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控制测量
燕郊开发区测区控制网技术设计
一、燕郊开发区测区控制网优化设计
1.平面控制网方案:
方案一:
方案二:
2.精度估算
已知路:
S1=1.5km,S2=1.38km,S3=1.33km,S4=1.2km,S5=1.03km,S6=1.52km
设以1km长的一级导线的端点点位中误差为单位权中误差,则图中各线段的等权线路S'即为已知的线路长,所以S1'=1.5km,S2'=1.38km,S3'=1.33km,S4'=1.2km,S5'=1.03km,S6'=1.52km,相应的权为P1=0.44,P2=0.53,P3=0.57,P4=0.69,P5=0.94,P6=0.43
因为所设计的方案是两条附合导线所以两条边的最弱点点W1,W2分别在两条边的中点上即分别距离Y2(Y3)点2.105km处的W1和距离Y7(Y6)点1.875km处的W2点。
W1,W2是导线的中点,其权应为路线的两倍,PW1=0.45,PW2=0.57。
再来计算单位权中误差即长为1km的四等导线端点的点位中误差。
设导线的平均边长为s=1.5km,测角中误差m=±2.5",测距中误差ms=±18mm,λ=2/1000000,mβ=±5",n=1000/1500=1;
代入M=
计算:
得1km的四等导线端点点位中误差,M=21.7(mm)
最弱点的点位中误差分别为:
MW1=32.3mm,MW2=28.7mm,而四等导线点位误差的限差为50mm所以所布设的导线满足精度要求。
综上可知,所设计的方案符合设计的要求。
3.方案比较和确定
针对这次设计的任务,我设计的控制网方案图如上两方案所示,其中包括8个GPS点(Y1,Y2…Y8),4个四等导线点(W1,W2,W3,W4),其中包括6条已知边
(S1,S2…S6其中方案一中还有S7),其中方案一是我最初的设计,而方案二是经过修改后的设计。
下面是以上述控制网设计要求为依据对两次设计进行的评价分析。
1)从技术方面考虑
两个方案均采用导线测量,要求符合导线测量规范,方案一比方案二多一条S7,而方案一中的S7经过镇中心的大花坛,可能在测量过程中出现一些不通视的情况,同时此处不便于布设更低一级的加密控制网。
2)从精度方面考虑
方案一的最弱点在S7上,但是其最弱点误差较难估计,相比较之下方案二的最弱点误差相对来说就比较容易计算。
而且方案二的最弱点误差明显小于方案一的最弱点误差。
3)从其他方面考虑
两个方案所布设的导线点是相同的,所以在造标埋石方面的费用是相同的,但是要多测量几个角而且多测量一条导线边,使得测量工作更加繁琐。
综上考虑,方案二明显优于方案一,选择方案二作为我的最终设计。
二、燕郊开发区测区控制网技术设计说明书
1.概述
河北省三河市燕郊开发区管委会,计划在燕郊管辖区范围内开发建设,需要测绘1:
1000地形图,根据建设规划要求,首先需要在燕郊约20km2的测区范围内布设四等首级控制网。
要求采用1985国家高程基准,和克拉索夫参考椭球坐标系统,高斯投影面采用三度带其中央子午线是117°。
布设的四等控制网应满足地形图绘制的需要,同时考虑工作量、经费、测量精度以及相应的四等导线的要求,主要是在测区内选取控制点和采集控制点的平面坐标和高程。
2.作业区自然地理概况与已有资料情况
1)作业区自然地理概况
1992年7月,燕郊被正式批准为河北省省级经济技术开发区,全区幅员面积180平方公里。
1999年12月,又被批准为省级高新技术产业园区。
2001年又被批准为省级高新技术产品出口基地、河北省首家软件产业基地和省级海外留学生创业基地,目前综合实力在全省27个省级开发区中位居第三,在全省县(市)域开发区中位居第一,是河北省6个重点开发区之一。
