大地测量学课程设计.doc

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1、大地测量学基础课程设计学 院：资源学院 专业班级：测绘工程 09级02班学 生：温成龙 学 号： 指导老师：张兆江老师2011年12月30日目录一、 任务概况 运用平差和大地测量学的知识，在邯郸紫山附近建立四等三角网。在谷歌地球上完成选点，然后对所选未知点点位的坐标进行精度评定，计算出最弱边的相对中误差，绘制出误差椭圆。二、测区概况1.1 测区气候本测区位于河北省邯郸市邯郸县。测区位于北纬3644-3640、东经11417-11422之间。邯郸市位于河北省南部，属大陆性季风气候，年平均气温约为摄氏13度，最低温度在1月，最高温度在7月，可达摄氏38度。实习时间在二三月份，温度较低，可能有降雪。

2、1.2 测区交通可利用谷歌地球，完成图上选点过程。利用测区内已有的国家三角点二等点2个，均保存完好，在测区内布设四等三角网。紫山交通不便，测区地处山区与平原交接处，农村占很大比例，且大部分地区山路崎岖，通行不便。1.3 测绘的困难由于测区地处山区，农村占很大比例，且大部分地区山路崎岖，通行不便，还有就是山区占一部分，因此对于整体选点，布点及建造觇标造成很大困难。从整个工作角度来看，测区进行测绘工作的难度较大。1.4 采用的坐标系及投影坐标系统：平面坐标系统采用1980西安坐标系采用高斯投影，三度分带，中央子午线经度为114。二、布网原则和所依据的技术规范1.1 布网的步骤 在谷歌地球上展绘已知

3、点； 按布网的基本要求，从已知点开始扩展； 利用谷歌地球中的高度配置选项，判断点间的通视； 利用平差易把谷歌地球上所选点的经纬度，进行高斯正算； 估算控制网中各点的坐标精度； 绘制误差椭圆； 提交技术设计书；1.2 布网原则一、 各等级的首级控制网，宜布设为近似等边三角形的网（锁）。其三角形的内角不应小于30；当受地形限制时，个别角可放宽，但不应小于 25。二、 首级控制网的布设，应因地制宜，且适当考虑发展；当与国家坐标系统测时，应同时考虑联测方案。三、 加密的控制网，可采用插网、线形网一、各等级的首级控制网，宜布设为近似等边三角形的网（锁）。其三角形的内或插点等形式。各等级的插点宜采用坚强图

4、形布设。当受条件限制时，单插点对于三等点应有不少于 6 个内外交会方向，其中外交会方向至少应有两个交角为60-120；四等点应有不少于 55个内外交会方向，当图形欠佳时，其中至少应有外交会方向。双插点的交会方向数应为上述规定的 22倍，但其中不应包括两待定点间的对向观测方向。当采用边角联合交会时，多余观测数必须与上述各等级插点规定相同。一、二级小三角插点的内外交会方向数不应少于 4 个或外交会方向数不应少于 3 个。1.3图上设计对点位的基本要求是： （1）从技术指标方面考虑 图形结构良好，边长适中，对于三角网求距角不小于30；便于扩展和加密低级网，点位要选在视野辽阔，展望良好的地方；为减弱旁

5、折光的影响，要求视线超越（或旁离）障碍物一定的距离；点位要长期保存，宜选在土质坚硬，易于排水的高地上。 （2）从经济指标方面考虑 充分利用制高点和高建筑物等有利地形、地物，以便在不影响观测精度的前提下，尽量降低觇标高度；充分利用旧点，以便节省造标埋石费用，同时可避免在同一地方不同单位建造数座觇标，出现既浪费国家资财，又容易造成混乱的现象。 （3）从安全生产方面考虑 点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压电线等应有一定的距离。1.4.技术规范：依据GB50026-2007工程测量规范三角网的主要技术要求等级平均边长(km)测角中误差()最弱边边长相对中误差测回数DJ1DJ2DJ4四等22.51/4

6、000046三、网的图上设计在测区内选用两个国家二等控制点作为已知点，然后根据网布设的基本原则和要求在测区内直接布设全面四等网。3.1.控制网略图A和B点为已知点。此方案共布设6个控制点，包括2个已知国家二等点（A,B）和4个四等点（1，2，3，4）。四、控制网精度估算过程及结果4.1精度估算a 高斯坐标正算 b. 计算B矩阵c. 计算权阵Pd. 计算坐标协因数阵e. 计算边长的协因数阵f. 计算点的坐标中误差g. 计算边长的相对中误差h. 计算误差椭圆1-4 点位误差点名坐标误差误差椭圆参数Mx(mm)My(mm)M(mm)E(mm)Fmm)(度 分)122.2617.3128.1925.3

