登封市城区1比1000数字测图技术设计

目录TOC\o"1-3"\h\u15382中文摘要 绪论步入信息化时代后，人们对身边的地理信息展示出越来越浓厚的兴趣。“在哪里？在附近能获得什么？”正成为每个人关心的问题，因此对数字地图的精度和更新速度就提出了更高的要求。目前获取数字地图的方式主要有三种：原图数字化、地面数字化测图、摄影测量和遥感图像数字化，这三种方式各有优劣，采用哪种方式获取数字地图，主要取决于数字地图比例尺和测区面积的大小及测区经费的高低。本文以登封市城区为实例，采用地面数字化测图的方式，目的是获取登封市数字化地图，为后期GIS的分析决策功能提供最初的数据源。微电子技术的迅速发展，使得GPS、全站仪等仪器的精度迅速提高，为全数字化测图提供了更加高效便利的获取手段。GPS的最大优点是无需从高等级控制点铺设控制网，直接能获取测点的三维坐标，并且无需考虑视线能否通视的影响。本文重点利用GPS—RTK获取数字地图，只在GPS信号较为微弱的地区利用全站仪测绘。本次全野外数字测图数据采集方式采用GPS-RTK为主，全站仪辅助进行碎部测量的手段，每天采集的数据及时导入到微机中，在微机中利用南方测绘自主开发的数字成图软件CASS7.0进行数字化成图，从实际的操作实施来看此方案的精度和效率完全可以满足本次数字成图的需求。1项目概况1.1项目背景登封市隶属于郑州，是历史悠久的名城。登封市辖区内拥有天下名刹少林寺、五岳之一嵩山等著名旅游景区，是新兴的旅游城市。城区内道路基础设施已显陈旧，为了更好的服务游客，打造属于登封的专属名片，需对登封市主城区进行1:1000大比例尺数字测图，获得登封市区当下的电子地图，为市政部门进行规划建设提供第一手的参考资料。本设计正是依托于此种目的，根据国家相关规范，进行登封市城区数字测图具体实施。1.2测区概况登封市地理位置位于河南省中部，属郑州管辖，东临郑州城区，西靠古都洛阳，北有嵩山，南部为能源城市平顶山。辖域东西长56公里，南北宽35.5公里，面积1,220平方公里，其中耕地56万亩，辖区内山地丘陵占大多数，气候为温带大陆性气候。登封市拥有65.52万人（2009年），有24个民族长期定居在登封。全市拥有3个街道、8个镇、5个乡。登封市凭借着悠久的历史和丰富的文化历史传统，被称为著名的“文物之乡”和“武术之乡”。地理坐标：N34°21′56.58″E113°0′15.05″登封市是著名旅游城市，辖区景点众多，有天下文明古刹“少林寺”，道教圣地“中岳庙”，儒家名胜“嵩岳书院”。辖区内自然风光秀丽，拥有世界级地质公园，是探究地质构造的天然仓库。1.3项目工作内容根据已知地图资料，对登封市主城区概况进行研究，登封市主城区地形起伏较大，房屋杂乱，通视条件较差，因此决定分两级布设平面控制网，这样既可以满足实测要求又可以满足精度需要，因此平面控制网中一级控制选用GPS网，图根加密方式为RTK；另一种控制网布设方式是首级控制网采用导线网铺设可用GPS或者是全站仪，而图根点加密则使用全站仪来进行。两种方案均采用四等水准测量获取高程点坐标。对比分析验证两种方案，选择其中一个最合适的方案使其满足1:1000登封市区数字测图的需求。具体内容如下：（1）首级控制网的铺设：首级平面控制网在登封市城区附近已有的D级GPS控制点的基础上，延伸铺设一级GPS导线控制网；高程控制利用已知的一等水准点，并进行四等水准测量。（2）图根控制测量：方案一：在已经铺设的一级GPS网的基础上，直接采用RTK的方式对图根点进行加密。方案二：在首级控制测量的基础上布设图根导线，并对所布的图根点进行图根水准测量。（3）碎部测量：在登封市主城区铺设完成的一级导线控制网和图根点的基础上，利用GPS-RTK或者全站仪进行1：1000数字化地形图测绘。（4）最终成果：根据相应的国家标准和项目要求，对电子地图进行加工编辑，提交最终成果。2作业依据及精度控制数字化测图是相当严密的工作，必须依照相应的操作规范和国家标准依步骤进行，只有明确相应比例尺上的精度要求，才能获得质量较好的数字地图。2.1作业依据1、《全球定位系统城市测量技术规程》（CJJ73-1997）；2、《国家三、四等水准测量规范》（GB12898-91）；3、《城市测量规范》（CJJ8-1999）；4、《1:500、1:1000、1:2000地形图图式》（GB/T7929-1995）；5、《数字测绘产品检查验收规定与质量评定》（GB/T18316—2001）；2.2采用的平面和高程系统平面坐标系统：采用1980年西安坐标系，中央子午线为114°。高程坐标系：本设计拟采用1985国家高程基准。