大地测量学课程设计大纲-11.doc

大地测量学基础课程设计大纲按照教学计划的安排，大地测量学基础课程在进行了课堂教学（讲授与实验课）之后，还要进行一周的课程设计和三周的教学与生产实习。使学生在大地测量技术设计和实际动手能力方面得到锻炼。课程设计与实习是一个重要的实践性教学环节，也是完成大地测量学教学任务的最后一个环节。一、课程设计的目的和要求大地测量学基础课程设计的题目是：工程测量控制网技术设计。工程测量控制网技术设计是在学完大地测量学课程之后，对所学知识的一次综合性实践和应用。在课程设计中，每个同学要对所学知识进行概括和总结，使课程各部分内容融会贯通，应用系统的大地测量知识，设计工程测量控制网，做到学以致用。此次课程设计的目的是：1总结和检验大地测量学基础基本知识的学习情况。工程控制网分测图控制网、施工控制网、变形监测控制网等。通过设计控制网的技术实践，深化已有知识，拓宽新的知识，掌握控制网设计的方法。2将大地测量学基础课程中涉及到的大量的、零散的、独立的观点和资料，按照设计任务通知书的要求，进行分析归纳综合，完成技术设计任务，达到培养和提高学生的逻辑思维和创造性思维能力的目的。3技术设计说明书是对工程设计进行解释与说明的书面材料，是一种技术性文件。设计者通过技术设计，编写技术设计书，是进行科技写作的锻炼，培养科技写作的实际能力。为了达到上述目的，进行课程设计时提出如下要求：1设计的项目和内容应该齐全并符合大纲和规范的要求。设计分为几个步骤：学习领会技术任务书、图上设计构网、做出精度估算、制定观测方案、绘制控制网图、编写技术设计说明书。2设计的论点应该正确，明确表达设计者的主张、意见和看法。论据力求做到真实、充分、新颖。公式推导正确，推理符合逻辑。3认真编写技术设计说明书。在使用专业词语、布局、谋篇及至行款格式等方面，都要加强训练。二、课程设计的内容和步骤1阅读领会任务通知书工程控制网设计任务书、测区自然地理条件及已有测绘成果资料见附录。2熟悉测区地理环境及原有测绘成果等情况；对原有控制测量成果进行分析和评定，确定其利用程度。3根据任务书要求，选择平面坐标系统和高程系统，拟定起始数据的配置和处理方案。4根据任务书要求和测区面积，确定首级控制网的等级和布网层次，确定作业的技术依据。5在地形图上进行首级平面控制网的选点设计，作出精度估算；平面控制网一般应设计两个方案，以便用人机对话方式进行优化，选出最佳方案。6在地形图上进行高程控制网的选线设计，确定水准网或测距三角高程网布设方案，并进行待定点高程精度估算；注意平面网点的高程联测方案。7在首级控制网的基础上，再作出加密控制网布设方案。8确定控制点标石规格。9制定观测纲要；编制建网进度计划表。10编制经费预算表。11编写技术设计说明书。12绘制所设计的平面和高程控制网图（A4图纸，着墨成图）。三、技术设计说明书编写提纲1委托单位名称及其对工程内容的要求(依任务书抄写)；2测区概况简述（依收集或任务书提供的资料编写）；3已有资料的分析利用（依收集或任务书提供的资料编写）；4坐标系统的选择及处理方法的论证、起始数据的配置和处理；5平面控制网布设方案，包括：（1）首级网等级和布网方案，加密网设计以及本次控制网在精度和密度方面对今后布设图根点的保证。（2）各级控制网（点）精度估算的简要过程及结果。（3）对于布设的两个以上布网方案，从技术上、精度上、经济上进行对比论证，从中确定一个最优方案。（4）填写精度统计表。（自行设计表格：网名，等级，点数，平均边长，最弱点位中误差等）。6水准高程控制网布设方案，包括：（1）水准网等级、路线长度，水准测量沿实地何种道路施测，绘出水准路线示意图。（2）网中最弱点精度估算的过程及结果。对于多条水准路线或复杂的水准网，可选择较长的几条路线分别估算其最弱点高程精度或按程序严密估算最弱点高程精度。7三角高程网（含高程导线）布设方案，包括：（1）施测方案图形（绘出示意图并标明高程起算点）。（2）网中做最弱点高程精度估算的过程及结果。8技术依据及作业方法。主要包括：（1）执行何种规范及规程。（2）标石图。（注明规格、材料、埋设方法）（3）仪器的选择及检验项目要求。（4）观测方法及各项限差。（5）概算内容和平差方法。（6）提供成果资料。9工作量综合计算及工作进程计划表。10需用的主要装备、仪器、器材及经费预算。11作业完成后应上交的资料清单。