第四安矿区控制测量课程设计.docx
- 文档编号:25397892
- 上传时间:2023-06-08
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:469.24KB
第四安矿区控制测量课程设计.docx
《第四安矿区控制测量课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第四安矿区控制测量课程设计.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
第四安矿区控制测量课程设计
测绘工程专业(大地测量学基础)
课程设计指导书
时间:
一周适用专业:
测绘工程
一、本课程设计的目的与要求
课程设计是课程教学中的一项重要内容,是完成教学计划达到教学目标的重要环节,是教学计划中综合性较强的实践教学环节,它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。
《大地测量学基础》等相关课程是实用性和实践性都很强的课程,课程设计环节是综合性实践教学环节,占有十分重要的地位。
本课程设计的题目是:
连云港市区控制网优化设计。
连云港市区控制网优化设计是在学完《大地测量学基础》等相关课程之后,对所学知识的一次综合性实践和应用。
在课程设计中,每个同学要对所学知识进行概括和总结,使课程各部分内容融会贯通,应用系统的控制测量知识,对工程技术实际做出推理、判断和决策,分析和解决控制网布设中的一系列技术问题,做到学以致用。
其主要目的为:
1、总结和检验《大地测量学基础》基本知识的学习情况。
通过布设控制网的技术实践,完成一个较完整的设计计算过程,深化已有知识,拓宽新的知识,掌握控制网优化技术设计的方法,加深对所学理论的理解与应用。
2、综合运用学习的《测量平差》、《GPS定位技术》、《控制网优化设计》、《测量学》等课程知识,选择主要理论与计算问题完成设计,达到综合性训练的目的。
3、加深对坐标系统选定、控制网图形强度、GPS定位、控制网优化等理论的理解、分析和应用。
4、培养综合运用已学的基础理论知识和专业知识来解决基本工程设计问题的初步技能,全面分析考虑问题的思想方法、工作方法以及计算、绘图和编写设计文件的能力。
5、将各课程中涉及到的大量的、零散的、独立的观点与资料,按照设计任务通知书的要求,经过演绎与归纳、分析与综合、抽象与具体的逻辑组合,而完成技术方案设计任务,达到培养和提高学生的逻辑思维能力和创造性思维能力的目的。
6、力求技术可行,指标可靠,经济实惠,方案最优。
为了达到上述目的,在进行课程设计时应满足如下要求:
(1).设计的项目和内容应该齐全并符合大纲之规定。
设计的四个阶段:
编制技术任务书、设计构思、绘制工作图、编制工程设计说明书,不可偏颇。
(2).全部设计的论点(论断)应该正确、深刻,明确表示设计人所提出的主张、意见和看法。
论据力求做到真实、典型、充分、新颖,论据和论点应有本质的和必然的联系。
要求公式推导正确,推理符合逻辑规则。
(3).认真编写技术设计说明书,在遣词、造句、布局、谋篇及至行款格式等方面,都要加强自我训练。
在文字语言中力求做到:
精确(确切无误)、简约(语意精粹,容量较大)、清晰(体现鲜明的逻辑性、条理性、确定性)、平实(质朴无华、庄重严谨)。
图形语言(表、图等)要能说明问题,易于理解,简洁清晰,安排得当,并且不与文字相重复。
二、课程设计的内容
控制网优化课程设计的主要内容依次为:
1、阅读领会任务通知书。
2、熟悉测区地理条件及原有测绘成果等情况。
3、对原有控制测量成果进行分析和评定。
确定其利用程度。
,
4、选择平面坐标系统和高程系统。
拟定起始数据的配置和处理方案。
5、确定首级网的等级及布网层次,确定作业的技术依据。
6、在图上进行平面控制网的选点设计,做出精度估算。
平面控制网一般情况下应设计两个布设方案,此时应用不同的颜色在选点图上画出。
必要时,可用电算进行优化设计。
7、对两个方案进行对比分析,选出最佳方案。
8、在地形图上进行高程控制网的选线设计,确定水准网和三角高程网的联测方案,并做出精度估算。
9、确定觇标、标石规格,制定观测纲要及作业要求。
10、编制建网进度计划表。
11、编制经费预算表。
12、编写技术设计说明书,先写草稿,后按要求抄正在设计用纸上,并装钉成册。
13.在图纸上绘制所设计的平面控制网和高程控制网,先用铅笔画好,确认无误后按图式规定要求着墨成图。
三、连云港市区控制网优化设计任务通知书
******测绘队:
连云港,玉立于黄海之滨,是新亚欧大陆桥东方桥头堡和国家首批对外开放城市。
山、海、岛、港、城相得益彰,水秀山明浑然一体,城在景中,景在城中,国家级云台山风景名胜区位于城市规划区范围内,让这片土地呈现出得天独厚的斑斓色彩。
全市下辖赣榆、东海、灌云、灌南四县和新浦、连云、云台、海州四区,拥有一个国家级开发区和两个省级开发区,总面积7444平方公里,人口465万。
连云港是一个古老而又年轻的特色海滨城市,是一个资源丰富初具特色的新兴工业城市,为了加速经济建设,根据建设规划,需施测300平方公里1:
1000地形图及100平方公里1:
1000地形图,图1为该区1:
50000地形图.
