大地测量设计报告参考资料.doc

兰州理工大学西校区大地测量控制设计报告一、课程设计的目的、要求1、总结和检验大地测量学基础基本知识的学习情况。通过布设控制网的技术实践，完成一个较完整的设计计算过程，深化已有知识，拓宽新的知识，掌握控制网优化技术设计的方法，加深对所学理论的理解与应用。2、综合运用学习的测量平差、测量学、精密工程测量等课程知识，选择主要理论与计算问题完成设计，达到综合性训练的目的。3、加深对坐标系统选定、控制网图形强度、控制网优化等理论的理解、分析和应用。4、培养综合运用已学的基础理论知识和专业知识来解决基本工程设计问题的初步技能，全面分析考虑问题的思想方法、工作方法以及计算、绘图和编写设计文件的能力。5、将各课程中涉及到的大量的、零散的、独立的观点与资料，按照设计任务通知书的要求，经过演绎与归纳、分析与综合、抽象与具体的逻辑组合，而完成技术方案设计任务，达到培养和提高学生的逻辑思维能力和创造性思维能力的目的。6、力求技术可行，指标可靠，经济实惠，方案最优。二、设计的任务和目的：为了满足兰州理工大学技术工程学院08测绘工程实习需要，技术工程学院08测绘工程4号实习小组，在兰州理工大学西校区进行地形控制测量工作。西校区总体规划用地面积达到亩，小组在该区布设首级一等导线网，次级布设二等导线，高程为四等水准。最终上交测区所有数据及1：2000地形图。测量全部工作将在2010年12月31日完成。三、测区范围：东起技术工程学院正门，西至兰州理工大学西校区西门，南至西校区南门，北至学校围墙约0.87平方公里四、测区自然地理概况：兰州理工大学西校区（北纬36325”东经103441”）地跨彭家坪镇龚家湾、土门墩两村，共涉及两村村民786户2842人。东接电机厂家属院，南临战备路，西接254号城市道路，北与土门墩新村比邻。该区域建筑简单，地势平坦，道路宽阔，通视良好，测量工作易于进行。最高海拔：1605m 最低海拔：1578m东西相距：1093m 南北距离：1212m五、已有测量成果及利用已知两个城市测量控制点23X:53631.7930Y:40607.66701594.649018X:53720.2800Y:40623.70301594.0470在2009 -6对整个西校区进行了1：500 地形图上进行控制测量设计测绘，使用了第二次土地调查的大部分控制点作为我们的一级导线控制点，在Google earth上查看区域规划。六、设计实施方案、作业的依据1.城市测量规范（CJJ899）；2.1：500，1：1000，1：2000地形图图式（GB/T 2052.12007）3.国家三、四等水准测量规范（GB12898-1991）4.工程测量规范（GB 5002693）、作业方法1.平面控制测量水平角观测（测回法和方向观测法）方向观测法（城市测量规范2.3.4）(1)在测站上安置全站仪，对中、整平，量记仪器高。(2)在各镜站上安置棱镜，对中、整平，量记棱镜高，镜面对向测站。(3)打开全站仪电源，上下转动望远镜、水平旋转仪器进行初始化，设置为角度测量状态。(4)测站、各镜站分别读记测前气压、温度。(5)盘左望远镜十字丝照准a方向的反射棱镜觇牌纵横标志线，水平方向设置为000，读记水平角、天顶距，测记斜距、平距、高差。(6)盘左依次照准bN号方向，同法测记。(7)盘右望远镜十字丝照准N号方向的反射棱镜觇牌纵横标志线，读记水平角、天顶距，测记斜距、平距、高差。(8)盘右依次照准N-11号方向，同法测记。(9)测站、各镜站分别读记测后气压、温度。(10)上面(4)(9)为第一个测回的观测，照准第1方向，设置水平度盘，同法测完全部4测回。(11)量测仪器高、棱镜高作为检核(12)检查记录，关闭仪器。本站结束。2.高程控制测量三等水准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：（1）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；（2）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。3.