测图比例尺：本设计根据登封市建设要求，采用1：1000比例尺，而图幅规格为50cm×50cm，最终根据要求需要提交格式为*.dwg的最终数据。2.3控制测量和成图基本精度2.3.1平面精度（1）城镇道路，街（巷）道等一类地物点两侧，以及事业单位内部的明显建筑物角点，城镇的居住区的点位中误差不大于±5.0cm，间距中误差（同类邻近地物点间距的中误差）不大于±5.0cm；（2）对于建筑物或者构筑物的墙角等明显地物，其均属于二类地物，二类地物点位中误差应小于等于±7.5cm，间距中误差应小于等于±7.5cm；（3）除了一类、二类地物点的其他地物点均可以算成是三类地物点，三类地物点的点位中误差应小于等于±25.0cm，间距中误差应小于等于±20.0cm；（4）不同类别相邻地物点间距中误差应严格按照下列公式：=±和为各种地物点点位中误差。其限差详见表2-1。表2-1邻近地物点间距中误差单位：cm一类地物点二类地物点三类地物点一类地物点±5.0±6.4±18.0二类地物点±6.4±7.5±18.5三类地物点±18.0±18.5±20.02.3.2高程精度（1）根据四等水准测量标准，四等水准测量每公里的测量偶然中误差不应大于±5mm,全中误差不应大于±10mm；（2）在标记高程点时，当以0.5m为等高距，以0.01m为最小精度；以大于等于0.5m等高距时，精度应达到0.1m。2.4GPS控制网精度要求一级GPS控制网需要在D级GPS控制网的基础上进行加密铺设。(1)一级GPS控制网精度满足一下要求：б=±EQ\R(,a2+(bd)2)（2-1）式中：б——标准差，mm；a——固定误差，mm；b——比例误差，×10-6；d——相邻点间距离，km。(2)想要获得较高精度的控制精度，则GPS各级控制网应尽量由非同步观测边构成的闭合环组成，并且要求按照表1的标准来要求每个闭合环的边数。并且每级控制网组成的闭合环应当相互独立。表2-2GPS控制网基本技术指标表项目指标一级GPS网GPS设计闭合环或符合路线边数10GPS网平均基线长度(m)400标准差б参数固定误差a(mm)≤10比例误差b(×10-6)≤10GPS观测参数GPS测量方式静态相对定位卫星截止高度角(°)≥15数据采样间隔(s)＝15有效观测卫星数≥5需观测的时间长度(min)GPS双频机≥45观测平均时段数≥1.6基线的精度最弱边相对中误差≤1/20000当GPS控制网边长小于200m时，其边长的中误差应<20mm。对于GPS控制网的铺设，本设计将其网型按照导线网的标准形状布设，保证足够的网型强度，将起算点均匀分布。其控制点的铺设点位应严格按照图根控制加密原则，两个控制点之间平均边长400米，应保证在单个控制点上有一个通视方向。为了保证数字测图控制网的精度，GPS布设首级控制网时具体技术按照表2-2执行。（3）GPS网点的密度标准任务的需求不同，服务的对象不同，对GPS网点的密度要求也不尽相同。表2-3规定了不同等级GPS网中每个闭合环的边数和附和线路中的边数：表2-3GPS网的主要技术要求等级平均距离(Km)a(mm)b(1×10-6)最弱边相对中误差四等GPS2.0≤10.0≤10.01/45000.0一级GPS1.0≤10.0≤10.01/20000.0闭合环或附和线路的边数规定如下表：表2-4闭合环或附和线路的边数规定等级四等一级二级附合路线或闭合环边数≤10.0≤10.0≤10.03控制测量3.1平面控制网铺设在进行地形数字测图之前，必须要进行基本的控制，因此选择一个相对较好的平面控制方案就显得尤为重要。根据实测的需求，平面控制网采用分级布设、逐级控制的原则，在办证精度的同时，尽量照顾工作效率；确保平面控制网中有满足需求的精度和密度；并且要有统一的布网方案、确定的精度指标和严格遵守作业流程。根据登封市原有的纸质地图及其它相关地图资料进行分析，登封市城区起伏较大，城区内房屋杂乱，有的难以通视，因此决定本次平面控制测量采用分级布设，在保证测量精度的同时尽量满足测量的方便与否。首级平面控制网实测方式是一级GPS网，图根点加密方式是采用RTK的方式；另一种平面控制网布设方式是首级控制网采用导线网铺设，利用GPS进行导线控制，而图根点则采用全站仪或者GPS-RTK直接进行测量。比较分析验证两种方案，选择最为简单合理的方案，对登封市进行1：1000数字测图。3.1.1GPS平面控制首级平面控制网采用GPS方法，图根加密点为RTK。一级GPS控制网的主要技术要求见表3-1[2]表3-1一级GPS网测量的基本技术要求等级平均边长（KM）卫星高度角有效观测卫星数各时段有效观测时间长度（min）平均重复设站数数据采样间隔（s）PDOP值一级≤1.0≥15°≥4≥15≥1.610<6注：本技术要求出自《工程测量规范》（GB50026-2007）。