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成都理工大学毕业设计（论文） I 地形复杂山区非等级公路改建 初测及土石方量计算 摘要 近年来，随着国民经济建设的快速发展，非等级公路改建项目越来越多，研 究合理的公路改建初测原理和方法，使得测量成果能够达到预期的目的，并能满 足后续的土石方量计算精度，具有一定的实践参考意义。 本文首先详细讨论了地形复杂山区非等级公路沿线地形数字化成图的原理 和过程，包括控制测量和碎部测量两部分；然后通过对在实习中所遇到的问题进 行分析，对测量过程中所采用的方法改进，并提出合理的意见；最后对常用的土 石方量计算方法进行了介绍，并通过他们之间的分析比较，总结各种计算方法的 适用情形。 关键词：公路改建；地形测量；数字化成图；土石方 成都理工大学毕业设计（论文） II Initial surveying and cubic metre of earth and stone computing of grade highway rebuilding in complex terrain mountains Abstract：In recent years, with the rapid development of national economy, the grade highway rebuilding project is more and more, research reasonable highway rebuilding surveys principle and method, and the measurement results can achieve the desired objective conditions and satisfy the subsequent computational accuracy, has certain practical value for reference. Firstly This paper discussed in detail the complex terrain mountainous terrain level along the roads of digital mapping principle and process, including control survey and broken department surveys two parts; Then through to in practice they encountered problems were analyzed, and in the process of measurement methods, andputsforwardtheimprovedreasonableopinion;Finallythecommon computational method conditions are introduced, and through the analysis and comparison between them, summarize various calculation methods suitable situation. Keywords: highway rebuilding；topographic surveying; digital mapping; cubic meter earth and stone 成都理工大学毕业设计（论文） III 目 录 第第 1 1 章章前言前言.1 1.1 研究目的和意义.1 1.2 相关技术发展现状.1 1.2.1 地形测量技术发展现状.1 1.2.2 土石方量计算方法发展现状.2 1.3 本文研究内容和思路安排.2 第第 2 2 章章 工程概况工程概况.3 2.1 项目概况.3 2.2 测区概况.3 2.3 已有资料.3 2.4 作业要求.3 第第 3 3 章章控制测量控制测量.5 3.1 控制测量实施方案.5 3.1.1 控制测量作业方法概述.5 3.1.2 采用 GPS 建立测量控制网方法实施.5 3.1.3 GPS 测量系统作业模式.6 3.2 GPS 