控制测量课程设计

1、辽 宁 科 技 大 学 课 程 设 计 说 明 书设计题目:鞍山市及周边 E 级学院、系:资源与土木工程学院 专业班级:学生姓名:指导教师:宁殿民 杨凤芸成 绩:2010年 12 月 31 日目录一、作业目的及任务 . . - 1 -二、测区概况 . - 1 -三、测量依据、原则 . . - 4 -四、技术指标 . - 4 -五、技术设计内容步骤 . - 8 -六、高程控制的布设 . . - 11 -七、 1:500测区地形图测绘 . - 12 -八、工作进程、时间安排 . - 12 -九、检查验收 . - 13 -十、上交资料 . - 13 - 十一、经 费 预 算 . - 14 -一、作业

2、目的及任务为满足鞍山市及周边的规划设计用图的需要,受鞍山市委市政府(甲方委托, 辽宁科技大学资源与土木工程学院测绘工程 08级学生 (乙方 承揽 1:500、 1:2000数字化地形图测量任务。 现我单位首先需完成鞍山市及周边规划设计约 378平方公里 的 E 级 GPS 控制网布设。为统一技术要求,以保证成果质量,特编写本技术设计书。 1、范围:根据提供预定方案设定的位置(1:5万地形图,按照提供的有关资料, 以及上述范围进行 1:500、 1:2000地形图的测绘。2、 遵照国家颁布的 城市测量规范 进行 1:500、 1:2000地形图测量布设 E 级 GPS 点及 5” 导线控制点、

3、IV 等水准高程测量。按 500米的密度进行设立,实地绘制点之 记。3、以上成果要求提供一套数字化地形图电子文件及地形图。本次测绘作业主要包括以下几项:1、 测区 E 级 GPS 控制网布设2、 测区 1:500地形图约 378平方公里。3、 四等水准路线总长约 200公里。任务:以上成果要求提供一套数字化地形图电子文件及地形图。二、测区概况鞍山市地处辽东半岛中部, 是中国最大的钢铁工业基地。 有钢都之称。 因市南郊 有一对形似马鞍的山而得名。东部、北部靠辽阳,南部与凤城、庄河毗邻,东南部与 大石桥市接壤,西部与盘山、辽中县连接。市中心距辽宁省人民政府所在地沈阳市 89公里,东距煤铁之城本溪市

4、 96公里,南距大连市 308公里,西南距营口鲅鱼圈新 港 120公里,西距盘锦市 103公里。地理坐标位于东经 122°10123°41,北纬 40°2741°34。全境南 北最长 175公里, 东西最宽 133公里。 总面积为 9252.4256平方公里, 占辽宁省总面 积的 8.4%。其中市区 624.294平方公里(铁东区 21.451平方公里,铁西区 28.784平方公里,立山区 15.9平方公里,千山区 558.159平方公里,海城市 2732.083平方公里,台安县 1393.9916平方公里,岫岩满族自治县 4502.057平方公里。 地

5、势地貌鞍山市的地势地貌特征是东南高西北低, 自东南向西北倾斜。 东南属于千山山脉 延伸部分的山区,一般海拔 300 600米;最高为岫岩的帽盔山,海拔 1141米, 海城一棵树岭次之;山区主峰海拔 931米,面积约为 5271. 44平方公里,占全市总 面积的 56. 97%。中部为千山山脉向西部冲积平原过渡地带,属低山坡岗丘陵区, 一般海拔 100 200米, 面积约为 1232. 56平方公里, 占全市总面积的 13. 32%。 长(春大(连铁路以西系辽河、浑河、太子河冲积平原,一般海拔 5 20米, 全市海拔最低的是台安县韭菜台乡杨塘村,海拔仅 2米;平原面积约为 2748. 4256平

