工程测量控制网.docx

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工程测量控制网

1.项目概况

1.1目的

为了满足建设工程和城市发展的需要，适应高科技发展要求，满足社会各界对测量工作的高质量、高速度、现代化的需求，为我市空间基础地理信息系统建设打下良好空间数据基准，建立新的阜新城市控制网势在必行。

为此，我们小组对阜新市的控制网建设提出的我们的设计方案。

1.2主要内容

城市控制网分为平面控制网和高程控制网。

由于近年来，GPS定位技术具有控制点不需要相互通视、测量速度快、精度高、费用省、全天候、操作简单等优点，因此选择GPS建立平面控制网和除阜新市市区外其它地区的高程控制网。

而阜新市市区的高程控制网由于生产生活精度的需要，采用水准仪进行高程控制网的建立。

平面控制网的建立是在国家加密二等网建立的基础上完成四等网的建立。

而高程控制网的建立则是在国家三等高程网建立的基础上完成四等网的建立。

2.测区概况

2.1测区自然状况

整个测区东至新邱区，南到孙家湾，北到八家子山，西至半拉山，范围约为300平方公里。

气候属北温带大陆季风气候区，四季分明，雨热同季，光照充足。

地势西北高，东南低；西南高，东北低。

海拔最高点为西北部的乌兰木头山，831.4米；海拔最低点为东南部的十家子乡南甸子村，48.5米。

地势由西南向东北延伸，西南部的医巫间山从其构造体系看延伸较远，尾部形成剥蚀平原，在绕阳河西岸匿迹。

小松岭从西南向阜新地区延伸，在锦州地区为高丘陵状态，到阜新地区后即成尾部。

努鲁儿虎山山脉也是从西部向本区延伸，该山多阴山向构造（即纬向构造），到阜新地区亦成尾部。

由于这些山地的尾部在阜新地区相会，地形骨架构造形成错综复杂的格局。

2.2测区已知点资料

2016年11月30日，收集了测区的已知点资料。

如下图：

地点

平面（二等）

X

Y

孙家湾

4648381.118

514447.541

二郎庙

4670232.605

528889.903

八家子山

4659964.309

513197.540

地点

高程（三等）

X

Y

Z

平安影院

4648129.796

509572.471

125.691

解放广场

4653131.700

512198.264

138.274

县粮食局

4657761.818

520149.745

102.178

2.3坐标和高程系统

由于已知坐标为国家统一坐标系下的成果，所以本项目仍采用这一坐标系统。

但由于本测区位于东经121°33′至121°52′，北纬41°58′至42°10′位于6°分带第21带中央子午线123°的西边缘。

所以拟定选择测区的约中心经度121°30′为新选择的3°带的中央子午线。

而高程基准则采用1985国家高程基准。

为了限制高斯投影的长度变形，将椭球面按一定经度的子午线划分成不同的投影带。

或者为了抵偿长度变形选择某一经度的子午线作为测区的中央子午线。

由于中央子午线的经度不同使得椭球面上统一的大地坐标系变成了各自独立的平面直角坐标系。

为了解决不同投影带之间测量成果的转换和联系，就需要将一个投影带的平面直角坐标换算成另外一个投影带的平面直角坐标。

本设计是将中央子午线为123°的6°带的坐标换算成中央子午线为121°30′的3°带坐标。

目前广泛采用高斯投影坐标正、反算的方法。

它适用于任何情况下的换带计算工作。

这种方法的计算程序是，首先将某投影带的已知平面坐标，按高斯投影坐标反算公式求得其大地坐标。

然后根据纬度和对于所选定的中央子午线的经差其中为以弧度做单位的经度差为从起始子午面起算的大地经度为高斯投影分带后的中央子午线取°按高斯投影坐标正算公式求其在选定的投影带内的平面坐标。