一、二级导线和附和导线设计1) 一级导线测量成果的化算一级导线有两个已知点23和18，由23通过T0813-1306T0814-1309-1308T0815-1307T0810-1310T0809-1311T0803T0801-1319A6T0793QI312T2T0792T3-1315T4到23构成。布网角度和距离达到一等控制网的要求。以下为精度评定及计算的理论：1.计算角度闭合差，评定测角精度，分配角度闭合差。计算角度闭合差；评定精度，极限误差（允许误差） 4分配角度闭合差 2.推算各边角的坐标方位角，注意校核。3.计算坐标增量，增量闭合差、评定精度、分配闭合差。 精度：分配闭合差： 校核：改正后的坐标增量： 4.计算各点的坐标：2) 附和导线1.角度闭合差的计算和调整附和导线的角度闭合差即是坐标方位角闭合差。由已知的起始边的坐标和观测角推算，由于观测角有误差，与已知的导线终边的坐标方位角有差异，两者之间即为坐标方位角闭合差。角度闭合差的调整：原则上和闭合导线相同。但需要注意：当用右角计算时，闭合差以相同的符号平均分配到各角上；当用左角计算时，闭合差则反号平均分配。2.坐标增量闭合差的计算和调整附和导线的纵、横坐标增量的代数和理论上等于终点和起点的坐标差3.fx，fy的调整原则：Fx=x计算-x理论Fy=y计算-y理论当闭合导线布设不上是可以用附和导线，附和导线可以布设很随意，通过两已知点检核布设导线的强度和测量的精度，我们由已知点23和23至18号点的方向通过T0818T0800-1313-13112T0797T0798T4附和到1315作为我们控制网的二等导线已知点。精度足以达到我们测图的要求。3） 二级导线测量二级导线在一级导线和Google earth地球上假定布设，在实地踏勘钉点，网型是上图，一个支导线连接闭合环和一条闭合环上的支导线构成。由一级导线上两点Q1310T0833作为已知点支出支导线J1J2连接闭合环过J3J4J5J6J7J2在闭合环上支出支导线J3-1J3-2图上设计最弱边能满足精度要求，支导线检核方法虽弱于闭合环的但是还是可以达到精度要求的。4.数字化地形测量采用全解折法进行地形图的数据采集，数字化成图由CASS7.1软件完成，地形图图层采用CASS7.1软件默认图层。1）采用全站仪配合电脑或记录手簿对界址点、地物点、碎部点进行测量并绘制草图。地物点相对于邻近图根点的点位中误差不大于10cm。为了确保定向的准确，防止因输入的控制点座标或点号有误，或其他原因造成整站成果作废，应进行定向检查和距离检查，定向检查偏差不得大于1距离检查偏差不得大于5.0cm。2）用全站仪施测界址点、地物点时，距离测量可一次读数，当仪器2C小于40时，水平角可测半测回，每一测站测完界址点、地物点后应归零检查，归零差不大于40，测站至界址点、地物点的距离一般不超过120米，最长不超过150米，对于不能直接由测站观测的界址点、地物点，可采用距离交会方法计算出其座标。可启动“CASS7.1”程序功能输入观测距离和角度由计算机求得其座标，量测距离应使用校检过的钢尺，不能使用皮尺丈量。界址点位于界址线上的建筑物角点、地物点应直接测定，当棱镜中心偏离点位距离大时，应适当进行偏心改正，并考虑墙壁和围墙的厚度。3）建筑用虚线表示。房檐及临时性棚房和简易房屋不表示，房屋外轮廓凹凸小于图上0.4mm时综合，大于0.4mm的依实际轮廓测绘。落地阳台应综合为房屋。构筑物按外轮廓测绘。房屋根据结构和层次分开表示（一层房屋可不注层数），混成一体的建筑物，层次比较清楚的应尽量分层测绘，分层表示困难的应以主体建造层数注记；层数相近而又较难分割的，也可以按占地较大的层数注记；对于综合性教学楼和连篇建筑物，建筑物与地面交线用实线表示，最外飘出部分在地面的投影线以及主体与连片建筑物交线用虚线表示；连片建筑楼以上的主体建筑其凹凸位不能准确测定时，可综合表示，连片建筑楼层数以面积大的注记，主体楼层以最高层数注记。房屋结构按图式规定表示，即注“砼”、“混”、“砖”等。线状地物（如围墙、栏栅、铁丝网、行树、活树篱笆等）应测绘。内部道路、楼群、楼前及道路交叉处，花园内的大花圃应测绘。4）地形图测绘的基本内容有“居民地、独立地物、管线及垣栅、道路、水系、植被等各项地物、地貌要素，以及各类控制点，地理名称注记等。居民地是地形图的重要地物要素，各类建筑物、构筑物及主要附属设施应按实地轮廓准确测绘，房屋以墙基角为准，并按建筑材料分类、注记层次。