四、课程设计完成后应交指导教师的资料1控制网设计图用A4图纸，按一定比例尺、按图式手工着墨绘出或计算机打印所设计的最终的平面和高程控制网网形图。图上标明已知点和新设计的未知点点名、起始边，水准路线应按实际路线绘出。还要绘出需要埋设的控制点标石图。设计图图签中注明控制网名、设计者、指导教师、日期等。2技术设计说明书技术设计说明书用A4纸手写或打印。要求结构严谨、文字通畅、书写清晰，数字计算准确（符合有效数字的规定），图表清楚，符合规范化要求。处理好详写与略写的关系，设计所依据的原理可以略写，理论方面不作发挥，但涉及技术方面的问题，应详细地交代清楚。指导老师分工姓名侧重负责班级侧重内容联系电话电子邮箱王中元一班、二班大地测王 坚二班、三班GP张书毕四班、五班平郑南山五班、六班大地测量、GP附录一 灯湖矿区控制网设计一、工程控制网设计任务书灯湖矿区控制网设计任务通知书XX测绘队：灯湖矿区位于XX省XX煤田东北域。本矿区已列入国家经济建设计划，准备进行重点开发。根据建设计划，首先需施测80平方公里的1：2000地形图。图一为该矿区1：50000地形图，其中虚线范围为1：2000测图区。为了加快建井速度，需在竖井间进行对向掘进，最大贯通距离为3km，矿井最大单翼长度5km，井深一般不超过800m。为满足矿山设计、建井、生产三阶段测绘各种比例尺地形图、井巷贯通以及工业场地施工测量的需要，应在全矿区建立统一的具有足够精度密度的平面控制网与高程控制网。要求你队在任务通知书下达后一周内完成控制网技术设计，一月内完成建网任务。XX省煤炭管理局 年 月 日二、测区自然地理条件及已有测绘成果资料（一）自然地理条件1地理概况本测区中心位置为东经11713，北纬3412。测区地面高程为+30+244m。位于XX省XX县境内，属于华东丘陵地带，南部及中部为山地。其上林木繁茂，不利通视，其余为平原，密布村庄和厂矿，建筑群遍地，影响观测。灯湖位于测区东部，湖面开阔，中有大堤。2交通情况测区内有铁路支线通过，公路四通八达，村间大道可行汽车，交通方便。3气候情况测区地处华东近海地区，气候宜人。全年平均降雨量为1040mm，雨量集中于6、7、8三个月份。全年平均气温+15，夏季气温较高，一般为30左右，冬季有雪，但不寒冷，最低温度为-5，冻土线深度为0.1m。全年平均风力为23级，夏季略受台风影响。宜于野外作业时间为311月份，年平均作业时间利用率为21天/月。4居民及居民点测区内地少人多，人口稠密，多为汉族，少数为回族。测量作业所需人力、物力、财料及食宿均可就地解决。（二）已有测绘成果资料1三角网成果及其精度测区内及附近有国家二等网点三个：玉山、太山、广具山。系1959年由XX测绘队施测，作业所依据的规范为一、二、三、四等三角测量细则（1958年）。三点标石保存完好。坐标系统为1954年北京坐标系，三度分带，中央子午线为117。2高程网成果及其精度国家等水准路线由西向东横穿测区北部。根据二等水准路线图，本测区内及附近应有三个二等水准点，依点之记只找到其中两个：-2，-4，标石保存完好。该二等水准路线系国家测绘队于1979年施测。施测精度及埋石质量均符合规范要求。高程为1956年黄海高程系统。3地形图资料1984年XX航测队航测本地区1：50000地形图，成图质量良好，可供技术设计图上选点之用。二等三角点、水准点坐标和高程：点 名 等级 x（m） y（m） H（m）玉 山 二 3793400 20506000 195.4广具山 二 3790725 20515900 135.0太 山 二 3786800 20510250 244.0-4 二 35.000-2 二 46.000三、测区已有地形图见大地测量课程设计图片（灯湖矿区、隧道贯通、南湖平面图）.doc。四、本次设计几点提示：1首级测图控制网可采用E级（四等）GPS网，点数612个（含已知点），平均边长25km。采用GPS静态相对定位测量，观测时间段45分钟，GPS接收机用3或4台。设计出几个同步时间段，构成若干异步环。GPS网观测与数据处理采用基线解算、无约束平差、约束平差，经坐标转换最后得到GPS点的1954年北京坐标系坐标。GPS点的水准高程通过已知水准高程公共点采用多项式拟合法求得。首级控制网也可以布设为三、四等导线网。2加密网为一级（或二级）导线网。每条导线长度、平均边长、导线点数按相应等级要求布设（如平均500m一点）。观测方法采用全站仪（或经纬仪和测距仪）按规范要求测角、测边。