3.技术设计与要求

3.1作业的技术依据

《全球定位系统（GPS）测量规范》GB∕T18314-2009

《全球定位系统（GPS）城市测量技术规程》CJJT73_2010

《城市测量规范》CJJT8_2011

《国家三四等水准测量规范》GB/T12898-2009

《精密工程测量规范》GB/T15314-94

《工程测量规范》GB50026_2016

3.2作业调度

作业调度者应根据测区地形和交通状况、采用的作业方法、设计的基线的最短观测时间等因素综合考虑，在测前编写D级GPS控制网实测纲要。

制定合理的、详细的GPS测量作业调度表，按该表对作业组下达相应阶段的作业调度命令。

同时依照实际作业进展情况，及时做出必要的调整。

4.平面控制测量

4.1平面控制网的布设

以国家二等点孙家湾、二郎庙、八家子山为起算点，然后约每5公里布设国家导线三等点，再在此基础每3公里布设国家四等导线点。

三等网的平均边长为5km，四等网的边长在2～6km范围内变通。

由三角形闭合差计算所得的测角中误差，三等为士1.8"，四等为士2.5"。

三、四等插网的图形结构如图2-4所示，图2-4（a）中的三、四等插网，边长较长，与高级网接边的图形大部分为直接相接，适用于测图比例尺较小，要求控制点密度不大的情况。

图2-4（b）中的三、四等插网，边长较短，低级网只附合于高级点而不直接与高级边相接，适用于大比例尺测图，要求控制点密度较大的情况。

国家规范中规定采用插网法（或插点法）布设三、四等网时，因故未联测的相邻点间的距离，三等应大于5km,四等应大于2km,否则必须联测。

因为不联测的边，当其边长较短时边长相对中误差较大，给进一步加密造成了困难。

为克服上述缺点，当AB边小于上述限值时必须联测。

实地选线和选点。

图上设计完成后，按图上设计的路线进行实地选点，以确定水准点的位置。

水准点位置的选择应能保证埋设的标石稳定、安全和长久保存，并便于GPS和水准观测使用。

4.2平面控制网等级

平面控制网的等级应满足国家四等三角网要求。

仪器采用GPS。

6台单频或双频GPS接收机，仪器标称精度应优于10mm+5pmm。

使用的GPS接收机应为按规定通过全面检验的仪器。

同时还需检验：

天线或基座圆准器和光学对中器是否正确；

天线高量尺是否完好，尺长度是否正确。

GPS控制网的布网原则：

根据中华人民共和国测绘行业标准《全球定位系统城市测量技术规程》和阜新市经济技术开发区的具体情况，确定该测区可建立D级,根据规程规范，D级GPS网的精度要求如表4.1：

表4.1GPS控制网布网要求

平均边长（km）

5～10

固定误差a（mm）

≤10

比例误差b（mm）

≤10

最弱边相对中误差

1/45000

基本技术要求如表4.2

表4.2GPS测量基本技术要求

等级

卫星高度角

有效卫星数

平均重复设站数

同步观测时段长度

数据采样间隔

几何强度因子

备注

D级

≥15°

≥4

≥1.6

≥45min

10s

≤6

其他技术要求：

首次观测前应校准光学对点器，每隔2天重新校准一次，发现异常时及时校准。

观测时GPS天线需牢固地安置在三脚架上，此时应仔细对中，保证对中误差小于3mm。

有长水准管时用长水准管整平，没有的利用圆气泡整平。

天线标志线一律指北。

在天线互为120°的三处分别量取天线高，较差小于等于3mm时取中数采用。

较差大于3mm，应重新进行对中和整平，重新量取天线高。

每时段观测前后各量取一次天线高，取位至1mm，两次较差不大于3mm，取中数作为该时段最终的天线高；若始终量取的天线高互差超限，应查明原因提出处理意见并记入测量手簿记事栏。

遇雷电、风暴天气停止GPS测量，保证作业人员的人身安全与仪器设备安全。

确保成果质量。

其余事项参照《全球定位系统（GPS）测量规范》GB∕T18314-2009

4.3平面控制网数据处理

基线向量解算和控制网平差采用南方公司研制的南方平差易软件进行。

基线质量检查包括：

1）同步环坐标分量|Wx|，|Wy|，|Wz|闭合差应≤√3б；2）独立闭合环或附和路线坐标分量|Wx|，|Wy|，|Wz|闭合差应≤√3nб；全长闭合差应≤3√3nб；3）复测基线长度较差ds≤2√2б；平差过程先在WGS-84坐标系中进行三维无约束平差然后根据GPS测量情况，从5个C级GPS已知点中选取部分或全部为起算点，进行二维约束平差，得到各点的1980西安坐标系中的坐标。

