大地测量学课程设计-

1、应用大地测量课程设计灯湖矿区控制网设计班级：测绘12 1姓名：王亚亚学号：071228252014-6-5目录一、目的要求及任务范围2二、测区的自然地理条件 3三、测区有关测绘资料 3四、测区已有地形图4五、平面坐标系统和高程系统 5六、导线网的建立 6七、高程控制测量 8八、埋标与经费预算11九、工作量综合计算及工作进程计划表12十、控制网相关参数与平差结果 13十一、水准高程控制网布设方案40十二、上交资料清单 46应用大地测量学课程设计、目的要求及任务范围1、目的：1总结和检验大地测量学基础基本知识的学习情况。 工程控制网分测 图控制网、施工控制网、变形监测控制网等。通过设计控制网的技术

2、 实践，深化已有知识，拓宽新的知识，掌握控制网设计的方法。 2将大地测量学基础课程中涉及到的大量的、 零散的、 独立的观点和 资料，按照设计任务通知书的要求，进行分析归纳综合，完成技术设 计任务，达到培养和提高学生的逻辑思维和创造性思维能力的目的。 3技术设计说明书是对工程设计进行解释与说明的书面材料， 是一种 技术性文件。设计者通过技术设计，编写技术设计书，是进行科技写 作的锻炼，培养科技写作的实际能力。2、目的要求：1设计的项目和内容应该齐全并符合大纲和规范的要求。 设计分为几 个步骤：学习领会技术任务书、图上设计构网、做出精度估算、制定 观测方案、绘制控制网图、编写技术设计说明书。2设计

3、的论点应该正确，明确表达设计者的主张、意见和看法。论据 力求做到真实、充分、新颖。公式推导正确，推理符合逻辑。3认真编写技术设计说明书。在使用专业词语、布局、谋篇及至行款 格式等方面，都要加强训练。3、任务要求：1阅读领会任务通知书2熟悉测区地理环境及原有测绘成果等情况； 对原有控制测量成果进 行分析和评定，确定其利用程度。3根据任务书要求， 选择平面坐标系统和高程系统， 拟定起始数据的 配置和处理方案。4根据任务书要求和测区面积，确定首级控制网的等级和布网层次， 确定作业的技术依据。5在地形图上进行首级平面控制网的选点设计， 作出精度估算； 平面 控制网一般应设计两个方案，以便用人机对话方式

4、进行优化，选出最 佳方案。6在地形图上进行高程控制网的选线设计， 确定水准网或测距三角高 程网布设方案，并进行待定点高程精度估算；注意平面网点的高程联 测方案。7在首级控制网的基础上，再作出加密控制网布设方案。 8确定控制点标石规格。9制定观测纲要；编制建网进度计划表。10编制经费预算表。11编写技术设计说明书。12.绘制所设计的平面和高程控制网图（A4图纸，着墨成图）。二、测区的自然地理条件1 .地理概况本测区中心位置为东经117° 13',北纬34° 12'。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

5、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+15C，夏季气温较高，一般 为30E左右，冬季有雪，但不寒冷，最低温度为-5 C，冻土线深度为 0.1m。全年平均风力为23级，夏季略受台风影响。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

6、。测量作业所需 人力、物力、财料及食宿均可就地解决。三、测区有关测绘资料1 .三角网成果及其精度 测区内及附近有国家二等网点三个：玉山、太山、广具山。系 1959 年由XX测绘队施测，作业所依据的规范为一、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U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两个：n -2, II -4，标石保存完好。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

7、范要求。高程为 1 956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，成图质量良好，可供 技术设计图上选点之用。、水准点坐标和高程：等级x（m）y （m）H二379340020506000195.4二379072520515900135.0二378680020510250244.0二35.000-_-46.000名 山山-4I -2m）四、测区已有地形图x x 堪飛曾五、平面坐标系统和高程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 1954年北京坐 标系，而高程系统则采用1985国家高程基准。GPS网观测与数据处理采用基线 解算、无约束平差、

8、约束平差，经坐标转换最后得到 GPS点的1954年北京坐标 系坐标。GPS点的水准高程通过已知水准高程公共点采用多项式拟合法求得。在图上设计时我们则暂时取图纸的西南角为坐标原点， 定出测区内两个假定控制点的坐 标，并以此为依据进行水准及高程控制网的设计，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西安坐标系中坐标，即可延展出所需点坐标。六、导线网的建立1、1选点（1） 相邻点之间应通视良好，其视线距障碍物的距离不宜小于1.5m（2）远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等），其距离不小于400 米，远离高压输电线200米以上；（3） 为避免多路径效应，点位附近不应有

