工程测量技术毕业论文.doc
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1、河南工程学院毕业设计 巩义市城区 1:1000 数字地形测量技术设计 学生姓名 王明凯 系(部) 土木工程系 专 业 工程测量技术 指导教师 张慧锋 2011 年 5 月 30 日 河南工程学院毕业设计 I 摘 要 测绘科学技术的应用范围非常广阔,测绘科学技术在国民经济建设、国防建设以及科学 研究等领域,都占用重要的地位,对国家可持续发展发挥着越来越重要的作用。数字化地图已 广泛用于个测量单位,数字化地图的制图方法现已非常成熟并已被广泛用于设计各种工程施 工图,在测量工作中,测量成果的数字化已成为各个设计单位测量人员的基本工作技能。 本文对巩义市城区 1:1000 数字地形测量进行了详细的技术
2、设计。设计包括项目概况、测 区概括、作业依据及软件、已有资料、基本控制测量和图根控制测量、地形测量和上交的成果 及资料等七个方面的内容。重点是基本控制测量和图根控制测量以及地形测量。基本控制测 量主要说明采用 GPS 进行四等平面控制和水准仪进行四等高程控制的作业流程和精度指标。 图根控制主要论述图根导线、图根水准和 GPS-RTK 图根的相关方面。地形测量主要阐述作 业方法、地物取舍原则和图件制作方法。 关键词:关键词: GPS 数字化地图 地形测量 控制测量 图根点 GPS-RTK 河南工程学院毕业设计 II Abstract Surveying and mapping of scienc
3、e and technology is very wide application range, surveying and mapping of science and technology in national economic construction, national defense construction and scientific research fields, occupy an important position in national sustainable development, and plays a more and more important role
4、. Digital map has been widely used in a unit of measurement, the mapping method of digital map has been very mature and has been widely used in engineering design, construction in the measurement of the digital measurement results, various design has become the basic units of measurement personnel w
5、orking skills. In this paper, Gongyi City 1:1000 digital topographic measurements of the detailed technical design. Design, including project profiles, general survey area, operating bases and software, the existing data, the basic control measurement and mapping control survey, topographic survey a
6、nd the results and information turned over to the seven aspects of the content. Focus on basic control measurement and mapping control measurements, and topographic survey. Basic control measure for four major shows such as using GPS horizontal control and water level elevation for four other contro
