控制网设计技术测量工程设计书.docx

控制网设计技术测量工程设计书一、概述 控制网设计技术是控制测量工作的重要组成部分，它对提高测绘成果的质量起带重要的作用，因此在控制测量施测前必须篇写既合理又经济的技术设计书，在控制网的技术设计过程中，应充分利用原有的控制测量成果，做出合理的设计方案，并对设计方案 进行精度估算，使得该设计方案能保证精度要求，又具有良好的经济指标。 二、控制测量工作流程 技术设计-踏勘、选点、建标、埋石-仪器设备检校-外业观测（测角、测距、水准、GPS）-观测原始记录检查-数据预处理、平差计算-整理成果资料-编写技术总结报告-检查验收 三、业务来源及范围 业务来源：受湖南工程职业技术学院测量一班指导老师唐保华的委托对学校周围 进行测绘。 范围：测区5公里范围北邻石子路口，南邻京珠高速，东邻水渡河，西邻机电学院。测区以黄土为主，少量的山地农田。 四、作业目的 工程测通过控制测量设计能让我们了解到控制测量是研究精确测定地面控制点空间位置的技术，它在工程建设的各个不同阶段的基本任务是建立控制网，以精确确定控制点的位置。能让我们对整个的控制网有所了解，使我们对以后的工作不在盲目，有了一定的方向。 五、已有资料利用 经过对测区周边高等级控制资料及图纸的收集，有下列成果可供利用。 1、在测区内及周围经过踏勘查实有以下国家基准点为G0007.0008位于学校后角，成果为1954年北京坐标系点位可靠。 六、布网依据规范及方案论证 布设控制网，原则上应该满足各种工程建设和测绘不同比例尺地形的需要，各种工程的性质和任务不同，对控制网的精度和密度的要求也相差很远。根据控制的精度要求以定合理的布局方案，利用地形地物的特点，在图上设计出一个图形结构强的网，三角网或边角网对点的要求：1图形结够好，边长适中角距角大于20度。2 是制高点三尖上或建筑物上，视野开阔、便于加密。3视线高出或旁提障碍物1.5米。4能埋建牢固的测量标志、且长期保存5 充分利用测区内有的点 以节开支。6为了安全点为要离开公路、铁路、高压线等危险源。因此控制网的精度和密度的基本要求为：精度上远期着眼，密度上近期着手，近远结合。 七、现场踏勘报告 我们小组通过测区的踏勘，对测区的地理位置 气象 地质 交通 通信 人文等方面条件有一定了解。 测区所属地理位置是长沙县的一个郊区，在我们学校湖南工程职业技术学院附近，测区的大致范围在北边一水渡河为界，东边以京珠海高速为界，南边以长沙机电学院为界。 第一次对测区踏勘时我们小组的成员都还是怀着随便看看的心态，对测区大致浏览了一便，有的小地方还没去踏勘，所以对测区的一些地形地物的印象都不是很深，通过后来的几次踏勘才对测区有进一步的了解。 测区由小型工厂，生活小区，学校，河流，小山以及土地和田组成，北边水渡河的地势整体比南边低一些，测区内的面状地物主要有各种房屋，线状地物主要有大车道，电线杆以及围墙，独立地物有水塔等，由于测区内正在搞房地产工程建设以及道路，铁路修建，所以测区内的交通还不是很完善，其中主要有星沙2路公交车经过测区内的潇湘西路和湘龙路以及星沙学院至信息学院的公交车路线，在前往水渡河那一块测区的路线则大多数由土马路组成，由于正在进行武广铁路的修建所以施工车辆较多，灰尘也较多，还有几处正在建设的房地产工程，对测区施工的安全和设点也带来一些困难。 通过对整个测区地形，地貌的踏勘，以及两个GPS点之间的通视与否，土质的好坏和考虑到以后的测区工作我们小组对整个测区布下7个GPS点，对整个测区形成了一个控制网。 测区的已知点都保存完好。 