7、512.34146 46210.4712.5116.3113.948.46123 48311.809.2414.9911.869.17 8 40415.2710.6918.6415.3310.61172 581-6 误差椭圆图3.方案选择：（1）从精度标准来说，由方案一的表1-1 网形及精度统计表和方案二的表1-1 网形及精度统计表可看出，方案二的网形精度要高于方案一的网形精度。（2）从费用标准来说，方案一网形有45个控制点，其中，利用了11个测区内已有的测绘成果，初步估算需要造二座觇标；方案二有39个控制点，其中也利用了11个测区内已有的测绘成果，初步估算需要造二座觇标。但是，考虑从达到基本

8、控制的条件讲，两种方案所能控制的测区范围大致一样。所以，方案二的费用要低于方案一。（3）从可靠性和灵敏度标准来说，从前面各方案网形的精度计算可看出，两种方案都满足可靠性标准和灵敏度标准的要求。 综上所述，方案二优于方案一，故选择方案二。 四、高程控制网选线设计和精度估算1.最弱点确定及选线设计：前面已经确定方案二最优，而由表2-4可知点A1,A9,A26,A27,A31的高程中误差最大，属于最弱点处，故采用二等水准路线从已知二等点J1点（黄土打）出发联测A9,A26,A27，并进行往返侧。水准路线草图如南坪市1：25000地形图 图二 所示。（共设定3条水准路线）2.精度估算：3-1点位误差点

9、名坐标误差误差椭圆参数高程中误差(mm)Mx(mm)My(mm)M(mm)A(mm)B(mm)F(度 分)A914.0812.3218.7115.0411.12 31 33二等水准点精度A116.2713.9621.4417.2412.74150 32二等水准点精度A2717.0228.0832.8329.2614.89109 07二等水准点精度A2612.8011.8317.4313.0811.51153 54二等水准点精度A3117.5615.0223.1119.0913.02147 35二等水准点精度A210.2811.8215.6612.779.07122 2812.39A311.70

10、8.9214.7111.758.86 7 4810.59A49.519.2313.2510.108.58 39 439.61A57.588.7011.548.727.56 82 089.95A68.438.8612.238.878.42100 379.72A710.599.4914.2210.649.43 12 199.19A812.9911.6817.4713.2011.45 20 4211.68A1012.9811.2717.1913.5110.62 26 457.70A118.447.6311.388.577.48159 209.12A129.759.7813.8111.168.13 4

11、5 1711.29A138.8810.0913.4410.418.49115 1911.38A149.999.1613.5510.778.22144 3810.47A158.947.8811.929.117.68 20 579.38A167.207.9310.708.037.08 70 159.20A178.798.6912.368.818.67159 2410.41A188.897.5311.658.897.53 0 2610.41A1910.949.7914.6811.618.99 31 5113.33A2012.939.5116.0512.959.49 4 1114.27A219.767

12、.7012.439.877.56 13 0711.28A229.358.4412.599.428.35 15 5910.74A238.908.3512.209.457.73 35 3210.26A249.779.0213.3010.008.77 26 178.77A2511.5010.3515.4711.7510.06156 199.78A2812.4911.9817.3112.8911.56146 158.39A2910.2710.1414.4410.499.92 38 2910.55A308.989.7713.2710.088.62 61 1611.03A3212.9911.3717.26

13、13.0211.34172 3610.76A3312.7710.4316.4913.399.62154 2412.77A3412.908.8715.6513.028.69169 2112.47A358.6211.1914.1311.358.41 75 3911.41A3617.2110.8620.3517.3710.61 9 3513.01与表2-4比较可知，结合水准测量后，点的高程的精度提高。3-2 点间误差起点名终点名纵横向误差误差椭圆参数高程点间误差(mm)纵向(mm)横向(mm)M(mm)A(mm)B(mm)F(度 分)A1A211.4014.5118.4614.5111.40 21

14、5912.39A1A310.0813.3416.7213.3710.04115 0410.59A1A3610.4415.8418.9715.8410.44 74 3913.01A2A39.2413.5216.3813.529.24 62 4214.31A2J29.0712.7715.6612.779.07122 2812.39A2A1911.0214.9218.5514.9910.93172 1916.31A3A368.2112.7715.1812.788.19 25 2411.88A3A48.5510.9713.9011.058.44115 5011.27A3J28.8811.7314.71