7、l processes and precision. Discusses the graph root control wires, Figure GPS-RTK root level and the relevant aspects of the root map. Ordnance Survey described the main way of operating, the feature maps to choose principle and production methods. Keywords: GPS Digital Map Ordnance Survey Control S
8、urvey GPS-RTK 河南工程学院毕业设计 III 目 录 一、项目概况一、项目概况1 (一)项目背景 1 (二)测区概况1 (三)项目工作内容.1 (四)项目工期1 二、作业依据及作业软件二、作业依据及作业软件2 (一)作业依据 2 (二)成图数字基础、规格 2 (三)作业软件 2 三、已有资料(控制资料和图件资料)三、已有资料(控制资料和图件资料)2 四、控制测量四、控制测量3 (一)平面控制测量 3 (二)高程控制测量 8 五、图根控制测量五、图根控制测量11 (一)图根控制布网方案 11 (二)图根点埋设 11 (三)图根点编号 11 (四)图根导线布设 11 (五)图根高程测量
9、 12 (六)图根导线平差计算 13 六、地形测绘六、地形测绘14 (一)图幅分幅、图幅编号及图名 14 (二)数字地形图测量的数学精度 14 (三)数字地形图碎部点采集 14 (四)地形图各要素的表示 15 (五)图幅拼接检查与资料整理 23 七、上交的成果资料七、上交的成果资料24 参考文献参考文献25 致致 谢谢26 河南工程学院毕业设计 IV 河南工程学院毕业设计 1 一、项目概况 (一)项目(一)项目背景背景 随着近年来巩义市城区经济建设的迅速发展,整个城区的面貌已发生较大 变化,98 年和 01 年施测的地形图上的地物、地貌已无法满足城乡规划对地形 图现势性的要求。因此,巩义市规划
10、局计划对原有地形图进行更新,并对规划 区范围内没有 1:1000 地形图的地方进行测绘。 (二)测区概况(二)测区概况 测区巩义市区位优势明显,位于河南省中西部,属郑州市。 测区地理坐标:北纬 34313452 东经 1124711317 巩义市因南依嵩山,北临黄河,东有虎牢关,西有黑石关,山河四塞,巩 固不拔,故以“巩”命名。东临近郑州,西与偃师接壤临近古都洛阳,东与荥 阳为邻,南与登封、新密以中岳嵩山为界,北和孟县、温县隔黄河相望。东西 有陇海铁路和开洛高速公路及 310 国道经过,南北有省道豫 31 和巩登旅游路纵 穿期间。全市通车总里程达 1347 公里,有 6 条铁路专线与国铁相连。
11、 总 面积 1052 平方公里,人口 79 万人,有汉、回、维吾尔、彝、苗、白等民族。 (三)项目工作内容(三)项目工作内容 1、首级控制测量:利用已有D 级 GPS 控制点和一等水准点,布设一 级 GPS 导线点,并施测四等水准测量。 2、图根控制测量:在首级控制测量的基础上布设图根导线,并对所布 的图根点进行图根水准测量。 3、地形测绘:在测区一级导线点和图根点的基础上,进行1:1000 数字化地形图测绘。 4、成果制作:按照项目技术要求对电子数据进行编辑和加工,并制作 和提交各类项目成果。 (四)项目工期 项目工期根据巩义市规划局的工作计划具体制订。 河南工程学院毕业设计 2 二、作业依
12、据及作业软件 (一)作业依据 1、 全球定位系统城市测量技术规程 (CJJ 73-1997) ; 2、 国家三、四等水准测量规范 (GB 12898-91) ; 3、 城市测量规范 (CJJ 8-1999) ; 4、 1:500、1:1000、1:2000 地形图图式 (GB/T 7929-1995) ; 5、 测绘产品检查验收规定 (CH100295) ; 6、 数字测绘产品检查验收规定与质量评定 (GB/T 183162001) ; (二)成图数字基础、规格 1、平面坐标系统采用 1980 年西安坐标系; 2、高程系统采用 1985 国家高程基准,基本等高距为1.0 米; 3、测图比例尺