八、GPS网布设及选埋观测 一、GPS网的布设 根据测区分布情况及实际需要，为了保证平面坐标系统的精度，测区首级平面控制网布设成一级GPS网，设计9点，平均边长0.6KM设在测区范围内，控制面积达到5km2.。且相邻点之间基本可以相互通视，形成了一个大型的三角网 。有利于控制测量的进行。 二、选点 选点是把图上设计的点位落实到实地，并根据具体情况进行修改。边角网点选在通视良好、交通方便、地基稳定且能长期保存的地方。视线要避开障碍物。对于能够长期保存、离施工区较远的点要考虑到图形结构和便于加密。直接用于施工放样的控制点要便于放样。GPS网的选点不要求相连的边都通视，但为了使用常规仪器测量时能够后视和检核，每点至少有两个点与它通视。同时要求地势开阔，能够接收到足够的卫星信号。一级点的点名取自点位所在位置地理名称、山名、单位名称或村庄名，这些名称应向当地政府部门或群众进行调查后确定，新旧点重合时尽量用旧点点名，必要时可以用新点名，但要在新点名后用括号注明旧点名，点名书写要用规范字，不能缩写。 选点时应按照以下要求进行： 1）周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15； 2）远离大功率无线电发射源（如电台、电视接收天线、微波塔等），其距离不小于200m，远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不得小于50m； 3）附近不应有强烈反射卫星信号的物体（如大型建筑物、幕墙玻璃等）； 4）交通便利，便于扩展和联测，每点必须有两个通视方向； 5）地面基础稳固，便于点的保存，楼顶的楼板要坚固，楼房结构稳固； 6）充分利用符合要求的旧有控制点。 三、埋石 1施工测量的首级控制点和要长期保存的各级控制点应埋设具有强制归 立模板，树钢筋，浇混凝土，固定不锈钢标盘；外观整饰编号；加保护装置。一级GPS点采用混凝土普通标石，中心标志采用铜棒，标石制作时一定要按照合理的比例（水泥、沙、石配比），地面标志应埋设柱石和盘石，两层标志中心的最大偏差不应超过3mm，埋设时可采用预制好的标石，也可现场浇灌，上、下层埋石时应将坑底捣固夯实，并准确对中，量取上、下层间隔距离。楼顶标应牢固结合在楼顶混凝土面上。埋石完成后，应绘制点之记，一式两份，其内容要求在现场详细记录，按实际地形依一定的比例尺绘制点位略图。并填写测量标志委托保管书一式二份。 四、观测 (1)到出发到测点前，认真检查GPS主机、电池、电缆、测GPS天线的钢尺、记录纸、笔、脚架及对讲机等必备品； (2)架站：认真地架好仪器，对中、整平、接好电缆； (3)量测天线高：各种GPS量测天线的高的方式是不一样的；同一种GPS也有几种不同的量测方式，一定要记清楚自己用的是哪种方式；此外GPS天线高的量测一般都是量的斜高，不要人为地改为垂直高；要对称量几个方向，然后取平均值； (4)开始观测时，只需按下电源开关，这时记录好测点名、开机时间、开机时天线高； (5)观测结束时，先关电源，不要马上拆机，还要再量天线高，以判断观测过程中仪器是否动过；架及对讲机等必备品； （6）一级控制网采用GPS观测方法，使用徕卡双频GPS 500型或Loucs单频GPS接收机按静态法进行观测，在观测前对所使用的GPS接收机进行必要的检视，主机与配件是否齐全完好。观测的主要技术要求如下： GPOP值 卫星高度角（） 有效观测卫星数 平均重复设站数 时段长度 min 数据采集间隔 s 闭合环或附合路线边数 6 15 4 1.6 60（D） 45（E） 10-30 6（D） 8（E） 2）观测前应制定好观测计划，编制观测路线，作业调度表，外业观测应做好观测记录，按照记录簿中的内容逐项填写，GPS天线高应量取二次，两次读数差不大于3mm时取平均值作为最后结果，记录在手簿中。