大地测量学课程设计

目录任务概况运用平差和大地测量学的知识，在邯郸紫山附近建立四等三角网。在谷歌地球上完成选点，然后对所选未知点点位的坐标进行精度评定，计算出最弱边的相对中误差，绘制出误差椭圆。二、测区概况1.1测区气候本测区位于河北省邯郸市邯郸县。测区位于北纬36°44’-36°40’、东经114°17’-114°22’之间。邯郸市位于河北省南部，属大陆性季风气候，年平均气温约为摄氏13度，最低温度在1月，最高温度在7月，可达摄氏38度。实习时间在二三月份，温度较低，可能有降雪。1.2测区交通可利用谷歌地球，完成图上选点过程。利用测区内已有的国家三角点二等点2个，均保存完好，在测区内布设四等三角网。紫山交通不便，测区地处山区与平原交接处，农村占很大比例，且大局部地区山路崎岖，通行不便。1.3测绘的困难由于测区地处山区，农村占很大比例，且大局部地区山路崎岖，通行不便，还有就是山区占一局部，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。1.4采用的坐标系及投影坐标系统：平面坐标系统采用1980西安坐标系采用高斯投影，三度分带，中央子午线经度为114°。二、布网原那么和所依据的技术标准1.1布网的步骤在谷歌地球上展绘点；按布网的根本要求，从点开始扩展；利用谷歌地球中的高度配置选项，判断点间的通视；利用平差易把谷歌地球上所选点的经纬度，进行高斯正算；估算控制网中各点的坐标精度；绘制误差椭圆；提交技术设计书；1.2布网原那么一、各等级的首级控制网，宜布设为近似等边三角形的网〔锁〕。其三角形的内角不应小于30°；当受地形限制时，个别角可放宽，但不应小于25°。二、首级控制网的布设，应因地制宜，且适当考虑开展；当与国家坐标系统测时，应同时考虑联测方案。三、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〕。其三角形的内或插点等形式。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个内外交会方向，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55个内外交会方向，当图形欠佳时，其中至少应有外交会方向。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、二级小三角插点的内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。1.3图上设计对点位的根本要求是：〔1〕从技术指标方面考虑图形结构良好，边长适中，对于三角网求距角不小于30°；便于扩展和加密低级网，点位要选在视野辽阔，展望良好的地方；为减弱旁折光的影响，要求视线超越〔或旁离〕障碍物一定的距离；点位要长期保存，宜选在土质坚硬，易于排水的高地上。〔2〕从经济指标方面考虑充分利用制高点和高建筑物等有利地形、地物，以便在不影响观测精度的前提下，尽量降低觇标高度；充分利用旧点，以便节省造标埋石费用，同时可防止在同一地方不同单位建造数座觇标，出现既浪费国家资财，又容易造成混乱的现象。〔3〕从平安生产方面考虑点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压电线等应有一定的距离。1.4.技术标准：依据GB50026-2007工程测量标准三角网的主要技术要求等级平均边长(km)测角中误差(″)最弱边边长相对中误差测回数DJ1DJ2DJ4四等22.5≤1/4000046－三、网的图上设计在测区内选用两个国家二等控制点作为点，然后根据网布设的根本原那么和要求在测区内直接布设全面四等网。3.1.控制网略图A和B点为点。此方案共布设6个控制点，包括2个国家二等点〔A,B〕和4个四等点〔1，2，3，4〕。四、控制网精度估算过程及结果4.1精度估算高斯坐标正算b.计算B矩阵c.计算权阵Pd.计算坐标协因数阵e.计算边长的协因数阵f.计算点的坐标中误差g.计算边长的相对中误差h.计算误差椭圆1-4点位误差点名坐标误差误差椭圆参数Mx(mm)My(mm)M(mm)E(mm)Fmm)Ψ(度分)122.2617.3128.1925.3512.3414646210.4712.5116.3113.948.4612348311.809.2414.9911.869.17840415.2710.6918.6415.3310.61172581-6误差椭圆图3.方案选择：〔1〕从精度标准来说，由方案一的表1-1网形及精度统计表和方案二的表1-1网形及精度统计表可看出，方案二的网形精度要高于方案一的网形精度。〔2〕从费用标准来说，方案一网形有45个控制点，其中，利用了11个测区内已有的测绘成果，初步估算需要造二座觇标；方案二有39个控制点，其中也利用了11个测区内已有的测绘成果，初步估算需要造二座觇标。但是，考虑从到达根本控制的条件讲，两种方案所能控制的测区范围大致一样。所以，方案二的费用要低于方案一。〔3〕从可靠性和灵敏度标准来说，从前面各方案网形的精度计算可看出，两种方案都满足可靠性标准和灵敏度标准的要求。综上所述，方案二优于方案一，应选择方案二。四、高程控制网选线设计和精度估算1.最弱点确定及选线设计：前面已经确定方案二最优，而由表2-4可知点A1,A9,A26,A27,A31的高程中误差最大，属于最弱点处，故采用二等水准路线从二等点J1点〔黄土打〕出发联测A9,A26,A27，并进行往返侧。水准路线草图如南坪市1：25000地形图图二所示。〔共设定3条水准路线〕2.