河北紫山四等控制网设计书

1 河北紫山四等控制网设计书 一任务概述 本 次课程设计是在控制测量学课程结束之后进行的， 为了让 10级测绘工程专业的学生将本学期学习的控制测量学和上学期的平差、 院特设紫山四等控制网布设为课设任务， 通过本次课程设计，熟悉控制测量 技术设计的有关规定，了解控制测量技术 设计的基本内容， 初步学会四等控制网技术设计方案的编制， 使 我们 对控制测量理论知识有一个较全面、 系统的理解和掌握。 1 2 任务要求 （ 1） 范围：在所提供资料（ 1： 50000 地形图）范围内，进行水准及高程 网 的布设。 （ 2） 遵照国家颁布的城市测量规范进行四等水准网和高程网的布设。 （ 3）平面控制测量采用三角测量法，精度达到四等。 （ 4）整个测图过程从 2012年 12月 26日到 2012 年 1月 3日共 10天时间。 在面积约 20 平方公里的紫山范围内，根据已知的两个控制点，全面布设四等三角网。 二测区自然地理概况 紫山 ，位于 河北省 邯郸县 三陵乡 陈窑村北 100 米处，距 邯郸 市内（以市博物馆为终点） 20 公里。 邯郸市 地处东经 11403 40，北纬 3620 44之间 ， 中央子午线精度为 117 。 紫山又名 紫金山 、 马服山 ，系 太行山 余脉，面积约 20平方公里，主峰海拔 498 4米，是邯郸县的至高点，亦称邯郸 第一山 。 测区范围东至陈窑村，西至洞上村，南至兴盛庄村，北至长满沟，该测区已有 1:10000的地图 ，国家三角点 13个，均保存完好。其中 3个二等， 10 个四等 2 三角点。 测区内地势陡峭，通视良好，有一条公路穿过。 邯郸市属暖温带大陆性季风气候，四季分明。春季风多干旱，夏季炎热多雨，秋季温和凉爽，冬季寒冷干燥，年平均气温 ，最冷月份（一月）平均气温 ，极端最低气温 ，最热月份（七月）平均气温 ，极端最高气温 ，全年无霜期 200天， 年日照 2557 小时。邯郸 6/7月份干热，最高气温一般都在 35 ， 8 月份潮湿闷热，气温也可达 35 左右，九月秋高气爽。冬季干冷，春季多风沙天气，属于典型的大陆型季风气候。 邯郸 年平均降水量 米，年最大降水量 米，年最小降水量 米。 通状况 县境内京广铁路纵贯南北，邯济、邯长铁路横穿东西，京深高速公路、 107 、 309 、邯大、邯武、邯临、邯峰等国家、省级公路与县乡公路纵横交错，四通八达，形成便利的交通网。从邯郸市区乘坐 60路公交车可直接到达测区。测区内大部分地区为山脉，通行不便。 由于近年农村人口较少 ， 但农村地比较多， 造成很多村只有十几户人家， 比较荒凉。如果进行测量，吃、住会比较困难。 由于测区处于汉民族和少数民族交汇， 所以这里的居民既有汉民族的优秀品 质，也吸收了很多少数民族的优秀品质，所以办事、处事、处人很豪爽、很大气。 整个测区内几乎全是汉族人，对于测量工作的开展很方便 。 由于测区地处山区，农村占很大比例，且大部分地区山路崎岖，通行不便，还有就是山区占一部分，因此对于整体选点，布点及建造觇 标造成很大困难。从整个工作角度来看，测区进行测绘工作的难度较大。 三 其它已有控制成果的利用 实地考察了其它已知点的保存情况及对精度的要求，同时考虑到经济方面的因素，结合具体对点的要求后，现选取以下点，现列表如下： 方案利用成果列表如下： 点名 X(m) Y(m) 备注 A 知点 B 知点 面 坐 标 系 统 3 通过对已有资料的分析及论证，我们决定平面坐标系统采用 1980 西安国家 大地坐标系 。 在图上设计时我们则暂时 取图纸的西南角为坐标原点，定出测区内 2 个二等控制点的坐标，并以此为依据 进行水准控制网的设计，及精度估计。待对该测区进行实测和进行工程建 设时，只需确定原点在国家 80 西安坐标系中坐标，即可延展出所需点坐标。 四设计的实施方案 在地形图上，以已知的两个三角点为基准点，直接布设全面四等三角网，并且布设网的控制点尽量利用已有成果点。 按照有关规范的技术规定，确定控制点的位置 和网的基本形式。具体地说，图上设计对点位的 基本要求是 ： 各等级的首级控制网，宜布设为近似等边三角形的网（锁）。其三角形的角 应小于 30；当受地形限制时，个别角可放宽，但不应小于 25。 首级控制网的布设，应因地制宜，且适当考虑发展；当与国家坐标系统测时，应同时考虑联测方案。 