布网原则与设计（1）根据测区的实际情况铺设GPS网，虽然不要求GPS网点之间的通视，但还要考虑的用常规方法进行测量的可能性，因此要求在每点至少有一个通视方向。（2）收集城市原有的测绘资料及各种比例尺地形图或者电子地图，在选择坐标系时尽量采用城市原有独立坐标系，对于原有的控制点，应充分利用其标石。（3）GPS控制网的网型选择较为自由，可以选择一个或若干个独立观测环构成，也可以采用附合水准路线的方式。在不同等级的GPS控制网中对每个闭合环或者是附合路线中的边数都有要求，其具体要求如表3-2的规定。表3-2附合导线或闭合环边数的规定等级二等三等四等一级二级闭合环或附合线路的边数（条）≤6≤8≤10≤10≤10GPS控制网与国家控制网联测和转换，应根据城市的大小和项目的需求进行。大、中城市对控制网的精度要求较高，故对大中城市的GPS控制网和国家控制网的连接和转换，对控制点的要求至少为3个，小型城市要求相对较低，在对工程控制网或小型城市控制网与国家控制网进行联测时则至少需要2-3个相同控制点，根据相同的控制点，将两个控制网进行转换联测。在获取GPS的正常高时，应对水准控制网进行高程联测具体实施细则如下：①当进行高程联测时选用的方法应不低于四等水准测量的精度进行，具体操作规程应参见四等水准测量国标。②如果进行数字测图的地区为平原地区，则进行高程联测时，联测点应大于等于5个，并且点位分布均匀。③如果在山地丘陵地带进行数字测图，则进行高程联测时必须增加一定数量的联测高程点，联测高程点数目应大于等于10个。根据项目需求和上述布网规范，故本次登封市1:1000数字地形图测绘的起算点拟选择登封市主城区附近三个保存完好的GPSD级控制点，虽然登封市主城区地形起伏较大，但是道路宽畅，通视条件较好，因此在交通主干道布设一级GPS控制点，在具体铺设过程中，对点位位置的要求为点位均匀，对控制网型结构要求为边连式多边形网，并且要求相邻两点边长的平均值为500m左右。各等级GPS控制网控制作业时应遵守的操作规范标准如表3-3规定。表3-3各等级GPS控制测量作业技术要求项目等级观测方法二等三等四等一级二级卫星高度角（°）静态快速静态≥15≥15≥15≥15≥15有效观测卫星数静态快速静态≥4―≥4≥5≥4≥5≥4≥5≥4≥5平均重复设站数静态快速静态≥2―≥2≥2≥1.6≥1.6≥1.6≥1.6≥1.6≥1.6时段长度（min）静态快速静态≥90―≥60≥20≥45≥15≥45≥15≥45≥15数据采样间隔（s）静态快速静态10～6010～6010～6010～6010～60选点、埋石、编号及点之记（1）选点在标志明显，不易破坏，稳固可靠的地方选点，将木桩或钉子钉入预先选定的地区。在进行点位选择时应随身携带地图和事先设计好的网图，以利于网型的优化和时间的节约。在已经选定的点位上打下木桩，并且将点位位置信息标明在点之记上，方便后期寻找。GPS选点应符合下列标准：①在电磁干扰严重的地区，点位选择应至少距离干扰源200m，如果附近有高压电线或者输电塔，点位应该至少离其50m。

②进行一级GPS点点位布设时，选择土质坚实不易变形的地方，对于GPS点的使用保存及精度的需要都有重要的意义；③选点要原理大面积水域，点位应原理强烈干扰卫星信号的物体；

④为了方便在高等级控制网上对低级网的加密，则一级GPS点在铺设时应至少满足有两点通视；⑤对铺设点位时应考虑和周围建筑物的高度角，其不应大于15°，点位应当铺设在平摊和视野开阔的地方，这样对以后设备的安放和实地测量有利；⑥为了方便点位的寻找，在完成GPS点位选定之后，按要求绘制选点图；⑦充分利用原有的控制点及标石，减少工作量。在选点时满足下列规定：①选点时，测量人员要进行实地踏勘，考察实地情况，及时修正点位，在实地选定后要做出明显的标记。②实地实时在点之记上绘制点位，包括已有资料中的旧点；③GPS控制点命名时尽量取附近的地物名称，这样便于区分也便于寻找，命名的点位之前一定要向本地居民确认地物名称的正确，利用旧点时，旧点点名不在改变，点好编码一般以自然数顺序进行，以便于计算机计算；（2）埋石根据不同的埋设条件，根据不同的类型选择不同的埋设标志，具体参考表3-4。表3-4各类型埋设标志各类型埋设标志等级埋设条件标志类型埋设方法备注一级水泥路面8-12cm铸铁标志实地打孔，现浇混凝土平齐路面沥青路面20cm铸铁标志直接钉入路面平齐路面碎石路面土质路面预制混凝土标石挖坑,做20cm碎石垫层放置标石，四周捣固压实。略高于地面3-5cm（3）点位编号在对一级GPS点进行编号时宜选用自然数顺序法，并在点号前面添加大写字母“G”。（4）点之记