控制网的技术设计与优化.7 3.2.1 GPS 控制网的技术设计.7 3.2.2 GPS 控制网优化设计.9 3.3GPS 控制测量与数据处理.11 3.3.1 GPS 控制测量外业实施.11 3.3.2 GPS 控制测量内业数据处理.13 3.4 控制测量成果分析.14 3.4.1 控制测量成果展示.14 3.4.2 控制测量成果分析.15 第四章第四章碎部测量与成图碎部测量与成图.17 4.1 碎部测量方法概述.17 4.2 基于全站仪的碎部测量.17 4.2.1 依据规范.17 4.2.2 仪器安置及测站检核.17 4.2.3 野外碎部点数据采集.18 成都理工大学毕业设计（论文） IV 4.3 内业地形成图.18 4.3.1 数字测图内业成图方法概述.18 4.3.2 数字测图内业成图作业步骤.19 4.3.3 等高线的绘制和平滑处理.19 第第 5 5 章章公路沿线土石方量的计算公路沿线土石方量的计算.22 5.1 土石方量计算方法原理.22 5.1.1 土石方量计算方法概述.22 5.1.2 断面法.22 5.1.3 方格网法.23 5.1.4 等高线法.23 5.1.5 不规则三角网法（TIN）.24 5.2 不同土石方计算方法分析总结.25 结结论论.27 致致谢谢.28 参考文献参考文献.29 附件一附件一.30 成都理工大学毕业设计（论文） 1 第 1 章前言 1.1 研究目的和意义 随着国民经济建设的快速发展，公路建设项目越来越多，同时，对原有公路 进行改建再加以利用的工程项目也越来越多。但是，所有工程建设项目都必须以 社会与经济效益为依据，按照自然条件和预期目的，进行规划设计。 公路改建初测的主要任务就是绘制原有公路沿线两边一定范围内的地形图， 然后再根据所绘制的地形图计算规划设计路线施工建设涉及到的土石方挖填方 量以及公路两边的地形地物情况等因素， 最终确定一条最为经济合理的公路改建 路线。 在地形复杂山区，由于受到各种地形地物限制，测量工作展开尤为困难。研 究使得最终测量成果能够满足线路规划设计以及工程施工建设要求的同时， 能够 方便测量工作顺利展开，减少测量工作劳动强度，缩短测量工作周期的测量作业 方法和理论技术，越来越受到人们的重视。 同时，土石方量的计算是工程费用概算及方案选择的重要因素，其计算的准 确度直接影响到规划设计线路的合理度。 故工程施工前的设计阶段必须对土石方 量进行预算，工程施工后的竣工阶段必须对土石方量进行结算。但是，土石方量 的计算方法繁多，每种方法适用的范围不同，不同方法对同一种地形的计算结果 也不同。如果计算结果与实际情况相差过大，则所进行的土石方量计算工作就达 不到预期的目的。因此，寻找一种适合地形复杂山区公路这种地形复杂、地面高 程相差大、地形图呈带状分布的土石方量计算方法就显得格外重要。 1.2 相关技术发展现状 1.2.1 地形测量技术发展现状 近年来，随着测绘科技的飞速发展，我国地形测量的技术面貌发生了深刻的 变化，早已摆脱了传统的小平板白纸作业模式，进入了数字测图时代，并取得了 很大成就。 目前，最常用的地形测量方法是基于全站仪的数字测图方法和基于 GPS-RTK 测量技术的数字测图方法。在我国，这两种测量方法都已发展成熟并 成都理工大学毕业设计（论文） 2 得到了广泛的应用。特别是后者，由于其无需通视，易于克服地形障碍和远距离 工作的特点，特别适用于地形复杂地区的地形图绘制。 1.2.2 土石方量计算方法发展现状 目前，我国土石方量计算方法发展比较成熟，常用的方法主要有DTM法、断 面法、方格网法、等高线法等。基本上能够满足各种地形的土石方量的计算，并 且实现了自动化。我国目前有多款土石方量计算软件，如南方测绘公司根据Auto CAD制图软件开发的南方CASS7.0 成图系统就能够实现上述几种方法的土石方量 计算的自动化。 1.3 本文研究内容和思路安排 本文研究的主要内容是鉴于复杂山区公路沿线的地形特征， 详细介绍适合此 地形特征的地形测量的作业方法和流程,包括控制测量和碎部测量两部分。同时， 根据毕业实习的测量成果分析对所采用的方法进行改进，并提出合理性意见。 此外， 通过对各种土石方量计算方法进行详细讨论， 再通过彼此之间的比较， 得出适合地形复杂山区公路沿线土石方量的计算方法。 