大地测量学基础课程设计报告-灯湖矿区控制网设计.docx

工程测量控制网技术设计说明书 姓名： 班级：测绘09-4 学号：07093041 环境与测绘学院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矿大测绘队：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的地图。所给图为1:50000地形图，虚线范围内为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，矿井最大单翼长度为5km，井深一般不超过800m。为了满足矿山设计、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。 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1.地理概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。全年平均气温为+15，夏季气温较高，一般为30左右，冬季有雪，但不寒冷，最低气温为-5，冻土线深度为0.1m。全年平均风力为23级，夏季略受台风的影响。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、材料及食宿均可就地解决。三、已有测绘成果资料1.三角成果及其精度国家二等网点3个：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此点系1959年有xx测绘队施测，作业依据的规范为一、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的2个标石保存完好：点号 等级 x（m） y（m） h（m）-4 二35.000-2 二46.000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，成图效果良好，可供技术设计图上选点使用。地形图见成果图。四、坐标系统的选择和处理 广具山和玉山为预测区的两端，；根据公式相对变形1:40000,固不需要变换坐标系统；处于下图的第一区域，测区中地面点的高程h和横坐标y都满足测区所限定的范围，则不必选择独立坐标系。五、平面控制网1.e级gps首级控制网网首先对测区的地形地貌有一个大概的了解，根据上述对gps网的要求选择合适的点，除三个已知点之外，还重新选了9个点，一共是12个观测点，对已知点用0,0,0进行标记，其他点用1-9标记。采用3台gps接收机的作业方法，分为11个时段，独立基线为22条。设计网型见附录一。然后对gps网中的独立基线进行图上测量，用cad实现，换算到实际距离，然后对每条独立基线定权，设计基线向量的观测精度为：则基线向量的观测中误差为：取平均基线长度的中误差为单位权中误差，根据此式将每条独立基线的权值确定。如下：认真领悟间接平差的实质，取每个未知点的横纵坐标为参数，每条基线向量列出两个误差方程：取横纵坐标为参数的系数即可得出系阵b，如上表所示；然后将p阵和b阵导入到matlab中进行运算，计算出nbb后转置，即得出协因素阵qxx；协方差阵dxx=，见附表一所示。由表可以看出9号点的中午差最大大13.2mm20mm;固此e级gps测图控制网次设计合理！首级控制网设计所涉及到的权阵p，qxx，nbb见附表二所示。主要技术依据：2.一级导线加密网 在视野较开阔，离矿井较近的的区域进行加密。采用全站仪按规范要求进行测角量边。设计的导线网如图所示由于用导线网加密，固测角测边的中误差都相等，边和角的权都是1.编写如下matlab程序计算：b=zeros(19,18); % 给误差方程系数阵的元素赋0,行数是观测值个数,列数是未知数个数.jkh=1,-1,2;2,3,1;3,2,4;4,3,5;5,4,6;6,7,5;7,6,8;8,7,9;9,8,-2;%观测角的端点编号9jk=1,-1;1,2;2,3;3,4;4,5;6,5;6,7;7,8;8,9;9,-2;%观测边的端点编号10xyjs=92600,6200;92000,6600;90500,6800;91300,6650;90000,7200;89550,8000;88800,7900;88100,7860;87700,8450;93400,6000;86800,8850;%各点近似坐标%9个未知，2个已知ro=2062.65;i=1; while 1 if i=10;%观测角的个数是9,因此i=10时中断 break; endj=jkh(i,1);k=jkh(i,2);h=jkh(i,3); if j=0 j=9+abs(j);%未知点个数是9个 end if k=0 k=9+abs(k);%未知点个数是9个 end if h=0 h=9+abs(h);%未知点个数是9个 end dxjk=xyjs(k,1)-xyjs(j,1);dyjk=xyjs(k,2)-xyjs(j,2); dxjh=xyjs(h,1)-xyjs(j,1);dyjh=xyjs(h,2)-xyjs(j,2); sjk0=dxjk*dxjk+dyjk*dyjk; sjh0=dxjh*dxjh+dyjh*dyjh; j=jkh(i,1);k=jkh(i,2);h=jkh(i,3); if j=0 & k=0 a=0; end if j=0 b(i,k*2-1)=-ro*dyjk/sjk0;b(i,k*2)=ro*dxjk/sjk0; end if k=0 b(i,j*2-1)=ro*dyjk/sjk0;b(i,j*2)=-ro*dxjk/sjk0; end if k=0 & j=0 b(i,j*2-1)=ro*dyjk/sjk0;b(i,j*2)=-ro*dxjk/sjk0;b(i,k*2-1)=-ro*dyjk/sjk0;b(i,k*2)=ro*dxjk/sjk0; end