精度估算：3-1点位误差点名坐标误差误差椭圆参数高程中误差(mm)Mx(mm)My(mm)M(mm)A(mm)B(mm)F(度分)A914.0812.3218.7115.0411.123133二等水准点精度A116.2713.9621.4417.2412.7415032二等水准点精度A2717.0228.0832.8329.2614.8910907二等水准点精度A2612.8011.8317.4313.0811.5115354二等水准点精度A3117.5615.0223.1119.0913.0214735二等水准点精度A210.2811.8215.6612.779.071222812.39A311.708.9214.7111.758.8674810.59A49.519.2313.2510.108.5839439.61A57.588.7011.548.727.5682089.95A68.438.8612.238.878.42100379.72A710.599.4914.2210.649.4312199.19A812.9911.6817.4713.2011.45204211.68A1012.9811.2717.1913.5110.6226457.70A118.447.6311.388.577.48159209.12A129.759.7813.8111.168.13451711.29A138.8810.0913.4410.418.491151911.38A149.999.1613.5510.778.221443810.47A158.947.8811.929.117.6820579.38A167.207.9310.708.037.0870159.20A178.798.6912.368.818.671592410.41A188.897.5311.658.897.5302610.41A1910.949.7914.6811.618.99315113.33A2012.939.5116.0512.959.4941114.27A219.767.7012.439.877.56130711.28A229.358.4412.599.428.35155910.74A238.908.3512.209.457.73353210.26A249.779.0213.3010.008.7726178.77A2511.5010.3515.4711.7510.06156199.78A2812.4911.9817.3112.8911.56146158.39A2910.2710.1414.4410.499.92382910.55A308.989.7713.2710.088.62611611.03A3212.9911.3717.2613.0211.341723610.76A3312.7710.4316.4913.399.621542412.77A3412.908.8715.6513.028.691692112.47A358.6211.1914.1311.358.41753911.41A3617.2110.8620.3517.3710.6193513.01与表2-4比拟可知，结合水准测量后，点的高程的精度提高。3-2点间误差起点名终点名纵横向误差误差椭圆参数高程点间误差(mm)纵向(mm)横向(mm)M(mm)A(mm)B(mm)F(度分)A1A211.4014.5118.4614.5111.40215912.39A1A310.0813.3416.7213.3710.041150410.59A1A3610.4415.8418.9715.8410.44743913.01A2A39.2413.5216.3813.529.24624214.31A2J29.0712.7715.6612.779.071222812.39A2A1911.0214.9218.5514.9910.931721916.31A3A368.2112.7715.1812.788.19252411.88A3A48.5510.9713.9011.058.441155011.27A3J28.8811.7314.7111.758.8674810.59A4A88.9511.2714.3911.288.94564111.58A4A78.289.6412.719.648.281095410.52A4A68.509.7512.949.788.471520811.09A4A58.0610.2613.0510.278.05184011.11A4J28.6810.0113.2510.108.5839439.61A4A369.8414.4917.5214.709.521631812.96A5A67.979.1212.119.127.97975610.93A5A178.109.4712.469.558.0002111.22A5A188.4510.5313.5010.538.45285112.06A5J27.608.6811.548.727.5682089.95A6A77.539.4112.059.477.4513259.72A6A117.799.1812.049.247.721260010.87A6A168.549.5512.819.688.40165111.33A6A178.309.9812.9810.058.21303411.44A7A88.5710.5213.5710.528.571591311.41A7A98.2812.7415.1912.748.2749039.19A7A108.3111.2814.0111.348.22631310.64A7A118.3610.3413.2910.398.291594410.95A8