为满足规划设计、道桥施工、小区建设等测绘各种比例尺地形图、施工测量图的需要,应在市区建立统一的具有足够精度密度的平面控制网与高程控制网。
要求你队在任务通知书下达后二个月内完成技术设计和准备工作,一年内完成建网任务。
连云港市建设规划管理局
****年**月**日
四、测区自治地理条件及已有历绘成果资料
(一)自然地理条件
1、地理概况
本测区中心位置为东经119008’,北纬的34035’。
测区地面高程为+2m~+430m。
位于江苏省连云港市境内,属近海丘陵地带。
测区东部及西部有山地,其上林木繁茂,不利通视。
其余为平原,密布单位、工矿企业和小区,建筑群遍地。
2、交通状况
测区内有铁路通过,公路四通八达,村间大道可行汽车,交通比较方便。
3、气候情况
测区邻近黄海,气候宜人。
全年平均降市量为1040mm,雨量集中于6、7、
8三个月内。
全年平均气温+15℃,夏季气温较高,一般为35℃左右,冬季有雪,但不寒冷,最低温度为-5℃,冻土线深度约为0.1m。
全年平均风力为3~6级,夏季受台风影响。
宜于野外作业时间为3—11月份,年平均作业时间利用率为21天/月。
4.居民及居民点
测区内人口稠密,多为汉族,少数为回族。
测量作业所需人力、物力、材料及食宿均可就地解决。
(二)、已有测绘成果资料
1、三角网成果及其精度
测区内及附近有国家二等同中的二等点三个:
玉山,太山,广具山。
系1959年由XX测绘队施测。
作业所依据的细则为《一、二、三、四等三角测量细则》(1958年)。
该二等同的主要情况如下:
(1)三角形平均达长为12km
(2)最小求距角380。
(3)三角形最大闭合差+2.82”,闭合差正负号的分布符合仍然误差的特性。
(4)按三角形闭合差计算所得的测角中误差为±0.82”,平差后为±0.91”。
(5)最弱边边长相对中误差为1:
170000。
(6)仪器检验项目符合规范要求,归心元素的测定正确,观测成果的取舍合理。
(7)造标埋石质量良好。
经现场踏勘,玉山、太山、广具山三点观标及标石保存完好。
(8)坐标系统为1954年北京坐标系,六度分带,中央于午线为1170。
2、高程网成果及其精度
国家彭集Ⅱ等水准路线由西向东横穿测区北部。
根据二等水准路线路略图,本测区内及附近应有三个二等水准点,且标石保存完好。
该二等水准路线系国家测绘队XX大地测量队于1979年施测。
施测精度及埋石质量均符合现行规范要求。
为1985年黄海高程系统。
3、地形图资料
1984年**航测队曾航测本地区1:
50000地形图,附图,成图质量良好,可供技术设计图上选点之用。
五、技术设计说明书编写提纲
1.委托单位名称及其对工程内容的要求(依任务通知书抄写)。
2.测区概况简述(依资料编写)。
3.已有资料的来源及分析、利用论证(依资料编写)。
4.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。
5.水平控制网布设方案阐述,其中包括:
〔1〕首级网等级和布网方式,加密网设计以及本次控制网在精度和密度方面对日后布设解析图根锁(网)的保证。
(2)各级控制网(点)精度估算的简要过程及结果。
(3)若存在两个以上有网方案,应从经济上、技术上、精度上进行对比论证,从中确定一个最优方案。
(4)填写精度统计表。
6.高程控制同布设方案阐述,其中包括:
(1)水准网等级、路线长度及水准测量沿实地何种道路施测,并绘出示意图。
(2)网中最弱点精度估算的简要过程及结果。
为避免设计失误。
当水准路线比较多或图形复杂时,可选择较长的几条分别估算其最弱点精度。
7.三角高程向布网方案阐述,其中包括:
(1)施测方案图形(绘出示意图并注意标明高程起算点)。
(2)网中最弱点精度估算的简要过程及结果,并写明各点精度能够满足委托单位提出的地形测图需要的论证。
8.技术依据及作业方法。
是指为保证控制网设计能够付诸实施并达到预期目的而采取的相应技术措施。
其内容主要包括:
(1)执行何种规范及补充的施测细则。