13、1:1000,图幅规格 50cm50cm,提交数据格式为 *.dwg。 (三)作业软件 数字测量野外数据采集使用南方CASS7.1 版本的数字化成图软件。 三三、已有资料、已有资料(控制资料控制资料和图件资料)和图件资料) 测区内及周边有巩义市城区D 级 GPS 点,这些点于 1998 年由河南 省煤田地质局物探测量队施测,精度可靠,可作为本测区的平面控制起算 点。另外测区内部分一级GPS 点可以利用。 测区东边和西边有一等水准点三郑27 和三郑 22,这两个点属巩义市 郑州一等水准路线中的点,由黄委1978 年施测,精度可靠,可作为本测 区四等水准控制的起算依据。 测区内有 2001 年编绘
14、的巩义市城区 1:5000 地形图,可用于外业踏 勘、选点、埋石和编制技术设计书;别外测区内还有1998 年和 2000 年 施测的 1:1000 地形图,可作为工作底图使用。 河南工程学院毕业设计 3 四、控制测量 (一)平面控制测量 1、一级 GPS 控制网设计 测区内有 1998 年施测一级 GPS 点,绝大部分已遭破坏,密度已不能 满足施测图根导线的需要, 需重新布设一级 GPS 点,一级 GPS 点拟在 D 级点下直接布设。 (1) 、相邻点空间距离观测精度用公式(1)表示。 (1) 2 2 abd 式中: 标准差, mm; a 固定误差, mm; b 比例误差, 10-6; d 相
15、邻点间距离, km。 a、b 取值见表 1。 (2) 、GPS 各级网应由非同步观测边构成闭合环,每个闭合环边数的 要求按表 1 执行。各级网组成闭合环应相对独立。 2、一级 GPS 控制网技术要求 一级 GPS 控制网按导线网的形状布设,网形应确保足够的网形强度, 起算点尽可能分布均匀,点位布设密度以满足图根控制导线加密发展为原 则,相邻点间平均边长400 米左右,每个控制点至少应有一个通视方向。 具体测量技术要求按表1 执行。 河南工程学院毕业设计 4 表 1 GPS 控制网基本技术指标表 项 目指 标一级 GPS 网 闭合环或符合路线边数 10 GPS 网设计 GPS 网平均基线长度 (
16、m) 400 固定误差 a (mm) 10 标准差 参数比例误差 b (10-6) 10 GPS 测量模式静态相对定位 卫星截止高度角 ( ) 15 数据采样间隔 ( s )15 有效观测卫星数 5 观测时段长度(min)GPS 双频机 45 GPS 观测 观测平均时段数 1.6 基线精度最弱边相对中误差 1/20000 3、一级 GPS 控制点命名规则 一级 GPS 控制点命名以 “A8”开头+三位流水号的命名方法,从 001 号开始顺序编号,新布设的一级GPS 点需要在实地绘制点之记,并量 取两个以上栓距。 4、一级 GPS 控制点选埋 (1)一级 GPS 控制点标志 一级 GPS 点标志
17、使用直径为 20mm 的不锈钢标志。 (2)一级 GPS 控制点选埋原则 由于 GPS 测站之间要求不一定每站都相互通视,所以选点工作比常规 测量的选点简便, 但点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和保证测量 结果的可靠性有着重要的意义。所以实际工作中,严格按照以下原则选点 布设: a、点位布设在交通便利、地面基础稳定、易于安装设备、视野开阔的 较高点上和易于保存的地方。 b、点位周围 15以上没有高大障碍物,以减少GPS 信号被遮挡或障 碍物吸收。 河南工程学院毕业设计 5 c、点位远离大功率无线电的发射源及高压输电线路,以避免电磁场对 GPS 信号的干扰。 d、避开大面积水面,以防对卫星信
18、号的反射。 e、相邻点平均距离 400m,相邻点间应相互通视,个别布点困难处也 应确保一个方向通视;对于没有破坏的单个控制点(孤点)要加设至少一 个通视方向的控制点;交叉路口重新布设的单个控制点,要尽量和周围原 有的控制点都保持通视。 f、新埋点应在实地绘制点之记,点之记一般应有3 个明显方位物的 距离,距离注记至 0.1 米,每个点之记存为一个文件,文件名以点号命名, 一级 GPS 控制点不需办理委托保管手续。 (3)一级 GPS 控制点标志埋设 a、水泥路面 使用钻机在水泥地上直接钻孔,钻头直径为10mm,将标志紧紧的嵌 入钻孔中。用红漆标绘方框线,将点号标于地面或隔离花带边上,或凿刻 于