房屋一般不综合，临时性建筑物可舍去。高程注记点每图幅格应注10个以上，高程注到厘米。等高线等高距间隔设置为0.5米，等高线尽量修改为平滑曲线，图层为默认图层。以上作业方法参照1：500，1：1000，1：2000地形图图式（GB/T 2052.12007）制图规范5.控制网平差计算（南方平差易）平差易（Power Adjust 2005，简称PA2005），它是在Windows系统下用VC 开发的控制测量数据处理软件，其功能强大，操作简便，是控制测量理想的数据处理工具。首先选择平面控制网的等级：PA2005提供的平面控制网等级有：国家二等、三等、四等，城市一级、二级，图根及自定义。此等级与它的验前单位权中误差是一一对应的。如平面控制网等级为城市二级时它的验前单位权中误差为8，当选择自定义时验前单位权中误差可任意输入。边长定权方式：包括测距仪、等精度观测和自定义。根据实际情况选择定权方式。测距仪定权：通过测距仪的固定误差和比例误差计算出边长的权。“测距仪固定误差”和“测距仪比例误差”是测距仪的检测常数，它根据测距仪的实际检测数值（单位为毫米）来输入的（此值不能为零或空）。等精度观测：各条边的观测精度相同，权也相同。自定义：自定义边长中误差。此中误差为整个网的边长中误差，它可以通过每条边的中误差来计算。平差方法有单次平差和迭代平差两种。单次平差：进行一次普通平差, 不进行粗差分析。迭代平差：不修改权而仅由新坐标修正误差方程。高程平差：包括一般水准测量平差。当选择水准测量时其定权方式有两种按距离定权和按测站数定权。按距离定权：按照测段的距离来定权。按测站定权：按照测段内的测站数（即设站数）来定权，在观测信息区的“观测边长”框中输入测站数。注意：软件中观测边长和测站数不能同时存在。单向观测：每一条边只测一次。一般只有直觇没有反觇。对向观测：每一条边都要往返测。既有直觇又有反觇。（单向观测和对象观测只在高程平差时有效）闭合差计算限差倍数：闭合导线的闭合差容许超过限差（M）的最大倍数。水准高差闭合差限差：规范容许的最大水准高差闭合差。其计算公式：n,其中n为可变的系数，L为闭合路线总长，以公里为单位。如果在“水准高差闭合差限差”前打“”可输入一个高程固定值作为水准高差闭合差。大气折光系数：改正大气折光对三角高程的影响，其计算公式：H=,其中K为大气垂直折光系数（一般为0.100.14），S为两点之间的水平距离，R为地球曲率半径。此项改正只对三角高程起作用。、技术规定平面控制网布设按照城市测量规范（CJJ899）作业1.导线和导线网的主要技术要求应符合下列规定1） 三、四等及一、二、三级光电测距导线的主要技术要求应符合2.1.11-1的规定,一、二、三级钢尺量距导线的主要技术要求应符合表2.1.11-2的规定,并符合下列规定:（1）一、二、三级导线的布设可根据高级控制点的密度、道路的曲折、地物的疏密等具体条件,选用两个级别;表2.1.11-1 光电测距导线的主要技术要求等级闭合环或附合导线长度（Km)平均边长（m）测距中误差（mm)测角中误差（秒）导线全长相对闭合差三等15300018四等10160018一级3.6300二级2.4200三级1.5120（2）导线网中结点与高级点间或结点与结点间的导线长度不应大于附合导线规定长度的0.7倍；（3）当附合导线长度短于规定长度的1/3时，导线全长的绝对闭合差不应大于13cm;（4) 光电测距导线的总长和平均边长可放长至1.5倍，但其绝对闭合差不应大于26cm。当附合导线的边数超过12条时，其测角精度应提高一个等级。2） 导线网作首级控制网时，应布设成边形格网；作为加密网时，可布设成单线、单结点或多结点导线网。导线相邻边长之比不宜超过1：3.2.水平角观测前的准备工作应符合下列规定：1） 应检查觇标是否稳固安全，确认其稳固后，方可进行观测。2） 整置仪器，按选点图或概略方向值找到观测方向，辨认找准目标附近的地形特征，以便观测时能顺利找到目标。并检查视线超越或旁离障碍物的距离应符合本章2.2.3条第1款的规定。方向观测要选择距离适中、通视良好、成像清晰的方向作为零方向。3.水平角观测成果的重测和取舍应符合下列规定：1） 凡超出本规定限差的结果，均应进行重测。重测应在基本测回完成并对成果综合分析后再进行。