数字测图高程控制技术设计报告

1 数字测图高程控制技术设计报告 一、概述 本次任务是对本溪市经济开发区 石桥子地区进行比例尺为 1:500 的数字测图，其面积大约一平方公里，主要以药材、玉米等经济作物为主，还包含大面积荒草，有一人多高，为测图大大地增加了难度。石桥子隶属于辽宁省本溪市西湖区，是一个新兴的经济开发区，在这里，我们将进行为期一个月的数字测图任务。巩固课堂所学知识，加深对控制测量学、数字测图的理解，能够用有关的理论指导实践，做到理论与实践相结合，提高分析问题、解决问题的能力，对测绘学基础的基本内容进行实际应用，使所学的知识进 一步巩固、深化。 测区位于辽宁省本溪市溪湖区石桥子镇，距沈阳 43 公里，距本溪 21 公里，规划面积 方公里，辖区总面积 88 平方公里。石桥子镇位于本溪市区北部，是本溪市新成立的经济开发区，有中国药都的美誉，该区正处于建设阶段，由于本溪市竭力将其打造成药都，所以此处大部分为制药厂。该地区交通便利，属于中温带湿润气候区，全地区年平均气温为 最热的七月，月平均气温为 最冷的一月，平均气温为零下 雨量比较充足，年平均降水量为 800米，其中一半集中在夏季的七、八月份。 二、已有资料利用情况 本次测量采用 1980 西安大地坐标系，测区布设了九个一级导线点，已知控制点共三个，均分布在校园内，距测区并不远，但因彼此间不通视，故要引支点测其坐标。 已知点坐标 三、控制测量 程控制测量 采用四等水准 的作业方法进行。高差较大的地域采用三角高程方法，高差较小的地域采用几何水准方法，四等水准线路主要沿道路布设。 1）、水准测量主要技术要求 四等水准测量技术要求 点号 A（ 001） B（ 007） C（ 006） 备注 X Y H 2 每千米高差中数中误差 附（闭）合水准路线长 (路线闭合差 （ 偶然中误差 M 全中误差 5 10 15 注： L 为附（闭）合路线长度，以公里为单位。 四等水准观测技术要求 视距 前后视距差 前后视距 累积差 红黑面 读数差 红黑面所测 高差之差 视线高 度 80m 5m 10m 丝能读数 四等水准测量采用中丝读数法双面标尺，直读距离，观测顺序为后前前后。 2）、水准测量记录要求 1、所有观测数据，应随测随记。严禁转抄、伪造。文字与数字应力求清晰。记录数字中尾数读错不得更改，应划去重测，对取用的已知资料，均应由两人独立进行百分之百的检查、核对，确认无误后，方可提供使用。 2、所有观测放样手薄，必须保持完整。不得缺页、空页。 3、测量成果应妥善保管。 3）、水准测量的注意事项 1、四等水准每一测段的往测与返测， 测站数均应为偶数，否则应加入标尺零点差改正。由往测转向返测时，两根标尺必须互换位置，并应重新安置仪器。 2、在一个测站上，四等水准尽量少作两次调焦。 3、工作间歇时应选择两个坚固可靠，便于放置标尺的固定点作为间歇点，并作出标记。间歇后，应进行检测。检测结果如符合要求，则可继续观测，否则须从前一水准点起重测。检测记录用红笔圈起，其高差在正式成果中不予采用，不合要求的检测记录应划去。 4、在一 个测站上，只有当各项检核均符合限差要求时，才能迁站。如其中有一项超限，可以在本站立即重测。如果仪器迁站后才发现超限，则 应从前一水准点或间歇点起重测。 5、测绘仪器、工具，应精心爱护，妥善保管，按测量法规定及时检定，检查、校正和修理。 面控制测量 1、导线网布设 如图 1 所示，导线从已知控制点 B 和已知方向 发，经过 1、 2、 3、 4最后仍回到起点 B，形成一个闭合多边形，这样的导线称为闭合导线。闭合导线本身存在着严密的几何条件，具有检核作用。 3 水平角测量和距离测量技术要求见表 1。 表 1 一级导线测量基本技术要求 水平角 垂直角 距离 测回数 同一 方向两测回较差 测回数 同一站指标差之差 测回数 读数差 2 18 （中丝法） 2 18 1 5 2 光电测距导线的主要技术要求 等级 测图 比例尺 导线 长度 /m 平均边长 /m 测距中误差 /角中误差 / 导线全长相对 闭合差 测回数 方位角闭合差 / 级 3 600 300 15 5 1/14 000 2 4 二级 2 400 200 15 8 1/10 000 1 3 三级 1 500 120 15 12 1/6 000 1 2 图根 1； 500 900 80 1/4 000 1 1： 1 000 1 800 150 1： 2 000 3 000 250 注： n 为测站数。 （三）闭合导线内业计算 闭合导线如图 3 所示，计算示例见表 3。其内业计算步骤如下。 、角度平差 、角度闭合差： W 内 01802 ）（ n 式中 :n 折角 的个数。 、角度闭合差限差： x A B 1 2 3 4 1 闭合导线 4 允W （） 式中 :n 折角 的个数。 、角度改正数： V i明：V 的单位应相同，一般以秒为单位。 、检核计算： V 图 3 闭合导线 发现有时上式不相等，这是由于角度改正数计算时取有效位而产生的凑整误差造成的。为了使检核计算式两端相等，应将凑整误差分配到观测角改正数V 这称为凑整误差调整。 