点之记是标定控制点点位的重要手段。每确定一个控制点，就必须绘制相应的点之记。点之记绘制严格按照《全球定位系统城市测量技术规程》要求。点之记采用word文档制作，并且要求其缩略图采用CAD标定坐标，最终将CAD图像插入到word文档中。提交检查的资料：点之记1套包含纸质图和电子图，其中要求首页为GPS网选点图。在铺设完一级GPS控制网之后，应及时提交下列资料：GPS观测手簿；一级GPS控制网展点图；一级GPS点点之记；仪器鉴定资料；一级GPS控制网平差计算结果及各种成果表；图根测量图根控制点要在已经铺设完成并且经过平差处理的GPS首级控制网的基础之上进行，图根点的铺设方式选用GPS-RTK，可直接获得各个图根点的三维坐标。

一般情况下，图根点标志采用木桩和小铁钉，木桩一般使用在城区附近土路、农田中，而在较为坚硬的水泥和沥青路面上应选用大铁钉进行标志设定。设定完成后要及时进行编号的标定，通常的规则是数字采用顺序编码，并在数字前添加大写英文字母。图根控制点最后应以图根点成果表作为最后的成果。3.1.2导线网控制另一种方案：首级网采用导线网进行控制，而加密点可以采用GPS-RTK方法或者全站仪方式进行加密。GPS虽然操作简单，效率较高，但是仪器较为昂贵，从控制成本的角度来说不太适合本次数字测图首级控制。因此本次登封市城区的平面控制测量考虑采用全站仪方式进行一级导线控制。虽然本次首级控制选用全站仪，但是为了保证数字测图的精度，选用金控徕卡仪器，配合专用的三脚架，棱镜使用。碎部点直接使用全站仪进行采集。导线网形设计要求不同等级导线控制网铺设时的技术要求，具体要求如表3-5。表3-5导线控制测量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（″）导线全长相对闭合差1″级仪器2″级仪器6″级仪器三等1431.8201/50000610—3.6≤1/55000四等91.52.5181/8000046—5≤1/35000一级40.55151/30000—2410≤1/15000二级2.40.258151/14000—1316≤1/10000三级1.20.112151/7000—1224≤1/5000注：①表中n的意义测站数②表中的全站仪、电子经纬仪和光学经纬仪的测角精度分别为1″、2″、6″。有时会出现导线控制网的边长比较短，出现此情况时应该控制该导线中边长的数目，使其小于等于对应等级的导线长度和平均边长推算的边数；如果导线网中边长的长度小于表3-5中规定长度的1/3时，导线全长的绝对闭合差应小于等于13cm。在平面控制导线网中，相邻结点之间的测线长度应小于等于表中相应等级长度的0.7倍。（1）在对导线控制网进行布设时必须满足下述要求：①首级控制网采用导线网来进行控制时，对导线网的网型有具体要求。导线网最好铺设成环形或者多边形，并且最好能与两个一直方向进行联测；②对导线网型进行加密时，加密网网型可采用多结点导线网或者全部采用符合导线的形式；③在控制网内相邻路线上的点不能相距过近。（2）导线网的设计步骤:1）根据项目对实测的要求及控制网精度的要求，确定首级控制网中导线中各点中点位中误差，并且求出端点的允许闭合差和点位中误差。2）确定导线总长及等级。首先进行导线总长的确定，确定了导线的总的长度就能确定导线的等级。引起横向误差的原因主要是测角误差造成的，可以根据横向误差的精度的规定来确定测角的精度。

3）进行单线网的图上选点、选线。并根据测角和量边的精度要求，编制导线施测细则。（3）选点:1）登封市城区地形起伏很大，地物众多，因此铺设控制点有一定的难度，如何在保证测图精度的需要的同时满足操作的便利和经济上的适用是一个需要很好把握的平衡。因此点位的铺设既要有保证精度的密度，又要避免人力财力的浪费。2）现场选点时应按照预先踏勘的地点进行埋设，尽量保证两埋设点之间通视，若埋设两点不通视则尽量选择周围的点进行埋设。事先设计好的点位轻易不进行变更，仅在两点不通视的情况下，选择周围的点进行替代。埋设点位时避开河流，尽量在交通主干道附近选点，这样不仅方便观测，而且有利于保存。3）在选点是要保证两点之间的通视，如果有障碍物在视线附近时，一级导线网应当距离导线大于0.5m，这样才能够保证成像的清晰，对以后的观测也是很大的便利。4）点之记要在选点的同时进行绘制，绘制完成后要进行检查，防止绘制错位。5）在完成控制点的选点后，要及时连接控制点，形成手机导线网。全站仪加密图根点在首级导线控制网的基础上进行图根点加密，其选择的方式为全站仪，这样既满足精度，又不至于浪费。