if j=0 & h=0 a=0; end if j=0 b(i,h*2-1)=ro*dyjh/sjh0;b(i,h*2)=-ro*dxjh/sjh0; end if j=0 & h=0 & h=0 b(i,j*2-1)=b(i,j*2-1)-ro*dyjh/sjh0;b(i,j*2)=b(i,j*2)+ro*dxjh/sjh0;b(i,h*2-1)=ro*dyjh/sjh0;b(i,h*2)=-ro*dxjh/sjh0; end i=i+1; end while 2 if i=20;%观测角加上观测边的总数是19,因此i=20时中断 break; endj=jk(i-9,1);k=jk(i-9,2);%减去观角的个数,9 if j=0 j=9+abs(j);%未知点个数是9个 end if k=0 k=9+abs(k);%未知点个数是9个 end dxjk=xyjs(k,1)-xyjs(j,1);dyjk=xyjs(k,2)-xyjs(j,2); sjk0=sqrt(dxjk*dxjk+dyjk*dyjk); j=jk(i-9,1);k=jk(i-9,2);%减去观角的个数,9 if j=0 & k=0 a=0; end if j=0 b(i,k*2-1)=dxjk/sjk0;b(i,k*2)=dyjk/sjk0; end if k=0 b(i,j*2-1)=-dxjk/sjk0;b(i,j*2)=-dyjk/sjk0; end if k=0 & j=0 b(i,j*2-1)=-dxjk/sjk0;b(i,j*2)=-dyjk/sjk0;b(i,k*2-1)=dxjk/sjk0;b(i,k*2)=dyjk/sjk0; end i=i+1; end p=blkdiag(1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1);%观测角和观测边的权阵 nbb=b*p*b;qxx=inv(nbb);计算得出nbb，qxx，dxx=。最弱点为第三点，边中误差dxx= 3.30502115;从玉山到石红村的一级导线加密设计合理！主要技术依据见下表：六、高程控制网以国家二等水准点ii-2,ii-4起始点，布设一条三等水准附合路线，作为矿区高程首级控制网。途径石红和上村两处。所布网型见附录二。运用间接平差的方法，计算出点的高程平差值.=x1-x2;得出 b阵如下所示。根据相邻水准点间的距离确定权阵p；取水准点之间的距离平均值的权作为单位权。计算nbb=b*p*b,qxx=inv(nbb), dxx=;最弱点为第15号点，中误差dxx=2.55120120;相关协因素阵dxx为：相关技术依据：七、技术依据及作业方法1、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；2、选校仪器（1）外业观测使用仪器标称精度优于10mm+*d的gps双频接收机,仪器性能可靠，精度满足设计要求.（2）徕卡公司生产的tps1100系列全站仪（tca2003自动全站仪）。（3因瓦基线尺，ds1水准仪仪器检视（外观检视）圆水准器安置正确性的检校（使各方向位置气泡都居中）光学测微器效用正确性和分划值的检定3、埋石造标（钢标）4、观测方法及限差gps观测模式静态数据采集间隔20秒卫星截止高度角15天线安置的对中误差1mm有效观测卫星数 4两次丈量天线高之差3mm观测时段长度40分卫星的几何图形强度因子pdop8观测时段数11任一卫星的有效观测时间15分表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110201/1万加密网采用附和导线表2. 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高程控制采用四等闭合水准网表3. 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30l5、工作量综合计算及工作进程计划整个任务计划由6名测绘人员5天内共同完成。第一天：全体队员深入测区了解现场情况，踏勘选点，依据规范埋石造标。第二、三天：3名队员组成平面组，进行gps观测；3名队员组成高程组，进行水准观测。第四天：全体队员进行内业计算，平面组和高程组进行互检。第五天：（对超限部分进行补测，重新平差）起草，修订技术说明书。6、经费预算项目数目价格（人民币）费用（人民币）gps单频接收机3台1.5万4.5万dsi水准仪1台0.8万0.8万全站仪1台2万2万标石21个100元0.21万生活补贴6人100元0.3万住、行6人200元0.6万其他1万合计9.41万人民币。卫星遥感影像图上进行控制网设计一、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。二、测区概况简述本测区中心位置为东经117，北纬34，测区地处城镇，交通发达，建筑密集。测区中心予以面积约为7平方公里的湖泊，湖中有一条路，南北走向平分湖泊。其他自然资料和人文资料不详。三、已有资料图中d025,d026，d018为d级gps控制点，其高斯平面坐标和水准高程如下表示：（1980年西安坐标系、中央子午线经度117度）序号点号x（米）y（米）h（米）备注1d01837926703951822240.446平面坐标为d级gps点高程为国家二等水准点2d02537897333951101538.6633d026378900739515904182.514四、坐标系统的选择和处理d018和d025为测区的两端，；根据公式相对变形1:40000,固不需要变换坐标系统；处于下图的第一区域，测区中地面点的高程h和横坐标y都满足测区所限定的范围，则不必选择独立坐标系。