该凑整误差调整的原则是：在短边两端的观测角对应的改正数V 个观测角对应 的改正数V 、平差角计算： i i V 01802 ）（ n 、推算导线各边坐标方位角 、计算导线各边坐标方位角： 01 8 0即： 01 180 或者： 01 8 0即： 01 180 、检核计算： 从已知边 始，再推回到已知边 束，则已知边坐标方位角的计算值 应与其已知值 0180 相等。这里需要强调的是：已知边与未知边的连接角若测错或整理数据过程中转抄错，在计算中将无法发现。因此，观测前，应加强对已知点位和已知方向的确认，保证无误；观测中，应保证观测角值观测准确无误（一般应比 角多测一个测回）；计算中，应保证角的转抄准确无误。 、坐标增量计算 、坐标增量： 5 、坐标增量闭合差： 测X 理X 测X 测Y 理Y 测Y 22 W （ 导线全长闭合差，也叫导线点位闭合差） 说明：当导线长度短于规范规定的31时，导线点位闭合差不应大于图上 即： 允 （） （为测图比例尺分母） 20001 （ 导线全长相对闭合差） 、坐标增量改正数： 检核计算： 根据上述检核计算公式实际计算时，会发现有时上式不相等，这是由于坐标增量改正数 了使检核计算式两端相等，应将凑整误差分配到坐标增量改正数 这称为凑整误差 调整。 该凑整误差调整的原则：在长边所对应的坐标增量改正数 个 、改正后坐标增量： X 理X Y 理Y 图 4 独立测区的闭合导线 6 、坐标计算 ： )1(1 (1 末点坐标的 计算值应与其已知值完全相等，否则，说明计算过程有误。 独立测区所布设的闭合导线如图 4 所示，常常是假定一个地面点为已知点，如图中的 A 点；假定一条边的坐标方位角已知，如图中的 4A 。这种图形没有连接角 。其内业平差计算的思路与方法与图 3 所示的闭合导线基本相同。 2、 型网型方案设计 的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接、三角锁连接、导线网连接、星形连接等几种基本方式。本次主要采用边连接式，每次用至少三台接收机，组成 ，能保证网的几何强度，提高网的可靠指标。 在实际布网设计时遵循以下几个原则： 一般应采用独立观测边构成闭合图形，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。 作为测量控制网，其相邻点间基线向量的精度，应分布均匀。 点应尽量与原有地面控制点相结合。重合点一般不少于 3 个（不足时应联测），且在网中分布均匀，以可靠地确定 与地面之间的转换参数。 点应考虑与水准点重合，而非重合点，一般应根据要求以水准测量（或相当精度的测量方法）进行联测，或在网中布设一定密度的水准联测点。 为了便于 测量观测和水准联测，减少多路径影响， 点一般应设在视野开阔和交通便利的地方。 为了便于用经典方法联测或扩展，可在 点附近布设一通视良好的方位点以建立联测方向，方向点与观测站距离一般应大于 300 米。 1）、选点与埋标 选点 由于 量观测站之间不一定要求相互通视 ,而且网的图形结构也比较灵活 ,所以选点工作比常规控制测量的选点要简便。但由于点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和保证测量结果的可靠性有着重要的意义 ,所以选点工作还应遵守以下原则 : 应设在易于安装接受设备、视野开阔的较高点上 ; 目标要显著 ,视场周围 15以上不应有障碍物 ,以减小 号被遮挡或被障碍物吸收 ; 应远离大功率无线电发射源 (如电台、 微波站等 ),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。以避免电磁场对号的干扰 ; 附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接受的物体 ,以减弱多路径效应的影响 ; 应选在交通方便 ,有利于其他观测手段扩展与联测的地方 ; 基础稳定 ,易于点的保存 ; 7 人员应按技术设计进行踏勘 ;在实地按要求选定点位。当利用旧点时 ,应对旧点的稳定性、完好性 ,以及觇标是否安全、可用性进行检查 ,符合要求方可利用。 标志埋设 应埋设具有中心标志的标石，以精确确定点位 ，点的标石和标志必须稳定、坚固长久保存和利用。 每个点位标石埋设结束后，应提交以下资料： (1)点的记录。 (2)的选点网图。 (3)土地占用批准文件与测量标志委托保管书。 (4)选点与埋石工作技术总结。 2）、作业原则与要求 业工作一方面，要有较多的多余观测，以提高观测成果的精度和可靠性，另一方面，还要考虑各待测点的点位精度的均匀性和各观测时段的独立性。因此，业工作的原则是： 中各待测点的设站次数应相同； 优先测量点间距离较近的点，同时沿最短距离欠站； 应该联测 相距较远的高等级已知点； 中各待测点每次重复设站都使用不同的接受机。 确定观测时段时，需要分析最新的星历预报并与实地结合的原理选定，选择合适的 以保证观测精度，确保工作顺利进行，减少作业返工量。 