(2)觇标及标石图并注明规格,材料及埋设方法(绘出示意图)。
(3)仪器的选择及检验项目要求。
(4)观测方法及各项限差。
(5)概算内容和平差方法。
9.工作量综合计算及工作进程计划表
10.需用的主要设备、仪器、材料及经费预算。
11.作业完成后应上交的资料清单。
六、课程设计完成后应交的资料
1.供图上设计用的1:
50000地形图。
其上应用不同颜色及符号标明各设计方案的具体网点。
2.1:
50000比例尺连云港市区控制网设计图。
在相应图纸上按图式着墨绘出所设计的水平网和高程网之网形(只绘最终方案)、需标明已知点及新布设的未知点之点位及点名,以及起始边、水准联测路线、主要交通线、水系、城镇、重要地形地物和图例等。
3.技术设计说明书。
技术设计说明书是对工程设计进行解释与说明的书面材料,是一种技术性文件。
要求结构严谨、引证确凿、措词确切、文字通畅、缮写清晰。
其中的数字要记算准确并符合有效数字的规定;图和表格要画清楚,符合规范化要求。
设计说明书要处理好详写与略写的关系,设计所依据的原理可以略写,在理论方面也不作发挥。
但是涉及技术方面的问题,都必须详细地交待清楚。
提交的设计说明书,应该具有客观性、规范性、科学性。
七、技术设计中若干问题的指导意见
本设计的主要包括平面和高程两方面,可以采用现代和经典的方法,在进行控制网技术设计时,会遇到许多具体问题需要灵活地、正确地做出处理,
(一)、关于坐标系统的选择
平面控制网的坐标系统以与国家大地网的坐标系统取得一致为最理想。
此时,城市控制网便能够成为国家大地网的组成部分。
但是要使控制网完全采用国家统一坐标系统,必须具备下列条件之一:
①测区位于高斯投影30带中央于午线附近,同时测区平均高程面接近平均海水面;
②根据测区的y坐标和高程H计算的相对长度综合变形
δ/s=(0.00123y2-15.7H)*10-5
小于1/20000。
否则,应该结合测区已有国家高级点的数目、位置、精度等情况作下列选择:
1、如果测区内国家大地控制点的精度符合现行规范对起算数据的精度要求,且具有必要的或多余的(四个及四个以上)起算数据时,可以选择测区局部坐标系统(或称测区独立坐标系统),选择方案可为:
①选择测区平均高程面作为投影面,通过测区中心的予午线作为中央子午线,按高斯正形投影计算平面直角坐标;
②选择抵偿高程面作为投影面,按高斯正形投影30带计算平面直角坐标;
③保持国家统一的椭球面作投影面,选择抵偿投影带,按高斯正形投影计算平面直角坐标。
上述三个可行方案具有同等意义。
2、测区内虽有多个(二个及二个以上)国家大地控制点,但其精度不详或低于现行规范对起算数据的精度要求。
此时可选择其中一个标石完好、位置适中国家点作原点,利用其坐标(x、y)和一条边的坐标方位角T作为起算数据。
另外重新测定一条或一条以上的起算边长,仅将测距结果化算至测区平均高程面。
按这种方法建立的坐标系统虽属测区局部坐标系统,但其原点的坐标和方位角仍保持了国家统一坐标系统。
这种方法已为许多测区和城市所采用,它是弥补国家高级网某些缺陷的好方法。
3、测区内没有国家高级点可以利用。
这种情况多数出现在小面积(例如2弛m”以下)测区内。
此时应尽量与测区外的国家三角网联测,确定测区内的一点坐标和一边方位,另外测设起算边长。
只有当联测国家点确有困难时,可以在测区中央附近测设天文方位角或陀螺方位角,测设一条边长,再假定一点坐标,作为独立网的起算数据。
(二)、三角网精度估算的一般方法。
在技术设计中,对三角网最弱边的精度估算常按下式进行:
式中:
m——观测值单位权中误差;
1/p——平差值函数的权倒数。
M可用先验值代入,权倒数1/p依不同图形分别用下列各式计算。
单三角形:
1/plgD=2/3*∑R
大地四边形:
1/plgD=1/2*∑R
中点多边形:
1/plgD=1/2*∑R
式中的图形强度因数
R=δA2+δA2+δAδB
(三)、关于高程路线长度与高程精度
1水准测量
(1)水准路线长度的确定。
进行市区水准测量设计及确定施测等级时。
应考虑下列各因素对水准网精度的要求。