经过近10年的发展,燕郊开发区正发展成为集科技、生产、旅游、度假、金融、商贸于一体的一座崭新的现代化首都卫星城。
燕郊行政区隶属河北省三河市,因春秋战国时地处燕国都城(今北京)城郊而得名。
自古为惊动重地,商贾云集,文化兴盛。
清康熙年间,在此按1:
100的比例比照故宮修建行宮,作为历代帝后出巡拜谒东陵之所,素有“天子脚下,御驾行宮”的美称。
燕郊区位独特交通便利,西距天安门30公里,首都机场25公里,东距唐山125公里,南距天津120公里,是北京、天津、唐山“金三角”经济区域的腹地,市场广阔。
区内交通方便快捷,铁路、高速、国道横贯东西。
水文良好:
浅层水含水层开采深度100米左右,深层水含水层开采深度260-360米,水质纯净无污染。
地貌平坦:
地处燕山南麓,朝白河冲击扇中下部,地势平坦,地基承受载力10-12T/m2,地震烈度为9度,无不良工程地址因素。
气候宜人:
燕郊开发区位于海河西游,属于温带季风气候,四级分明,光照充足,气温较高,雨量充沛,年平均降水量650。
9毫米,年平均气温11.5-11.7°C,无霜期200天左右,生态适应广泛。
绿化美化:
开发区内绿地覆盖率达到30%以上,形成“四季常青、三季有花”的绿化系统。
2)已有资料情况
2001年燕郊开发区总体规划图一幅,比例为1:
10000。
已有坐标成果:
点名
X坐标
Y坐标
高程H
备注
点将台
4421650.600
20483995.600
一等三角点
有色院
4422665.054
20485530.457
四等三角点
核工部
4424282.087
20484072.213
四等三角点
设计院
4423271.536
20484072.213
四等三角点
交干院
4423596.223
20482518.181
四等三角点
煤干院(华科)
4424528.396
20482681.173
四等三角点
京哈大桥
4423045.500
20481620.261
四等三角点
中央子午线经度117°,1954北京坐标系,采用克拉索夫斯基椭球。
地籍图资料齐全,由燕郊经济开发区管理委员会提供1:
10000地形图1份,已有控制点成果一套。
由专业测绘单位绘制于2001年,图上反映的内容真是可靠并经实地勘查图上所绘制的公路均没有变化,公路两侧建筑无均按途中规划位置所建,所以地图上反映的情况真是可靠。
平面控制点位置经现场查看标石完好,资料齐全没有移动的迹象,对其进行检查测量没有超过所规定的误差,能可靠的使用。
3.引用文件
《中华人民共和国测绘行业标准》CH/T1004-2005
《中华人民国和国国家标准-工程测量规范》GB50026-2007
4.成果主要技术指标和规格
平面控制网:
克拉索夫参考椭球坐标系统,高斯投影直角坐标系采用三度带其中央子午线是117°。
高程控制网:
1985国家高程基准。
平面控制网、高程控制网均采用四等测量方法和精度。
5.设计方案
1)选点埋石
平面控制点兼作高程控制,选点时使用的工具主要有:
望远镜、小平板、测图器具、花杆、通信工具和清除障碍的工具等。
此外,还应携带设计好的网图和有用的地形图。
点位确定后,打下木桩并汇点之记,便于日后找寻。
测量规范对选点的要求:
点位应选在交通便利,是也开阔,利于耕种和长期保存及施工放样的地方,点位周围一般不应该由高度角大于15°的成片障碍物(如树木、建筑物等),选点困难的地方,允许存在高度角大于15°但水平角总和小于20°的建筑障碍物或水平角总和小于30°的树木障碍物(水平角以15°以上部分为准),允许有高度角大于15°的柱状障碍物(如电杆等)存在,但各柱状障碍物的水平角之和不应超过20°角。
点位应远离大功率无线电发射源400m以上,离开电压高于10万伏的高压线150m以上,离开3.5万伏—10万伏高压线100m以上,离开10千--35千伏高压线50m以上。