若互差超限，应查明原因，重新量取。 当天观测结束后，应立即把接收机内的观测数据转存至计算机硬、软盘上，确保数据不丢失。 3）GPS观测过程中，观测员必须守护在测站旁边，密切注意周围情况，防止外界碰撞或干扰。 九、高程控制网的选埋观测计算 1、布网方案 本次高程基础控制网布设为四等水准，并埋设九座永久性水准标石，作为测区今后的高程基准点。另外布设一个四等水准网，主要是联测一级GPS点，用于工程测量及1：2000地形图的高程起算。 对于一级GPS点采用四等水准联测，联测点数不少于30，其余点用拟合方法求取高程。 2、基本技术要求（mm） 每千米高差中数中误差 M Mw 二等 1 2 20 4 s 4 6 i 四等 5 10 20 20 s 20 30 i Ls为测段长度，L为附合路线长度，Li为检测测段长度，均以km计。当检测测段长度小于1km时，按1km计算。 3、选点埋石 对于九个水准基点，设立俩个永久性基岩点，分布于测区内围，俩个都是已知点比较可靠，边地基较稳固，一个点在道路旁。另一点在菜地里，当选埋结束后应现场绘制点之记及填写测量标志委托书一式两份 4、观测 1）、观测前应对使用的水准仪及标尺进行常规的检验，二等i角不得大于15，四等不大于20，自动安平水准仪其补偿误差不应大于0.2。二等采用铟钢水准标尺，每米真长之差不应大于0.1mm，四等采用区格式木质标尺每米真长之差不应大于0.5mm。 制定好观测网图及路线走向。 2）、二等水准测量采用光学测微法，往返观测，其观测顺序如下： 往测：奇数站为后前前后 偶数站为前后后前 返测：奇数站为前后后前 偶数站为后前前后 四等水准测量采用中丝读数法，直读距离，观测顺序为后后前前。 观测要求如下： 等级 项目 仪器类型 标尺类型 视线长度m 前后视距差 m 前后视距累积差 m 视线高度 m 基、辅或红黑面读数差 mm 高差 之差mm 二等 DS05 铟瓦 60 1.0 3.0 0.3 0.4 0.6 四等 DS3 双面 80 5.0 10.0 三丝能读数 3.0 4.0 当成像清晰、稳定时，四等水准视线长度可放长20。 1）、过河水准测量，因一等水准路线在测区北部，被枫江隔开，需要实施二等水准跨河测量。枫江江面宽约200米，采用光学测微法，过河应选择河段较窄的地段而且跨河段视线良好，仪器视线距水面高度应大于2m，两岸设立仪器和标尺点应稳固，距离相等。采用“Z”字形布设，如图所示： 两岸测得的标尺点跨河高差，分别为两个测站高差和： 上半测回：hb1b2=hb1I2+hI2b2 下半测回：hb2b1=hb2I1+hI1b1 观测时应严格按照操作程序进行。 2）、观测记录 外业观测数据必须在现场直接记录于手簿中，可以使用经过检定过的电子手簿，所有观测数据的记录文字、数字要清晰、端正，不得潦草模糊，原始记录不得擦去和涂改。 3）、外业验第4 / 10页算 当外业测量结束后应进行外业验算，主要是外业高差和概略高差的推算，每公里水准测量偶就中误差的计算，附（闭）合路线闭合差的计算，每公里全中误差的计算。 二等水准外业高差应加入： a、水准标尺长度误差改正：=fh（f标尺改正数，h高差） b、水准标尺温度改正： =0.0108（t20）h（t温度， h高差） c、正常水准面不平行改正：=（ri+1ri）Hmrm（rm两水准点正常重力平均值，ri、ri+1为i点和i+1点在椭球面上的正常重力值，Hm为两水准点概略高程平均值）r=978030（1+0.005302sin2-0.000007 sin3 2）为水准点纬度。 