11000 数字地形图测绘数字测图毕业设计Word文档下载推荐.docx
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73.727
H052
52603.009
47125.778
73.955
2平面及高程控制设计
2.1平面坐标及高程系统的选择
一、平面坐标系及基准
本次作业的平面坐标系为开封市城建坐标系,属于地方独立坐标系,其基准与国家参考椭球的基准保持一致。
二、高程基准
本次作业采用1985国家高程基准。
2.2主要精度指标
本测区主要精度指标如下:
1.各等级平面控网中最弱点相对于起算点的点位中误差不大于±
5cm;
2.各等级水准网中最弱点相对于起算点的高程中误差不大于±
2cm;
3.地物点相对于邻近控制点点位中误差不大于图上±
0.5mm,邻近地物点间距中误差不大于图上±
0.4mm;
4.图上高程注记中误差,在铺装地面不大于图上±
0.07m,在一般地面不大于±
0.15m。
2.3平面控制测量
为了给地形测图提供基本控制,必须要选择一个比较完善的平面控制测量方案。
布设平面控制网要符合其布设原则:
分级布设,逐级控制;
具有足够的精度;
保证必要的密度;
应有统一的布网方案、精度指标和作业规格。
本次平面控制测量分二级布设,先布设一级GPS网作为本测区首级平面网,再用RTK加密图根点;
或者使用导线网做首级控制网,再用全站仪加密图根点。
对两种方案进行对比论证,选择其中一个合理的方案,以满足测图需要。
2.3.1方案一:
GPS做首级控制网,RTK做加密图根点
一、一级GPS网测量:
主要技术要求见表2
表2一级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
平均重复设站数
各时段有效观测时间长度(min)
数据采样间隔(s)
PDOP值
一级
≤1.0
≥15°
≥4
≥1.6
≥15
10
<
6
注:
本技术要求出自《工程测量规范》(GB50026-2007)。
二、布网方案:
利用“控制点H051、H052”两个E级GPS控制点为起算点,在测区内沿主要道路布设一级GPS点,要求点位分布均匀,相邻点间平均边长约500m,网形结构为边连式的多边形网。
选点、埋石、编号及点之记:
GPS控制网的布设
(1)GPS网图形设计原则:
1.GPS网应根据测区实际需要和交通状况,作业时的卫星状况,预期达到的精度,成果的可靠性以及工作效率,按照优化设计原则进行。
2.GPS网一般应通过独立观测边构成闭合图形,例如一个或若干个独立观测环,或者附合路线形式,以增加检核条件,提高网的可靠性。
3.GPS网的点与点之间不要求通视,但应考虑常规测量方法加密时的应用,每点应有一个以上通视方向。
4.在可能条件下,新布设的GPS网应与附近已有的GPS点进行联测;
新布设的GPS网点应尽量与地面原有控制网点相联接,联接处的重合点数不应少于三个,且分布均匀,以便可靠地确定GPS网与原有网之间的转换参数。
5.GPS网点,应利用已有水准点联测高程。
C级网每隔3~6点联测一个高程点,D和E级网视具体情况确定联测点数。
A和B级网的高程联测分别采用三、四等水准测量的方法;
C至E级网可采用等外水准或与其精度相当的方法进行。
(2)GPS网的密度设计:
(见表3)
在GPS方案设计时,一般首先根据测量任务书提出的GPS网的密度和经济指标,再结合规范(规程)规定并现场踏勘具体确定各点间的连接方法,各点设站观测的次数、时间长短等布网观测方案。
各种不同的任务要求和服务对象,对GPS点的分布要求也不同。
对于一般城市和工程测量布设点的密度主要满足测图加密和工程测量的需要,平均边长一般在几公里以内。
表3《规程》GPS网中相邻点间距离(km)
级别
项目
二等
三等
四等
二级
相邻点最小距离
3
2.5
1
0.5
相邻点最大距离
27
15
相邻点平均距离
9
5
2
闭合环或附合路线的边数
≤6
≤8
≤10
1.选点
a.点位应远离大功率无线发电射源(如微波站),其距离不得小于200米,并应远离高压输电线其距离不得小于50米,点位的选择应符合技术设计要求,并有利于其他测量手段进行扩展与联测、点位的基础应坚实稳定,易于长期保存,并应有利于安全作业;
b.附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体、点位应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200m并应远离高压输电线其距离不得小于50m;
c.点位应便于安置接收设备和操作,视野开阔,周围建筑物的高度角小于15度、交通应便于作业;