9、强烈干扰卫星信号接收的物体，并 尽量避开大面积水域；（4）交通方便，有利于其它测量手段扩展和联测；基础稳固，便于点的保存。1 、2埋石与点之记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1、3使用仪器；拓普康GTS-225全站仪设备1套，脚架3个，反射棱镜2套，喷漆两瓶，钢钉若干。DS3自动安平水准仪1台，脚架1个，黑红双面尺1对1、4线路布设路线图t f2FE1万案二:红色为首级E级GPS网，绿色为水准网（四等），蓝色为一级附和导线。2、布网依据的原则 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。（

10、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 ；3、外业观测A、控制点布设要求（1）点位选在质地坚硬、稳固可靠、便于保存的地方，视野应相对开阔, 便于加密、扩展和寻找，并按照要求绘制点之记；（2）相邻点之间应通视良好，其视线距障碍物的距离，三、四等不宜小于1.5m;四等以下宜保证便于观测，以不受旁折光的影响为原则；（3）当采用电磁波测距时，相邻点之间视线应避开烟

11、囱、散热塔、散热 池等发热体及强电磁场；（4）相邻两点之间的视线倾角不宜太大;（5）充分利用旧有控制点。B、观测的基本技术要求（1）导线测量技术要求等级导线长平均边长每边测距中误差测角中误差水平角测回数导线全长闭合差导线全长相对闭合差四 等9km1.5Km± 18mm± 2.5 J265了 1/35000（2）光电测距的技术要求:观测要求往返测较差测回数一测回读数较差测回较差一测回读数次数往、返15mm210mm15mm3C、观测过程（1）、观测路线：玉山-广具山-太山-玉山（2）人员安排：两人负责棱镜与配套脚架，一人为观测员，一人为记录员, 一人为协调员。（3）观测方法：

12、在组织组员对测区进行了勘察情况下选定了控制点，在确定已知点坐标和正 北方向后，按照三联脚架法对导线进行观测，具体步骤如下：1 ）将全站仪安置整平对中在 BM2点，棱镜分别安置在后视点 BM1和前视点 A的基座中，进行导线测量。2 ）采用两个测回观测数据，分别置为 0° 0' 0和90° 0' 0，读取水平 角B，和距离So3）迁站时，BM2点和A点上的脚架和基座不移动，将全站仪安置在 A点的 基座上，BM2点上则安置棱镜，再将BM1点的仪器迁到B点，随后再如前一站进 行观测，直到导线测量完毕。4、内业计算使用控制测量优化与平差软件进行数据计算，最后得出网形与

13、精度统计、导线闭合差、控制点成果表、方向平差成果表、边长成果表、高差平差成果表、点位误差、点间误差七、高程控制测量1、水准观测(一) 、水准测量的主要技术要求，应符合有关的规定。(二) 、水准测量所使用的仪器及水准尺，应符合下列规定：(1) 、水准仪视准轴与水准管轴的夹角，DS1型不应超过15 ；，DS3 型不应超过20；(2) 、水准尺上的米间隔平均长与名义长之差，对于因瓦水准尺，不应 超过0.15mm,对于双面水准尺，不应超过 0.5mm；(3) 、 水准点应选在土质坚硬、便于长期保存和使用方便的地点。点位 应便于寻找、保存和引测。2、水准控制的一般规定(一) 测区的高程系统， 采用 19

14、85 国家高程基准。 在已有高程控制网的 地区进行测量时，可沿用原高程系统；当小测区联测有困难时，亦可采用假 定高程系统。(二) 高程控制测量，可采用水准测量和电磁波测距三角高程测量。 高程控制测量等级的划分，应依次为二、三、四等。(三) 首级网应布设成环形网。当加密时，宜布设成附合路线或结点 网。(四) 高程控制点间的距离，一般地区应为13km, 了业厂区、城镇 建筑区宜小于lkm。但一个测区及周围至少应有3个高程控制点。应布设成 环形网。当加密时，宜布设成附合路线或结点网。3 、布网形式和要求(1) 本测区以国家高等级水准点作为高程控制起算点， 布设三等水准网， 作为高程控制，以满足测区高