全站仪加密，测站不要超过三个，操作仪器时严格按照规范进行，后视棱镜一定要扶正。3.1.3平面控制两种方案的论证（1）GPS网做首级控制网优点：城区内地形复杂，地物较多，通视不好，不过GPS信号比较好，登封城区附近也有D等级GPS控制点可用，GPS观测精度符合测区要求。精度高，应用灵活，并且节省时间人力物力，能把观测时间压缩到最短。缺点：仪器设备较贵。（2）利用导线网进行首级控制网优点：导线布设比较灵活，推进速度快，边长精度较高，受地形影响限制小。缺点：导线控制控制面积小、受检核条件限制、方位传递误差大，做一级导线达不到相应精度。具体操作时需要不止一台全站仪，并且耗费大量的人力物力财力和时间，且精度受外界干扰较大。另外登封市城区内地形起伏大，房屋多且分布杂乱，故不适合铺设导线网。经过上诉分析对比论证，认为方案一比方案二优势明显，故本设计采用方案一进行。3.1.4一级GPS外业观测（1）外业观测的仪器GPS接收机，仪器的精度为∶±(5mm+1PPm×D)在对GPS导线网进行观测时，宜采用边连接和点连接相结合的方法，GPS观测技术具体要求参照表3-6执行。（2）GPS外业观测的要求a、接收机天线安置在标志中心的垂线方向线上，其偏差要小于3mm；对中整平后要求气泡居中，正北方向为定向方向，其误差为±5°，仪器使用前要进行检验及校正。b、观测员要遵守调度命令和操作规程，在相同的时间对同一组卫星进行观测，GPS观测过程中，要有人一直值守，如果发现问题，要及时采取措施处理。c、碎部测量时，记录表格应当现场填写，尽量做到每项都填写内容齐全，数据完整。天线高要求在每次观测时均重新量测，并且要求两次之间误差不大于3mm，将量测好的数据完整的填写到记录表格中。表3-6GPS外业观测记录表格点名等级观测者日期接收机名称接收机编号开机时间hmin关机时间hmin站时段号日时段号天线高（m）测前测后平均存储介质编号及数据文件名3.1.5外业数据预处理及检核（1）外业数据预处理首先检查外业记录手簿记录内容是否规范、齐全。通过软件DateTransfer，将外业采集的数据传输到计算机中相应的目录下，同时输入测点点号、天线高、天线高类型、天线高量测方式等数据。a、基线解算使用天宝随机软件TrimbleGeomaticsOffice对GPS网进行解算，首先对GPS网进行自动解算，并且从基线解算的结果可以对每条基线的向量比率(Ratio)、单位权中误差(rms)、参考变量等进行检测。其中要求Ratio≥3.0，rms<20mm，参考变量<10。b、外业数据观测质量的检核=1\*GB3①同步环检验：表3-7同步环限差表等级限差一级坐标分量相对闭合差9ppm环线全长相对闭合差15ppm=2\*GB3②异步环检验：如果闭合环是由若干个独立观测变醉成，则该闭合环坐标增量的闭合差允许值为：ωx≤×σωy≤×σωz≤×σ（3-1）环闭合差限差：（3-2）式中：σ—GPS网标准差（按平均边长计算）n—闭合环中的边数=3\*GB3③复测基线的长度较差检验ds≤×σ（3-3）在对外业数据进行预处理和检核之后，完成对组网基线的筛选。3.1.6GPS网的平差计算对GPS网进行平差时选用天宝仪器随机附送的软件TrimbleGeomaticsOffice1.6版，对GPS网进行平差分为两部分进行，即∶无约束平差和约束平差。(1)GPS网三维无约束平差得到的同步环检测结果，并且结合基线内部向量的精度，要求每个同步环中至少选择4-6条基线向量，并且组成平差网。在无约束平差中，基线向量改正数（V△x、、V△y、V△z）要满足下面（3-4）要求：V△x≦3σ、V△y≦3σ、V△z≦3σ（3-4）在对GPS基线网进行平差后，查看平差结果，把质量较差的基线从网中剔除掉，最终确定基线网中不再存在超限观测值，并且通过比例因子加权平差后，使全网参与因子接近1.00且通过X2(а=95％)统计检验，直至平差收敛。（2）GPS网约束平差在进行GPS约束网平差时，应该使至少三个已知点的平面坐标固定，并且在平差前对已知点的精度进行分析。约束平差后，基线向量的改正数与无约束平差的同名基线相应改正数的较差（V△x、、V△y、V△z）应满足下式要求：dV△x≦2σ、dV△y≦2σ、dV△z≦2σ（3-5）在进行平差之后，应当提供两套成果，这两套坐标成果分别是1954年北京坐标系和1980年西安坐标系。