成都理工大学毕业设计（论文） 3 第 2 章 工程概况 2.1 项目概况 据勘探发现，在成都市邛崃某地区有一富卤矿区，但是该矿区位于深山处， 与外界的连接仅有一条宽度不足 3m 的非等级公路，无法满足矿区基地建设和大 型相关设备的运输需求。为了解决该问题，相关开发单位决定，在原有非等级公 路基础上对其进行修缮、拓宽。本次测量工作即是为满足该公路的改建设计和施 工需求而展开的， 需要绘制原公路两侧 30 m 以内带状地形图和矿区周边地形图。 同时，由于该公路位于地形复杂的山区，公路两边的地形地物复杂，地面高程相 差较大，公路改建施工可能所涉及到的挖、填方量巨大，为了选取一条最为经济 合理的改建路线，还要根据所绘制的地形图来计算挖、填方量。 2.2 测区概况 此次工程项目位于平均海拔约 700m 的成都市邛崃市道佐乡，需要进行拓宽 改建的非等级公路宽度约为 3m，水泥地面。该路段长度约 5km ，段首距离最近 乡镇约 10km，段尾直接连接到规划矿井区域。该公路位于地形复杂山区的半山 腰上，公路两边地形地物复杂，地面高程相差大，地面覆盖着大面积的竹林，少 数路段为耕地，并有少许的房屋和坟墓等设施，通视情况较差。 规划矿井区域位于该路段的末端处旁边的一座小山上，高度约为 100m，矿 井口距离公路约 500m。矿井周围区域地形较陡，有大量高差较大的陡坎。地类 主要为耕地，有小面积的灌木林，通视情况良好。 2.3 已有资料 由于该地区地处偏僻，测区地形资料严重不足，仅有该地区 1:10000 地形图 一副， 无法满足线路改建的规划设计要求以及土石方量的计算精度。测区附近未 发现坐标已知控制点。 2.4 作业要求 本次作业的目的是绘制该公路沿线和规划矿井区域的比例尺为 1:200 数字 成都理工大学毕业设计（论文） 4 地形图。测量范围为公路沿线两边 30m 以内，并应记录地形上所有地物，包括房 屋、坟墓、输电线路等设施。再根据所测地形图计算公路改建和矿区基地建设涉 及到的土石方挖方和填方量。 成都理工大学毕业设计（论文） 5 第 3 章控制测量 3.1 控制测量实施方案 3.1.1 控制测量作业方法概述 一般在控制测量中可以采用两种作业方法。一种是采用传统测量方法（如全 站仪测量） ，另一种是采用 GPS 布网方法。在本项目中，由于缺乏已知控制点， 且工程项目没有特殊要求，因此采用的是独立坐标系。在传统测量方法中，要求 相邻两控制点之间彼此通视，如果在本项目中采用常规测量方法，则由于路线较 长、通视情况较差，不仅使得测量工作费时费力，而且由于误差累计，将使得控 制测量达不到精度要求，从而最终影响整个图幅内容的精度。 因此，在项目控制测量中采用的是 GPS 布网方案。采用 GPS 建立测量控 制网具有以下几个优点。 （1）定位实时快速，天气影响较小，可以全天候工作； （2）精度高，平面控制与高程控制同步完成； （3）GPS 控制点之间无需相互通视，易于克服地形障碍，而且网的图形结构 也比较灵活，所以选点工作远较传统控制测量的选点工作简便； （4）控制点数量较常规控制测量少得多，内业数据处理方便。 3.1.2 采用 GPS 建立测量控制网方法实施 GPS 测量工作总的原则是，在满足精度要求的情况下，尽可能地减少经费、 时间、和人力的消耗。因此，对其各阶段的工作都要精心设计和实施。 Trimble 静态测量系统 GPS 测量的工作程序如下图（图 3-1）： 成都理工大学毕业设计（论文） 6 图 3-1 Trimble 静态测量系统工作流程 3.1.3 GPS 测量系统作业模式 GPS 测量的作业模式是指利用 GPS 定位技术，确定观测站之间相对位置所采 用的作业方式。它主要由 GPS 接收设备的软件和硬件来决定。不同的作业模式其 作业的方法和观测时间亦有所不同，因此亦有不同的应用范围。本次控制测量采 用的是静态相对定位模式。 1作业方法 采用三台 Trimble 静态接收机，分别安置在一条（或数条）基线的端点，根 据基线长度和要求的精度， 按静态 GPS 测量系统外业的要求同步观测四颗以上的 卫星数时段，时段从 30 分钟至几个小时不等。 2定位精度 基线测量的精度可达（3mm1ppmD），D 为基线长度，以公里计。 