制网精度要求 D 级主要用于中、小城市、城镇及测图、地籍、土地信息、房产、物探、勘测、建筑施工等的控制测量。根据城市测量规范本次设计平面控制网精度要求如下： 得大于 5W(相对于起算点 ) 不得大于 5短半轴 或点位在坐标轴方向的误差 计算；相对点位中误差 可根据两点的相对点位误差椭圆的长半轴 短半轴 坐标 增量的误差 m x 和 m y 或边长误差 方向角误差 m” s 及边长 S 来计算即 m x2+m m a/p 2 根据城市测量规范知 等级 平均边长 (测角中误差 （ ） 起始边边长相对中误差 最弱边边长相对中误差 四等 2 1/120000（首级） 1/80000 (加密 ) 1/45000 量精度分级 等级 平均距离（ a (b(1 10) 最弱边相对中误差 8 D 2 10 10 1/ 各等级 邻点间弦长精度用下式表示 = 22()a 线向量的弦长中误差 (亦即等效距离误差； a 收机标称精度中的固定误差 ( b 收机标称精度中的比例误差系数 ( d 中相邻点间的距离 ( 3）、 量作业的基本技术要求 业工作一方面，要有较多的多余观测，以提高观测成果的精度和可靠性，另一方面，还要考虑各待测点的点位精度的均匀性和各观测时段的独立性。因此，业工作的原则是： 中各待测点的设站次数应相同； 优先测量点间距离较近的点，同时沿最短距离欠站； 应该联测相距较远的高等级已知点； 中各待测点每次重复设站都使用不同的接受机。 确定观测时段时，需要分析 最新的星历预报并与实地结合的原理选定，选择合适的 以保证观测精度，确保工作顺利进行，减少作业返工量。 各级 业测量均有技术要求，本次控制测量采用 D 级 ,按照规程规范，其基本技术要求按下表中相应规定执行： 四等 对定位测量的主要技术规定 同时观测有效卫星数 4 卫星截止高度角 15 有效观测卫星总数 4 观测时间段 测时段长度 / 10 数据采样间隔 5 15 时段中任一卫星有效观测时间 / 3 点位几何图形强度因子 /8 测及数据记录 天线安置完成后，在离开天线适当位置的地面上安放 收机，接通接收机与电源、天线、控制器的连接电缆，即可启动接收机进行观测。 接收机锁定卫星并开始记录数据后，观测员可按照仪器随机提供的操作手册进行输入和查询操作。 5）、注意事项： 当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后，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，方能输入有关测站和时段控制信息。 接收机在开始记录数据后，应注意查看有关观测卫星数量、卫星号、相位测量残差、实时定 位结果及其变化、存储介质记录等情况。 一个时段观测过程中，不允许进行以下操作：关闭又重新启动；进行自测试 (发现故障除外 )；改变卫星高度角；改变天线位置；改变数据采样间隔；按动关闭 9 文件和删除文件等功能键。 每一观测时段中，气象元素一般应在始、中、末各观测记录一次，当时段较长时可适当增加观测次数。 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接收机，听到仪器的低电压报警要及时予以处理，否则可能会造成仪器内部数据的破坏或丢失。对观测时段较长的观测工作，建 议尽量采用太阳能电池板或汽车电瓶进行供电。 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簿之中。 接收机在观测过程中不要靠近接收机使用对讲机；雷雨季节架设天线要防止雷击，雷雨过境时应关机停测，并卸下天线。 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方可迁站。 观测过程中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。 四、测图作业方法及内业处理 野外用拓普康全站仪采集数据，现场草图记录 。 内业采用 件成图，其步骤如下： 1、内业数据传输： 格式转换：将保存的数据文件转换为成图软件（如 式的坐标文件格式。执行下拉菜单“数据 /读全站仪数据”命令，在“全站仪内存数据转换”对话框中的“全站仪内存文件”文本框中，输入需要转换的数据文件名和路径，在“ 标文件”文本框中输入转换后保存的数据文件名和路径。这两个数据文件名和路径均可以单击“选择文件”，在弹出的标准文件对话框中输入。单击“转换”，即完成数据文件格式转换。 展绘碎部点、成图：执行下拉菜单“ 绘图处理 /定显示区”确定绘图区域；执行下拉菜单“绘图处理 /展野外测点点位”，即在绘图区得到展绘好的碎部点点位，结合野外绘制的草图绘制地物；再执行下拉菜单“绘图处理 /展高程点”。经过对所测地形图进行屏幕显示，在人机交互方式下进行绘图处理、图形编辑、修改、整饰，最后形成数字地图的图形文件。 2、内业成图方法： 在外业无码作业数据采集的基础上，内业将利用外业草图，采用南方 图比例尺为 1： 1000。地貌与实地相符，地物位置精确，符号利用要正确。所成的电子地图进行了严格分层管理，可出各 种专题地图的要求。图形格式