具体要求如下:
(1)三等GPS点
选点与埋石:
三等GPS点的最弱相邻点中误差不超过±5cm。
根据发展四等导线点的需要在测区东南西北方向各选一对相互通视的三等GPS点,共八个三等GPS点。
三等GPS点需绘制点之记。
三级GPS点编号为JS1、JS2、JS3...JS8,标石埋设完毕后,现场作好点之记,并在附近的明显地物上刷大红油漆,以便于寻找。
(2)四等导线点
选点:
按照工程测量规范四等导线点布设要求:
a.点位应选在土质坚实、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;
b.相邻点之间应通视良好,其视线距障碍物的距离,三等不宜小于1.5m;四等以下宜保证便于观测,以不受旁折光等影响为原则;
c.当采用电磁波测距视,相邻点之间视线应避开烟窗、散热塔等发热体及强电磁场;
d.相邻点之间的实现倾角不宜过大;
e.充分利用旧有控制点。
测区内的建筑物较多,建筑高度参差不齐,道路宽阔平坦所以四等导线均沿道路布设。
埋石:
由于这次控制点多选在水泥路面上。
按规范可在基岩层上或坚硬的混凝土路面上,可以直接钻孔,将刻有中心标志的胀锚螺栓打入孔内,其他在泥土地面的点按要求埋制。
2)平面控制测量
a.全球定位系统(GPS)测量:
根据三等的GPS点布设。
GPS测量拟使用3台AshtechZ-12双频GPS接收机(标称精度3mm+1ppm×D)、4台Navcom3010双频GPS接收机(标称精度3mm+1ppm×D)和5台北极星9600单频GPS接收机(标称精度5mm+1ppm×D),采用静态差分联合作业模式,作业执行的主要技术指标如下:
(1)每时段观测时间20~60分钟
(2)采样间隔为10~30秒
(3)卫星截止高度角≥15°
(4)同步观测卫星数≥5
(5)点位几何图形强度因子PDOP值≤6
GPS观测严格按照GPS操作规程执行,认真填写《三、四级GPS观测记录手簿》,随时保持联系以确保同步观测时间保证每一站的观测质量。
b.三角测量和导线测量
在测量过程中距离测量全部采用尼康DTM-352-J2级全站仪,角度测量全部采用J2型经纬仪,精度指标一起校准均符合要求,内业计算采用机房计算机,相关四等测量精度规定在前文的执行规范及要求。
导线测量时应注意以下几点要求:
a.当导线边长较短时,应控制导线边数,但不得超过相应等级导线长度和平均边长算得得边数。
b.导线宜布设成直伸形,相邻边长不宜相差过大。
当附合导线长度超过规定时,应布设成结点导线网,结点与结点、结点与高级点之间的导线长度不应大于规范中规定的长度的0.7倍。
c.当导线平均边长较短时,应控制导线边数,但不得超过表相应等级导线长度和平均边长算得的边数;当导线长度小于表规定长度的1\3时,导线全长得绝对闭合差不应大于13cm。
d.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边长可以适当放长,但最大长度不应大于表中规定的2倍。
①水平角观测:
该导线相对简单测量时除结点外都采用测回法观测角度,结点处采用方向观测法测量角度。
测角的主要受外界条件的影响,仪器误差的影响,找准和读数的影响。
针对这些因素对测角精度的影响,为了最大限度的减弱或消除各种误差的影响,在精密测角时应遵循下列原则:
(1)各测回的起始方向应均匀地分配在水平读盘和测微分划尺的不同位置上,以消除或见过读盘和测微分划尺误差的影响。
(2)在上下半测回之间倒转望远镜,以消除和减弱视准轴误差、水平轴倾斜误差等影响,同时可以有盘左盘右读书之差求的两倍视准差2c,以检核观测质量。
(3)上下半测回照准目标的次序应相反,并是观测每一目标的操作时间大致相等,以消除或减弱与时间成比例均匀变化的误差影响。