A99.6213.3616.4613.469.48824411.68A9A107.319.4111.929.487.22171217.70A10A1211.2012.9217.1013.0711.031741212.73A10A119.6912.5115.8312.519.69164410.87A11A128.6610.6213.7010.668.61860112.16A11J17.488.5711.388.577.48159209.12A11A168.459.8412.979.928.36291111.43A12A149.9914.0217.2114.039.9744214.09A12J18.1311.1613.8111.168.13451711.29A13A2010.6313.8417.4513.8610.6163115.78A13A218.9211.3714.4511.378.92541812.90A13J38.5010.4113.4410.418.491151911.38A13A358.2411.2713.9611.288.231773511.17A14A258.2610.4813.3510.508.2574610.43A14A158.4210.3113.3110.378.34980311.31A14J18.2310.7613.5510.778.221443810.47A15J17.699.1011.929.117.6820579.38A15A258.5310.8713.8110.878.521272710.98A15A247.829.5412.339.547.82245510.54A15A168.169.5312.549.638.041445011.22A16J17.127.9910.708.037.0870159.20A16A248.7210.3413.5310.348.721643911.16A16A237.969.5612.449.577.96285411.49A16A227.878.8911.879.007.75501710.89A16A177.808.7011.688.707.801250810.70A17A227.739.5312.279.537.7362610.83A17A187.919.0412.029.067.89722310.91A18J27.638.8011.658.897.5302610.41A18A228.379.3612.569.428.301464911.57A18A218.9110.9314.1010.948.90163713.30A18A2010.2411.6315.5011.949.88321614.55A18A199.5610.9914.5611.249.26760713.73A19J29.0711.5414.6811.618.99315113.33A19A208.9412.9215.7112.938.9245413.90A20A219.9511.7015.3612.199.351675914.84A21A229.1211.2114.4611.279.06380913.43A21A239.3810.7214.2511.118.92522313.27A21J37.829.6612.439.877.56130711.28A22A237.749.6512.379.757.6202611.03A23A248.829.2712.799.458.621325911.36A23A298.6810.8913.9310.938.631593512.14A23A308.5710.4813.5310.488.5792712.45A23J37.769.4212.209.457.73353210.26A24A259.1710.5513.9810.619.11955211.51A24A268.3511.6414.3311.668.34129488.77A24A289.4712.1615.4112.189.441604211.04A24A298.2510.0913.0310.178.15161811.34A25A268.6011.5014.3611.528.5711019.78A26A2724.7817.4730.3226.9913.8110559A26A289.4811.7615.1011.769.4739398.39A27A3123.0919.5330.2425.7715.8310840A27A289.1625.2326.8425.239.15106288.39A28A298.6911.3414.2811.398.621334611.33A28A318.8914.4316.9514.588.64166008.39A28A329.0511.7214.8111.729.05583311.71A29A328.7711.9614.8311.988.7304012.08A29A308.009.5012.429.517.98954510.87A30A329.3812.2915.4612.419.221613912.48A30A3310.2013.3616.8113.4410.091753414.37A30J38.779.9513.2710.088.62611611.03A31A3210.0214.7617.8414.999.691193810.76A32A339.3111.7214.9711.819.19552212.53A33A349.5413.3116.3813.429.381183314.06A33J39.7813.2716.4913.399.621542412.77A34A359.4614.8817.6314.899.451324514.17A34J38.9112.8715.6513.028.691692112.47A35J38.4111.3514.1311.358.41753911.41五、造标埋石测量觇标的作用是供观测照准和升高仪器之用，它的建造质量直接影响观测精度。