6、方公里,占全市总面积的 29. 71%。河流水系鞍山市境内有大小河流 40余条。其中,较大的河流有辽河、浑河、太子河、大 洋河、 哨子河。 前 3条为过境河, 后 2条流源均在岫岩满族自治县境内。 辽河系全国 七大江河之一,也是流经鞍山市境内的最大河流。该河从台安县西佛镇达连泡入境, 由新华农场的沟哨子镇出境,经盘山县入渤海。在台安境内河段长 70公里,平均河 宽 200米,流域面积 898平方公里。台安县境内还有台安县与黑山县的界河绕阳河、 台安县与大洼县的界河外辽河以及小柳河等, 均系辽河的支流。 浑河源于辽宁省清原 县长白山支脉滚马岭,流经抚顺、辽中、辽阳等市、县,于台安县黄沙坨镇朝阳堡

7、村 入境, 向西南方向流至海城市西四镇三叉河汇入太子河, 经营口入渤海。 该河系海城 市与台安县的界河。在鞍山境内河段长 67.6公里,其中海城段 31.6公里,台安段 36公里,平均河宽 140米,流域面积 3107平方公里。太子河经辽阳县唐马寨入海 城市高坨子镇境内, 由东北向西南流至西四镇与浑河汇合。 该河是海城市西部平原的 大型河流,境内河段长 34.7公里,平均宽 123 150米,流域面积为 3009.8平方公 里。源于海城境内的海城河、五道河、三通河以及源于鞍山市区的沙河、南沙河、杨 柳河、 运粮河均汇入太子河。 大洋河系岫岩满族自治县境内两大内河之一。 发源于岫 岩县偏岭乡一棵

8、树岭南侧, 由西北流向东南, 称偏岭河。 在南流过程中, 接纳境内的 哈达河、汤池河、雅河、牛河、沟连河等,至哨子河乡哨子河街东与哨子河汇合,经 马岭村王家沟东山头出境, 至东港市入黄海。 境内流长 180.2公里, 流域面积 1968.4平方公里。 哨子河系岫岩满族自治县境内另一主干河流。 正源在三家子乡华山村北黑 背区岔口 , 侧源在华山村西北胡家岭。两源在王家东山汇合称哨子河。河段长 171.85公里,流域面积 2155.03平方公里。其支流有牧牛河、石庙子河、青河、古洞河等河 流。气候类型鞍山市地处中纬度的松辽平原的东南部边缘, 属于暖温带大陆性季风气候区。 主 要气候特点是:四季分明

9、,雨热同期,干冷同季,降水充沛,温度适宜,光照丰富, 大风、 冰雹、 旱涝、 霜冻等灾害性天气在不同年份和季节均有不同程度的发生。 春季 (3月 5月大风多,降水少,日照长,回暖快,蒸发大,湿度小;夏季(6月 8月降水多且集中,暴雨多发生在此季,气温高而少酷热;秋季(9月 11月天高气爽,雨量骤减,气温急降;冬季(12月次年 2月雪少北风多,干 燥寒冷。鞍山所辖区域虽属同一个气候带,但因地理环境(地形、地貌、距海远近 不同而有差异。年降水量为 640 880毫米,自东南向西北逐次减少;年平均气 温平原地区为 8.0 9.0, 而东部和东南部山区为 6.3 7.0; 日照小时数年平 均为 235

10、0-2700小时,西北部多于东南部。 三、测量依据、原则1、平面采用 1954年北京坐标系,高程采用 1956年黄海高程系。2、全球定位系统(GPS 测量规范(GB/T18314 2001。3、城市测量规范(CJJ8 99。4、 1:500、 1:1000、 1:2000地形图图式。5、三、四等水准测量规范(GB12898-91国家技术监督局颁布。6、大比例尺地形图机助制图规范(GB14912-94国家技术监督局颁发。7、通过审批的本工程技术设计书。四、技术指标1、 GPS 网的主要技术要求。 注:当边长小于 200m 时,边长中误差应小于 20mm 。当 GPS 网的世界大地坐标系统转换成

11、1954年北京坐标系统时,应满足投影长度 变形值不大于 2.5cm/km;当长度变形值不大于 2.5cm/km时,采用高斯正形投影统一 3º带的平面直角坐标系统 ; 当长度变形值大于 2.5cm/km时, 可采用投影于抵偿高程面 上的高斯正形投影 3º带的平面直角坐标系统或高斯正形投影任意带的平面直角坐标 系统。2、 GPS 网中相邻点间距离 3、布网原则与设计(1 GPS 网应根据测区实际需要和布网状况进行设计。 GPS 网的点应有二点 以上的点相互通视,有利于常规测量施测时的应用。(2 在布网设计中应顾及原有的测绘成果以及各种大比例尺地形图的沿用。(3 为求定 GPS