(4)使用照准部微动螺旋和测回螺旋时,其最后旋转方向均应为旋进。
(5)减弱垂直周倾斜误差的影响,观测过程中应保持照准部水准器气泡剧中。
可在测回间重新整平仪器,这样做可以使观测过程中垂直轴的倾斜方向和倾斜角的大小有偶然性,可望在个测回观测结果的平均值中减弱其影响。
导线测量时除结点外都采用测回法观测角度,结点处采用方向观测法测量角度。
在角度观测之前应对经纬仪的视准轴误差、水平轴倾斜误差及垂直轴倾斜误差予以测定和调整。
角度测量的读盘配置应按180/n(n为测回数)配置,在每测回结束时,除应计算归零差,即对零方向闭合照准和起始照准时的测微器读数差,以检查其是否超过限差规定。
当下半测回观测结束时,除应计算下半测回归零差外,还应计算各方向盘左盘右的读数差,即计算各方向的2c值,以检核一测回中各方向的2c互差是否超过限差规定。
对于零方向有闭合照准和起始照准两各方向值,一般取其平均值作为另方在这一测回中的最后方向观测值。
将其他方向的观测值减去方向的方向光侧枝,就得到归零后各方向的方向观测值,此时零方向归零后的方向观测值为0°00′00.0″。
野外观测手薄记载着测量的原始数据,实长期保存的重要测量资料,因此,必须做到记录任真,自己清除,书写端正,各项注记明确,整饰清洁美观,格式同意,手薄中记录的数不得有任何涂改的现象。
为了保证观测成果的质量,观测中应认证检核各项限是否符合规定,如果观测成果超过限差规定,则必须重新观测。
决定哪个测回或哪个方向应该重测时一个关系到最后平均值是否接近客观真值的重要问题,因此要慎重对待。
当水平角观测误差超限时,应在原来度盘位置上重测,并应符合下列规定:
(1)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。
(2)下半测回归零差或零方向的2C互差超限时,应重测该测回。
(3)若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,应重测该站。
水平角观测的测站作业,应符合下列规定:
(1)仪器或觇标对中误差不应大于2mm。
(2)水平角观测过城中气泡中心位置偏离整置中心不宜超过一格。
(3)当测站或照准目标偏心时,应在水平角观测前或观测后定归心元素。
测定时,投影示误三角形的最长边,对于标石、仪器中心的投影不应大于5mm,对于照准标志中心的投影不应大于10mm。
角度元素应量至15′。
测站限差
限差项目
J1型
J2型
两次重合读数之差(″)
1
3
半测回归零差(″)
6
8
一测回内2C互差(″)
9
13
同一方向测回间互差(″)
6
9
②距离测量:
采用电磁波测距,使用的仪器时全站仪测尼康DTM-352-J2级全站仪。
测量前应对仪器及相关气象仪表及时检校。
四等控制网边长测距的主要技术要求应符合下表中的规定。
四等控制网边长测距的主要技术要求
平面控制网等级
仪器精度等级
每边测回数
一测回读数较差(mm)
单程各测回较差(mm)
往返测距较差(mm)
三等
5mm级
往
返
≤5
≤7
≤2(a+b×D)
3
3
10mm级
4
4
≤10
≤15
四等
5mm级
2
2
≤5
≤7
10mm级
3
3
≤10
≤15
一级
10mm级
2
≤10
≤15
二、三级
10mm级
1
≤10
≤15
测距作业,应符合下列规定:
(1)仪器或反光镜对中误差不应大于2mm。
(2)当观测数据超限时,应重测整个测回。
3)分别量取两端点观测始末的气象数据,计算时应取平均值。
当观测数据中含偏心测量成果时,应首先进行归心改正数计算。
每日观测结束,应对外业记录进行检查。
水平距离计算应符合下列规定:
(1)测量的斜距,须经气象改正和仪器的加乘数改正后才能进行水平距离计算。
(2)两点间的高差测量。