五、平面控制网1.e级gps首级控制网网 首先对测区的地形地貌有一个大概的了解，根据上述对gps网的要求选择合适的点，除三个已知点之外，还重新选了9个点，一共是12个观测点，对已知点用0,0,0进行标记，其他点用1-9标记。采用4台gps接收机的作业方法，分为6个时段，独立基线为18条。设计网型见附录三。然后对gps网中的独立基线进行图上测量，实际距离，然后对每条独立基线定权，设计基线向量的观测精度为：则基线向量的观测中误差为：用间接平差的方法对设计网型进行平差估计，估算出最弱点中误差。各控制点坐标为点号纬度经度xyd02534145.87117 715.003789798.5231511132.5217d026341342.081171026.023789072.5429516022.3625d018341540.811171156.853792735.2995518339.91481341513.87117 722.473791894.0743511321.16472341555.72117 750.573793184.5211512038.4837334162.61117 96.093793399.508251397070117 914.293791184.0140514183.30555341356.28117 858.253789506.5285513775.33196341451.731171031.023791218.9268516146.63867341430.491171212.483790569.2747518744.12468341615.571171034.933793802.5175516242.21179341333.501171143.353788811.7504518002.0571认真领悟间接平差的实质，取每个未知点的横纵坐标为参数，每条基线向量列出两个误差方程：取横纵坐标为参数的系数即可得出系数阵b：取平均基线长度的中误差为单位权中误差，根据此式将每条独立基线的权值确定。nbb=b*p*b;qxx=inv(nbb);计算得出nbb，qxx，dxx=。最弱点为第9点，边中误差dxx= 18.1。2.一级导线加密网如图在首级网的控制点3和d018间布设一级导线加密网。各加密点的坐标为点号纬度经度xy-134162.60117 96.103793399.2005513970.4358-2341615.571171034.933793802.5175516242.21171341552.14117 919.403793077.402651431167117 924.503792570.1016514442.42713341552.69117 944.633793095.3580514956.60594341534.73117101.283792542.6338515383.47205341553.321171014.033793116.0010515708.71526341553.771171039.393793130.9771516357.4761编写matlab程序估算最弱点中误差：b=zeros(13,12); % 给误差方程系数阵的元素赋0,行数是观测值个数,列数是未知数个数.jkh=1,-1,2;2,3,1;3,2,4;4,3,5;5,4,6;6,-2,5;%观测角的端点编号6jk=1,-1;1,2;2,3;3,4;4,5;6,5;6,-2;%观测边的端点编号7xyjs=3793077.4026,514311.1714;3792570.1016,514442.4271;3793095.3580,514956.6059;3792542.6338,515383.4720;3793116.0010,515708.7152;3793130.9771,516357.4761;3793399.2005,513970.4358;3793802.5175,516242.2117;%各点近似坐标%8个点，6个未知，2个已知ro=2062.65;i=1; while 1 if i=7;%观测角的个数是6,因此i=7时中断 break; endj=jkh(i,1);k=jkh(i,2);h=jkh(i,3); if j=0 j=6+abs(j);%未知点个数是9个 end if k=0 k=6+abs(k);%未知点个数是9个 end if h=0 h=6+abs(h);%未知点个数是9个 end dxjk=xyjs(k,1)-xyjs(j,1);dyjk=xyjs(k,2)-xyjs(j,2); dxjh=xyjs(h,1)-xyjs(j,1);dyjh=xyjs(h,2)-xyjs(j,2); sjk0=dxjk*dxjk+dyjk*dyjk; sjh0=dxjh*dxjh+dyjh*dyjh; j=jkh(i,1);k=jkh(i,2);h=jkh(i,3); if j=0 & k=0 a=0; end if j=0 b(i,k*2-1)=-ro*dyjk/sjk0;b(i,k*2)=ro*dxjk/sjk0; end if k=0 b(i,j*2-1)=ro*dyjk/sjk0;b(i,j*2)=-ro*dxjk/sjk0; end if k=0 & j=0 b(i,j*2-1)=ro*dyjk/sjk0;b(i,j*2)=-ro*dxjk/sjk0;b(i,k*2-1)=-ro*dyjk/sjk0;b(i,k*2)=ro*dxjk/sjk0; end if j=0 & h=0 a=0; end if j=0 b(i,h*2-1)=ro*dyjh/sjh0;b(i,h*2)=-ro*dxjh/sjh0; end if j=0 & h=0 & h=0 b(i,j*2-1)=b(i,j*2-1)-ro*dyjh/sjh0;b(i,j*2)=b(i,j*2)+ro*dxjh/sjh0;b(i,h*2-1)=ro*dyjh/sjh0;b(i,h*2)=-ro*dxjh/sjh0; end i=i+1;