3.1.7GPS控制成果资料提交以下资料应当在GPS控制网平差完成后被提交：(1)点之记（最终纸质成果和dwg格式CAD电子图件各一份）；(2)控制网连接缩略图（纸质成果和dwg格式CAD电子数据各一份）；(3)原始数据和记录手簿；(4)控制网计算平差手册（纸质成果和dwg格式CAD电子图件各一份）以及成果表；(5)控制技术总结；(6)仪器检定资料；3.2高程控制测量3.2.1登封市城区水准测量方案选择对于高程控制网的布设，也应当符合其铺设的规律和原则即：从高到低、逐级控制原则；对于水准网布设应当有足够的密度这样才能满足精度的需要同时也要考虑到登封城区起伏较大，照顾到施测的便捷性。首级高程控制网的布设也应当采用分级布设的原则，根据具体的地形起伏大小，项目精度的要求、控制网的精度及用途进行合理选择。对于高程首级控制网，最好布设成环形网，而对于加密网，则应铺设成符合路线或结点网的形式。平面控制网中相邻两高程控制点之间的距离，一般情况下宜为1～3km，而在工业厂区和城镇建筑区等建筑物密集的地方应小于1km，此时要求在周围至少应该有3个高程控制点，以保证控制网的精度。此次登封市城区的1:1000数字测图是为了以后登封市的规划和发展，本次测量采用的是四等水准测量。根据对登封市城区地形地貌情况的调查研究，登封市城区起伏较大，城内建筑物较多且分布杂乱，市内交通便利，为了将水准网布置经济合理，因此本次高程控制网分为两级铺设，起点为登封市郊区的两个三等水准点“DS01”、“DS02”，从此两个水准点引出水准路线，施测方式遵守四等水准测量，施测导线为一级GPS控制网方向，具体操作的技术手段是利用全站仪进行三角高程测量，以此来进行高程控制。本次登封市城区数字测图高程控制网采用的标准是四等水准测量标准，仪器为DS3水准仪和与其相配套的黑红尺。本次高程控制采用往返观测，最好将测站站数设置成偶数战。3.2.2登封市城区四等水准测量要求水准网主要技术质保，详见表3-8的规定。表3-8水准控制测量的主要技术指标等级每千米高差全中误差(mm)路线长度（km）水准仪型号水准尺观测次数往返较差、附合或环线闭合差与已知点联测附合或环线平地（mm）山地（mm）二等2—DS1因瓦往返各一次往返各一次4—三等6≤50DS1因瓦往返各一次往一次124DS3双面往返各一次四等10≤16DS3双面往返各一次往一次206五等15—DS3双面往返各一次往一次30—注：①相邻的两个结点之间或者低级结点和高级结点之间的路线的长度不应大于表中固定距离的0.7倍；②n为测站数；L为往返测段，附合或环线的水准路线长度（km）；③同级情况下，数字水准仪测量和光学水准仪的技术要求相同。水准控制时使用的仪器及配套的水准尺，具体规定如下：1）水准管轴和水准仪视准轴的夹角称之为i角，DS1水准仪i角不应大于15″，DS3水准仪i角应小于等于20″；2）自动安平水准仪的补偿误差，若进行二等水准测量时应小于等于0.2″，进行三等水准测量时不应大于0.5″；（3）水准点的布设与埋石应满足以下要求：1）水准点选取时为了方便寻找和引测，应该选在坚实稳定的地方；2）以水准标石和墙水准点为最好；3）二等水准点和三等水准点应绘制点之记，对于其它点则应根据实际需要设指示桩或者其他的来标记。（4）水准测量要求若要进行水准测量，则应在埋石稳定后进行。下表3-8是对于各个等级水准测量主要技术指标的具体要求。表3-9水准观测的主要技术指标等级水准仪型号视线长度（m）前后视较差（m）前后视累积差（m）视线离地面最低高度（m）基、辅分划或黑、红面读数较差（mm）基、辅分划或黑、红面所测高差较差（mm）二等DS150130．50．50．7三等DS1100360．31．01．5DS3752．03．0四等DS31005100．23．05．0五等DS3100近似相等————对于观测结果，如果观测两次，但其观测结果相差较大，超出限差要求时应重测。重测之后，对于二等水准测量要选两次合格的观测结果，且两次应为不同向的。对于别的等级，需要将重测结果和原测结果分别进行比较，若精度在限差之内，取三次平均值。3.2.3水准网平差在水准网内业数据处理之前，应先进行数据平差，具体要求：先要对外业观测的观测数据进行全面的绝对的检查，其次在确定外业记录的数据没有错误后，根据各段测量的高差结果，绘制水准网略图，然后进行闭合路线（附和路线）闭合差大小的计算。最后量算出闭合环线（附和路线）的总长度，并根据之前计算出的闭合差大小，进行闭合差是否超限的检测，然后补测超限差的那些测段。当水准环数因测区的大小而各异，当测区范围较大，使得水准环过多时，观测数据处理时应根据附合路线（闭合路线）闭合差计算每公里水准测量全中误差Mw具体要求按下式计算：Mw＝±（6）WW—水准环闭合差，mm；F—水准环线周长，km；N—水准环数。内业平差计算应采用专门的平差软件如《导线测量平差5.0》进行平差计算。