15、11.758.86 7 4810.59A4A88.9511.2714.3911.288.94 56 4111.58A4A78.289.6412.719.648.28109 5410.52A4A68.509.7512.949.788.47152 0811.09A4A58.0610.2613.0510.278.05 18 4011.11A4J28.6810.0113.2510.108.58 39 439.61A4A369.8414.4917.5214.709.52163 1812.96A5A67.979.1212.119.127.97 97 5610.93A5A178.109.4712.469.5

16、58.00 0 2111.22A5A188.4510.5313.5010.538.45 28 5112.06A5J27.608.6811.548.727.56 82 089.95A6A77.539.4112.059.477.45 13 259.72A6A117.799.1812.049.247.72126 0010.87A6A168.549.5512.819.688.40 16 5111.33A6A178.309.9812.9810.058.21 30 3411.44A7A88.5710.5213.5710.528.57159 1311.41A7A98.2812.7415.1912.748.2

17、7 49 039.19A7A108.3111.2814.0111.348.22 63 1310.64A7A118.3610.3413.2910.398.29159 4410.95A8A99.6213.3616.4613.469.48 82 4411.68A9A107.319.4111.929.487.22171 217.70A10A1211.2012.9217.1013.0711.03174 1212.73A10A119.6912.5115.8312.519.69 16 4410.87A11A128.6610.6213.7010.668.61 86 0112.16A11J17.488.5711

18、.388.577.48159 209.12A11A168.459.8412.979.928.36 29 1111.43A12A149.9914.0217.2114.039.97 4 4214.09A12J18.1311.1613.8111.168.13 45 1711.29A13A2010.6313.8417.4513.8610.61 6 3115.78A13A218.9211.3714.4511.378.92 54 1812.90A13J38.5010.4113.4410.418.49115 1911.38A13A358.2411.2713.9611.288.23177 3511.17A14

19、A258.2610.4813.3510.508.25 7 4610.43A14A158.4210.3113.3110.378.34 98 0311.31A14J18.2310.7613.5510.778.22144 3810.47A15J17.699.1011.929.117.68 20 579.38A15A258.5310.8713.8110.878.52127 2710.98A15A247.829.5412.339.547.82 24 5510.54A15A168.169.5312.549.638.04144 5011.22A16J17.127.9910.708.037.08 70 159

20、.20A16A248.7210.3413.5310.348.72164 3911.16A16A237.969.5612.449.577.96 28 5411.49A16A227.878.8911.879.007.75 50 1710.89A16A177.808.7011.688.707.80125 0810.70A17A227.739.5312.279.537.73 6 2610.83A17A187.919.0412.029.067.89 72 2310.91A18J27.638.8011.658.897.53 0 2610.41A18A228.379.3612.569.428.30146 4

21、911.57A18A218.9110.9314.1010.948.90 16 3713.30A18A2010.2411.6315.5011.949.88 32 1614.55A18A199.5610.9914.5611.249.26 76 0713.73A19J29.0711.5414.6811.618.99 31 5113.33A19A208.9412.9215.7112.938.92 4 5413.90A20A219.9511.7015.3612.199.35167 5914.84A21A229.1211.2114.4611.279.06 38 0913.43A21A239.3810.72

22、14.2511.118.92 52 2313.27A21J37.829.6612.439.877.56 13 0711.28A22A237.749.6512.379.757.62 0 2611.03A23A248.829.2712.799.458.62132 5911.36A23A298.6810.8913.9310.938.63159 3512.14A23A308.5710.4813.5310.488.57 9 2712.45A23J37.769.4212.209.457.73 35 3210.26A24A259.1710.5513.9810.619.11 95 5211.51A24A268

23、.3511.6414.3311.668.34129 488.77A24A289.4712.1615.4112.189.44160 4211.04A24A298.2510.0913.0310.178.15 16 1811.34A25A268.6011.5014.3611.528.57 11 019.78A26A2724.7817.4730.3226.9913.81105 59A26A289.4811.7615.1011.769.47 39 398.39A27A3123.0919.5330.2425.7715.83108 40A27A289.1625.2326.8425.239.15106 288

24、.39A28A298.6911.3414.2811.398.62133 4611.33A28A318.8914.4316.9514.588.64166 008.39A28A329.0511.7214.8111.729.05 58 3311.71A29A328.7711.9614.8311.988.73 0 4012.08A29A308.009.5012.429.517.98 95 4510.87A30A329.3812.2915.4612.419.22161 3912.48A30A3310.2013.3616.8113.4410.09175 3414.37A30J38.779.9513.271