3作业要求 成都理工大学毕业设计（论文） 7 采取这种作业模式所观测的独立基线边，应构成闭合图形（如三角形、多边 形），以利于观测成果的检核，增强网的强度，提高成果的可靠性和精确性。 3.2 GPS 控制网的技术设计与优化 3.2.1 GPS 控制网的技术设计 GPS 网的技术设计是 GPS 测量工作实施的第一步，是一项基础性工作。这项 工作应根据网的用途和用户的要求来进行，其主要内容包括精度指标的确定，网 的图形设计，基线长度和网的基准设计。 1测量的精度标准 对 GPS 网的精度要求，主要取决于网的用途。精度指标通常均以网中相邻点 之间的距离误差来表示，其形式为 Dppm DR (3-1) 式（3-1）中， R m表示网中相邻点间的距离误差， D 表示与接收机设备有关的 常量误差，pp表示比例误差（ppm） ，D表示相邻点间的距离（km） 。 据 GPS 网的不同用途，其精度可划分为如表 3-1 所列的五类标准。 表 3-1 不同级别 GPS 网的精度标准 类别测量类型常量误差（mm）比例误差(mm) A地壳形变测量或国家高精度 GPS 网50.1 B国家基本控制测量81 C控制网加密，城市测量，工程测量105 D控制网加密，城市测量，工程测量1010 E控制网加密，城市测量，工程测量1020 在 GPS 网总体设计中，精度指标是比较重要的参数，它的数值将直接影响 GPS 网的布设方案、 观测数据的处理以及作业的时间和经费。 在实际设计工作中， 用户可根据所作控制的实际需要和可能，进行合理地制定。既不能制定过低而影 响网的精度，也不必要盲目追求过高的精度造成不必要的支出。 成都理工大学毕业设计（论文） 8 2网的图形设计 网的图形设计虽然主要决定于用户的要求，但是经费、时间和人为的消耗以 及所需接收设备的类型、数量和后勤保障条件等，也都与网的设计有关。对此应 当充分加以顾及，以期在满足用户要求的条件下尽量减少消耗。 为了满足用户的要求，设计的一般原则是： （1）GPS 网一般应通过独立观测边构成闭合图形，例如三角形、多边形或附 合线路，以增加检核条件，提高网的可靠性。 （2）GPS 网点应尽量与原有地面控制网点相重合。重合点一般不应少于 3 个（不足时应联测）且在网中应分布均匀，以便可靠地确定 GPS 网与地面网之间 的转换参数。 （3） GPS 网点应考虑与水准点相重合， 而非重合点一般应根据要求以水准测 量方法(或相当精度的方法)进行联测，或在网中设一定密度的水准联测点，以便 为大地水准面的研究提供资料。 （4）为了便于观测和水准联测，GPS 网点一般应设在视野开阔和容易到达的 地方。 （5）为了便于用经典方法联测或扩展，可在网点附近布设一通视良好的方位 点，以建立联测方向。方位点与观测站的距离，一般应大干 300 米。 根据 GPS 测量的不同用途，GPS 网的独立观测边均应构成一定的几何图形。 图形的基本形式有以下几种：三角网、环形网、星形网，其图形如下所示 （ a ） 三 角 形 网（ b ） 环 形 网（c）星形网 图 3-2 GPS 网基本形式 在本次测量中采用的是三角形网。 3基线长度 成都理工大学毕业设计（论文） 9 GPS 接收机对收到的卫星信号量测可达毫米级的精度。但是，由于卫星信号 在大气传播时不可避免地受到大气层中电离层及对流层的扰动， 导致观测精度的 降低。因此在 GPS 测量中，通常采用差分的形式，用两台接收机来对一条基线进 行同观测。在同步观测同一组卫星时，大气层对观测的影响大部分都被抵消了。 基线越短，抵消的程度越显著，因为这时卫星信号通过大气层到达两台接收机的 路径几乎相同。 因此，对于本项目而言，在设计基线边时以 1 公里范围以内为宜。基线边过 长， 一方面观测时间势必增加，另一方面由于距离增大而导致电离层的影响有所 增强。 4网的基准 在全球定位系统中，卫星主要视作位置已知的高空观测目标。所以，为了确 定接收机的位置，GPS 卫星的瞬时位置通常归化到统一的地球坐标系统。现在全 球定位系统采用的 WGS84 坐标系统，是一个精确的全球大地坐标系统。而我国 的国家大地坐标系采用的是 1954 北京坐标系及 1980 西安坐标系。 通常在工程测 量中，还往往采用独立的施工坐标系。因此，在 GPS 测量中必须确定地区性坐标 系与全球坐标系的大地测量基准之差，并进行两坐标系统之间的转换6。 