12、点在地面坐标系的坐标,应与附近的国家高级控制点联测, 联测点数不应少于 2个。(4 GPS 网应由一个或若干个独立观测环构成, 也可采用附合线路形式构成。 各等级 GPS 网中每个闭合环或附合线路中的边数应符合下表规定: 4、 GPS 选点与标石埋设(1 选点前应收集与工程相关的各项资料:测区 1:5万地形图;原有控制测量 资料,包括点的平面坐标、高程、坐标系统、技术总结等有关资料,以及其他测绘 部门所布设的控制测量成果资料。(2各等级三角点均应建立永久性的测量标志。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。建造的觇标必须 标形端正,标心和圆筒应与铅

13、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,不得超过 0.1m 。(3 GPS点位的选择应符合技术要求,有利于使用其他测量方法进行联测;点 位的基础应坚定稳固, 易于长期保存, 并有利于安全作业 ; 点位应便于安置接收设备 和操作, 视野开阔, 被测卫星的地平高度角应大于 15。 ; 点位应远离大功率无线点发 射源(如电视台、微波站等,其距离不得小于 200m, 并应远离高压输电线,其距离 不得小于 50m ;点位附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体。应在橹柱的适当位置 用

14、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。 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。(4 各等级 GPS 点均需埋设永久性标石,标石埋设采用混凝土预制桩埋设,也 可采用现场灌制标石。(5 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。(6标石埋设要求:、盐碱地区埋设混凝土标石,须加涂沥青,以防腐蚀。、 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。、埋石时,须使各层标石的标志中

15、心严格在同一铅垂线上,其偏差不大于 3mm 。并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。5、仪器设备的技术要求(1接收机的选择 (2外业观测 基本技术要求 观测作业要求:每时段采集数据前,作业员应量取天线高,记录此时段的 接收卫星数、卫星号、各通道信噪比、故障情况;一个时段观测过程中不得进行关 闭接收机又重新启动、进行接收机初始化(发现故障除外、改变卫星高度角、改 变数据采集间隔、改变天线位置;观测员在作业期间不得擅自离开测站,并应防止 仪器受震动和被移动,防止人和其他物体靠近仪器、以免遮挡卫星信号;观测时不 应在接收机旁使用手机和对讲机,避免干扰卫星信号

16、;在观测过程中应保证接收机 正常工作,数据记录正确,每天观测结束后,应及时将数据输出到计算机硬、软盘 上,确保观测数据不会丢失。 (3数据处理基线解算的质量检验:无论采用单基线模式或多基线模式解算基线,都应在 整个 GPS 网中选择一组完全的独立基线构成独立环,各独立环的全长闭合差应满足 W 2*SQR(3*n ,W为环闭合差, n 为独立环中的边数, 为标称精度 ; 复测基线 的长度较差,不宜超过 ds 2*SQR(2.复测与重测:无论何种原因造成一个控制点不能与两条合格独立基线相联 结,则在该点上必须补测或重测不得少于一条的独立基线。 GPS 网平差处理:无约束平差中,基线向量的改正数(V

17、 x 、 V y 、 V z 绝对值应满足 V x 3* V y 3* V z 3*, 当超限时, 可认为该基线或其附 近存在粗差基线,应采用软件提供的或人为的方法剔除某些误差较大的基线值,直 至符合要求 ; 约束平差中,基线向量的改正数与剔除粗差后的无约束平差结果的同 名基线相应改正数的较差 (dV x 、 dV y 、 dV z 应符合 dV x 2* dV y 2* dV z 2*,当超限时,可认为作为约束的已知坐标、距离、已知方位与 GPS 网不 兼容, 应采用软件提供的或人为的方法剔除某些误差较大的约束值, 直至符合要求。 6 、 判断和检查点间的通视若地貌不复杂,设计者又有一定读图