①平坦地区地形测图的最小基本等高距为0.sin;。
②地面施工测量,地表沉降观测和大型工程等;
③市政工程设计及施工。
因此要求测区内各等级水准网中相对于起算点的最弱点高程中误差不大于2cm。
以此为依据,参照国家规范所规定的各等级每公里高差中数的全中误差Mω及偶然中误差M。
,便可以求算出测区各等级水准路线的最大长度及施测时的不符值、闭合差的限值。
可以作这样的理解,即在水准路线不超过规定的最大长度限制,按国家测绘局颁布的《城市测量规范》中所规定相应等级的方法进行作业时的不符值、闭合差限差都能满足规范规定时,正常情况下每公里高差中数的中误差一定不会超过相应等级的限值,也就是说水准网中最弱点的高程中误差不会大于2cm。
。
(2)、精度估算方法
在作测区高程控制网设计时,还会遇到需要估算某一待定点高程中误差的问题。
某待定点高程中误差的计算公式可按求观测值函数中误差的方法列立。
计算待定点高程中误差的公式为:
式中mω—一每公里高差中数的全中误差;
1/pf一沿水准路线观测高差的权倒数,一般取水准路线的长度或测站数,
即1/pf=L或1/pf=n
(3)、水准测量等级的确定
测区控制网设计中还应确定水准测量路线最长限度或施测等级。
此时,仍然可用求观测值函数中误差的公式进行拟合。
2、三角高程测量
用三角高程测量方法测定平面控制点之高程,需将各点有机联系并设计成三角高程网。
三角高程测量的主要服务目的是地形测图,三角进程网(点)的主要用途是作为解析图根点的高程起算依据,故要求三角高程网中任意点相对于邻近的直接水准点的高程中误差不应超过1/20测图基本等高距。
这样一来,三角高程路线不宜太长,即路线上的边不宜过多或过长。
这就需要在三角高程网中选择适当数量的点,以四等水准测量方法由等级水准点出发直接测定其高程,这类点称为高程起算点
高程起算点作为三角高程网中的高程起算依据,适当增加其密度(点数),势必会缩短三角高程路线的长度。
这对保证网中最弱点高程中误差不超过1/20基本等高距是有利的。
高程起算点应根据现场实际条件,尽可能均匀分布。
以1/20等高距为基本要求,m=±0.025D为观测误差,用类似前述水准测量精度估算的方法.反求三角高程测量路线的长度;即可知高程起算点的应有密度。
(四)导线网设计及精度估算
导线网设计与三角网设计在方法上有所不同。
因为在导线网中最弱点的点位精度是用限制导线测量闭合差的办法来实现的,而一定的导线总长配以相应的测角和量边精度就是限制闭合差的具体措施。
所以:
1、导线网的设计步骤
①、根据控制网的服务目的,确定导线中点点位中误差,并据以求出端点的点位中误差和容许闭合差。
②、确定导线总长及等级。
在直伸导线中,纵向误差由测距误差引起,故可求来算导线边的测距精度及总长。
当导线中点点位误差限值确定时,导线愈长,要求起算数据与本次测量精度愈高,所以确定了导线总长,也就确定了导线等级。
横向误差是由测角误差引起,根据横向误差的规定值所以求得测角精度。
因为是按纵向、横向等影响来配置测角和量边精度的,故测角精度的等级一般是与按导线总长计算的等级相适应。
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。
2、导线网主要技术指标的确定
①.求算导线端点纵、横向中误差及导线测量容许闭合差
②.配置测距精度
③.配置测角精度
④.编制导线施测标准和施测细则
3、等权路线代替法进行精度估算
(五)GPS控制网的技术设计
1.GPS控制网技术设计的一般原则
(1)充分考虑建立GPS控制网的应用范围;
(2)采用分级布网的方案;
为提高GPS网的可靠性,各级GPS网必须布设成由独立的GPS基线向量边(或简称为GPS边)构成的闭合图形网,闭合图形可以是三边形、四边形或多边形,也可以包含一些附合路线,GPS网中不允许存在支线。
2.GPS网技术设计的依据
(1)GPS测量规范(规程)
①1992年国家测绘局发布的测绘行业标准《全球定位系统(GPS)测量规范》,以下简称《规范》;