5.高程控制测量

5.1高程控制网布设

以平安影院、解放广场和县粮食局为起算点，将市区内所有D级GPS网点与沿线一级导线点一起组成高程控制网。

控制网布设成附和路线。

5.2高程控制网等级

高程控制网的等级应满足国家四等水准测量。

仪器采用水准仪配合黑红面尺。

水准测量的精度三、四等水准测量每公里水准测量的偶然中误差和全中误差不得超过表规定的数值：

测量等级

三等

四等

M

3.0

5.0

W

6.0

10.0

5.3观测基本技术要求

水准测量的实施其工作程序是水准网的图上设计、水准点的选定、水准标石的埋设、水准测量观测、平差计算和成果表的编制。

水准网的布设应力求做到经济合理。

因此，首先要对测区情况进行调查研究、搜集和分析测区已有的水准测量资料从而拟定出比较合理的布设方案。

如果测区的面积较大，则应先在1：

25000，1：

100000比例尺的地形图上进行图上设计。

图上设计应遵循以下各点:

1）水准路线应尽量沿坡度小的道路布设以减弱前后视折光误差影响。

尽量避免跨越河流、湖泊、沼泽等障碍物。

2）水准路线若与高压输电线或地下电缆平行，则应使水准路线在输电线或电缆50m以外布设，以避免电磁场对水准测量的影响。

3）布设首级高程控制网时应考虑到便于进一步加密。

4）水准网应尽可能布设成环形网或结点网，个别情况下亦可布设成附合路线。

水准点间的距离一般地区为24km，城市建筑区和工业区为12km。

5）应与国家水准点进行联测，以求得高程系统的统一。

6）注意测区已有水准测量成果的利用。

根据上述要求，首先应在图上初步拟定水准网的布设方案，再到实地选定水准路线和水准点位置。

在实地选线和选点时，除了要考虑上述要求外，还应注意使水准路线避开土质松软地段。

确定水准点位置时，应考虑到水准标石埋设后点位的稳固安全，并能长期保存，便于施测。

为此，水准点应设置在地质上最为可靠的地点，避免设置在水滩、沼泽、沙土、滑坡和地下水位高的地区埋设在铁路、公路近旁时，一般要求离铁路的距离应大于50m，离公路的距离应大于20m，应尽量避免埋设在交通繁忙的岔道口。

墙上水准点应选在永久性的大型建筑物上。

水准点选定后，就可以进行水准标石的埋设工作。

我们知道，水准点的高程就是指

嵌设在水准标石上面的水准标志顶面相对于高程基准面的高度，如果水准标石埋设质量不好，容易产生垂直位移或倾斜。

那么即使水准测量观测质量再好，其最后成果也是不可靠的。

因此务必十分重视水准标石的埋设质量。

观测基本要求见下表5.1，表5.2。

表5.1四等水准观测基本要求

每公里高差偶然中误差

每公里高差全中误差

路线闭合差

附和水准路线长度

节点与节点间、节点与高级点长度

往返测高差中误差

≤±5mm

≤±10mm

≤±20√Lmm

≤80km

≤30km

≤3mm

表5.2几何水准观测基本要求

观测顺序

视线长度

前后视距差

前后诗视距累计差

视线高度

观测读数

黑红面读数差

黑红面读数差之差

后前前后

≤100m

≤3m

≤10m

≥0.2m

1mm

≤3mm

≤5mm

5.4其他技术要求

水准仪、水准尺应按规范和要求进行检查和校准。

前后观测不得再调焦。

观测中每次置平时应使气泡沿同一方向进入居中位置。

应使两脚架架置方向与水准路线大致平行。

5.5高程控制网平差

平差计算采用南方平差易软件进行平差，以路线长进行定权。

距离及边长读数至1m，外业计算至1m,内业平差至1m；高差读取至1mm，外业高差读数至0.1mm，内业计算高差段至0.1mm；高程取至1mm。

所有的观测数据与计算数据均进行检核和复检，满足规程规范。

6.成果提交