2） 2c较差或各测回较差超限时，应重测超限方向并联测零方向。因测回较差超限重测时，除明显弧值外，原则上应重测观测结果中最大值的测回。3) 零方向的2C较差或下半侧回的归零差超限，该测回应重测。方向观测法一测回中，重测方向数超过所测方向总数的1/3时（包括观测三个方向有一个方向重测），该测回应重测。4) 采用方向观测法时，每站基本测回重测的方向测回数，不应超过全部方向测回总数的1/3，否则整站重测。方向观测法重测的计算，在基本测回观测结果中重测一个方向算作一个方向测回；因零方向超限而重测的整个测回算作（1）个方向测回。每站全部方向测回总数按（1）计算，为该站方向总数, 为测回数。5) 基本测回成果和重测成果，应载入记簿。重测与基本测回结果不取中数，每一测回只取一个符合限差的结果。6) 因三角形闭合差、极条件、基线条件、方位角条件自由项超限而重测时，应进行认真分析择取有关测站整站重测。城市高程控制测量严格按照城市测量规范（CJJ899）作业水准测量1.城市首级水准网等级的选择应根据城市面积的大小、城市的远景规划、水准路线的长短而定。各等水准网中最弱点的高程中误差（相对于起算点）不得大于20mm。各等水准测量设计规格应符合表3.1.5的规定。表3.1.5各等水准测量设计规格水准点距离（侧段长度）建筑区12其它地区24环线或附和与高级点水准路线的最大长度二等400三等45四等152.各等水准测量的主要技术要求表3.1.7各等水准测量的主要技术要求（mm）等级每千米高差中数中误差测段、区段、路线往返测高差不符值测段、路线的左右路线高差不符值附和路线或环线闭合差检测已测测段高差之差偶然中误 差全中误差平 原丘 陵山 区二等_三等四等3.各等水准测量的视线长度、前后视距差、视线高度的要求应符合表3.3.5的规定表3.3.5各等水准测量的视线长度、前后视距差、视线高度的要求（m）项目等级标尺类型视线长度前后视距差任意测站上前后视距累计差视线高度仪器类型视距二等因瓦DS1501.03.0下丝读数0.3DS0560三等双面DS3653.06.0三丝能读数因瓦DS1DS0580四等双面单面DS3805.010.0三丝能读数因瓦DS11004.各等水准测量测站观测限差应符合表3.3.6的规定表3.3.6各等水准测量的测站观测限差（mm）项目等级上下丝读数平均值与中丝读数的差基辅分划或黑红面读数的差基辅分划，黑红面或两次高差的差单程双转点法观测左右路线转点差检测间歇点高差的差5mm刻划标尺10mm刻划标尺二等1.53.00.40.81.0三等光学测微法1.01.51.53.0中丝读数法2.03.0四等3.05.04.05.05.水准测量成果的重测和取舍应符合下列规定1) 凡超出3.1.7、3.3.5、3.3.6条规定限差的结果均应进行重测。2) 应测站观测限差超限，在本测站观测时发现，应立即重测；迁站后发现，则应从水准点或间歇点（须经检测符合限差）开始重测。3) 测段往返侧高差不符值超限，应先就可靠性较小的往测或返测进行整测段重测。当重测的高差与同方向原测方向高差的不符值的限差，但与另一单程的高差不符值未超出限差时，则取用重测结果；当同方向两高差的不符值未超出限差，且其中数与另一单程原测高差的不符值亦不超出限差时，则取同方向中数作为该单程的高差；当重测高差或同方向两高差中数与另一单程高差的不符值超出限差时，则应重测另一单程；当出现同向不超限而异向超限的分群现象时，如果同方向的高差不符值小于限差之半，则取原测的往返高差中数作为往测结果，取重测的往返高差中数作为返测结果。4) 单程双转点观测中，当测段的左右路线高差不符值超限时，可只重测一个单线，并与原测结果中符合限差的一个单线取用中数；当重测结果与原测结果均符合限差时，则取三个单线的中数；当重测结果与原测两个单线结果均超限时，则应再重测一个单线。5) 当、区段往返侧高差不符值、附合路线或环线闭合差超限，应认真分析，先就路线上可靠性较小的一些测段进行重测。地形图测量按照城市测量规范（CJJ899）作业1.地形图的基本等高距（m）表4.1.4地形图的基本等高距（m）基本等高距 比例尺地形类型1：5001：10001：2000平 地0.50.50.5、1丘陵地0.50.5、11山地0.5、112高山地11.22注：(1) 同一城市或测区的同一种比