25、0.088.62 61 1611.03A31A3210.0214.7617.8414.999.69119 3810.76A32A339.3111.7214.9711.819.19 55 2212.53A33A349.5413.3116.3813.429.38118 3314.06A33J39.7813.2716.4913.399.62154 2412.77A34A359.4614.8817.6314.899.45132 4514.17A34J38.9112.8715.6513.028.69169 2112.47A35J38.4111.3514.1311.358.41 75 3911.41五、造

26、标埋石测量觇标的作用是供观测照准和升高仪器之用，它的建造质量直接影响观测精度。另外每座觇标都要求保存一定的年限，以便布设低级网时使用，因而要求造得牢固、稳定端正。建造觇标是一项细致而繁重的工作，其实用技术应在实际作业中学习和掌握。下面就造标过程中应注意的问题，作一概略的介绍。 1）实地标定橹柱 通常采用透明纸标定坑位法，此法简单可靠，且不受通视条件的限制。 具体作法：取一张透明纸，在其中间部分任取一点O(如下图)，以O作为中心，每隔120画方向线OA、OB、OC 这就代表三脚标的三个橹柱方向（如为四脚标则每隔90画一条方向线）。考虑到橹柱的直径并保证视线距橹柱方向有一定的距离（国家规范中有规定

27、），在三条方向线左右各划出10的范围作为不通视区（图中的阴影部分）。 首先在设计图上确定坑位方向。即将透明纸的中心与选点图上欲建标的三角点重合，转动透明纸，使待测的三角点方向都落入通视区内，并选出最佳位置用量角器量出一个橹柱（见右图)与某个能直接通视的邻点方向（如龙山）间的角度，此角度为5630。 实地标定坑位时，以该三角点（龙山）定向。用经纬仪测出已知角（5630）即得橹柱的方向，再转120、240便得到橹柱、的方向。在标定的橹柱方向线上，量出三角点中心到橹柱坑中心的距离，就得到了橹柱基坑的位置。2）挖基坑及浇灌坑底水平层基坑深度约lm左右，底层应用混凝土浇灌抹平，并用水准仪操平，以保证基坑

28、底面在同一水平面上。木质寻常标，可以不浇水平层，但要在基底填充石头砂子并夯实。 3）检查照准圆筒是否竖直及各方向是否通视 觇标竖起后应检查照准圆筒是否竖直，可用经纬仪在相隔90的两个方向上进行。如不竖直，则要加以调整（为了调整的方便，标心柱先不要固定）。如标架不端正，则要调整基坑底的高度，圆筒位置校正完毕后，再用仪器检查各方向的通视情况，确认无问题后，再填土夯实，使橹柱固定。 4）觇标的整饰和编号上述工作全部完成后，最后整饰一下觇标的外观，并在橹柱的适当位置整齐的写上三角点点名、等级、编号及建造年月等。标石的埋设三角测量的标石中心是三角点的实际点位，通常所说的三角点坐标，就是指标石中心标志的坐

29、标，所有三角测量的成果（坐标、距离、方位角）都是以标石中心为准的。因此，对于中心标石的任何损坏或位移，都将使三角测量成果失去作用或在很大程度上降低其精度。所以，中心标石埋设的质量，是衡量控制网质量的一项指标。 国家规范按三角网的等级及其地质条件将中心标石分成8种规格。 三、四等三角点的标石由两块组成（见下左图）。下面一块叫盘石，上面一块叫柱石，盘石和柱石一般用钢筋混凝土预制，然后运到实地埋设。预制时，应在柱石顶面印字注明埋设单位及时间。标石也可用石料加工或用混凝土在现场浇制。盘石和柱石中央埋有中心标志（见上右图）。埋石时必须使盘石和柱石上的标志位于同一铅垂线上。 埋设标石一般在造标工作完成后随

30、即进行。埋设时，应使标石中心与觇标中心位于同一铅垂线上。2.造标 、埋石国家水准点标石的制作材料、规格和埋设要求，在国家一、二等水准测量规范（以下简称水准规范）中都有具体的规定和说明。关于工程测量中常用的普通水准标石是由柱石和盘石两部分组成，如图1-3所示，标石可用混凝土浇制或用天然岩石制成。水准标石上面嵌设有铜材或不锈钢金属标志，如图1-4所示。 首级水准路线上的结点应埋设基本水准标石，基本水准标石及其埋设如图1-5所示。 墙上水准标志如图1-6所示，一般嵌设在地基已经稳固的永久性建筑物的基础部分，水准测量时，水准标尺安放在标志的突出部分。埋设水准标石时，一定要将底部及周围的泥土夯实，标石埋