在本项目中采用的是 1954 北京坐标系统。 3.2.2 GPS 控制网优化设计 衡量 GPS 控制网质量的三个主要标准分别是精度标准、可靠性标准、费用标 准。本文就精度标准和可靠性标准两个方面对控制网的优化设计提出合理性意 见。 1提高 GPS 控制网精度的方法 （1）在其他条件相同的情况下，G P S 网采用边连接方式布网时测量定位结 果的精度优于边点混合连接方式， 而边点混合连接方式布网时的测量定位结果的 精度优于点连接方式布网的精度。 （2）一般情况下已知点的数目越多 G P S 网最终获得的 结果精度越高，但 所使用的已知点必须经过检验不含有粗差。 在实际进行 G P S 测量时由于其他因 素的限制不可能有很多的已知点， 只有依据网形的特点及其大小选择合适数目的 已知点才能获得较高的精度。 成都理工大学毕业设计（论文） 10 （3）在一定时间内观测时间越长最终结果精度越高，但是在实际作业时当观 测时间达到规范规定的时间后，再增加观测时间对最终结果精度没有明显的作 用，只会增加作业成本。 （4） 在利用 G P S 测量定位技术施测各种用途的控制网时， 当采用不同接收 机(单频或双频) 进行测量时， 其定位结果的精度会有所不同， 当距离较长时 ( 一般大于 1 0 k m) 双频接收机测量定位结果精度高于单频接收机。 2GPS 控制网的可靠性理论及其与网的优化设计 可靠性在大地测量学科中，被定义为控制网抵制观测值的粗差的能力。所谓 内部可靠性就是观测值之间由于互相制约而具有检验粗差的能力。 在现有的仪器设备和熟练的观测方法的条件下， 为了防止具有粗差的观测值 混入， 只能采用多余观测的方法进行检验。多余观测使各个观测值之间具有相互 制约的作用，并且可以通过平差计算消除其由随机误差所产生的矛盾，从而提 高观测值的精度。 控制网的可靠性和网中多余观测有密切的联系。 没有多余观测， 该网就不具备对观测值进行检核的条件，也就没有任何可靠性。对于全网，多余 观测的数目是完全可以确定的， 相对多余观测数可以作为衡量全网观测值的平均 可靠性指标。 设控制网中独立观测值数 m， 必要观测值数即网中未知数的个数 n， 多余观测值数 r,则 r=m-n。相对多余观测数 r/m=(m-n)/m。多余观测值之间相互 制约的效果随网型结构和观测精度而异。 凡是具有多余性的观测值可以得到某种 程度的检核和平差后的精度提高，间接推算的精度愈高，可以认为其可靠程度愈 大。凡是若不可能用其它观测值来推算的观测值则完全必要，不具有多余性，也 就不可能得到任何检核，便缺乏抵制粗差的能力。 在控制网的设计阶段， 查明各个观测值的内部可靠性有助于发现网中薄弱环 节， 而在设计中加以改进与优化。制定可靠性的定量指标就是要用具体的数值来 反映观测值的抵制粗差的能力。 全网的内部可靠性可以根据全部观测值的可靠率 来计算，有两种评定标准。 (1)平均（内部）可靠率： m R=(m-n)/m,从平均意义上反映全部观测值的可靠 性； (2)显著（内部）可靠率：定义为各观测值可靠率的调和平均数。 在控制网的设计中，不仅需要有反映全网观测值可靠性，更重要的是分析观 成都理工大学毕业设计（论文） 11 测值可靠率的分布情况来发现网的薄弱环节， 通过网形结构的修改和观测值精度 的配置来改善其可性。通过优化设计来满足这方面的要求8。程序设计见图 3-3 图 3-3 设计框图 3.3GPS 控制测量与数据处理 3.3.1 GPS 控制测量外业实施 1选点与埋标 （1）点位应选易于安置接收设备、视野开阔的位置。视场周国 15 度以 上不应有障碍物，以避免 GPS 信号被吸收或遮挡。 （2）点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等）。其距 离不小于 200m 远离高压输电线， 其距离不得小于 50m， 以避免电磁场对 GPP 信号的干扰。 （3）点位附近不应有大面积水域或强烈干扰卫星信号接收的物体。以 成都理工大学毕业设计（论文） 12 减弱多路径效应的影响。 （4）点位应选交通方便，有利于其他观测手段扩展与联测的地方。 （5）点位应选在地面基础稳定易于点保存的地点。 点的标石必须坚固、稳定以利长久保存和使用。