15、程控制发展的需要。( 2)等外水准、 测距高程导线， 自三等水准联测点起发展不得超过 2 次。(3)三等水准观测采用DS3型号的水准仪，中丝法读数，各测段测站为偶数。作业前须对水准仪和水准尺进行检校。（4）控制网与水准网的连测由相应水准点处采用三角测量的方法传递。4 、实测方法及过程（一）仪器：三等水准测量中使用 DS3自动安平水准仪1台，脚架1个,黑红双面尺1对，记录板1个C（二）三等水准测量技术要求前后视距较差前后视距累计差K+黑红黑红面高差之差视线最长距离往返较差、闭合差< 5m12'T mm10m3mm5mm75m注：表中L为闭合导线长度，以km为单位。（三）、仪器检校水

16、准仪i角检验（1）在比较平坦的地面上选取距离为 30米的A B两点，然后在BA延长线 上选取一点1,使1到A的距离等于30米，最后在AB延长线上选取2点，使2 点到B点的距离也等于20.6米。（2） 在A、B两点放上尺垫并在尺垫上竖立水准尺，在 1点架设水准仪分别 读取在A B两点所竖立的水准尺上的中丝读数 a1、b1 （为了提高a、B的精度， 可在A、B两点水准尺上读中丝读数3至4次，然后取其平均值）；（3）将水准仪搬至2点，以同样的方法分别获取 A、B两点所竖立的水准尺 上的中丝读数a1、b1 ；（4）根据下式即可计算出水准轴与视准轴之间的夹角i角：2S疵ttr其屮：= a. -l , h

17、AB 二 A如下图所示:测站2尿尿（四）、作业方法（1）观测路线：韩愈路-民主路-神州路-迎宾大道（2）人员安排：两人为跑尺员，一人为观测员，一人为记录员，一人为计算 员。（3）观测方法：在选取了合适的路线中点之后进行观测，具体步骤如下：1 ）安置整平仪器，照准后尺黑面，依次读取上、下丝及中丝读数。2 ）转动仪器，照准前尺黑面，依次读取上、下丝及中丝读数。3 ）前尺变红面朝向仪器，读取中丝读数。4）后尺变红面，仪器照准后尺红面，读取中丝读数。（五）注意事项：1 ）前后视距相等（在限差内）。2 ）从后视转为前视时，望远镜不得从新调焦。3 ）读数前应消除视差。4）当用水准仪瞄准、读数时，水准尺必须

18、立直。5 ）每站观测完毕后，必须及时进行计算，检核满足限差要求后才能搬站。 注：当水准线路较长时，可设置转站，水准尺立于尺垫之上，并保证最后 测站总数为偶数。八、埋标与经费预算标石埋设要求：（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。装备： 运送人员车辆一辆、运送材料卡车一辆；仪器：选择3台GPS单频接收机（配带脚架

19、、卷尺），2台D3水准仪（配带脚架、 标尺、尺垫）、全站仪一台（配带脚架、棱镜、气温气压计、卷尺） ； 器材：草帽、对讲机、标石、混凝土、重力计等经费预算：1. 工资：工程师： 3000元人?月*1 人技术员： 2000元人?月*1 人测 工：1200 元人 ?月*3 人临时工： 800元人 ?月*2 人2. 仪器费用： 单频接收机：每台 15000 元*3 台 全站仪每台： 20000元*1 台DS3水准仪：每台2000元*1标石：每座 100元*73 座3. 生活补贴费：每人/ 每天 100 元*30 天*7 人4. 交通住宿费：每人/ 每天 100 元*30 天*7 人 总费用 =126

20、000元九、工作量综合计算及工作进程计划表外业计算：用全站仪进行导线网观测时，应及时计算出每测回的2c值、2C互差值（一级导线小于13"）,多测回方向角（方向角互差小于9）；水准仪观测时应及时 计算出前后视距差（小于 1 米）、累计视距差（小于 3 米）； 内业计算：概算和平差（见前述） 。工作进程计划表:时间任务备注1天踏勘找点（已知点）杳看标石情况7天选位和造标埋石GPS点、水准点、导线点需待标石凝固符 合要求后方可观 测，导线点需要通 视1天GPS网观测每时段观测时间不少于45分钟1天GPS网数据解算及结果精度分析确保精度达标7天水准仪检校 水准网施测水准路线需要往 返观测，且