d.一级GPS点点位原则上落地布设,选择土质坚实的地方,有利于长期保存和使用、充分利用符合要求的旧有控制点及其标石和觇标;
e.一级GPS点点位应能保证至少有两个点通视良好,有利于低级网加密。
f.GPS点位选定后,应绘制GPS网选点图;
2.埋石
视不同的埋设条件,应选择相应类型的埋设标志,可参考表4
表4各类型埋设标志各类型埋设标志
埋设
条件
标志类型
埋设方法
备注
水泥
路面
8-12cm
铸铁标志
冲击钻打孔,混凝土现浇
与路面齐
沥青
20cm铸铁
标志
直接打入路面
碎石
土质
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.编号
一级GPS点编号采用自然数顺序编号,前面冠以罗马字母“H”。
4.点之记选点埋石后应绘制点之记,其样式应符合《GPS规程》要求。
要求点之记采用Word制作,其中的略图可采用CAD制作,但应转换为影像格式插入到Word文档中,标志面照片也转换为数字影像插入到Word文档中,如附件表
(1)2.3.1.1GPS控制测量数据采集与处理的方法步骤
一、星历预报
通过上网下载或实测的方法获取历书文件,利用数据处理软件加载该历书文件,从而获取预报结果。
编制预报表所用概略位置坐标应采用测区中心位置的经纬度。
预报时间应选用作业期的中间时间。
当测区较大时,作业时间较长时,应按不同时间和地区分段编制预报表,编制预报表所用概略星历龄期不应超过20d,否则应重新采集一组新的概略星历。
二、制定观测计划
确定测量模式;
选定最佳观测时段;
确定同步观测时段长度及起止时分;
编制观测计划表,填写并下达作业调度命令;
根据实际作业的进展情况,及时调整观测计划和调度命令。
GPS测量作业调度表的编写格式如表5所示:
表5GPS测量作业调度表
时
段
编号
观测
时间
测站号/名
测站号/
名
机号
三、静态外业观测
(1)各级测量作业基本技术要求见表6
表6各级GPS测量基本技术要求规定
AA
A
B
C
D
E
卫星截止高度角
同时观测有效卫星数
有效观测卫星总数
≥20
≥9
≥6
观测时段数
≥10
≥2
6
(2)观测组必须严格遵守调度命令,按规定时间同步观测同一组卫星。
当没按计划到达点位时,应及时通知其它各组,并经观测计划编制者同意对时段作必要调整,观测组不得擅自更改观测计划。
(3)一个时段观测过程中严禁进行以下操作:
关闭接收机重新启动;
进行自测试(发现故障除外);
改变接收设备预置参数等;
改变天线位置;
按关闭和删除文件功能等。
(4)观测期间作业员不得擅自离开测站,并应防止仪器受震动和被移动,要防止人员或其它物体靠近、碰动天线或阻挡信号。
(5)在作业过程中,不应在天线附近使用无线电通讯。
当必须使用时,无线电通讯工具应距天线10m以上。
雷雨过境时应关机停测,并卸下天线以防雷击。
四、外业观测记录
(1)测站名的记录,测站名应符合实际点位;
(2)时段号的记录,时段号应符合实际观测情况;
(3)接收机号的记录,应如实反映所用接收机的型号;
(4)起止时间的记录,起止时间宜采用协调世界时UTC,填写至时、分。
当采用北京标准时BST时,应与UTC进行换算;
(5)天线高的记录,观测前后量取天线高的互差应在限差之内,取平均值作为最后结果,精确至0.001m;
(6)预测GPS数据文件格式,根据观测当天的日期、接收机号和时段号写出的数据文件应与数据传输出来的格式一致;
(7)测量手簿必须使用铅笔在现场按作业顺序完成记录,字迹要清楚、整齐美观,不得连环涂改、转抄。
如有读、记错误,可整齐划掉,将正确数据写在上面并注名原因。
(8)严禁事后补记或追记,并按网装订成册,交内业验收。
GPS外业观测手簿的记录格式如附件
(2)所示
五、静态数据传输
用数据传输线正确连接GPS接收机和计算机,数据线不应有扭曲,接口应直插直拔,不应有扭转。
(1)及时将当天观测记录结果录入计算机,并拷贝成一式两份;
(2)数据文件备份时,宜以观测日期为目录名,各接收机为子目录名,把相应的数据文件存入其子目录下。
存放数据文件的存储器应制贴标签,标明文件名,网名、点名、时段号和采集日期、测量手簿应编号;
(3)制作数据文件备份时,不得进行任何剔除或删改,不得调用任何对数据实施重新加工组合的操作指令。
(4)数据在备份后,宜通过数据处理软件转换至RINEX通用数据格式,以便与各类商用数据处理软件兼容。
六、静态数据处理
(1)基线解算
1.同一级别的GPS网,根据基线长度不同,可采用不同的数学处理模型。
但8km内的基线,必须采用双差固定解。
30km以内的基线,可在双差固定解和双差浮点解中选择最优结果。