当采用电磁波测距三角高程测量时,其高差应进行大气折光改正和地球曲率改正。
(3)水平距离的计算可参考《工程测量规范》中的(3.3.23)式计算。
导线网水平角观测的测角中误差可参考《工程测量规范》中的(3.3.24)式计算。
测距边的精度评定可参考《工程测量规范》中的(3.3.25)中的相应各式计算。
测距边长度的归化投影计算应符合《工程测量规范》中的(3.3.26)中的各项规定。
对导向网进行计算时,应采用严密的平差法。
角度和距离的先验中误差可分别按《工程测量规范》中的(3.3.24)与(3.3.25)的方法计算。
平差计算时,对计算略图和计算机输入数据应进行仔细校对,对计算结果应进行检查。
打印输出的平差成果,应包含起算数据、观测数据一级必要的中间数据。
平差后的精度评定,应包含有单位全中误差、点位误差椭圆参数。
内业计算的数字取位应符合下列的规定:
观测方向值及各项修正数
0.1″
边长观测值及各项修正数
0.001m
边长与坐标
0.001m
方位角
0.1″
3)高程控制测量
高程测量采用1985国家高程基准系统,根据已测的三等GPS点的高程测量四等导线点的高程。
测区地势平坦,一般在公路上可采用水准测量,在周边则需要采用三角高程测量的方法。
在此次控制测量中控制点兼做高程点,所以在埋设控制点的时候应考虑各点高程测量埋点的要求。
按水准规范规定,作业前应检验一下各项目:
(1)水准仪的检视;
(2)概略水准器的检校;
(3)光学测微器隙动差和分划值的测定;
(4)水泡式水准仪交叉误差的检校;
(5)i角的检校。
四等水准测量的主要技术要求如下:
每千米高差权中误差10mm
路线长度≤16km
水准仪型号DS3
观测次数a与已知点联测往返各一次
b附和或环线往一次
往返较差、附和过环线闭合差a平地20√L
b山地6√n
(L为往返测段、附和或环线的水准路线长度<km>;n为测站数)
四等水准测量所用的仪器及水准尺,应符合下列规定:
(1)水准仪视准轴与水准器轴的夹角i不超过20″;
(2)水准尺的米间隔平均长与名义长之差不超过0.15mm
水准观测应的相应等级的主要技术要求
等级
二等
三等
四等
水准仪型号
DS1
DS1
DS3
DS3
视线长度(m)
50
100
75
100
前后视的距离较差(m)
1
3
5
前后视的距离较差累积(m)
3
6
10
视线里地面最低高度(m)
0.5
0.3
0.2
基辅分划读数较差(mm)
0.5
1.0
2.0
3.0
基辅分划所测高差较差(mm)
0.7
1.5
3.0
5.0
两次观测高差较差超限时应重测,将重测结果与原测结果分别比较,较差均不超过限值时,取三次结果的平均数。
四等水准侧量观测方法:
四等水准测量的观测应在通视良好、望远镜成像清晰稳定的情况下进行,可以采用“两次仪器高法”或“双面尺法”。
具体步骤如下:
(1)在至前、后水准尺视距大致相等处安置水准仪,后视水准尺黑面,用上下视距丝读数,记入记录表中,转动微倾螺旋、使符合水准气泡居中,用中丝读数记入表格;
(2)前视水准尺黑面,用上下视距丝读数,记入记录表中,转动微倾螺旋、使符合水准气泡居中,用中丝读数记入表格;
(3)前视水准尺红面,转动微倾螺旋、使符合水准气泡居中,用中丝读数记入表格;
(4)后视水准尺红面,记入记录表中,转动微倾螺旋、使符合水准气泡居中,用中丝读数记入表格;
双面尺的红面分划与黑面分划的“零点差”三等水准测量,不超过2mm,四等水准测量不超过3mm。
当水准路线需跨越江河时,水准作业场地应选在跨越距离较短、土质坚硬、密实便于观测的地方;标尺点须设立木桩;两岸测站和立尺点应对称布设。
水准路线的数据处理应符合下列规定:
(1)当每条水准路线分测段施测时,应按《工程测量规范》中(4.2.7-1)式计算每千米水准测量的高差偶然中误差,其绝对值不应超过(4.2.1)中的相应等级每千米高差全中误差的1/2;