18、 经验时,则可较容易地对各相邻点间的通 视情况作出判断。若有些地方不易直接确 定,就得借助一定的方法加以检查。下面 介绍一种简单可靠的方法图解法。 如图 2-23所示。设 B A , 为预选的点,C为 AB 方向上的障碍物, C B A , , 三点的高程如图中所注。图 2-23取一张透明纸,将其一边与 B A , 两点相切,在 C B A , , 三点处分别作纸边的垂线, 垂线的长度依三点的高程按同一比例尺绘在纸上,得 A A '、 B B '、 C C '。连接 B A '',若C '在 B A ''之上(如本例所示,则不通视

19、;如 C '在 B A ''之下,则通视。但必须注意:当 C '很接近 B A ''时, 还得考虑球气差的影响。 例如, 当 C '距任一端点为 1.2km 时, C '虽比 B A ''低 0.1m ,但实际上并不通视。五、技术设计内容步骤(一已有资料分析1、图件资料1本工程收集到王家庄、国家三等点小营盘、国家三等点泥沟堡、国家三等点扑鸽 拉子,此四点作为本工程平面控制起算点。2本工程收集到鞍山市委一个国家二等水准点,系 1956年黄海高程系成果,作为 本工程高程控制起算点。3委托方提供的 1:5万地形图, 1:

20、5万地形图的地物、地貌逼真,取舍恰当,为 本次测量工作的交通、选埋、控制点联测及测图分幅等工作提供了方便。 4 起算数据列表如下: 2、 坐标系统、高程系统和基本等高距、图幅分幅1 平面采用 1954年北京坐标系、高程采用 1956年黄海高程系。 2 基本等高距 1:500为 0.5米、 1:2000为 2.0米。3 测区地球平均曲率半径 R=6365500m,大气折光系数 K=0.14。4 1:500图幅采用自由分幅, 1:2000图幅采用 50*50正规分幅;图幅号采用图 幅西南角坐标 X , Y 的千米数表示, X 坐标在前, Y 坐标在后, 1:500、 1:2000中间 以短线相联;

21、图号由西往东、由北往南用阿拉伯数字按顺序编号 , 即 1、 2、 3、 ; 图幅内有明显地形、地物名的应标注图名。5图幅编辑时:图名、图号、图幅号应按上下顺序排列在图幅上方的正中;图 幅上方右侧标注工程名称;图幅左下方标注测绘单位名称。(二 施工质量、进度保证及技术难点解答1经过实地踏勘,本测区部分位于丘陵地区、山地广布、丘谷之间地势起伏延 绵, 这些都给测绘工作带来了一定的困难。 为了保证生产质量、 施工进度及后继工程 服务, 我单位组织专业技术小组进行踏勘、 搜集资料、 编写设计书, 严格按 ISO9000质量管理体系操作运行。2组织了以张某等 5名工程师, 5名专业技术员, 8名测工组成

22、共 5小组的队 伍。3组织了下列主要测绘仪器:Trimble 4000SE全球定位接收机 5台、杰科 FALDY-7i 型全站仪 1台 (尼康 2” 级 、 拓普康 211D 全站仪 1台 (5” 级 、 索佳 BS3自动安平水准仪 1台、西安光学仪器厂产大平板仪 4台套、东芝便携式手提电脑 1台、方正 1800A 台式电脑 4台,佳能 4650型喷墨式打印机 1台、摩托罗拉 GP88型 对讲机 5台、 PCE500S 计算机 1台及各相应配套设备。4我单位实行质量责任终身制,对以后的质量跟踪、后继服务等起到一定的保 障。5 为了保证工程的顺利进行, 我单位组织了各小组对本工程可预见的技术难点

23、、 工程质量及进度、安全生产等问题进行了讨论,本工程是块状地形约 378平方公里, 经讨论决定平面位置采用全球定位系统, 联测高等级控制点, 以边连式、 点连式推进 布设首级 GPS 点 26个, 高程测量由于一般的四等附合水准路线控制的路线不长, 路 线过长时最弱点中误差难以保证, 故决定采用布设四等水准网的方式进行施测, 以确 保四等水准高程的精度, 平差时按结点网进行严密平差, 在施测过程中, 与三角高程 进行比较发现问题便及时处理。有对照最新航片修测出版的 1:10000地形图 8张,图件精度满足控制选点设计 要求,可供踏勘和图上选点使用;另有测区 1:20000地形图一张,可供踏勘使

