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工程测量毕业设计

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河北能源职业技术学院

毕业设计

1：

500数字化地形图测绘

毕业设计

指导老师：

刘建平职称：

专业：

09工程测量技术

系（部）：

矿建系

2011年11月10日

目录

第一章绪论………………………………………………………

第二章已有资料利用分析………………………………………

1.测区概况………………………………………………

2.作业依据和已有测绘资料……………………………

第三章平面及高程控制设计……………………………………

1.平面坐标及高程系统的选择…………………………

2.主要精度指标…………………………………………

3.平面控制测量…………………………………………

4.高程控制测量…………………………………………

第四章导线测量……………………………………………………

1.导线测量的主要技术要求………………………………

2.导线网的设计,选点与埋石………………………………

3.水平角观测………………………………………………

4.距离测量…………………………………………………

5.选用全站仪作导线平差步骤……………………………

第五章碎部点野外数据采集………………………………………

1.全站仪测图方法和技术要求……………………………

2.全站仪碎部点采集………………………………………

3.解析碎部点测量…………………………………………

4.碎部点采集的特殊情况…………………………………

5.绘制测站草图及展点……………………………………

第六章内业数字化成图……………………………………………

1.数据传输及展点…………………………………………

2.数字化成图作业步骤……………………………………

3.各类地物绘制要求………………………………………

4.地形图的修测与编绘……………………………………

5.地形图的编绘……………………………………………

第七章结束语………………………………………………………

摘要

本设计主题为：

数字测图是实施，结合实际主要从图根控制网的设计布设、实测和利用全站仪对碎步点进行的采集方法以及碎步数据的处理三方面做了探讨;也非常详细的阐述了全站仪在数字化测图中运用，以及大比例尺测图的方案；最终使用全站仪测出符合唐山市规划局要求的大比例尺要求的大比例尺数字地形图，数字化测图以其成图精度高，成图周期短，即用即测，快速建立城市大比例尺基础地理信息数据库定特点，已被一些城市建设规划管理的领导所青睐和引用。

随着测绘科学技术的反战，全数字地形测图在现代制图技术下已经发展成为了高新的制图技术

数字测图的基本思想是将地面上的地形和地理要素（或称模拟量）转换为数字量，热爱后有计算机对其进行处理，得到内容丰富的电子地图，需要时有图形输出设备（如显示器、绘图仪）输出地形图或各种专题图图形。

将模拟量转换为数字这一过程通常称为数据采集。

目前数据采集方法书要有野外地面数据采集法、航片数据采集法、原图数字化法等。

数字测图就是通过采集有关的测绘信息并及时记录在数据终端，然后再室内交互的屏幕接口将采集到的数据传输给计算机，并由计算机对数据进行处理，再经过人机交互的屏幕编辑形成绘图数据文件，最后由计算机控制绘图仪自动绘制所需的地形图，最后又磁盘、光盘和硬盘等储存介质保存电子地图。

数字测图生产成品虽然仍然提供图解地形图为主，但是它以数字形式保存着地形模型及地理信息

关键词：

数字测图；全站仪；地形图，计算机

。

第一章绪论

随着电子全站仪、RTK技术的发展逐步成熟，以及电子计算机的普及，地形图的成图方法正在逐步地由传统的白纸法成图向数字测图方向发展。

特别是在我国的东部沿海发达地区，数字测图几乎已占据了大部分的地形图测绘市场，数字化测图以其成图精度高，成图周期短、即用即测，快速建立城市大比例尺基础地理信息数据库等特点，已经被一些城市建设规划管理的领导所青睐和引用，随着测绘科学技术的发展，全数字地形图测在现代机助制图技术支持下已经发展成为了高新的制图技术。

而全站仪作为当前应用广泛的测绘仪器，是电子技术与光学技术结合发展的光电测量仪器，集测距仪、电子经纬仪的优点于一体。

因此全站仪也是目前实用的大比例尺数字化测图。

数字化测图（DigitalSurveyandmapping，,DSM）系统是计算机及其软件为核心在外接输入输出设备的支持下，对地形空间数据采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘系统。