加密的控制网，可采用插网、线形网一、各等级的首级控制网，宜布设为近似等边三角形的网（锁）。其三角形的内或插点等形式。各等级的插点宜采用坚强图形布设。当受条件限制时，单插点对于三等点应有不少于 6 个内外交会方向，其中外交会方向至少应 有两个交角为 60 四等点应有不少于 5个内外交会方向，当图形欠佳时，其中至少应有外交会方向。双插点的交会方向数应为上述规定的 22倍，但其中不应包括两待定点间的对向观测方向。当采用边角联合交会时，多余观测数必须与上述各等级插点规定相同。一、二级小三角插点的内外交会方向数不应少于 4 个或外交会方向数不应少于 3 个。 一、二级小三角的布设，可采用线形锁。线形锁的布设，宜近于直伸。狭地 布设一条线形锁时，按传距角计算的图形强度的总和值，应以对数六位取值， 不得小于 60。 具体布设方法和步骤如下 ： 展绘已知点； 按上述对点位的基本要求，从已知点开始扩展； 判断和检查点间的通视； 估算控制网中各推算元素的精度； 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。 1、平面采用 1980西安坐标系 2、城市测量规范（ 99） 4 3、工程测量规范（ 4、 75001测绘技术设计规定 （ 1）从技术指标方面考虑 5 控制点所构成的边长、角度、图形结构应完全符合规范要求。 点位选在视野开阔、展 望良好的地方，以便于扩展和加密低等点。 为保证观测目标的清晰和减弱水平折光（旁折光）的影响，实现应尽量避免烟胁迫或大河、大湖的岸边通过，并超越（或旁离）障碍物一定距离。 点的位置应选在土质坚硬，易排水的高地，以便于点位的长期保存。 （ 2）从经济指标方面考虑 充分利用旧点，以便节省造标埋石费用，也不造成点位的混乱。 充分利用制高点和高建筑物等有利地形地物，以降低建标费用。 （ 3）从安全生产方面考虑 点位应选在便于造标和观测的地方。 点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压电线等应有一定的距离。 及埋设结构图 标石是三角点永久性的点位标志，标石中心应嵌入中心标志，中心标志代表三角点的中心位置。本次实习标石采用四等三角点标石，标石材料可采用磁质或金属等材料制作。标石埋设如图 2所示。四等三角点埋设双层标石，埋设双层标石时，两层标石中心严格在同一铅垂线中。 五控制网精度估算过程及结果 估算公式及过程 6 111 12020 V 们的近似坐标为 0 0 0 0, , ,j j k X Y。根据这些近似坐标可以计算 j、 这两点的近似坐标改正数为 , , ,j j k kx y x y，则有 ,0000 坐标方位角的改正数为 0 jk jk )()()()( 200200200200 观测角度的误差方程式 5 s i n B c o s B l + s i n B c o s B t l +N s i n B c o s B t t l 2 3 2 4 42 4 6( 5 - 9 4 )2 2 4( 6 1 - 5 8 )720 B l c o s B t l +N c o s B t t t l 3 2 2 35 2 4 2 2 2 5c o s ( 1 )6( 5 1 8 1 4 5 8 )120 7 )()()()()()()()(200200200200200200200200按照上式列出观测角度的误差方程，共 12个观测角度的误差方程式。 待定点的坐标平差值 参数，令 ,0000 测边的误差方程 00000000 按照上式列出测边误差方程，共列出 8个测边误差方程。 设先验单位权方差为 20 ，测角中误差为i，测边中误差为则定权公式为 当角度为等精度观测时 n21。定权时一般令220 ，即以测角中误差为导线网 平差中的单位权观测值中误差，得 122 2 20个方程，写成矩阵形式，即间接平差模型，再求出以下： tt 8 坐标中误差： 0 i i ， 0 i i 坐标的方差： 差： )(202 Q 12222)(21)(2121 22 4)( 极大值与极小值： E 表示极大值方向： t a n 9 六现标及标石规格、材料和埋设方法 1）各等级三角点均应建立永久性的测量标志。 2）标石是三角点永久性的点位标志，标石中心应 嵌入中心标志，中心标志代表三角点的中心位置。 