30km极其以上的基线,可采用三差解作为基线解算的最终结果。
2.对于所有同步观测时间短于35min的快速定位基线,应采用符合要求的双差固定解作为基线解算的最终结果。
3.同一时段观测值基线处理中,二、三等数据采用率都不宜低于80%。
4.无论采用单基线模式或多基线模式解算基线,都应在整个GPS网中选取一组完全的独立基线构成独立环,各独立环的坐标分量闭合差应符合下式的规定:
式中w——环闭合差,
n——独立环中的边数
——GPS网的精度指标,即
5.采用单基线处理模式时,对于采用同一种数学模型的基线解,其同步时段中任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差不宜超过表7的规定。
表7同步环坐标分量及环线全长相对闭合差的规定
限差类型
坐标分量相对闭合差
2.0
3.0
6.0
9.0
环线全长相对闭合差
5.0
10.0
15.0
6.对于采用不同数学模型的基线解,其同步时段中任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立环闭合差要求检核。
同步时段中的多边形同步环,可不重复检核。
7.同一条基线边若观测了多个时段,则可得到多个边长结果。
这种具有多个独立观测结果的边就是重复观测边。
对于重复观测边的任意两个时段的成果互差,均应小于接收机标称精度的
倍。
(2)GPS网平差处理
1.当各项质量检验符合要求时,应以所有独立基线组成闭合图形,以三维基线向量及其相应方差协方差阵作为观测信息,以一个点的WGS-84系三维坐标作为起算依据,进行GPS网的无约束平差。
无约束平差应提供各控制点在WGS-84系下的三维坐标,各基线向量三个坐标差观测值的总改正数,基线边长以及点位和边长的精度信息。
2.无约束平差中,基线向量的改正数(
)绝对值应满足下式要求:
的计算方法同上。
当超限时,可认为该基线或其附近存在粗差基线,应采用软件提供的方法或人工方法剔除粗差基线,直至符合上式要求。
3.约束平差中,基线向量的改正数与剔除粗差后的无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差(
)应符合下式要求:
当超限时,可认为作为约束的已知坐标与GPS网不兼容,应采用软件提供的或人为的方法剔除某些误差较大的约束值,直至符合上式要求。
(3)成果输出
1.平差结果应输出国家或地方坐标系的坐标、基线向量改正数、边长、方位角、转换参数及其精度信息。
2.计算完成后,应提供以下资料:
测区和各测站信息;
观测值数量、时段起止时刻和持续时间;
基线质量检验与分析;
平差计算的坐标系统、高程系统、基本常数、起算数据、观测值类型和数据处理方法;
平差采用的约束条件、先验误差;
平差结果及精度。
3.在一级GPS控制网的基础上,直接布设图根控制点,图根点利用RTK技术直接采集三维坐标。
4.点位选择尽量避开高压线、高大建筑物、茂密树林、大面积水域等因素对测量的影响。
5.图根点一般采用木桩和小铁钉标志,农田、土路上采用小木桩,在水泥、沥青路面上可用8-12cm长的铁钉。
编号采用自然数顺序编号,前面冠以大写英号。
最后图根控制点测量应提交以下资料:
图根点成果表。
2.3.1.2GPS-RTK作业方法的方法与步骤
一、RTK一般作业流程
(1)收集资料
(2)求定测区转换参数
(3)基准点的安置和测定
1.应有正确的已知坐标
2.地势较高且交通方便,视野开阔
3.周围不产生多路径效应的影响及没有其他干扰源,以防数据链的丢失
(4)流动站观测
二、RTK在图根控制测量时应注意的问题
(1)基准站宜布设在测区内中央最高控制点上,旁边不能有大面积水面、高大树木、建筑物或电磁干扰源(如电台的发射塔、高压电线等)。
(2)使用高增益天线。
(3)电台不宜放在离GPS接收机过近的地方,否则电台信号会干扰GPS卫星信号。
同时,电台的信号线和电源线过长时不宜卷起来,这样会因为涡流而产生磁场,干扰GPS信号。
(4)提高基准站和流动站的天线高度。
(5)摸清仪器的特性、能否达到仪器的标称精度、在各种条件下的测量误差和作业半径。
(6)每天工作时观测的第一个点必须是已知控制点,以检核RTK测量结果是否正确。
(7)GPS信号失锁时需要重新进行初始化(即静止观测几分钟),等到重新锁定卫星时再进行碎部点观测,为了确保安全可靠最好回到一参考点上进行校核。
(8)选择作业时段,根据本地区情况合理安排作业时间。
(9)卫星观测数量一定要达到五颗或五颗以上方能进行观测记录。
2.3.2方案二:
导线网,全站仪加密图根点
一、导线测量的主要技术要求
各等级导线测量的主要技术要求,应符合表8