(2)水准测量结束后,应按(4.2.7-2)式计算每千米水准测量高差全中误差,其绝对值不应超过(4.2.1)中相应等级的规定;
(3)按最小二乘法进行平差并计算每千米高差全中误差。
(4)四等高程成果的取值精度至1mm。
三角高程测量:
测区未经水准联测的四等导线点的高程,应以三等水准高程为起算,组成三角高程路线,其间隔边数不应多于10条。
采用的仪器是全站仪、J2型经纬仪。
平差后三角高程路线的最弱点高程中误差不得大于±0.01m(相对于起算水准点高程)。
三角高程路线各边垂直角均应对向观测。
仪器高、觇标高应用钢尺丈量至0.001m,技术要求见《城市测量规范》和《工程测量规范》。
四等电磁波测距三角高程测量的主要技术要求
垂直角观测
边长测量
测回数
指标差较差(″)
测回较差(″)
仪器精度等级
观测次数
3
≤7
≤7
10mm级仪器
往返各一次
每千米高差全中误差(mm)
边长(km)
观测方式
对向观测高差较差(mm)
10
≤1
对向观测
40
注:
L为测距边的长度(km);
当采用2″级经纬仪进行垂直角观测时,应根据仪器的垂直角检测精度,适当增加测回数
垂直角的对向观测,当直觇完成后应即刻迁站进行返觇测量。
仪器。
反光镜的高度,应在观测前后各量测一次并精确至1mm,取其平均值最为最终高度。
电磁波测距三角高程测量的数据处理,应符合下列规定:
(1)直返觇的高差,应进行地球曲率和折光差的改正;
(2)平差前,应按《工程测量规范》中(4.2.7-2)式计算每千米高差全中误差;
(3)按最小二乘法进行平差并计算每千米高潮全中误差;
(4)高程成果的取值,应精确到1mm。
4)大地测量数据处理
GPS基线解算和控制网的平差计算使用随机软件。
a.GPS控制网的计算程序主要如下:
(1)每日收测后对当天的观测数据进行处理,解算基线向量,以确认其是否为固定双差分解。
(2)每日对合格基线用软件试算,求得同步环和异步环的闭合差,以检查基线向量的可靠性,特别是经过编辑观测数据得到的基线。
(3)GPS控制网的所有基线完成后进行控制网的平差计算(采用了《南方GPS数据处理》软件):
①首先进行WGS-84坐标系的三维无约束平差。
②试进行1985年国家坐标系的二维约束平差,分析了各已知三角点之间的符合性。
③正式进行1985国家坐标系的二维约束平差。
通过控制网的二维约束平差,得到各GPS控制点的平面直角坐标、大地坐标、空间坐标及各GPS控制点的点位中误差、边长相对中误差、误差椭球参数等;并对各主要精度指标进行统计与分析。
b.控制网的平差计算:
平面控制测量成果的平差计算采用“南方平差易”软件进行计算。
其中各点的角度闭合差与精度点位误差,高程测量的闭合差都应符合上述角度、高程测量的技术要求的规定。
平差计算均需采用严密平差。
实地测量需要时可对图上布设的导线网进行加密,加密后的导线也应满足各项技术指标与要求的规定并绘制点之记。
5)所需的上交成果资料
控制测量任务完成后,应上交下列成果资料:
①平面控制测量部分:
平面控制网布设方案
点之记成果图
水平角观测与边长录表格
平面控制测量平差计算资料
控制点平面坐标成果资料
②高程控制测量部分:
高程控制网布设方案
三等水准测量观测原始记录
三等水准测量平差计算资料
水准点高程成资料
③综合资料:
控制测量技术设计书
控制点成果表
测量成果质量评定表
附:
埋石点标准样图
附表一:
四等水准记录表
观测者:
观测日期:
记录人:
天气:
仪器型号:
测站
视准点
后尺
上丝
下丝
前尺
上丝
下丝
方向及尺号
水准尺读数
黑+K-红
平均高差
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- 关 键 词:
- 控制 测量