另外每座觇标都要求保存一定的年限，以便布设低级网时使用，因而要求造得牢固、稳定端正。建造觇标是一项细致而繁重的工作，其实用技术应在实际作业中学习和掌握。下面就造标过程中应注意的问题，作一概略的介绍。1〕实地标定橹柱通常采用透明纸标定坑位法，此法简单可靠，且不受通视条件的限制。具体作法：取一张透明纸，在其中间局部任取一点O(如以下图)，以O作为中心，每隔120°画方向线OA、OB、OC这就代表三脚标的三个橹柱方向〔如为四脚标那么每隔90°画一条方向线〕。考虑到橹柱的直径并保证视线距橹柱方向有一定的距离〔国家标准中有规定〕，在三条方向线左右各划出10°的范围作为不通视区〔图中的阴影局部〕。首先在设计图上确定坑位方向。即将透明纸的中心与选点图上欲建标的三角点重合，转动透明纸，使待测的三角点方向都落入通视区内，并选出最正确位置用量角器量出一个橹柱〔见右图)与某个能直接通视的邻点方向〔如龙山〕间的角度，此角度为56°30′。实地标定坑位时，以该三角点〔龙山〕定向。用经纬仪测出角〔56°30′〕即得橹柱的方向，再转120°、240°便得到橹柱、的方向。在标定的橹柱方向线上，量出三角点中心到橹柱坑中心的距离，就得到了橹柱基坑的位置。2〕挖基坑及浇灌坑底水平层基坑深度约lm左右，底层应用混凝土浇灌抹平，并用水准仪操平，以保证基坑底面在同一水平面上。木质寻常标，可以不浇水平层，但要在基底填充石头砂子并夯实。3〕检查照准圆筒是否竖直及各方向是否通视觇标竖起后应检查照准圆筒是否竖直，可用经纬仪在相隔90°的两个方向上进行。如不竖直，那么要加以调整〔为了调整的方便，标心柱先不要固定〕。如标架不端正，那么要调整基坑底的高度，圆筒位置校正完毕后，再用仪器检查各方向的通视情况，确认无问题后，再填土夯实，使橹柱固定。4〕觇标的整饰和编号上述工作全部完成后，最后整饰一下觇标的外观，并在橹柱的适当位置整齐的写上三角点点名、等级、编号及建造年月等。标石的埋设三角测量的标石中心是三角点的实际点位，通常所说的三角点坐标，就是指标石中心标志的坐标，所有三角测量的成果〔坐标、距离、方位角〕都是以标石中心为准的。因此，对于中心标石的任何损坏或位移，都将使三角测量成果失去作用或在很大程度上降低其精度。所以，中心标石埋设的质量，是衡量控制网质量的一项指标。国家标准按三角网的等级及其地质条件将中心标石分成8种规格。三、四等三角点的标石由两块组成〔见下左图〕。下面一块叫盘石，上面一块叫柱石，盘石和柱石一般用钢筋混凝土预制，然后运到实地埋设。预制时，应在柱石顶面印字注明埋设单位及时间。标石也可用石料加工或用混凝土在现场浇制。盘石和柱石中央埋有中心标志〔见上右图〕。埋石时必须使盘石和柱石上的标志位于同一铅垂线上。埋设标石一般在造标工作完成后随即进行。埋设时，应使标石中心与觇标中心位于同一铅垂线上。2.造标、埋石国家水准点标石的制作材料、规格和埋设要求，在《国家一、二等水准测量标准》〔以下简称水准标准〕中都有具体的规定和说明。关于工程测量中常用的普通水准标石是由柱石和盘石两局部组成，如图1-3所示，标石可用混凝土浇制或用天然岩石制成。水准标石上面嵌设有铜材或不锈钢金属标志，如图1-4所示。首级水准路线上的结点应埋设根本水准标石，根本水准标石及其埋设如图1-5所示。墙上水准标志如图1-6所示，一般嵌设在地基已经稳固的永久性建筑物的根底局部，水准测量时，水准标尺安放在标志的突出局部。埋设水准标石时，一定要将底部及周围的泥土夯实，标石埋设后，应绘制点之记，并办理托管手续。图1-3图1-4图1-5图1-6六、观测纲要1、水平角观测纲要：水平角方向观测的技术要求等级仪器等级光学测微器两次重合读数之差〔″〕半测回归零差〔″〕一测回2C互差〔″〕同一方向值各测回互差〔″〕四等1″级仪器16962″级仪器38139水平角观测宜采用方向观测法。当观测方向不多于三个时，可不归零；当观测方向多于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〕。其两组观测角之差，不应大于同等级测角中误差的两倍。分组观测的最后结果，应按等权分组观测进行测站平差。各测回间应配置度盘。水平角的观测值应取各测回的平均数作为测站成果。水平角观测的测站作业，应符合以下规定：仪器或反光镜的对中误差不应大于2mm；水平角观测过程中，气泡中心位置偏离整置中心不宜超过一格。四等及以上的水平角观测，当观测方向的垂直角超过±3°的范围时，宜在测回间重新整置气泡位置，但假设有垂直轴补偿器的仪器，可不受此限制；假设受外界因素〔如震动〕的影响，仪器的补偿器无法正常工作或超出补偿器的补偿范围时，应停止观测。水平角观测误差超限时，应在原来度盘位置上重测，并符合以下规定：一测回内2C互差或同一方向值各测回较差超限时，应重测超限方向，并联测零方向；下半测回归零差或零方向的2C互差超限时，应重测该测回；假设一测回中重测方向数超过总方向数的1/3时，应重测该测回；当重测的测回数超过总测回数的1/3时，应重测该测站。2、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往返观测。c.测距作业，应符合以下规定：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