的规定。
表8
导线测量的主要技术要求
导线长度(km)
平均边长(km)
测
角中误差(″)
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
14
1.8
20
1/150000
—
3.6
≤1/55000
1.5
18
1/80000
4
≤1/35000
1/30000
≤1/15000
2.4
0.25
8
1/14000
16
≤1/10000
三级
1.2
0.1
12
1/7000
24
≤1/5000
(1)表中n为测站数;
(2)当测区测图的最大比例尺为1:
1000时,一、二、三级导线的平均边长及总长可适当放长,但最大长度不应大于表中规定长度的2倍;
(3)测角的1″、2″、6″级仪器分别包括全站仪、电子经纬仪和光学经纬仪,在本规范的后续引用中均采用此形式。
(4)当导线平均边长较短时,应控制导线边数,但不得超过表3.3.1yi相应等级导线长度和平均边长算得的边数;
当导线长度小于表3.3.1规定长度的1/3时,导线全长的绝对闭合差不应大于13cm。
(5)导线网中,结点与结点、结点与高级点之间的导线长度不应大于表3.3.1中相应等级规定长度的0.7倍。
二、导线网的设计、选点与埋石
(1)导线网的布设应符合下列要求:
1.导线网用作测区的首级控制时,应布设成环形网或多边形网,宜联测2个已知方向。
2.加密网可采用单一附合导线或多结点导线网形式;
3.导线宜布设成直伸形状,相邻边长不宜相差过大;
4.网内不同线路上的点也不宜相距过近。
(2)
控制点点位的选定,应符合下列要求:
1.点位应选在质地坚硬、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;
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。
三、水平角观测
(1)水平角观测所使用的全站仪、电子经纬仪和光学经纬仪,应符合下列相关规定:
1.照准部旋转轴正确性指标:
管水准器气泡或电子水准器长气泡在各位置的读数较差,1″级仪器不应超过2格,2″级仪器不应超过1格,6″级仪器不应超过1.5格;
2.光学经纬仪的测微器行差及隙动差指标:
1″级仪器不应大于1″,2″级仪器不应大于2″;
3.水平轴不垂直于垂直轴之差指标:
1″级仪器不应超过10″,2″级仪器不应超过15″,6″级仪器不应超过20″;
4.补偿器的补偿要求,在仪器补偿器的补偿区间,对观测成果应能进行有效补偿。
5.垂直微动旋转使用时,视准轴在水平方向上不产生偏移;
6.仪器的基座在照准部旋转的位移指标:
1″级仪器不应超过0.3″,2″级仪器不应超过1″,6″级仪器不应超过1.5″;
7.光学对中器或激光对中器的对中误差不应大于1mm。
(2)水平角观测宜采用方向观测法,并符合下列规定:
1.方向观测法的技术要求,不应超过表9
的规定;
表9
水平角方向观测法的技术要求
等
级
仪器型号
光学测微器两次重合读数之差(″)
半测回归零差(″)
一测回内2C互差(″)
同一方向值各测回较差(″)
四等及以上
13
一级及以下
a.全站仪、电子经纬仪水平角观测时不受光学测微器两次重合读数之差指标的限制;
当观测方向的垂直角超过±
3°
的范围时,该方向2C互差可按相邻测回同方向进行比较,其值应满足表中一测回内2C互差的限值。
b.观测的方向数不多于3个时,可不归零;
c.观测的方向数多于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。
d.各测回间应配置度盘,按本规范附录C执行。
e.水平角的观测值应取各测回的平均数作为测站成果。
f.三、四等导线的水平角观测,当测站只有二个方向时,应在观测总测回中以奇数测回的度盘位置观测导线前进方向的左角,以偶数测回的度盘位置观测导线前进方向的右角。
左右角的测回数为总测回数的一半。
但在观测右角时,应以左角起始方向为准变换度盘位置,也可用起始方向的度盘位置加上左角的概值在前进方向配置度盘。
g.左角平均值与右角平均值之和与360°
之差,不应大于本规范表3.3.1中相应等级导线测角中误差的2倍。
(3)测站的技术要求,应符合下列规定:
1.仪器或反光镜的对中误差不应大于2mm;
2.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。
四等及以上等级的水平角观测,当观测方向的垂直角超过±
的范围时,宜在测回间重新整置气泡位置。
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