水准附合路线（闭合路线）闭合差应小于等于20mm，计算至0.0001米，成果取至0.001米，水准网平差误差最大点的高程中误差应控制在2厘米范围内。3.3.4四等水准成果提交（1）网型略图以及计算略图（打印成果和电子版各一份）；（2）检定资料；（3）原始数据；（4）四等水准测量计算手册、成果表以电子形式记录数据，其中水准测量路线精度要求如下：a、布设的水准测量路线不应太长；b、铺设的水准测量路线闭合差及限差；c、当水准测量闭合环过多时，应进行每公里观测全中误差的计算。4、登封市城区碎部点野外数据采集4.1数据编码通过野外数据采集的碎部点的位置并不能满足计算机自动成图的要求。所以，这要将地物属性信息和地物点的连接关系记录下来。地物属性信息和地物点的连接关系一般用符号串连接，具体有一定的连接原则，这特定的原则的符号串称为数据编码。按照《1：500、1：1000、1：2000外业数字测图规程》（GB/T14912-2005）的规定，进行数据测量时，数据编码应为地形码加上信息码的形式。XXXXXX大类中类大类中类小类子类图4-1碎部点编码的规则如果图式和要素分类代码的不足，则要进行补充，同时填写补充说明。但是对于同一幅数字地图，补充要素分类和补充图示要保持一致。4.2采集碎部点的方法4.2.1全站仪数字测图过程根据登封市的具体情况，使用RTK测图要求视野开阔，登封市城区内地物复杂，房屋密集，通视一般，不符合要求，全站仪适合测高楼、房屋，受地形条件限制小，所以选用全站仪采集碎部点。（1）碎部测量登封市城区内的地形地物、地貌各种各样，千差万别，但均可以用各种几何体进行拼接。不同的面构成了各种几何形体，而直线或者曲线构成了不同的面，特征的点构成了各种直线或者曲线。因此，可以说是点决定了地貌特征。决定地物、地貌形态的点称为地物特征点或地貌特征点。决定了地貌特征、地貌形态的点也可称之为碎部点。测量碎部就是将各个琐碎的地形地物地貌点的高程及坐标标定在图上，然后再用各种相应的线段将他们连接起来形成直观的电子地图。各个碎部点的点位信息能直接存储在机器的内存卡中，相应的属性信息则需要人工进行草图绘制或将相应的地物编码输入到一起中。外业测量任务完成后，将数据传入计算机中，利用一些绘图软件进行数字图测绘，如南方CASS。测记法上手快，较易掌握，是现在主要的成图手段。全站仪数字化测图，主要步骤如下：1）仪器与数字测图资料的准备在测量前，应先准备测量仪器、设计方案、之前的测量数据和原始资料。本次登封市城区数字测图的仪器、器材主要包括全站型电子速测仪、测量专用对讲机、对讲机的充电器和全站仪的充电器以及电子记录手簿，备用电池、棱镜、皮尺或钢尺、草本图等。在测量之前应为全站仪充足电并带上备用电池，对讲机也应该充足电，在测量数据之前最好提前将需要测量的测区的全部原始数据输入全站仪，以便调用。碎部测量一般采用“测记法”进行外业成图。利用全站仪获得外业碎部点的三维坐标，并记录编码信息，将该点位同时画在相应的草图上面，绘制草图要求简单，直观。数据传输将全站仪中存储的碎部点信息用对应的数据线传输到计算机中，每天的工作完成后都要及时传输数据，在计算机上检测当天碎步点采集是否正确，如果不正确，就要及时补测。数据处理数据处理包括网型的平差、数据转换等。网形平差是保证测量精度的关键，网形布设完成后都要进行平差，检测以排除各种错误。不同的全站仪采用的数据可能不同，这就需要用专业的数据格式转换软件进行转换，这也是复杂关键的一步。。图形处理与成图输出对照草图采用南方cass软件内业数字化成图。对照数字地图和草图，将测错或者漏测得地方进行补测，检查高程、注记等，并对图幅进行修饰，最终成图。（2）全站仪采集碎部点的流程安置三脚架，并架设全站仪在坐标已知的点上。然后用钢尺量取仪器高。启动全站仪，设置仪器参数，如外界温度的高低、大气压强，常使用的棱镜常数，仪器的比例误差系数等。随后在全站仪中输入测站点的坐标、进行后视定向。在正式测量前还应该有第三个已知点进行测量，用后来测量的坐标值与已知坐标值进行比较，若比较后，两者没有超出规定的误差范围，则视为数据可以用，接下来进行下一个测量工作；若结果超出了误差范围或者数据错误，则需要进行检查找问题，应该从以下几点来看：检查已知点的坐标和后视定向是否有误及仪器是否有故障等；如果在测站点上不方便或者找不到第三个已知检查点，可直接通过测量后视定向点来检查。数据采集必须在定向检查通过之后。在特殊情况下，全站仪安置在通视良好、测图范围广的地点，全站仪具有中后方交会的功能，所以可以自由设站，利用测站点的坐标作为已知点进行数据采集，因此先测算出测站点的坐标。本次登封市城区测图，用全站仪进行碎部点测量，正确地选好后视定向点、设置仪器参数，量取仪器高和测站后视点，首先检核相邻已知点的边长和高差进，若误差小于5厘米的可以直接进行碎部测量，若大于5厘米的应查明原因，重新选择精度较高点使用。另外对高差进行检查时也可采用一级GPS附合点检查。在进行碎部点测量时，能允许的最大的距离测量长度准则：地物点≤450m、地形点≤700m。