也可直接在基岩上嵌 入金属标志（如铁钉）。 2开机观测 在外业观测时应注意以下事项： （1）当确认外接电源电缆及天线等备项连接完全无误后方可接通电 源，启动接收机。开机后接收机有关指示显示正常并通过自检后，方能榆 入有关测站和时段控制信息。 （2）接收机在开始记录数据时应注意查看有关观测卫星数量、卫星号、 信噪比、相位观测量残差，实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。 （3）在观测过程中要特别注意供电情况，除在出测前认真检查电池容 量是否充足外，作业中观测人员不要远离按收机，听到仪器的低电压报警 应及时予以处理，否则可能会造成仪器内部数据的破坏或丢失。 （4）仪器高一定要按规定始、末各量测一次，并及时输入仪器及记入 测量手薄中。 （5）接收机在观测过程中，不要靠近接收机使用对讲机。 （6）观测站的全部预定作业项目经检查均已按规定完成，且记录与资 料完整无误后可迁站。 （7）观测过程申要随时查看仪器内存或硬盘容量，每日观测结束后， 应及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。 3观测记录 观测记录由 GPS 接收机自动进行，均记录在存储介质（如硬盘、硬卡 记忆卡等）上，其主要内容有： （1）载波相位观测值及相应的观测历元； （2）同一历元的测码伪距观测值； （3）GPS 卫星星历及卫星钟差参数； （4）实时绝对定位结果； 成都理工大学毕业设计（论文） 13 （5）测站控制信息及接收机工作状态信息。 3.3.2 GPS 控制测量内业数据处理 1数据预处理 对于两台及两台以上接收机同步观测值进行独立基线向量（坐标差） 的平差计算叫基线解算，有的也叫观测数据预处理。预处理的主要目的是 对原始数据进行编辑、加工整理、分流并产生各种专用信息文件，为进一 步平差计算做准备。它的基本内容是： （1）数据传输：将 GPS 接收机记录的观测数据传输到磁盘或其他介质 上； （2）数据分流：从原始记录中，通过解码将各种数据分类整理，无效 观测值和冗余信息，形成各种数据文件，如星历文件、观测文件和测站信 息文件等； （3）统一数据文件格式：将不同类型接收机的数据记录格式、项目和 采样间隔，统一为标准化的丈件格式，以便统一处理； （4）卫星轨道的标准化：采用多项式拟合法，平滑 GPS 卫星每小时发 送的轨道参数，使观测时段的卫星轨道标准化； （5）探测周跳、修复载波相位观测值； （6）对观测值迸行必要改正，在 GPS 观测值中加入对流层改正，单频 接收的观测值中加入电离层改正。 2基线向量解算 基线向量的解算一般采用多站、多时段自动处理的方法进行，具体处 理中应注意以下几个问题： （1）基线解算一般采用双差相位观测值，对于边长超过 30km 的基线， 解算时则可采用三差相位观测值。 （2）卫星广播星历坐标值可作为基线解的起算数据。 （3）在采用多台接收机同步观测的一同步时段中，可采用单基线模式 解算，也可以只选独立基线按多基线处理模式统一解算。 （4）同一等级的 GPS 网，根据基线长度的不同，可采用不同的数据处 理模型。若基线长小于 0.8km，需采用双差固定解；小于 30km，可在双差 成都理工大学毕业设计（论文） 14 固定解和双差浮点解中选择最优结果；大于 30km 时则可采用三差解作为 基线解算结果。 （5）在同步观测时间小于 30 分钟时的快速定位基线应采用合格的双 差固定解作为基线解算的最终结果10。 3利用 TGO 处理控制测量数据的步骤 利用 TGO 处理控制测量数据的具体步骤是： （1）新建项目并改变项目属性中的坐标系统； （2）导入数据并检查输入观测数据信息，如点名、天线高； （3）处理 GPS 基线：点击处理 GPS 基线并保存，改变卫星高度角，删 除含有周跳的 GPS 信号； （4）最小约束平差； （5）导出数据。 值得一提的是建立项目之前，必须确保坐标系统选择正确，否则会严重影 响处理结果的精度。 