21、路线要 至少经过4个GPS 占八、3天水准网咼程计算和GPS网咼程拟合 （包括错误测站重测时间和休息时 间）确保精度达标3天全站仪检校 导线网施测及时计算发现改 正错误1天导线网计算及错误测站复测确保精度2天休息1天GPS网、水准网、导线网全面检杳杳看标石情况2天整理资料及结果、上交图纸1天单位检验验收十、控制网相关参数与平差结果第一种方案【GPS网】该网的边长由MAPINFO估算得到,mapinfo测量数据起点终占八、距离km-113.904-143.904212.110252.110323.112363.376-232.321-263.270621.952652.532413.061452

22、.638843.482853.270-381.108-352.954-363.904-392.638962.2169101.477763.8517-22.4791062.4791072.374 I平均边长2.771750KM基线向量的观测中误差：.Ja2 b2 = . 102(10 10 ° D)2(mm)所以该网的观测值中误差为：、:-a2 b2 = :?I02( 1010-2771750)2 =29.4662( mn = ；丁。从每个观测时段选取两条独立基线，最好各时段选取的独立基线不重复，将未知点坐标设为未知数，列出用未知数表示观测值的方程组，从而可以得出未知数的系数矩阵，即B

23、矩阵。(计算过程由 Matlab完成：)B=zeros(48,20);JK=1,99;4,99;1,2;2,5;3,2;3,6;3,99;6,99;6,2;6,5;4,1;4,5;8,4;8,5;8,99;5,99;6,99;9,99;9,6;9,10;7,6;7,99;10,6;10,7;i=1;while 1if i=25;break ;endj=JK(i,1);k=JK(i,2);if j=99;B(i-1)*2+1,(k-1)*2+1)=-1;B(i-1)*2+2,(k-1)*2+2)=-1;elseB(i-1)*2+1,(j-1)*2+1)=1;B(i-1)*2+2,(j-1)*2+

24、2)=1;endif k=99;a=1;elsewhile j=99B(i-1)*2+1,(k-1)*2+1)=-1;B(i-1)*2+2,(k-1)*2+2)=-1;break ;endendi=i+1;endi=1;s=0;D=blkdiag(3.904,3.904,2.110,2.110,3.112,3.376,2.321,3.270,1.952,2.532,3.061,2.638,3.482,3.270,1.108,2.954,3.904,2.638,2.216,1.477,3.851,2. 479,2.479,2.37);while 1if i=25; break ;ends=s+D

25、(i,i);i=i+1;endq=100+(10+10*s/24f2;C=zeros(48,48);i=1;while 1 if i=25;break ; endC(i-1)*2+1,(i-1)*2+1)=100+(10+10*D(i,i)f2;C(i-1)*2+2,(i-1)*2+2)=100+(10+10*D(i,i)f2;i=i+1;endQ=C/q;P=inv(Q);BTPB=B'*P*B;QXX=inv(BTPB);B矩阵田 B- -ZOdibk-1234.»0J9HQ*nuT1if14IF1 ja-QflD&护Q£D0Q*C>0D0o2 0

26、Q*0000口0000V0*d300Da100Daa00D0>a*40a*>4 0D01厂D0a*匚0厂D0n*3H0-qflD0QflD0c0QDD1o&fi>i曲-1Q©a&AQ©a曲AaAA70G1>DQa0O-1Daa00n0a*SQ1»Q1DGQ£1o$0D护0t00-1d1©00fl0"匚0a00-0ioaG0-1D1G0Daa00Daa<iia0$1D&QdD4eG>厂Dna*2 0UQ*0QIi0Q0&t|QvDAAiaa0&>010a0

27、>0DGa0aDa*鼻H0aQe D1|00flD0a*匚G>aD0g5U0QuD护QQ打D10GoD&016 0oJeQo>bdeQ0*iA0a$0*170a>-1<0Qa00Dna00D0a>IB&a-0-iDoGD甘G0DD-Q*1$ 0$0q0$*0-i011串匚0©_0$2D0心0Da&010100Dao21Ka-0D0iQDa©0Dn0*2Z0-iQqDpuHaD&©匚0dD4曲QG00ai0-1Daa0电0o>&24aa*0oD0G101ad00Q0d250Q4DQ-1

28、QoDQdGg1护0餉0>040Q>-!l00>0QiiA27aGIdH0Q _K>0Jao|0d1adE -4fix2C d«ublt-32J45739W1(112H14151«172fi血0D>QDQD1DD町>00010270an0DDDD-10<0曲100280D00DaDDD-1£01029DQ0QQQ0DD£暫10030aaDnD0DDD打打打打1011DD0DDDD1D卫D打打打32u护0护DDDDD1Dflfl0a射A000DD00001flfl打>0取0>0000000Q001取40

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