河北紫山四等控制网设计书

1、紫山四等控制网设计书一任务概述1.1 任务目的本次课程设计是在控制测量学课程结束之后进行的，为了让 10 级测绘工程专业的学生将本学期学习的控制测量学和上学期的平差、 CAD等知识综合运用，我院特设紫山四等控制网布设为课设任务， 通过本次课程设计， 熟悉控制测量技术设计的有关规定， 了解控制测量技术 设计的基本容， 初步学会四等控制网技术设计方案的编制， 使我们对控制测量理论知识有一个较全面、 系统的理解和掌握。12 任务要求（ 1）围：在所提供资料（ 1：50000 地形图）围，进行水准及高程网 的布设。（ 2）遵照国家颁布的城市测量规进行四等水准网和高程网的布设。（ 3）平面控制测量采用三

2、角测量法，精度达到四等。（ 4）整个测图过程从 2012 年 12 月 26 日到 2012 年 1 月 3 日共 10 天时间。1.3 任务围在面积约 20 平方公里的紫山围， 根据已知的两个控制点， 全面布设四等三角网。二测区自然地理概况2.1 地理条件紫山，位于省县三陵乡窑村北 100 米处，距市（以市博物馆为终点） 20 公里。市地处东经 11403 40 ，北纬 3620 44 之间，中央子午线精度为117。紫山又名紫金山、马服山，系太行山余脉，面积约 20 平方公里，主峰海拔 4984 米，是县的至高点，亦称第一山。测区围东至窑村，西至洞上村，南至兴盛庄村，北至长满沟，该测区已有1

3、:10000 的地图，国家三角点13 个，均保存完好。其中3 个二等， 10 个四等三角点。测区地势陡峭，通视良好，有一条公路穿过。2.2 气象情况市属暖温带大陆性季风气候，四季分明。春季风多干旱，夏季炎热多雨，秋季温和凉爽，冬季寒冷干燥，年平均气温 13.5 ，最冷月份（一月）平均气温 -2.3 ，极端最低气温 -19 ，最热月份（七月）平均气温 26.9 ，极端最高气温 42.5 ，全年无霜期 200 天，年日照 2557 小时。 6/7 月份干热，最高气温一般都在 35， 8 月份潮湿闷热，气温也可达 35左右，九月秋高气爽。冬季干冷，春季多风沙天气，属于典型的大陆型季风气候。2.3 降

4、水量年平均降水量627.2 毫米，年最大降水量1575.5 毫米，年最小降水量266.8 毫米。2.4 交通状况县境京广铁路纵贯南北，邯济、邯长铁路横穿东西，京深高速公路、107 、309 、邯大、邯武、邯临、邯峰等国家、省级公路与县乡公路纵横交错，四通八达，形成便利的交通网。从市区乘坐 60 路公交车可直接到达测区。测区大部分地区为山脉，通行不便。2.5 居民分布及人文由于近年农村人口较少，但农村地比较多，造成很多村只有十几户人家，比较荒凉。如果进行测量，吃、住会比较困难。 由于测区处于汉民族和少数民族交汇， 所以这里的居民既有汉民族的优秀品 质，也吸收了很多少数民族的优秀品质，所以办事、处

5、事、处人很豪爽、很大气。 整个测区几乎全是汉族人，对于测量工作的开展很方便。2.6 测区地形及工作难易程度由于测区地处山区，农村占很大比例，且大部分地区山路崎岖，通行不便，还有就是山区占一部分， 因此对于整体选点， 布点及建造觇标造成很大困难。 从整个工作角度来看，测区进行测绘工作的难度较大。三. 测区已有测绘成果资料及利用状况3.1 对其它已有控制成果的利用实地考察了其它已知点的保存情况及对精度的要求，同时考虑到经济方面的因素，结合具体对点的要求后，现选取以下点，现列表如下：方案利用成果列表如下：点名X(m)Y(m)备注A4069626.489756113296514.5906869561已

6、知点B4071210.609321342296581.5514204300已知点3.2平面坐标系统通过对已有资料的分析及论证，我们决定平面坐标系统采用 1980 国家 坐标系。在图上设计时我们则暂时 取图纸的西南角为坐标原点， 定出测区 2 个二等控制点的坐标，并以此为依据 进行水准控制网的设计，及精度估计。待对该测区进行实测和进行工程建 设时，只需确定原点在国家 80 坐标系中坐标，即可延展出所需点坐标。四设计的实施方案4.1 布网原则在地形图上， 以已知的两个三角点为基准点， 直接布设全面四等三角网， 并且布设网的控制点尽量利用已有成果点。按照有关规的技术规定， 确定控制点的位置和网的基本

7、形式。 具体地说， 图上设计对点位的基本要：各等级的首级控制网，宜布设为近似等边三角形的网（锁） 。其三角形的角应小于 30；当受地形限制时，个别角可放宽，但不应小于 25 。首级控制网的布设， 应因地制宜，且适当考虑发展；当与国家坐标系统测时，应同时考虑联测方案。加密的控制网，可采用插网、线形网一、各等级的首级控制网，宜布设为近似等边三角形的网（锁） 。其三角形的或插点等形式。各等级的插点宜采用坚强图形布设。当受条件限制时，单插点对于三等点应有不少于 6 个外交会方向，其中外交会方向至少应有两个交角为 60-120 ；四等点应有不少于 5 个外交会方向，当图形欠佳时， 其中至少应有外交会方向

