灯湖矿区控制网设计手册-在卫星遥感影像图上进行控制网设计的有关设计办法和过程设计手册

《应用大地测量学基础》

课

程

设

计

报

告

书

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灯湖矿区控制网设计书

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灯湖矿区控制网设计任务通知书

※※测绘队：

灯湖矿区位于※※省

※※煤田东北域。本矿已

经列入国家经济建设计

划，准备进行重点开发。

根据建设计划，首先需要

施测80平方公里的

1:2000地形图。

为了加快建井速度，需在竖

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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,o

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

全矿区统一的具有足够精度

密度的平面控制网与高程控

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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

任务。

※※省煤炭管理局年月

B

测区概况简述

1.地理概况

本测区中心位置为东经

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117°13"北纬34。12zo

测区地面高程为

+30~+244m。位于※※省※

※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，不理通视，其

余为平原,密布村庄和厂矿,

建筑群遍地，影响观测。灯

湖区位于测区东部，湖面开

阔，中部有大堤。

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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。全年平均气温+15

度，夏季气温较高，一般为

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30度左右，冬季有雪，但不

寒冷，最低温度为-5度，冻

土线深度为0.1米。全年平

均风力为2~3级，夏季略受

台风影响。宜于野外作业时

间为3~11月份,年平均作业

利于率为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，少数民族为回族。

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测量作业所需人力、物力、

财料及食宿均可就地解决。

5・作业目的及任务范围

灯湖矿区位于广州市灯湖煤

田东北域，煤藏量为10000

亿吨。要求于2005年XX月

之前，完成建网任务和提交

阳春一矿的54的1:2000

和231：1000地形图。。在

全矿区建立统一的具有足够

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精度密度的平面控制网与高

程控制网。另外，为贯通工

程需布设一个专用控制网，

要求两近井点横向相对中误

差〃'于30mmo灯湖矿区的

测图总、面积为77km2

三.已有测绘成果资料及其分析利用

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※※测绘队

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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。。

该二等网的主要情况如下：

(1).三角形平均边长为

12km.

(2).最小求距角38°。

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(3).三角形最大闭合差

+2.82〃，闭合差正负号的分

布符合偶然误差的特性。

(4).按三角形闭合差计算

所得的测角精度中误差为土

0.82”，平差后为±0.91”.

(5).最弱边长相对中误差

为l:170000o

(6).仪器检验项目符合规

范要求，归心元素的测定正

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确，观测成果的取舍合理。

(7).造表埋石质量良好。

经现场踏勘,三点标石完好。

所以玉山、太山、广具山三

点的坐标可作为起算点坐

标，进行不同坐标系之间的

转换。

2.高程成果及其精度

国家二等水准路线由西向东

横穿测区北部。根据二等水

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准路线图，本测区内及其附

近应有三个二等水准点，依

点之记只找到其中两个：H2

和H4,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

埋石质量均符合规范要求。

高程为1956年黄海高程系。

3.地形图资料

1984年※※航测队航测本

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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。

4.成果的分析利用

收集测区原有资料，了解作

业单位、作业时间、执行规

范、平差方法等。注意要点：

起算边长的选择问题、起算

方位角的选择问题、考查原

有控制点点位的可靠性、针

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对本次控制网服务的目的作

出原有成果的利用方案、测

区内有没有国家高级点可以

利用。

四.坐标系统的选择及处理方法的论证、起始数据的配置和处理

坐标系统选择1954年北京坐

标系，高程系统为1956年黄

海高程系统。如需其它系统

的坐标可求的坐标转换参数

进行求解。

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二等三角点、水准点坐标和高

程：

点名等级X(m)Y(m)H(m)

玉山二379340020506000195.4

广具山二379072520515900135.0

太山二378680020510250244.0

112二35.000

114二46.000

用已知数据经过计算以下结

果：

(1).三角形平均边长为

12km.

(2).最小求距角38°。

(3).三角形最大闭合差

+2.82〃，闭合差正负号的分

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布符合偶然误差的特性。

(4).按三角形闭合差计算

所得的测角精度中误差为±

0.82”，平差后为±0.91”.