d、重力异常改正：=（g-r）m h/rm M= Mw= 测段往返高差不符值 R 测段长度 n 测段数 w 经过各项改正后的水准环闭合差 F 水准环线周长 N 水准环数 4）、平差计算 当外业验算合格后，进行平差计算。采用清华山维公司的高程网严密平差软件进行，输出平差后高差、高程、最弱点高程中误差等成果。 十、三等水准测量及角度测量 三等水准可使用精密水准仪和因瓦水准标尺,采用光学测微法进行往返观测或单程双转点观测。每测站上观测程序都是“后前前后”，操作步骤与精密水准测量相同。 三等水准也可使用S3型水准仪和木制双面水准尺进行往返观测。每站的观测程序都是：“黑红红黑”。具体操作如下： 整平仪器使望远镜绕竖轴旋转时，水准气泡两端分离不大于1厘米； 将望远镜对准后视标尺黑面，转倾斜螺旋使水准气泡准确居中，读 记下丝、上丝和中丝的标尺读数。计算后视视距，计算上下丝中数与中丝之差，并判断是否超限； （3）将望远镜照准前视标尺黑面，转倾斜螺旋使水准气泡准确居中，先读记中丝标尺读数，再读记下丝、上丝标尺读数。计算前视视距、前后视距差、视距差累计值，判断是否超限。计算上下丝中数与中丝之差，并判断是否超限； （4）照准前视标尺红面，转倾斜螺旋使水准气泡准确居中，读中丝标尺读数。计算前视黑、红面读数之差（黑+K-红），并判断是否超限； （5）照准后视标尺红面，转倾斜螺旋使水准气泡准确居中，读中丝标尺读数。计算后视黑、红面读数之差（黑+K-红），并判断是否超限； （6）计算黑、红面所测高差及高差之差，判断是否超限； （7）检核：后视“黑+K-红”-前视“黑+K-红”=黑红面所测高差之差； （8）计算本站高差（黑红面所测高差中数）。本站观测结束，指挥后尺和观测员搬站。 （9）使用自动安平水准仪时，操作程序与气泡式水准仪相同。每测站观测前，首先使整平气泡居中，然后按规定顺序照准标尺进行读数。 转镜水准仪的操作程序，应按规定顺序照准标尺，而将黑面和红面的观测分别在两个镜位（或摆位）进行。 6.2四等水准测量 四等水准也可使用S3型水准仪和木制双面水准尺进行观测。闭合路线和符合路线可以只进行单程观测，支线必须进行往返观测。每站上的观测程序是：“后后前前”。可直接读视距，而不读上、下丝。其它操作与三等水准相同。 1.观测注意事项 1.1角度观测应遵守下列规定：观测应在成象清晰、稳定的条件下进行。晴天的日出、日落和中午前后，如果成象模糊或跳动剧烈，不应进行观测； 1.2观测前应凉置仪器30分钟，让仪器温度与外界温度基本一致后才能开始观测。观测过程中仪器不得受日光直接照射； 1.3仪器照准部旋转时，应平稳匀速；制动螺旋不宜拧得过紧；微动螺旋应尽量使用中间部位。精确照目标时，微动螺旋最后应为旋进方向。 1.4观测过程中，仪器气泡中心偏离值不得超过一格。当偏移值接近限值时，应在测回之间重新整置仪器。 1.5观测必须按规范要求进行，观测成果应做到记录真实,字迹工整，注记明确，观测要求及各项限差均应符合规范规定。 1.6观测完后，应立即检查记录，计算各项观测误差是否在限差范围内，确认全部符合规定限差方可离去，以免造成不必要的返工与重测。 1.7用电子手簿记录时，软件必须是经过鉴定且经总工程师批准使用的。 2角度观测前准备工作 (1)资料准备：观测计划、人员分工、作业技术规范。 (2)观测设备：经纬仪、连接螺丝、脚架（有强制对中观测墩的不要脚架） (3)照准设备：照准杆或觇牌、基座、脚架（有强制对中观测墩的不要脚架）。 (4)通讯及交通工具：对讲机或无线电话、车辆。 (5)辅助工具：小钢尺、温度计、气压表、计算器、测伞。 (6)记录工具：记录本、电子手簿、笔等 3.