3.4 控制测量成果分析 3.4.1 控制测量成果展示 1经过 TGO 处理的本次测量控制网（整体和局部） 图 3-4 GPS 测量控制网 成都理工大学毕业设计（论文） 15 2经过 TGO 处理后导出的控制点坐标 表 3-2 控制点坐标成果表 点名称北坐标 X东坐标 Y高程 A1335865.346m333962.263m715.714m A2333818.162m333818.162m687.059m A33358114.082m333786.001m683.289m A43358148.748m333435.637m696.977m A53358188.306m333370.678m697.278m A63358109.973m332948.812m700.653m A73358111.814m332906.968m712.706m A83358120.117m332678.000m711.921m A93358122.479m332732.788m721.252m A103358697.288m332249.121m781.838m A113358662.678m332245.675m773.125m A123358662.678m331891.417m759.784m A133358034.053m331939.063m749.517m A143357476.501m332159.922m720.364m A153357531.710m332106.383m709.814m 3.4.2 控制测量成果分析 根据全球定位系统（GPS）测量规范的要求，从三大部分去评估和分析 控制测量成果即：基线质量检核，外业成果质量检核和平差成果分析三大部分。 1基线质量检核 在基线质量检核前应先明确外业控制测量所要求达到的等级。 本次测量实习 工作是为地形复杂山区非等级公路改建服务，因此精度要求较低，同时基线长度 较短， 远远低于十公里以内。 按照规范要求， 在进行 C 级以下各级 GPS 网解算中， 15KM 内的基线，须采用双差固定解，而且要求经过 GPS 处理软件处理之后的双 差固定解合格基线方差比（ratio）大于 3.0。根据控制测量基线处理报告显示， 本次实习测量成果基线方差比均大于 3.0。因此，基线质量合格。基线处理报告 见附件一。 2外业成果质量检核 外业质量检核是确保预期平差精度要求的重要环节， 主要包括重复基线边检 核、同步环闭合差检核和异步环闭合差检核。各级同步环闭合差规定如下表。 成都理工大学毕业设计（论文） 16 表 3-3 各级同步环闭合限差表 等级限差类型二等三等四等一级二级 坐标分量相对闭合差2.03.06.09.09.0 环线全长相对闭合差3.05.010.015.015.0 根据环闭合差报告显示，本次测量实习的平均同步环闭合差为 13.874，符 合二级 GPS 控制网闭合差规定，满足本次测量实习要求。 3平差成果分析 规范中各级网的基线边相对中误差要求如下表： 表 3-4 各级网的基线边相对中误差 等级平均距离（km）A(mm)B(1106)最弱边相对中误差 二等91021/120000 三等51051/80000 四等210101/45000 一级110101/20000 二级110201/10000 注：A 为基线边的固定误差，B 为比例误差系数（1106） 。 本次项目要求建立 GPS 二级测量控制网，因此基线边的固定误差应 10mm, 最弱边相对中误差应小于 1/10000。根据平差报告显示，本次实习成果符 合此要求。 成都理工大学毕业设计（论文） 17 第四章碎部测量与成图 4.1 碎部测量方法概述 在本次数字化测图中，碎部点野外数据采集方法可供选择的有两种。一种是 基于全站仪的碎部点野外数据采集方法，另一种是基于 GPS-RTK 测量技术的碎 部点野外数据采集方法。在经过实地踏勘之后发现，由于测区位于地形复杂的山 区，大部分地区覆盖着密集的竹林，这将严重影响 GPS 信号的接收，第二种碎 部测量方法无法展开。因此本次数字化测图采用的是第一种碎部测量方法，即基 于全站仪的碎部测量方法。 4.2 基于全站仪的碎部测量 4.2.1 依据规范 数字测图测量规范 （规程） 是国家测绘管理部门或行业部门制定的技术法规， 本次数字测图技术设计依据的规范（规程）有： (1)1:500、1:1000、l：2000 地形图图式(GB/T20257-2007)； (2)1:5001:1 0001:2000 外业数字测图技术规程(GB/T14912-2005)； (3)1:500、1:1000、1:2000 地形图要素分类与代码(GB/T 14804-93)； （4)工程测量规范(GB 50026-2007)等。 