利用全站仪、GPS等设备进行数据采集，为GIS提供数据源，广泛应用于测量工程、水文、工民建、道路桥梁、水利电工程等建设领域。

数字地图（DigitalMap）以数字形式存贮在磁盘、磁带、光盘等介质上的地图。

数字测图主要作业过程为三个步骤：

数据采集、数据处理及地形图的数据输出（打印图纸、提供软盘等）。

随着测绘科学技术的发展，全数字地形测图在现代机助制图技术下已经发展成为了高新的制图技术。

而全站仪作为当前应用最为广泛的测绘仪器，是电子技术与光学技术结合发展的光电测量仪器，集测距仪、电子经纬仪的优点于一体。

因此全站仪也是目前使用的大比例尺数字化测图工具。

任务概况：

针对我们即将走出校门的大三学生，为了务实我们的基本技能，使我们在工作单位工作的更加顺利和自如，更好的展现我们河北能源职业技术学院工程测量技术专业的专业素养，系里组织了这次毕业实习---校园地形测量工程1:

500地形图测绘任务

。

第二章已有资料利用分析

1测区概况

本工程为唐山市政府投资工程建设管理中心开发的大成的工程，为剪力墙结构体系，地上二十层，地下二层，建筑面积71000平方米，基础深度为-15.260m。

建筑高度为79.97米。

本工程设计标高±0.00相当于绝对标高30.15米。

结构型式：

筏板基础，主楼筏板基础厚度1.8米，主体为钢筋混凝土框架剪力墙结构。

2作业依据和已有测绘资料

1.1大成的控制点成果表。

1.2大成的控制点位置图。

1.3大成1:

500地形图，可作为测区范围划定与控制测量网形设计及实地选点之用。

1.4本次作业的平面坐标系为唐山市城建坐标系，属于地方坐标系，其基准与国家参考椭球的基准保持一致。

第三章平面及高程控制设计

1平面坐标及高程系统的选择

（1）平面坐标系及基准

测区平均高程73m，中央子午线精度为114度，本次作业的平面坐标系为唐山市城建坐标系，属于地方坐标系，其基准与国家参考椭球的基准保持一致。

（2）高程基准

本次作业采用1985国家高程基准。

上交成果的高和必须为正常高。

2主要精度指标

本测区主要精度指标如下：

（1）各等级平面控制网中最弱点相对于起算点的点位中误差不大于+-5cm；

（2）各等级水准网中最脆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。

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；保证你要的精密度；或者使用导线网做首级控制网，再直接全站仪加密图根点。

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。

3.1方案一：

GPS作首级平面网，RTK加密图根点

1、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

2、布网方案：

利用“GPS-1160”、“GPS-1152”三个D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，网形结构为边长连式的多边形网。

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，预期达到大精度，成果的可靠性及工作效率，按照优化设计原则进行。

2．GPS网一般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，或者符合线路形式，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，没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连接，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

（1）选点

①点位应远离大功率无线电发射源（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；

②附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体；

③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；

④一级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；

⑤一级GPS点点位应能保证至少有两个点同视良好，有利于低级网加密；

⑥GPS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3

表3各类型埋设标志各类型埋设标志

等级

埋设条件

标志类型

埋设方法

备注

一级

水泥路面

8—12cm

铸铁标志

冲击钻打孔，混凝土现浇

与路面齐

沥青路面

20cm铸铁标志

直接打入路面

与路面齐

碎石路面

土质路面

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，前面冠以罗马自母“G”。

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。

提交监理检查的资料：

点之记成果1套，首页为GPS网选点图，对应的数据拷贝。

一级GPS控制网测量完成后，应提交以下资料：

（1）GPS观测手簿;

（2）一级GPS控制网展点图；

（3）一级GPS点点之记；

（4）仪器鉴定资料；

（5）一级GPS网平差计算资料及成果表

图根控制测量

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系。

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。

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，在水凝、沥青路面上可用8-15cm长的铁钉。

编号采用自然顺序编号，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。

3.2方案二：

导线网作首级控制，全站仪加密图根点

导线测量：

考虑到本测绘院能配套使用的GPS设备不是跟齐全，需要外借。

而且使用了GPS做控制的费用比较大。

因此本次还可以考虑采用全站仪侧一级导线做首级控制网。

为了保证精度，测量市采用带三脚架的棱镜，全站仪使用5秒的拓普康全站仪。

并直接使用全站仪进行图根点加密。

导线网的设计步骤：

1根据控制网的服务目的，确定导线中点点位误差，并根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，纵向误差由侧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