8、。 双插点的交会方向数应为上述规定的 22 倍，但其中不应包括两待定点间的对向观测方向。当采用边角联合交会时，多余观测数必须与上述各等级插点规定相同。 一、二级小三角插点的外交会方向数不应少于 4 个或外交会方向数不应少于 3 个。一、二级小三角的布设，可采用线形锁。线形锁的布设，宜近于直伸。狭地布设一条线形锁时，按传距角计算的图形强度的总和值，应以对数六位取值，不得小于 60 。具体布设方法和步骤如下：展绘已知点；按上述对点位的基本要求，从已知点开始扩展；判断和检查点间的通视；估算控制网中各推算元素的精度；据测区的情况调查和图上设计结果，写出文字说明，并拟定作业计划。4.2 布网依据的原则1

9、、平面采用 1980 坐标系2、城市测量规（CJJ899）3、工程测量规（GB-50026-2007）4、ZB A75001测绘技术设计规定4.3 控制点位的选定要求（1）从技术指标方面考虑控制点所构成的边长、角度、图形结构应完全符合规要求。点位选在视野开阔、展望良好的地方，以便于扩展和加密低等点。为保证观测目标的清晰和减弱水平折光 （旁折光）的影响，实现应尽量避免烟胁迫或大河、大湖的岸边通过，并超越（或旁离）障碍物一定距离。点的位置应选在土质坚硬，易排水的高地，以便于点位的长期保存。（ 2）从经济指标方面考虑充分利用旧点，以便节省造标埋石费用，也不造成点位的混乱。充分利用制高点和高建筑物等有

10、利地形地物，以降低建标费用。（ 3）从安全生产方面考虑点位应选在便于造标和观测的地方。点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压电线等应有一定的距离。4.4 控制点标石规格及埋设结构图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。 本次实习标石采用四等三角点标石， 标石材料可采用磁质或金属等材料制作。 标石埋设如图 2 所示。四等三角点埋设双层标石， 埋设双层标石时，两层标石中心严格在同一铅垂线中。五控制网精度估算过程及结果估算公式及过程1. 椭球面元素归算到高斯平面坐标正算：xXN sinBcosBl2 + N sinBcos 3 B(5 - t9 24

11、4 )l 4 +224NsinBcos 5 B (61- 58t 2t4 )l 6720N cosyN cos Bl3B(1t 22 )l 3 +6Ncos5B (5 18 t 2t 414 258 t 22 )l 51202. 间接平差的平差模型 ：VB x?ln 1n t t 1n 13. 间接平差的随机模型D02Q02P1n nn nn n4. 间接平差的平差准则V TPV = min5.j 、 k 是两个待定点，它们的近似坐标为X j0,Yj0, X k0 ,Yk0 。根据这些近似坐标可以计算 j 、k 两点间的近似坐标方位角a0jk和近似边长 Sjk0。设这两点的近似坐标?改正数为

12、x j, y j , xk , yk ，则有?0?0?X jX j, YjY jx jy j?0?0?X kX kYkxk , Ykyk坐标方位角的改正数为?jk0jkjkYjk0? X 0jk ? Yjk0? X 0jk ?jk( S0jk )2x j(S0jk ) 2y j(S0jk ) 2xk( S0jk )2yk观测角度的误差方程式vijkjhliYjk0Yjh0?X 0jkX 0jh?viy j(Sjh0 )2x j(Sjh0) 2(S0jk )2(S0jk )2Y0X0Y0X0jk?jk?jh?jh ?yh l i(S0jk )2xkykxh) 2( S0jk )2( S0jh )

13、2(Sjh0按照上式列出观测角度的误差方程，共12 个观测角度的误差方程式。6. 测得待定点间的边长 Li ，设待定点的坐标平差值?X j、 Yj、 Xk 和 Yk 为参数，令?0?0?X jX jx j , YjYjy j?0?0?X kX kYkxk , Ykyk测边的误差方程viX 0jk?Yjk0?X 0jk?Yjk0?li0x j0y j0xk0ykSjkSjkSjkSjk按照上式列出测边误差方程，共列出8个测边误差方程。7. 定权方法：设先验单位权方差为2，测角中误差为i ，测边中误差为Si，则定权公0式为当角度为等精度观测时12n。定权时一般令220，即以测角中误差为导线网平差中

14、的单位权观测值中误差，得22p i21， pSi2Si8. 根据列出的观测角度误差方程和测边误差方程，共 20个方程，写成矩阵形式，即间接平差模型，再求出以下：NbbBT PBt t9. 协因数阵：1TQBNBQ ? Nbb11XXnpii 110. 待定点的纵、横坐标中误差：?0Q ? ?0Q ? ?XiX i Xi ，YiYi Yi11. 待定点的纵、横坐标的方差：2212Qxxx0px02212Qyyy0py012. 点位方差：22(QxxQyy )P013. 误差椭圆：xe2ye2E 21F 21QEE1 (QxxQyyK )22QFF1 (QxxQyyK )2K(QxxQ yy )