估算最弱点中误差。对于1：2000比例尺测图，首级控制网或加密控制网精度估算后，相邻点最弱点位误差以5cm为限。3水准网可布设四等附合或闭合水准网，平均12km一个水准点。估算最弱点高程中误差2cm。4主井、风井井口分别位于石红、上村。两井间贯通测量控制网应设计出近井控制点。两近井点之间的相对点位误差估算应纳入首级控制网或加密控制网一起估算。也可以另外布设近井控制网单独估算。5是否选择独立坐标系，进行论证后提出设计意见。6现行测量规范（供参考）：（1）全球定位系统（GPS）测量规范，GB/T 18314-2009。（2）全球定位系统城市测量技术规程，CJJ73-97。（3）工程测量规范，GB50026-2007。（4）城市测量规范，CJJ8-99。（5）国家一、二等水准 测量规范，GB12897-91。（6）国家三、四等水准 测量规范。GB12898-91（7）1:500 1:1 000 1:2 000地形图图式GB/T20257.1-2007；7经费预算可参考下列数据：GPS单频接收机每台1.5万元，双频接收机每台5万元；全站仪每台2万元；DJ2经纬仪每台2万元；DS1水准仪每台8千元，DS3水准仪每台2千元；标石每座100元。 测绘人员每人每天生活补贴费100元。交通、住宿费按每人每天200元计算。不可预见费按总费用的10计算。附录二 铁路隧道贯通控制测量技术设计铁路隧道建设主要包括勘测、设计、贯通控制测量和施工等工作。铁路隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。隧道控制测量是为了保证测量的中线和高程在隧道贯通面处的偏差不超出规定的限值。设计任务书某铁路山岭隧道采用TBM施工。隧道全长18.5 km，隧道东洞口高程约2350米，西洞口高程约2450米，隧道两端高差约100米。东端进洞后约8.5公里范围为10上坡，然后以10.0公里、2的上坡出洞。隧道最大埋深约100米，埋深超过50 米地段长约9.8公里。两端独头掘进距离长，近10 km,再加上TBM一次成洞，对贯通精度要求比较高，给洞内控制测量带来了很大的困难。要求设计出能确保隧道高精度贯通的洞内外测量的可行性方案。隧道贯通面上贯通误差的影响值，由洞外、洞内控制测量两部分组成。洞外采用GPS网保证洞外控制精度，洞内利用全站仪和水准仪进行测量。为保证高精度贯通，按总横向中误差150 mm，高程中误差25 mm进行设计。按规范规定的分配原则，分配给洞外横向中误差为90mm，洞内横向中误差为120 mm，洞外高程中误差为18mm，洞内高程中误差17 mm。作业依据工程测量规范 GB500262007铁路隧道设计规范 TB10032005新建铁路工程测量规范 TB1010199全球定位系统（GPS）测量规范 GB/T 183142009全球定位系统（GPS）铁路测量规程 TB 1005497国家一、二等水准测量规范GB/T 128972006国家三、四等水准测量规范GB1289891设计提示：一. 首级洞外控制网（GPS网）布设参考网形图如下。其中：1、2 号点为已知高等级国家点，3、8 号点为入洞和出洞点，4、9 号点为加测的分别与3、8点通视的加密GPS点。GPS网的等级按三等或二等，应顾及任务书的要求，按GPS网进行精度估算。主要估算出38点之间的相对点位误差，特别是沿横向方向的点位误差。精度估算所需GPS点的近似坐标按参考网图上量取。38边长以18.5km计。GPS高程误差约为平面位置误差的12倍。GPS高程误差不能满足要求，应布设洞外水准网。123456789隧 道 中 线表1. GPS网测量精度分级等级平均距离（km）a（mm）b（ppmD）最弱边相对中误差二91021/12万三51051/8万四210101/4.5万一级110101/2万二级110201/1万二洞外水准网布设形式图幅内太平庄水准点为国家四等水准点。一般首级水准网应该布设成环形网，一方面便于弥补高级点数量的不足，另一方面便于成果闭合差的检核。设计好后，应估算出38点之间的高程误差。表2. 水准测量的主要技术标准等级每千米高差全中误差(mm)路线长度(km)水准仪的型号水准尺观 测 次 数往返较差或闭合差与已知点联测附合或环 线平地(mm)山地(mm)二等2DS1因瓦往返往 返4L三等650DS1因瓦往 返往测12L4nDS3双面往 返四等1016DS3双面往 返往测20L6n五等15DS3单面往 返往测30L注： n为测站数。