(5).最弱边长相对中误差

为1:170000。

故以上点均可作为

起算点进行整体网平差，

解算未知点坐标。

1.平面控制部分

测区内有国家二等网中的控制点三个：玉山，太山，广具山。系1959年由西安科技大学测

绘队实测。采用的是1954年北京坐标系。平差后网的精度：测角中误差为0.91秒，最弱

边边长的相对的中误差为1：17000。造标的情况良好。经勘测标石的质量良好，可以应用。

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2.高程控制部分

本测区内有三个二等的水准点，但依点之记只找到其中的两个：II—2,II-4,且标石的质量良好。系由

1979年西安科技大学测绘队实测。测绘的精度埋石的情况与质量均符合现行的规范要求。为1956年黄海

高程系统。本次高程控制网采用了这两个点。

3.坐标系统的确定

因为该矿区位于3°带第四十带内，其中央子午线为120。，矿区中心处的横坐标值以，地面平均高程值。

现算出在地面上的长度投影变形比为1:63300,可见，在国家的统一的坐标的系统里，矿区的投影长度变

形并未超过1/4万的要求，故采用国家统一的坐标系。

五.平面控制网布设方案

1.首级网等级和布网方案、

加密网设计

首级网：采用E级

GPS网，由

三个已知点

和八个未知

点组成，平

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均边长2〜5

千米。采用

GPS静态相

对定位测

量，观测时

段45分钟，

GPS接收机

用3或4台。

设计出几个

同步时间

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段，构成若

干异步环。

估算最弱点

中误差。布

点位置见

图。

加密网：采用一级符

合导线网和

闭合导线

网。每条导

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线平均长度

为500m,全

网在GPS1

号点和已知

点太山之间

布设一条附

和导线，在

GPS6号点

处布设一条

闭合导线，

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导线网未知

点总共为23

个。详细情

况见图。观

测方法采用

全站仪，按

规范要求测

角、测边。

估算最弱点

中误差。

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对于1:2000比例尺测

图，首级控

制网或加密

控制网精度

估算后，相

邻点最弱点

误差以5cm

为限。

布设图如下：

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2.各级控制网精度估算及其

结果

GPS网：从每个观

测时段选取两条独立基

线,最好各时段选取的独

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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矩

阵。

间接平差误差方程V=AX+L;法方程：NX+B=0;

m=yTpVn

单位权中误差估值：°^-k-2)n为误差方程数，k为卫星数

Pi=1

叫=/n/Qn

平差值的精度估算：4'P

根据布网结果所得B

矩阵为：

1.00.00.00.00.00.0

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0.00.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.01.00.00.00.00.0

0.00.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.01.00.0

0.00.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.01.0

0.00.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

-1.00.01.00.00.00.0

0.00.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

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0.0-1.00.01.00.00.0

0.00.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

-1.00.00.00.00.00.0

1.00.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.0-1.00.00.00.00.0

0.01.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

1.00.00.00.00.00.0

-1.00.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.01.00.00.00.00.0

0.0-1.00.00.00.00.00.0

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0.00.00.0;

0.00.01.00.00.00.0

0.00.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.01.00.00.0

0.00.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

1.00.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.01.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

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-1.00.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.0-1.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.00.01.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.00.00.01.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.00.0-1.00.00.0

0.00.00.0;

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0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.00.00.0-1.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.00.00.00.01.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.00.00.00.00.0

1.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.01.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.01.00.00.00.0

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0.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.00.00.00.00.0

0.01.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.00.00.00.00.0

0.00.01.0;

0.00.00.00.0-1.00.0

1.00.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.0-1.0

0.01.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.0-1.00.0

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0.00.01.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.0-1.0

0.00.00.01.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

-1.00.01.00.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.0-1.00.01.00.00.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.0-1.00.01.00.00.0

0.00.00.0;

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0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.0-1.00.01.00.0