24、用。 (三、平面控制的设计实施1、 首级控制的设计首级控制拟在三等国家三角点的基础上布设 GPS 网。 GPS 网的网形结构见如下 整个网由多个同步环组成,整体平差。平面起算数据为辽宁省测绘局提供的四 个国家三角点成果。由于原四等网采用高斯-克吕格分带投影, 3°带中央子午线 为 123°。本次测区位于东经 122°10123°41,北纬 40°2741°34, 离中央子午线不远,长度变形较小,其变形没有超过了国家规范规定的 2.5cm/km的要求,故采用 3°带投影,取 1954年北京坐标系。 GPS 网的布设规格和技术要

25、求 均按规范规定的作业依据有关条款执行。首级控制点在地面均为现场混凝土浇灌约为 0.5米深的标石,屋顶点为凿刻标 志。 控制点均选在高建筑物上或较为稳固便于使用的地面上, 便于寻找和长期保存。 点号编号统一采用 n (n=1、 2、 3、。首级网的观测采用 Trimble 4000SE单频 GPS 接收机(五台套进行外业观测, 其标称精度为 :距离:10+2×10-6×d(mm 高程:20+2×10-6×d(mm 方向:1+5/d(s 其中 d 为基线边长度(单位:公里。全网共由 9个同步环组成, 26个控制点(其中 4个已知点,重复设站数为 1.731

26、 > 1.6,平均边长为 8.829cm < 10cm(即平均边长在 2 5公里 , 每条基线观测 时长 5060分钟,观测方法和限差要求均按规范规定的有关条款执行。内业在笔记 本电脑上利用 Trimble 公司的专用数据传输软件传输数据,基线解算和平差处理采 用武汉大学的 GPSADJ GPS 网与地面网平差或联合平差软件。软件均为商品化软件 能确保成果计算的正确性和可靠性,计算中数字取位均按规范有关条款执行。 2、 加密控制加密控制拟在 GPS 网控制点基础上利用经严格检验的全站仪 TOPCON GTS311 (其标称精度为 :测角 2,测距 2+2×10-6mm 和

27、 NIKON DTM430E (其标称精度 为 :测角 2,测距 3+2×10-6mm 布设 12个点的支导线。支导线的距离往返观 测。限差要求均按规范规定的有关条款执行。3、 判断和检查点间通视已知点 A (高程 18.4m 与 8号点(57.9m ,根据技术指标中第六条判断点间 通视的方法,可以知道已知点 A 与 8号点通视。六、高程控制的布设高程控制拟在测区内已有三等水准点和四等水准点按四等水准要求布设附合水 准路线。在地面上的 GPS 点和部分支导线点联测入水准路线中,平面控制没有的地 方在路线上每隔 12公里凿刻一个水准标石。水准测量采用经严格检的 S3型自动 安平水准仪

28、SOKKI CB2和经检验的区格式木质双面水准标尺进行观测,观测方 法和限差要求及数字取位均按规范有关条款执行。水准平差按测站定权和距离定权 进行两次严密平差,以便检核。七、 1:500测区地形图测绘测区地形图测绘, 外业数据采集设备为经严格检验的全站仪 TOPCON GTS311 (精度 :测角 2 ,测距 2+2×10-6mm 、 NIKON DTM430E (精度 :测角 2 ,测距 3+2×10-6mm 、 TOPCON GTS225(精度 :测角 6 ,测距 5+3×10-6mm 、其 操作严格按照 1:500数字化地形图碎部测量的技术要求执行。 内业采用南方 CASS7.1成图系统数字化成图,成果由绘图仪打印和光盘刻录输出八、工作进程、时间安排由于时间紧任务重, 为了保质保量地完成本次作业任务, 安排 5个测绘小组同时 开工,各小组除上述各套仪器设备外,还各配备对讲机一对,电记本电脑