一个测站上观测工作顺序 3.1安置经纬仪 (1)先将脚架安放在测站上，使脚架头大致水平，脚架头中心大致对准测站中心；把仪器固定在脚架上，移动脚架的两个脚，使地面测站标志中心与对中器中心大致重合； (2)通过升降脚架使圆水准气泡居中，松开仪器连接螺丝，移动仪器，使地面测站标志中心与对中器中心精确重合，拧紧连接螺丝。 (3)用仪器脚螺旋精确整平仪器：先将长水准管与两脚螺旋平行，调整这两个脚螺旋使水泡居中；再使长水准管垂直于这两个脚螺旋的连线方向，调整第三脚螺旋，使气泡居中。 以上对中、整平过程可能要反复进行，直到精确对中，且旋转照准部在各个方向上，长水准管气泡居中。在强制对中观测墩上安置仪器第6 / 10页器时，没有（1）、（2）步骤。 3.2根据观测方案，利用技术设计或选点略图寻找并识别各观测目标； 3.3量取仪器高度、觇标高度（注意量取的位置）、温度、气压。 3.4观测 角度观测一般采用方向观测法进行，方向观测法一测回的操作步骤如下： (1)将仪器照准零方向（第一方向），按观测度盘表配置好度盘和测微器位置； (2)顺时针方向旋转照准部12周后精确照准零方向，读定度、分和光学测微器读数两次（重合两次、读两次数）； (3)顺时针方向旋转照准部，精确照准1方向，读定度、分和光学测微器读数两次。继续顺时针方向旋转照准部依次观测2、3、4N方向，最后闭合至零方向。 以上观测为上半测回。 (4)纵转望远镜，逆时针方向旋转照准部12周后，精确照准零方向，读数（重合两次、读数两次）。 (5)逆时针方向旋转照准部，按上半测回观测的相反次序N3、2、1观测至零方向。 以上操作为一测回，当方向数小于四个时，可不闭合至零方向。 3.5记录检查，如有需要重测（或补测）的，应马上重(补)测。重测注意事项如下： (1)重测一般应在基本测回（即规定的全部测回）完成以后，对全部成果进行综合分析，作出正确的取舍，并尽可能分析出影响质量的原因后再进行。切忌不加分析，片面地、盲目地追求观测成果的表面上合格，以致最后得不到良好的结果。 (2)因对错度盘、测错方向、读错记错、碰动仪器、气泡偏离过大、上半测回归零差超限以及其它原因未测完的测回，都可以立即重测，并不算重测的测回数。 (3)一测回中2C互差超限或化归同一起始方向后，同一方向值各测回互差超限时，重测超限方向并联测零方向（起始方向的度盘位置与原测回相同）。因测回互差超限重测时，除明显孤值外，原则上应重测观测结果中2C值最大和最小的测回。 (4)一测回中超限的方向数大于测站方向总数的1/3时，应重测整个测回。 (5)若零方向的2C互差超限或下半测回的归零差超限，则应重测整个测回。 (6)在一个测站上重测的方向测回数超过测站上方向测回总数的1/3时，应重测全部测回。 (7)基本测回成果和重测成果都要汇总于记簿中，每一测回只取一份合格成果。 3.6通知镜站，仪器装箱，清点物品，搬站。 4. 内业 4.1检查记录：水平角观测原始记录除记录员现场100%检查外，内业必须由第二检查者100%检查。 4.2测站平差： (1)计算每个方向各个测回的方向值的平差值，即各测回观测值的算术平均值； (2)计算一测回观测方向中误差：u = (3)计算测站平差值中误差:M= 十一、三角高程测量 三角高程测量 三角高程测量是建立第7 / 10页高程控制网的方法之一。这里只针对在平面控制网的基础上加测三角高程的测量过程，在实际作业中，可以把测水平角、垂直角和测距同时进行，一次性完成平高控制。 联测高程起算点 用三、四等水准测量的方法从等级水准点向若干个三角点引测水准高 程，这些高程点作为三角高程的起算点。 