4.2.2 仪器安置及测站检核 全站仪测图的仪器安置及测站检核，应符合以下几点要求： 1仪器的对中偏差不应大与 5mm，仪器高和反光镜高的量取应精确至 1mm； 2应选择较远的图根点作为测站定向点，并施测另一图根点的坐标和高程， 作为测站检核。检核点的平面位置较差不应大于图上 0.2mm,高程较差不应大于 基本等高距的 1/5； 3作业过程中和作业结束前，应对定向方位进行检查。 成都理工大学毕业设计（论文） 18 4.2.3 野外碎部点数据采集 地形测量在完成地形控制测量后，就要进行地形测图。地形测图是以控制 点为基础，按一定的要求和规则，将地面上各种地物、地貌测绘到图纸上。地形 测量中需要将地物、地貌的特征点测绘到图纸上，这些特征点又称为碎部点。 大比例尺数字测图按碎部点采集方法，可分为全站仪测量方法和 GPS-RTK 测量方法。本次测图，采用的是全站仪测量方法。基于全站仪的野外碎部点采集 方法的作业程序主要有以下两点： （1）在观测采集数据之前，在全站仪内输入测站的坐标、仪器高和后视方向 点的坐标或者坐标方位角，完成测站设定和定向工作； （2）在数据采集时，测站人员在采集到数据后输入测点的属性代码和棱镜高 并保存到全站仪内，而与此同时，把这些数据属性的相互关系通过草图的形式记 录下来。 同时，在采集碎部点时，应注意以下几点： （1）对于比例规则的建(构)筑物只需测出三点，第四点可由计算机来完成； （2）对于不规则的地貌应尽量多测一些点，因为在传统测图中，一些细小的 变化可通过手工来完成，但计算机的模拟是无法比较真实的反映出这些实际地 形； （3）测等高线时，除了测量特性线外，还应尽量多测一些加密的碎部点，以 满足计算机建模的需要，也能更加详尽地反映出地貌。 4.3 内业地形成图 4.3.1 数字测图内业成图方法概述 此次数字测图内业成图作业采用南方 CASS7.0 成图系统，本系统基与 AutoCAD2004 平台，图式运用规范、图形美观，具备 GIS 国标属性代码，可拓 展性强。 CASS7.0 成图系统为数字测图提供了多种成图方法：例如简编码自动成图 法，引异文件自动成图法，测点点号定位成图法，屏幕坐标定位成图法和电子平 板测图法等。在上述方法中，除电子平板测图法外，其余均为测记式成图法。即 把野外采集的数据存储在电子手簿或全站仪的内存中，同时绘制草图，回到室内 成都理工大学毕业设计（论文） 19 后再将数据传输到计算机内， 对照草图完成各种绘制编辑上作， 最后形成地形图。 其中，引导文件自动成图法、测站点点号定位成图法、屏幕坐标定位成图法适用 于无码作业。本次数字测图采用的是测点点号定位成图法。 4.3.2 数字测图内业成图作业步骤 1工作草图阅读 内业作业员首先对野外绘制的工作草图进行充分阅读， 了解图内各元素的来 龙去脉、相互关系以及各类控制点分布情况，电杆的走向、联系，地类界封闭情 况，对图内有疑问的地方应及时向外业作业人员提出，并予以解决。 2数字化作业 采用分层、分色的要求表示地物、地貌。将同一类地物放在同一层次，分色 统一，代码到位，尽量使用成图系统的菜单绘制图形，便于合并、缩放、接边、 数据提起等再处理上作。 数字化作业时捕捉解析编辑细部点， 若数据与草图不符， 应及时向检查员提出，问题解决后再行作业。 数字化图按一定的顺序进行，对明显的具有分块作用的地物先输入，例如河 流、 道路等。 然后依元素的主次进行分块作业。 一块图全部输入后即做自查校对， 清理差、错、漏。各图块全部输入后再作通篇阅读。对规则的地物，如住宅楼等 矩形房屋，必须保证图形符合其投影规律，必要时可用辅助线方法得到正确的图 形。 4.3.3 等高线的绘制和平滑处理 鉴于在绘图过程中所遇到的困难主要在等高线的平滑处理这一块， 因此本小 节就等高线的平滑处理展开讨论。 1三角网法绘制等高线的主要过程 在本次内业成图绘制等高线时采用的是三角网法。三角网法绘制等高线的主 要步骤为： （1）连接三角网； （2）在三角形边上内插等值点； （3）追踪等值点； （4）连接等值点绘制光滑曲线。 成都理工大学毕业设计（论文） 20 2等高