在实际测量时要对某些特征点注意。比如；十字路口，农村宅基地的高程，桥梁的最高点。对于高程点的注记至少达到厘米。采用DS3水准仪加密散点高程采集登封市城区内民房密集区。4.2.2绘制测站草图在碎部测量的同时，应直接绘制测站草图并进行编号，草图编号必须和仪器编号一致。草图具体内容包括：碎部点点号以及属性，地物、地貌大致轮廓，本站第一个点以及最后一个点点号，测站完成时间，草图绘制人员。画草图的时候，应用最简单的形式表达地物要素的位置、以及它们的属性、和相互间的空间关系等。只有在画草图时足够正确明了，在内页处理时候才能够更加精确，更加有效率的完成数据处理，也对后期的成图检查有更好的帮助。上交资料中应包含草图。每天测量完毕后要及时将全站仪中的坐标数据直接导入到电脑中，利用南方CASS软件进行数字化成图。5登封市城区的内业数字化成图本次数字化内业成图采用南方CASS7.0系统，本系统基于AutoCAD2004平台上，成图规范，标准。

CASS系统为数字化测图提供了一系列成图方法：测点点号定位成图法，屏幕坐标定位成图法，简编码自动成图法，电子平板测图法以及引导文件自动成图法等。在上述多种方法中，除电子平板测图法以外，其余均为测记式成图法。即把野外采集的碎部点坐标存储在电子手簿或全站仪的内存中，同时绘制草图，内业将全站仪数据传输到计算机内，并对照草图完成电子地图的绘制。本次地形图测量使用测点点号定位成图法。5.1数字化成图作业步骤（1）工作草图阅读内业绘图员应充分读懂草图内容，了解登封市城区地形地物地貌的大致情况，了解图内各元素的位置关系、属性关系；（2）数字化作业

绘制地物、地貌是应采用分层、分色的方式。同一类地物尽量放在同一图层，分色规范，代码无误，成图时尽量使用菜单绘制图形，这样便于后期的合并、缩放、接边、数据提起等再处理工作。数字化成图有固定的流程，先将道路河流等明显地物画出，在画出不明显地物，然后再根据元素的主次进行分块作业。一个区域图全部输入后立即进行自查、自校、清理差、错、漏。在完成所有图块后后再作整个进行检查。（3）登封市城区内主要地物绘制要求1）测量控制点平面及高程控制网的控制点应以规定的符号表示，控制点的点位即为符号的几何中心，控制点精准可靠，以保证测量成果的直接展绘。2）居民地垣栅街区与道路的衔接处之间有0.2mm间隔，构建在陡坎和斜坡上的建筑物，应当按照实际的位置将他们画出，如果确实无法画出陡坎，可以移位画出，间隔0.2mm，加固石驳和建筑物可以共线表示。栅栏、栏杆、篱笆、铁丝网等各种不同类型的垣栅，均应该用符号表示。符号一侧有短线的，短线向里绘制。3）注记文字注记要求字头朝北，河流，道路随走向排列，垂直或平行于线状地物。对文字间隔尺寸也有具体的要求，其中要求最小间隔应该为0.5mm；最大间隔应小于等于字大的8位。各类注记均放置在“ZJ”层。6最终提交成果和验收将收集和获取的成果资料一并整理齐全，一般应包括：1、技术设计书；2、技术总结；3、首级控制测量成果；（1）、GPS外业观测手簿（2）、四等水准外业观测手簿（3）、点之记（4）、GPS控制测量计算表格（5）、四等水准测量计算成果册（6）、一级导线点成果表4、图根控制测量成果；（1）、图根控制观测手簿（2）、图根控制计算成果册（3）、图根点成果表5、外业检查报告；6、仪器检定资料（附）；7、地形图图幅结合表一幅；8、1:1000数字化地形图，DWG格式数据文件，以及其他电子文档。9、50cm×50cm1：1000地形图白纸图两套；地形图打点数据文件。7结论经过本次登封市城区1:1000数字测图方案的设计和研究，让我充分意识到了测量工作时一个对耐心、细心要求很高的行业，虽然其中有挫折，有错误，但是在实地设计过程中，掌握了大比例尺数字测图的所有操作步骤，使我受益匪浅。具体通过对控制测量方案、野外数据采集、内业化数字测图三方面的研究，得出以下结论：（1）对于平面控制网的铺设，充分了解登封市主城区的实际情况，并且严格遵守平面控制网的铺设原则，对两种方案进行对比分析，最终选定首级控制网采用静态GPS网进行控制，利用GPS-RTK技术进行图根加密，具体碎部点可利用全站仪进行测量。对于高程控制网，我们从已知的高程控制点，利用四等水准