三. 洞内平面控制测量设计洞内平面控制测量在未贯通前都是支导线。首先要根据洞室相向或单向开挖长度及设计贯通精度要求，对洞内导线进行设计，估算预期的误差、确定导线施测的等级，以保证洞室开挖轴线的正确，即贯通精度。更为合理、经济的选择测量设备及测量方案。导线测量的主要技术要求按照我国工程测量规范的规定，导线测量的主要技术要求见下表：表3. 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DJ1DJ2DJ6三等3031.8201/1500006103.6n1/55000四等201.52.5181/80000465n1/35000一级100.74101/70000248n1/20000二级60.38101/300001316n1/10000三级12151/70001224n1/5000导线网的布设形式：导线的等级选择和布设形式根据不同的情况可以布设成单一导线、环形导线网等形式。对设计的单一导线或环形导线应估算出最弱点位误差。满足任务书精度要求下，设计出经济与施工合理的方案。四.洞内水准测量方案设计洞内水准网有单一支水准路线或由闭合环组成的水准路线等形式。对设计的单一或环形水准路线应估算出最弱点高程误差。满足任务书精度要求下，设计出经济与施工合理的方案。由闭合环组成的水准路线如下图示。洞口3洞 内洞 内洞口8相遇点五.施测方案(略)测区地形图：见大地测量课程设计图片（灯湖矿区、隧道贯通、南湖平面图）.doc。附录三 在卫星遥感影像图上进行控制网设计例任务书：对选定的一幅卫星遥感影像图，面积约100200平方千米，标定已知控制点，设计测绘地形图（1：5000）工程所需控制点，按课程设计大纲要求进行控制网设计。举例如下图示，为某一城镇的影像图，图中D026、D027、D032为D级GPS控制点，其高斯平面坐标和水准高程如下表示：点名X/mY/mH/m备注D026378900739515904182.5141980年西安坐标系D02737900033952393339.364高斯投影L0=117D032378350739519836143.8581985国家高程基准提示：根据已知点确定比例尺，估算面积，确定首级控制网等级和点数。如面积为150平方千米，平均边长为5km，则GPS点数约为8点（含已知点）。可设计首级为E级的GPS网，网形设计构网后进行精度估算，制定观测纲要。GPS点的水准高程设计方案应有联测的二等水准路线，设计好后，进行高程精度估算，制定观测方案。加密控制点设计为一级导线，取其中的2条E级边进行附合导线设计，进行精度估算，制定观测方案。附录四 南湖校区GPS E级网与三级导线网设计例一、目的与要求为了测绘南湖校区1：1000、1：500大比例尺地形图，建立控制测量与地形测图实习基地，需设计并施测控制网，总点数约40个点，测量方法采用GPS静态相对定位与导线测量。首级控制网采用GPS静态相对定位方法布设。布设GPS网时，应顾及到导线测量两端有互相通视的起算方位角点。导线测量布设附合或闭合导线。二、控制网等级与点数首级网等级为GPS E级（四等）（平均边长12km，固定误差10mm，比例误差20mm，观测时间段长45分钟）。设计GPS点10个。加密网为三级导线网（附合导线长度1.2km，平均边长100m，测角中误差12，测距中误差15mm，1/7000，导线全长相对闭合差1/5000，方位角闭合差24n）。导线点38个。三、执行规范（1）全球定位系统（GPS）测量规范，GB/T 18314-2009。（2）全球定位系统城市测量技术规程，CJJ73-97。（3）工程测量规范，GB50026-2007。（4）城市测量规范，CJJ8-99。（5）国家一、二等水准 测量规范，GB12897-91。（6）国家三、四等水准 测量规范。GB12898-91。（7）1:500 1:1 000 1:2 000地形图图式GB/T20257.1-2007。四、GPS网基准设计基准设计指GPS网点的坐标系统与高程基准设计。测图需要1954年北京坐标系、1956年黄海高程系的坐标与高程。基准设计中以具有已知54坐标的SN14、SN16和NN06三点作为位置基准，已知点与设计GPS点连测，采用约束平差或坐标转换的方法将