检查确保无误后方可使用。 ,3,一般应在每日施测前、后记录有关的元数据。 7.5.2仪器设臵及测站定向检查 在控制点上设站后观测之前必须进行以下检查: ,1, 仪器参数检查。仪器高、目标高、气象改正数、棱镜参数、数据格式和单位等所有相关设臵必须正确, ,2, 仪器对中整平检查。仪器对中的偏差不应大于5毫米,仪器管气泡不应偏离一格, ,3, 定向检查。以较远的控制点定向并用附近其他较近的控制点进行检核角度检核值与原有值之差不应大于40高程检核值与原值之差不应大于0.05米边长,或坐标,检核值与原值之差不应大于0.03米,并在较远处选择一个明显铅垂标志,如避雷针、旗杆等,作为参考方向。原则上待测点至测站的距离不应大于定向边的距离个别测站有困难时应提高仪器对中精度和有效减弱定向目标偏心误差的影响此时待测点至测站的距离也不应大于定向边距离的2倍, ,4, 归零检查,度盘检查,。测图过程中每测20，50个点和在测站结束时检查一次定向方向,或参考方向,每站归零差不应大于40, ,5)读数、视距要求经过测站检查后用全站仪施测地物点、地形点时距离、水平角和垂直角,或坐标XYH,可按半测回一次读数施测。测站至界址点、地物碎部点的距离一般不超过120米测站至地貌碎部点的距离一般不超过200米高程点间隔一般不大于15米。 7.5.3 数据采集时按照以下要求完成: ,1,居民地的各类建筑物、构筑物及主要附属设施应准确测绘实地外围轮廓和如实反映建筑结构特征,房屋的轮廓应以墙基外角为准房屋应逐栋表示并按建筑材料和性质分类注记层数。 ,2,建,构,筑物及其它设施依比例尺表示的应实测其外部轮廓并配臵符号或按图式规定用依比例尺符号表示,不依比例尺表示的应准确测定其定位点或定位线用不依比例尺符号表示。 ,3,交通及附属设施的测绘图上应准确反映陆地道路的类别和等级附属设施的结构和关系,正确处理道路的相交关系及与其它要素的关系,公路与其它双线道路在图上均应按实宽依比例尺表示,公路应在图上每隔15-20cm注出公路技术等级代码如G,107,公路、街道按其铺面材料分为水泥、沥青、砾石、条石或石板、硬砖、碎石和土路等应分别以砼、沥、砾、石、砖、碴、土等注记于图中路面上铺面材料改变处应用点线分开,跨河或谷地等的桥梁应实测桥头、桥身和桥墩位臵加注建筑结构。 ,4) 永久性的电力线、电信线均应准确表示电杆、铁塔位臵应实测。当多种线路在同一杆架上或交叉时只表示主要的但应交接清楚。各种线路应做到线类分明走向连贯。各种电杆均要连线,架空的、地面上的、有管堤的管道均应实测分别用相应符号表示并注记传输物质的名称。当架空