②1998年建设部发布的行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》,以下简称《规程》;
③各部委根据本部门GPS工作的实际情况制定的其它GPS测量规程或细则。
3.GPS网的精度、密度设计
(1)GPS测量精度标准及分类
①对于各类GPS网的精度设计主要取决于网的用途。
用于地壳形变及国家基本大地测量的GPS网可参照《规范》中A、B级的精度分级,见下表一,用于城市或工程的GPS控制网可根据相邻点的平均距离和精度参照《规程》中的二、三、四等和一、二级,见表二。
GPS测量精度分级
(一)表一
级别
主要用途
固定误差a(m)
比例误差b(ppm·D)
A
地壳形变测量或
国家高精度GPS网建立
≤5
≤0.1
B
国家基本控制测量
≤8
≤1
GPS测量精度分级
(二)表二
等级
平均距离(KM)
A(mm)
B(ppm.D)
最弱边相对中误差
二
9
<10
<2
1/12万
三
5
<10
<5
1/8
四
2
<10
<10
1/4.5
一级
1
<10
<10
1/2
二级
<1
<15
<20
1/1
②各等级GPS相邻点间弦长精度用下式表示
式中:
——GPS基线向量的弦长中误差(mm),亦即等效距离误差;
a——GPS接收机标称精度中的固定误差(mm);
b——GPS接收机标称精度中的比例误差系数(ppm·D);
d——GPS网中相邻点间的距离(km)。
在具体布设中,可以分级布设,也可以越级布设,或布设同级全面网。
(2)GPS点的密度标准
各种不同的任务要求和服务对象,对CPS点的分布要求也不同。
现行《规范》对GPS网中两相邻点间距离、各等级GPS网相邻点的平均距离视其需要作了表三的规定。
GPS网中相邻点间距表三
级别
A
B
C
D
E
相邻点最小距
100
15
5
2
1
相邻点最大距
2000
250
40
15
10
相邻点平均距
300
70
15—10
10—5
5—2
4.GPS网的基准设计
在GPS网的技术设计时,必须明确GPS成果所采用的坐标系统和起算数据,即明确GPS网所采用的基准。
我们将这项工作称之为GPS网的基准设计。
GPS网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。
在基准设计时,应充分考虑以下几个问题:
(1)为求定GPS点在地面坐标系的坐标,应在地面坐标系中选定起算数据和联测原有地方控制点若干个,用以坐标转换。
大中城市GPS控制网应与附近的国家控制点联测3个以上。
小城市或工程控制可以联测2-3个点
(2)为保证GPS网进行约束平差后坐标精度的均匀性以及减少尺度比误差影响,对GPS网内重合的高等级国家点或原城市等级控制网点,除未知点连结图形观测外,对它们也要适当地构成长边图形。
(3)GPS网经平差计算后,可以得到GPS点在地面参照坐标系中的大地高,为求得GPS点的正常高,可联测不低于四等水准或与其精度相等高程点,按高程拟合曲面的要求进行布设。
5.GPS网的图形设计
GPS网的图形设计主要取决于用户的要求、经费、时间、人力以及所投入接收机的类型、数量和后勤保障条件等。
根据不同的用途,GPS网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接四种基本方式。
也有布设成星形连接、附合导线连接、三角锁形连接等。
选择什么样的组网,取决于工程所要求的精度、野外条件及GPS接收机台数等因素。
在实际布网设计时还要注意以下几个原则:
①GPS网的点与点间尽管不要求通视,但考虑到利用常规测量加密时的需要,每点应有一个以上通视方向。
②为了顾及原有城市测绘成果资料以及各种大比例尺地形图的沿用,应采用原有城市坐标系统。
对凡符合GPS网点要求的旧点,应充分利用其标石。
③GPS网必须由非同步独立观测边构成若干个闭合环或附合路线。
2006年6月修订
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第四 矿区 控制 测量 课程设计