15、24Q xy2极大值与极小值：E0QEEF0QFFE 表示极大值方向：QQQxytanEEExxQxyQEEQyy六现标及标石规格、材料和埋设方法1）各等级三角点均应建立永久性的测量标志。2）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。3）建造的觇标必须标形端正，标心和圆筒应与铅垂线平行，结构牢固；架与基板结构密合；基面平整；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。4）应在橹柱的适当位置用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

16、侧面上。5）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。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。标石埋设要求：（ 1）、盐碱地区埋设混凝土标石，须加涂沥青，以防腐蚀。（ 2）、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。（ 3）、埋石时，须使各层标石的标志中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。七观测纲要7.1 仪器的选择序号仪器名称仪器型号精度1经纬仪DJ

17、2一测回水平方向中误差 2mm2全站仪KTR440r2mm+21ppm7.2 水平角观测（一）、水平角观测所用的光学经纬仪，在作业前，应进行下列项目的检验：(1)、照准部旋转轴正确，各位置气泡读数较差，DJ1型仪器不应超过二格，DJ2型仪器不应超过一格；(2) 、光学测微器行差及隙动差，DJ1型仪器不应大于1 ， DJ6型仪器不应大于 6 ；(3) 、水平轴不垂直于垂直轴之差， DJ1 型仪器不应超过 10 ， DJ2 型仪器不应超过 15DJ6 级不应超过 20。(4 ) 、 垂直微动螺旋使用时，视准轴在水平方向上不产生偏移；(5) 、 仪器的底部在照准部旋转时，无明显位移；(6) 、 光学

18、对点器的对中误差，不应大于 1mm。（二）、水平角观测前或观测后，应测定归心元素。测定时，投影示误三角形的最长边，对于标石、 仪器中心的投影不应大于 5mm；对于照准圆筒中心的投影不应大于 10mm。投影完毕后，除标石中心外，其他各投影中心均应描绘两个观测方向。角度元素应量至 15，长度元素应量至 1mm。（三）、水平角观测宜采用方向观测法。当方向数不多于 3 个时，可不归零。各测回间度盘和测微器位置的变换，应按规执行。 二等三角点水平角观测可采用全组合测角法。（四）、当测站的方向总数超过 6 个时，可进行分组观测。分组观测应包括两个共同方向（其中一个为共同零方向） 。其两组观测角值之差，不应

19、大于同等级测角中误差的 2 倍。分组观测的最后结果，应按等权分组观测进行测站平差。（五）、水平角观测过程中，气泡中心位置偏离整置中心不宜超过 1 格。四等以上的水平角观测， 当观测方向的垂直角超过 3 的围时， 宜在测回间重新整置气泡位置。7.3 距离测量：a. 一级及以上等级控制网的边长，应采用中、短程全站仪或电磁波测距仪测距。b. 测距仪器及相关的气象仪表， 应及时校验。当在高海拔地区使用空盒气压表时，宜送当地气象台 ( 站) 校准。各等级控制网边长测距的主要技术要求， 应符合下表的规定。注： 1 测回是指照准目标一次，读数2-4 次的过程。2 困难情况下，边长测距可采取不同时间段测量代替

20、往返观测。 c. 测距作业，应符合下列规定：测站对中误差和反光镜对中误差不应大于 2mm。当观测数据超限时，应重测整个测回，如观测数据出现分群时，应分析原因，采取相应措施重新观测。 四等及以上等级控制网的边长测量， 应分别量取两端点观测始末的气象数据， 计算时应取平均值。 测量气象元素的温度计宜采用通风干湿温度计，气压表宜选用高原型空盒气压表； 读数前应将温度计悬挂在离开地面和人体 15m 以外不能直射的地方，且读数精确至 02；气压表应置平，指针不应滞阻，且读数精确至 50Pa。八经费预算项目单价单位数量单价（元）预算费用（元）合计（元）觇标座55002500标石座55002500数据处天7

21、1007005900理200200其他补助九上交资料清单1、设计图一以及误差椭圆图纸2、技术设计书3、精度评定成果十精度评定网形及精度统计表项目单位数据备注平面已知点数个2平面未知点数个3方向观测设站数站3边长观测数条7最大边长m1737.902331DA最小边长m1032.429181EB验前平面单位权中误差s1.155验前测角中误差1.55最大平面点位中误差0.954669最弱边相对误差4.94517E-05ED最弱点误差m0.00954669D测角中误差0.8经过精度评定，该控制网设计符合四等水准测量要求。附表：各点坐标点名坐标（ m）YXA（已知）4069626.49296514.5907B（已知）4071210.609296581.5514C4071398.032298218.0859D4069895.486298231.5515E4070467.491297298.2704各边边长方向边长CB1647.230247CD1502.596106DA1737.902331EA1149.537