31、设后，应绘制点之记，并办理托管手续。图1-3 图1-4 图1-5 图1-6六、观测纲要1、水平角观测纲要：水平角方向观测的技术要求等级仪器等级光学测微器两次重合读数之差（）半测回归零差（）一测回2C互差（）同一方向值各测回互差（）四等1级仪器16962级仪器38139水平角观测宜采用方向观测法。当观测方向不多于三个时，可不归零；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，不应大于同等级测角中误差的两倍。分组观测的最后结果，应按等权分组观测进行测站平差。各测回间应配置度盘。水平角的观测值应取各测回的平均数作为测站成果。水平角观测的测

32、站作业，应符合下列规定：仪器或反光镜的对中误差不应大于2mm；水平角观测过程中，气泡中心位置偏离整置中心不宜超过一格。四等及以上的水平角观测，当观测方向的垂直角超过3的范围时，宜在测回间重新整置气泡位置，但若有垂直轴补偿器的仪器，可不受此限制；若受外界因素（如震动）的影响，仪器的补偿器无法正常工作或超出补偿器的补偿范围时，应停止观测。水平角观测误差超限时，应在原来度盘位置上重测，并符合下列规定：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；下半测回归零差或零方向的2C互差超限时，应重测该测回；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

33、超过总测回数的1/3时，应重测该测站。2、距离测量：a.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。b.测距仪器及相关的气象仪表，应及时校验。当在高海拔地区使用空盒气压表时，宜送当地气象台(站)校准。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。注：1 测回是指照准目标一次，读数2-4 次的过程。2 困难情况下，边长测距可采取不同时间段测量代替往返观测。c.测距作业，应符合下列规定：测站对中误差和反光镜对中误差不应大于2mm。当观测数据超限时，应重测整个测回，如观测数据出现分群时，应分析原因，采取相应措施重新观测。四等及以上等级控制网的边长测量，应分别量取两端点

34、观测始末的气象数据，计算时应取平均值。测量气象元素的温度计宜采用通风干湿温度计，气压表宜选用高原型空盒气压表；读数前应将温度计悬挂在离开地面和人体15m 以外阳光不能直射的地方，且读数精确至02；气压表应置平，指针不应滞阻，且读数精确至50Pa。3、水准测量：水准测量的主要技术要求，应符合下表 的规定：精密水准测量中采用如下的观测程序：往测奇数测站的观测程序为：后前前后往测偶数测站的观测程序为：前后后前返测奇数测站的观测程序为：前后后前返测偶数测站的观测程序为：后前前后在一个测站上的观测步骤（以奇数站为例）为：（1）首先将仪器整平（望远镜绕垂直旋转时，符合水准气泡两端影象的分离不得超过1cm）

35、。（2）望远镜对准后视水准标尺，转动倾斜螺旋使符合水准气泡两端影象分离不得大于2mm，用下、上视距丝平分水准标尺的相应基本分划读取视距。读数时标尺分划的位数和测微器的第一位数共四个数字要连贯读出。（3）接着转动倾斜螺旋使气泡影象精密符合，并转动测微螺旋使楔形丝照准基本分划，读分划线三位数与测微器二位数。（4）旋转望远镜照准前视水准标尺，使气泡精密居中，用楔形丝照准基本分划并进行读数，然后按下、上视距丝读取视距。（5）用楔形丝对准辅助分划进行读数。（6）再转向后视标尺，转动倾斜螺旋使气泡影象精密符合，进行辅助分划的读数。至此一个测站的观测工作即告结束。以上为奇数站的后前前后观测程序，偶数站的观测

36、程序为前后后前。 七、建网进度计划表和经费预算表建网进度计划表序号内容时间安排形式方法1踏勘，选点，造标，埋石1个半月（2010年3月1日-4月15日）外业2平面控制测量5个月（2010年4月16日2010年9月15日）外业按四等三角网（工程）要求实施3高程控制测量1个半月（2010年9月16日2010年11月1日）外业按二等水准要求实测4内业平差计算，提交报告，完成建网2个月（2010年11月2日2010年12月31日）内业经费预算表项目单价单位数量单价（元）预算费用（元）合计（元）觇标座1204910820491.08.24标石座28483336.08三角点个3919407875690.42水准路线公里18.5502369293.662名工程师工资月10120002名技术员工资月108000800003名测工工资月109000900001名临时工工资月77004900数据处理天452009000新购全站仪架15000050000交通差旅费30003000其他补助2000020000