0.00.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.00.0-1.00.00.0

0.01.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.00.00.0-1.00.0

0.00.01.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.00.01.00.00.0

0.0-1.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.00.00.01.00.0

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0.00.0-1.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.00.00.00.0-1.0

0.01.00.0;

0.00.00.00.00.00.0

0.00.00.00.00.00.00.0

-1.00.01.0;

GPS网以3km为单位

权，用公式

。=10mm+10PPMXD

可计算出单位权方差

为3.14cm,

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计算出每条独立基线

的方差，之后根据公

式p=50*60/5i*

S1可以计算出每条

独立基线的权值，如

下（取对角线）：

0.93,0.93,0.57,0.

57,1.33,1.33,0.64

,0.64,0.64,0.64,0

.75,0.75,0.86,0.8

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6,0.86,0.86,0.81,

0.81,0.81,0.81,0.

58,0.58,0.78,0.78

,1.52,1.52,0.62,0

.62,0.83,0.83,0.7

5,0.75,1.23,1.23,

1.08,1.08,1.08,1.

08,1.60

由MATLAB软件可

解算出各未知点的协

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因数阵,

12345618910111213141516

10442200.2828C0.066800.147900.052000.016500.006400.00870

200442200.282800.0668C01479C0.0520C0.0165C0.006400.0087

30.2828C0.6616C0.042700.094600.033200.010600.004100.00560

400282800.661600.042700.0946C0.0332C0.0106C0.004100.0056

50.0668C0.0427C0.617400.140300.193100.061300.023700.03230

600.066800.042700.617400.1403C0.1931C0.0613C0.023700.0323

70.1479C0.0946L0.140300.310800.109300.034700.013400.01830

800.147900.094600140300.3108C0.1093C0.0347C0.013400.0183

90.052000.0332(0.193100.109300.388300.123300.047600.06490

L000.052000.033200.1931C01093C0.3883C0.1233C0.047600.0649

110.0165C0.0106C0.061300.034700.123300.297300.114800.15640

1200.016500.010600.061300.0347C01233C0.2973C0.114800.1564

130.0064C0.0041(0.023700.013400.047600114800.63420023920

1400.006400.004100.023700.0134C0.0476C0.1148C0.634200.2392

150.0087C0.0056C0.032300.018300.064900156400239200.32590

1600.008700.005600.032300.0183C0.0649C0.1564C0.239200.3259

&GPS1GPS2GPS3GPS4GPS5GPS6GPS7GPS8

坐标\

X0.44220.66160.61740.31080.38830.29730.63420.3259

Y0.44220.66160.61740.31080.38830.29730.63420.3259

通过比较得最弱点为

GPS2号点,其精度为25.72mm,

符合限差要求（限差为5cm）;

符合导线：起始点

GPS1,终点

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太山，中间布

设13个点，

相邻点之间

距离平均为

500m,且该

导线经过主

井石红。详细

情况见图。设

未知点坐标

为未知数,根

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据附和导线

的关系列出

误差方程,求

得B系数矩

阵:

12345678910111213

12.1444-2.132700000000000

2096730>47151.1770-2.6041000000000

3-1.17702.60412.5687-0.8988-1.3916-1.70530000000

4001.39161.7053-5.1897-2.13723.79800431900000

50000-3.7980-043190.8504-32.94763X319000

6000000-2.9475-343190.0828-1.15162.86474.58350

700000000-2.8647-4.58350.5725-0.29292.2921

80000000000-2.2921-4.87650.8395

9000000000000-1XJ526

100000000000000

110000000000000

120000000000000

130000000000000

140000000000000

150000000000000

16-04280-0430400000000000

170.52260.2362-0.5226-0.2362000000000

18000.5265-04297-0.52650X2970000000

190000-0.09600.84440.0960-0.844400000

20000000-0.90080.77370.9008-0.7736000

2100000000-1.06150.66341.0615-0.63340

220000000000-1.17450.55201.1745

23000000000000-1.3170

240000000000000

250000000000000

260000000000000

270000000000000

280000000000000

2900000000