19、水泥路面,用红漆标绘。 b、沥青路面 不允许按水泥路面的做法,应采用凿槽孔现场浇筑的方法。 c、碎石路面、硬土地面 应现场浇灌水泥标石,规格:上面1515cm,下面 2020cm,高 60cm。标石上表面高出地面3-5cm。 5、一级 GPS 外业观测 (1)外业观测的仪器 使用六台 Trimble-5700 GPS 接收机进行观测,该仪器的标称精度为 (5mm+1PPmD) GPS 导线网外业采用边连接和点连接相结合的方式观测,GPS 外业 观测技术指标 执行。 (2)GPS 外业观测的要求 a、接收机天线利用脚架和光学对点器安置在标志中心的垂线方向线上, 其偏差不大于 3mm;圆气泡必须居
20、中,定向标志线指向正北,误差不大于 河南工程学院毕业设计 6 5,观测前对点器必须经过检验和校正。 b、观测员必须严格遵守操作规程和调度命令,按规定时间同步观测同 一组卫星, 在观测过程中,自始至终有人值守,以便发现问题,及时采取 措施处理。 c、外业记录(简化格式,如 表 2)必须在现场填写,做到内容齐全、 数据准确。每时段前后应各量一次天线高,两次较差不大于3mm,取其 中数填入记录手薄中。 表 2 GPS 外业观测记录表格 点 名等 级 观测者日 期 接收机名称接收机编号 开机时间h min关机时间h min 站时段号日时段号 天线高(m)测前测后平均 存储介质编号及数据文件名 d、接收
21、机记录数据后,应查看测站信息、信噪比、相位残差及存储介 质记录等,根据采集数据的质量,采取相应的措施。 e、外业数据采集严格执行操作手册,外业观测存储在介质上的数据文 件,一定要及时拷贝;接收机内存储的数据文件在转录到外存介质上时, 不得进行任何剔除和删改,不许进行人为的加工。 6、外业数据预处理及检核 (1)外业数据预处理 首先检查外业记录手簿记录内容是否规范、齐全。对照外业记录手簿, 通过随机软件 Date Transfer,将接收机中外业采集的数据传输至计算机中 特定的目录下,同时完成测点点号、天线高类型、天线高量测方式、天线 高等数据的输入。 (2)基线解算 及检核 a、基线解算 河南
22、工程学院毕业设计 7 基线解算使 用天宝随机软件 Trimble Geomatics Office,首先进行自 动解算, 根据基线解算结果,检查每条基线向量比率(Ratio)、单位权中 误差(rms) 、参考变量等项目。要求Ratio3.0 ,rms20mm ,参考变量 10。对超限的基线再进行手工处理,手工处理不合格的基线要到外业进行 补测。 b、外业数据观测质量的检核 同步环检验: 表 3 同步环限差表 等 级 限差类型 一级 坐标分量相对闭合差 9.0 ppm 环线全长相对闭合差 15.0 ppm 异步环检验: 若干个独立观测边组成闭合环各坐标增量闭合差允许为: (2) x 2 2 y
23、2 2 z 2 2 环闭合差限差: 222 zyx (3) 式中:n闭合环中的边数 GPS 网标准差(按平均边长计算) 复测基线的长度较差检验 s d2 2 (4) 通过外业数据的预处理及检核,完成组网基线的筛选。 7、GPS 网的平差计算 GPS 网平差软件使用天宝随机软件Trimble Geomatics Office 1.6 版, 网平差分两部分进行,即 无约束平差和约束平差。 (1) GPS 网三维无约束平差 为全面考察 GPS 基线向量的内部精度,根据同步环检验结果,在每个 河南工程学院毕业设计 8 同步环中选出 4 至 6 条基线向量,由这些基线组成平差网。平差时没有一 个控制点坐
24、标固定不变,程序本身使用平差网的重心(既网中各点的平均 坐标)来控制坐标平移,用内部约束以满足网中方位角和长度的约束条件。 无约束平差中,基线向量的改正数 (、 、)绝对值应V xV yV z 满足下式要求: 、 3V x 3V y 3V z (5) (2)平差后,通过查看平差结果,把质量较差的基线从网中剔 除掉,直至网中没有超限观测值,最后通过比例因子加权平差后,全网参 考因子应接近 1.00 且通过 X2(=95)统计检验,直至平差收敛。 (3)GPS 网约束平差 GPS 网约束平差至少应固定三个已知点的平面坐标,平差前应对已知 点精度进行分析。 约束平差 后,基线向量的改正数与无约束平差
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