垂直角观测（或天顶距观测） 垂直角观测方法有中丝法和三丝法两种。用中丝法应观测四个测回， 用三丝法应观测二个测回。如果要测垂直角的方向多于4个，应分组观测，并使同一组的不同测回分在不同时间段观测，以减小大气垂直折光的影响。 2.1观测步骤 以下是三丝法观测步骤，中丝法不同之处是每个目标仅用水平中丝照 准目标，读取垂直角读数。 （1）在盘左位置上，依次用上、中、下三根水平丝照准该组的1号方向目标，各水平丝精确照准目标后，转动垂直度盘指标水准器微动螺旋，使水准气泡精密居中（有补偿器的仪器不需此操作），读取垂直度盘读数（测微器读取两次重合读数）。顺顺时针旋转望远镜，同法依次照准2N号目标，读取垂直度盘读数。 （2）在盘右位置上，依次用望远镜视场中的上、中、下三根水平丝照准N方向目标，各水平丝精确照准目标后，转动垂直度盘指标水准器微动螺旋，使水准气泡精密居中，读取垂直度盘读数。逆时针转动望远镜，同法依次照准N-11方向目标，读取垂直度盘读数。 当使用有垂直度盘指标补偿器的经纬仪观测时，没有使垂直度盘指标水准气泡居中的那部分操作。 2.2垂直角观测注意事项 (1) 三角高程测量必须进行对向观测。 (2) 在盘左、盘右两个位置上用同一根水平丝精确照准目标时，目标像 应位于垂直丝附近左、右对称位置上，以消除水平丝不水平的误差。 用三丝法观测时，不论是盘左、盘右位置，一律依望远镜视场中上、 中、下丝顺序进行照准，以减小与时间有关的外界影响。 使用有垂直度盘指标补偿器的仪器，若指标补偿器有制动螺旋，观 测前须将该螺旋松开。使用全站仪时，须将双轴补偿设置为ON状态。 2.3记录及限差 (1)记录手簿中一定要注明照准目标（标顶、标尖、觇牌标志、棱镜标志）的位置。 (2)垂直度盘测微器两次重合读数之差，J2型仪器不得超过3,J07、J1型仪器不得超过半格。 (3)同一方向各测回各丝所测得的全部垂直角，互差不得大于10；同组、同测回、同丝各方向指标差互差不大于15；单独方向连续观测时，同方向各测回同一根水平丝指标差互差不大于15。 (4)观测过程中，当发现指标差绝对值大于30时，应进行校正。 (5)垂直角互差或第8 / 10页指标差互差超限的成果，均须重测。 仪器高和觇标高的测定 仪器高是指仪器水平轴到测站点中心标石上标志的高度；觇标高是指垂直角观测时，照准部位到照准点中心标石上标志的高度。仪器高和觇标高可以直接用钢尺量至毫米，量测两次，取中数记入手簿中。 高差计算 4.1用实地水平距离S0计算高差公式: 往测：hAB=S0tgAB+CS02+iA-tB 返测：hBA=S0tgBA+CS02+iB-tA 对向观测高差：hAB对=(hAB-hBA) 其中:C= 4.2用椭球面上距离S计算对向观测高差公式： 往测：hAB=StgAB+CS2+iA-tB+hAB 返测：hBA=StgBA+CS2+iB-tA+hBA 对向观测高差：hAB对=(hAB-hBA) 其中:C=；hAB = StgAB 4.3用高斯平面上距离D计算对向观测高差公式： 往测：hAB=DtgAB+CD2+iA-tB+hAB 返测：hBA=DtgBA+CD2+iB-tA+hBA 对向观测高差：hAB对=(hAB-hBA) 其中:C=； hAB = StgAB（- ）；式中hAB是实地距离S0投影为高斯平面上的距离D引起的高差改正数，只有在测区高程起伏较大，且远离中央子午线时，才要加入这项改正。 5.高程计算 (1)检查外业观测资料；绘制计算略图；抄录计算数据，其中边长由平面三角测量计算资料中抄取。 (2)分别计算往、返测高差、环线或附合线路闭合差、各边高差中数。 (3)平差计算。 (4)资料整编，技术总结。 综合