3）建造的觇标必须标形端正，标心和圆筒应与铅垂线平行，结构牢固；内架与基板结构密合；基面平整；内外架无接触。觇标的圆筒中心、回光台中心、标石中心应位于同一铅垂线上，其最大偏离以标石中心的铅垂线为准， 4）应在橹柱的适当位置用色漆注明三角点的点名、等级、建造单位、建造年月；无外架的墩标，则用红漆写在仪器墩向南的侧面上。 5）造标埋石时要将点之记的点位说明，标石断面图的相关高度和有关数据填注清楚。 标石采用四等三角点标石。 标石材料： 三角点标石应 用混凝土灌制，或用相同规格的花岗石、青石等坚硬石料代替。 标石埋设要求： （ 1）、盐碱地区埋设混凝土标石，须加涂沥青，以防腐蚀。 （ 2）、在泥土松软、地下水位较高的地区或沼泽地区埋设标石时，除应尽量选择好埋石地点以外，应在盘石下边浇灌混凝土底层。 （ 3）、埋石时，须使各层标石的标志中心严格在同一铅垂线上，其偏差不大于3用钢尺量取各层标石面间的垂直距离，填记于点之记的标石断面图中，结果取至厘米。 七观 测 纲 要 序号 仪器名称 仪器型号 精度 1 经纬仪 测回水平方向 中误差 2 全站仪 1（一）、水平角观测所用的光学经纬仪，在作业前，应进行下列项目的检验： (1) 、照准部旋转轴正确，各位置气泡读数较差， 仪器不应超过一格； (2)、 光学测微器行差及隙动差， 型仪器不应大于 1， 型 10 仪器不应大于 6； (3)、 水平轴不垂直于垂直轴之差， 型仪器不应超过 10 ， 仪器不应超过 15 0 。 (4 )、 垂直微动螺旋使用时，视准轴在水平方向上不产生偏移； (5)、 仪器的底部在照准部旋转时，无明显位移； (6)、 光学对点器的对中误差，不应大于 1 （二）、水平角观测前或观测后，应测定归心元素。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 5于照准圆筒中心的投影不应大于 10影完毕后，除标石中心外，其他各投影中心均应描绘两个观测方向。角度元素应量至 15，长度元素应量至 1 （三）、水平角观测宜 采用方向观测法。当方向数不多于 3 个时，可不归零。各测回间度盘和测微器位置的变换，应按规范执行。 二等三角点水平角观测可采用全组合测角法。 （四）、当测站的方向总数超过 6个时，可进行分组观测。分组观测应包括两个共同方向（其中一个为共同零方向）。其两组观测角值之差，不应大于同等级测角中误差的 2倍。分组观测的最后结果，应按等权分组观测进行测站平差。 （五）、水平角观测过程中，气泡中心位置偏离整置中心不宜超过 1格。四等以上的水平角观测，当观测方向的垂直角超过 3 的范围时，宜在测回间重新整置气泡位置。 离测量： 采用中、短程全站仪或电磁波测距仪测距。 及时校验。当在高海拔地区使用空盒气压表时， 宜送当地气象台 (站 )校准。各等级控制网边长测距的主要技术要求，应符合下表的规定。 注： 1 测回是指照准目标一次，读数 2的过程。 2 困难情况下，边长测距可采取不同时间段测量代替往返观测。 符合下列规定： 测站对中误差和反光镜对中误差不应大于 2观测数据超限时，应重测整个 11 测回，如观测数据出现分群时，应分析原因，采 取 相应措施重新观测。四等及以上等级控制网的边长测量，应分别量取两端点观测始末的气象数据，计算时应取平均值。测量气象元素的温度计宜采用通风干湿温度计，气压表宜选用高原型空盒气压表；读数前应将温度计悬挂在离开地面和人体 1 5m 以外阳光不能直射的地方，且读数精确至 0 2；气压表应置平，指针不应滞阻，且读数精确至 50 八经费预算 项目单价 单位 数量 单价 （元） 预算费用 （元） 合计 （元） 觇标 座 5 500 2500 5900 标石 座 5 500 2500 数据处理 天 7 100 700 200 200 其他补助 九上 交 资 料 清 单 1、设计图一张以及误差椭圆图纸 2、技术设计书 3、精度评定成果 12 十精度评定 网形及精度统计表 项目 单位 数据 备注 平面已知点数 个 2 平面未知点数 个 3 方向观测设站数 站 3 边长观测数 条 7 最大边长 m A 最小边长 m B 验前平面单位权中误差 s 验前测角中 误差 最大平面点位中误差 最弱边相对误差 D 最弱点误差 m 测角中误差 经过精度评定，该控制网设计符合四等水准测量要求。 13 附表： 各点坐标 点名 坐标（ m） X Y A（已知）