三级导线网的主要技术指标如下：

序号

项目

指标

1

方位角闭合差

≤24〞×√n

2

测角中误差

≤12〞

3

导线全长绝对闭合差

≤13cm

4

导线全长相对闭合差

不低于16000

5

最弱点点位中误差

≤5cm

（2）三级导线外业测量技术要求

序号

项目

技术指标

1

索佳全站仪

2”，3mm+2ppmD

2

水平角测回仪

1

3

半测回归零值

8”

4

一测回2C较差

13”

5

边长测回数

单程一测回

6

气温测量最小读数

0.5℃

7

气压测量最小读数

100pa

8

改边垂直角测回数

2

选点：

（1）为了保证测量精度，控制点应有足够的密度，以既能满足测图需求，但又不浪费，且控制点应有统一的规格。

（2）应按照设计好的选点图到现场选点，若两点不通视，则尽量在设计点的周围选点。

设计选点时要避开河道等处，尽量在土质坚实的地方或主干道上进行选点，这样即方便导线观测，又能做出利于长期保存控制点。

（3）相邻点之间应通视良好，一级导线网视线超越障碍物距离大于0.5cm，以能保证成像清晰、便于观测为原则。

（4）点位选择应合理，作业安全，尽量不影响测区内的行车及其他活动，且便于图根点的加密，边缘点位应有利于日后扩展应用。

（5）在选点的同时要按要求进行做控制点的点之记。

（6）选完控制点后要绘出首级导线网

。

全站仪机加密图根点

在首级导线网的基础上，使用全站仪进行加密图根点。

全站仪加密要注意支站不要超过三级，仪器操作时严格要求精度，尤其是后视棱镜要扶准扶正，后视定向尽量对准对中杆底部

。

3.3平面控制两种方案的论证

GPS网做首级控制网

本测区位于黄河水院新校区，地形地物很复杂，测区通视条件一般，GPS信号比较好，测区有D级GPS控制点可以利用，而且GPS观测时需要时间不长，耗人力也不少，精度也符合测区要求。

因此可以使用方案一做平面控制。

导线网做首级控制网

导线测量布设灵活，推进迅速，受地形限制小，边长精度分布均匀。

考虑到我们的测区面积不大，且能锻炼我们关于控制测量方面知识的复习，所以经过论证比较决定使用方案二做平面控制。

4高程控制测量

因为我们校园的高程控制点比较多，而且分布比较均匀，足够满足高程控制测量的需要。

HY05、HY06两点的高程均为平面动态RTK高程四等水准联测，足以满足本次测量任务的精度要求，所以我们以这两个点为高程基准进行平面高程控制测量的布控。

4.1仪器设备及施测方法

四等水准施测采用DS3水准仪及配套黑红面区格式标尺进行施测。

观测前应对标尺和仪器进行全面检查，测前、侧后对i角各检查一次，要求i角不大于15秒。

四等水准测量采用中丝读书法，直读视距，往返观测，观测顺序为后-后-前-前，各测段的测站数为偶数。

4.2四等水准测量要求

布网要求：

本测区四等水准网，在测区附近两个三等水准点的基础上，沿平坦地面的D级GPS点及一级GPS点采用附合路线或结点网形式进行布设。

水准测量工作结束后，应提交以下资料：

（1）四等水准路线略图；

（2）外业观测手簿；

（3）内业计算资料及成果表；

（4）仪器I角检验资料；

第四章导线测量

1导线测量的主要技术要求

1.各等级导线测量的主要技术要求，应符合下表的规定。

导线测量的主要技术要求表

等级

导线长度（km）

平均边长（km）

测角中误差（〞）

测距中误差（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

3〞级仪器

三等

14

3

1.8

20

6

10

-

3.6根号n

≤155000

四级

9

1.5

2.5

18

180000

4

6

-

5根号n

≤135000

一级

4

0.5

5

15

130000

-

2

4

10根号n

≤115000

二级

2.4

0.25

8

15

114000

-

1

3

16根号n

≤110000

三级

1.2

0.1

12

15

17000

-

1

2

24根号n

≤15000

注：

（1）表中n为测站数。

（2）当测区测图的大比例尺为1:

500，一、二、三级导线的导线长度、平均边长可适当放长，但最大长度不应大于表中规定相应长度的2倍。

2.当导线平均边长较短时，应控制导线边数不超过表3.3.1相应等级导线长度和平均长算得的边数；当导线长度小于表3.3.1规定长度的13时，导线全长的绝对闭合差不应大于13cm。

3.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5中相应等级规定长度的0.7倍。

2导线网的设计、选点与埋石

2.1导线网的布设规定

导线网的布设应符合下列规定：

1导线网用作测区的首级控制时，应布设成环形网，且宜联测2个已知方向。

2加密网可采用单一附合导线或结点导线网形式。

3结点间或结点与已知点间的导线段宜布设成直伸形状，相邻边长不宜相差过大，网内不同环节上的点也不宜相距过近。

2.2导线点位的选定规定

导线点位的选定，应符合下列规定：

1点位应选在土质坚实、稳固可靠、便于保存的地方，视野应相对于开阔，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13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过大。

5充分利用旧有控制点。

3水平角观测

3.1水平角观测应符合的规定

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：

管水准仪气泡或电子水准器长气泡在各个位置的读数较差，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时位移指标：

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（或激光）对中器的视轴（或射轴）与竖轴的重合度不应大于1mm。

3.2方向观测法应符合的规定

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，不应超过下表的规定。

水平角方向观测法的技术要求表

等级

仪器精度等级

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

1〞级仪器

1

6

9

6

2〞级仪器

3

8

13

9

一级及以下

2〞级仪器

-

12

18

12

6〞级仪器

-

18

-

24

注：

（1）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。

（2）当观测方向的垂直角超过+-3度的范围时，该方向2C互差可按相邻测回方向进行比较，其值应满足表十一测回内2互差的限值。

2.当观测方向不多于3个时，可不归零。

3.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，不应大于同等级观测中误差的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。

4.水平角的观测值应取各测回的平均数为测站成果。

3.3水准角观测方法

三、四等导线的水平角观测，当测站只有两个方向时，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。

3.4水平角观测的测站作业应符合的规定：

水平角观测的测站作业，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，气泡中心位置离整置中心不宜超过1格。

四级及以上等级的水平角观测，当观测方向的垂直角超过+-3度的范围时，宜在测回间重新整置气泡位置。

有垂直轴补偿器的仪器，可不受此款的限制。

3）如受外界因素（如震动）的影响，仪器的补偿器无法找正常工作或超出补偿器的补偿范围时，应停止观测。

4）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。

测站时，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，对于照准部标志中心的投影不应大于10mm。

投影完毕后，除标石中心外，其它各投影中心均应描绘两个观测方向。

角度元素应尽量至15〞，长度元素应尽量至1mm.

3.5水平角观测误差超限处理

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的13时，应重测该测回。

当重测的测回数超过总测回数的13时，应重测该站。

3.6其他注意事项

1）首级控制网所联测的已知方向的水平观测，应按首级网相应等级的规定执行。

2）每日观测结束，应对外业记录时，应保存原始观测数据，打印输出相关数据和预先设置的各项限差。

4距离测量

4.1仪器的选用及标称精度

1）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，一级以下也可采用不同钢尺量距。

2）中、短程测距仪器的划分，短程为3km以下，中程为3-5km。

3）测距仪器的标称精度，按（*）式表示。

mD=a+bxD（*）

式中mD—测距中误差（mm）

a—标称精度中的固定误差（mm）

b—标称精度中的比例误差系数（mmkm）

D—测距长度（km）

4）测距仪器及相关的气象仪表，应及时校验。

当在海拔地区使用空盒气压表时，宜送当地气象台（站）校准。

4.2边长测距的主要技术要求

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。

平面控制网等级

仪器精度等级

每边测回数

一测回读数误差（mm）

单程个测回较差（mm）

往返测回较差（mm）

往

返

三等

5mm级仪器

3

3

≤5

≤7

≤2（a+b*D）

10mm级仪器

4

4

≤10

≤15

四等

5mm级仪器

2

2

≤5

≤7

10mm级仪器

3

3

≤10

≤15

一级

10mm级仪器

2

-

≤10

≤15

-

二、三级

10mm级仪器

1

-

≤10

≤15

注：

（1）