数字化地形图测绘与入库技术设计书.docx
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数字化地形图测绘与入库技术设计书
数字化地形图测绘及入库技术设计书
1、测区概况：
xx学院位于河南省开封市西北角，东临黄河大街，北林北环路，西林夷山大街，南林东京大道，与河南大学新校区毗邻。
校园内地势较为平坦，有教学楼，宿舍楼，食堂，各种运动场，湖泊，河流，假山等主要地物分布其中。
新校址东西长782米，南北长965米，西侧有宽约80米贯通南北的地下古城墙遗址，南侧有100米贯通东西的城市绿化带。
新校区距黄河水利老校区（东院教学区）约4.2km，离市中心约10km，离连霍高速公路开封市出口约3km。
开封界于东京113°51′51″——115°15′42″，北纬34°11′43″——35°11′43″。
南北宽约92公里，东西长约126公里，总面积6444平方公里，其中市区面积359平方公里。
开封属暖温带大陆性季风气候，四季分明，光照充足，气候温和，雨量适中。
年平均气温14度，年均降水量670毫升，林木覆盖率高于全国平均水平。
开封属黄河冲积平原，第四系全新地层，其成因为黄河冲击物，质地疏松，地层在垂直分布上为：
a.浅棕黄色粉砂，深度4.2米左右，地基承载力为110KPa；
b.浅棕黄色粘土，深度2.5米左右，地基承载力为130KPa：
c.浅棕黄色粉西砂，平均层厚1.5米左右，地基允许承载力为100KPa；
d.浅黄色砂土，层厚10米左右，地基承载力为100KPa。
地震基本烈度为7。
2、任务概述：
数字化测图是测绘专业的必修课，通过实习，可以让我们对该课程有一个系统的了解和掌握，进一步深化对数字化测图的基本理论和基本知识的理解，提高实际操作能力，掌握数字化测图的基本过程和基本方法，掌握数字化测图仪器----全站仪的使用方法，掌握数字化成图软件进行数字化地图编绘的方法。
同时，作为现代测绘工程专业的学生，不仅要学好各方面的测绘知识，更要掌握好测绘各方面的实际操作能力，只有掌握好了这些本领，将来才能为自己的事业打下结实的基础，所以，我们都很认真努力地对待这次实习。
我们小组这次的主要任务就是对我们学校学校所在黄河水院新校范围内的地形、地物进行野外的数据点的采集，再导入电脑进行内业处理。
野外测记和室内成图是数字化测图的主要模式，也是我们此次实习主要运用的模式。
3、作业依据：
《城市测量规范》CJJ8-99；
《全球定位系统城市测量技术规程》GJJ73-97
《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图图式》（GB/T20257.1－2007）
《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图数字化规范》（GB/T17160－1997）
《开封市黄河树立职业技术学院测区1:
500数字化地形图测绘及入库技术设计书》
《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》（GB/T18316－2001）
一本《技术设计书》及相关《技术补充规定》
4、测区已有资料利用
1：
测区内有六个已知GPS控制点，经考察后，均可作为首级控制点。
点名
X
Y
H
备注
H51
53433.605
47675.075
73．790
H19
53090.850
47675.075
73.670
H76
53522.852
47196.979
74.235
H73
53088.043
47177.168
73.954
H33
52795.225
47474.168
73.954
H81
52792.357
47283.726
73.887
:
2：
测区内有4个三等水准点，经核实后仍保存完整，高程系统为1985国
家高程系统，可以作为本次设计用点。
3：
买时导线点15个
5、控制测量方案
5.1平面控制测量方案
5.1.1首级控制网
采用静态相对定位的方法黄河水院校区区GPS平面首级控制网，等级为四等，在四等GPS网下加密二级GPS网及一级导线网。
然后布设图根导线。
本次设计选取了6个GPS点，采用四台GPS接收机联测，以边连式进行五个时段的观测。
《规程》规定的GPS测量控制网精度分级
等级
平均距离/km
固定误差a/（mm）
比例误差b/10-6
最弱边相对中误差
二等
9
≤10
≤2
1/120000
三等
5
≤10
≤5
1/80000
四等
2
≤10
≤10
1/45000
一级
1
≤10
≤10
1/20000
二级
<1
≤15
≤20
1/10000
5.1.2平面一级导线加密网的布设
在四等首级GPS控制网的基础上，布设一级导线加密网，该加密网主要用于城区居民地的平面控制网加密。
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。
5.1.3技术要求
GPS控制测量作业的基本技术要求
等级
接收机类型
仪器
标称
精度
观测量
卫星高度角（0）
有效
观测
卫星
数
观测
时段
长度
（min）
数据
采样
间隔
（s）
点位几何图形强度因子PDOP
四等
双频或单频
10mm+5ppm
载波相位
≧15
≧4
15～45
10～30
≦6
二级
双频或单频
10mm+5ppm
载波相位
≧15
≧4
10～30
10～30
≦8
导线测量作业的基本技术要求
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
（6〞级
仪器）
方位角闭合差（〞）
导线全
长相对
闭合差
一级
3
0.5
24
15
1/30000
2
24
≦1/15000
5.1.4选点与埋石
5.1.4.1GPS选点原则
（1）点位应选在土质坚实、稳固可靠的地方，同时要有利于加密和扩展，每个控制点至少应有一个通视方向。
（2）点位应选在视野开阔，高度角在15°以上的范围内，应无障碍物；点位附近不应有强烈干扰接收卫星信号的干扰源或强烈反射卫星信号的物体。
（3）充分利用符合要求的旧有控制点。
5.1.4.2导线选点原则
（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。
5.1.4.3埋石
标石制作时一定要按照合理的比例（水泥、砂、石配比）。
地面标志埋设柱石和盘石，两层标志中心的最大偏差不应超过3mm。
埋设时可采用预制好的标石，也可现场浇灌，上、下层埋石应将坑底捣固夯实，并准确对中，量取上、下层间隔距离。
楼顶标石应牢固结合在楼顶混凝土面上。
5.1.5GPS外业观测
5.1.5.1使用仪器及方法
本次首级控制及二级加密均采用三台南方灵锐S82双频接收机及一台Ashtech单频接收机进行静态观测，使用仪器需经过省测绘部门检核后方可使用。
5.1.5.2观测前准备
观测前应制定好观测计划，编制观测路线，作业调度表（见附表1）。
外业观测应做好观测记录，按照记录簿中的内容逐项填写。
GPS天线高应量取两次，两次读数不大于3mm时取平均值作为最后结果，记录在手簿中。
若互差超限，应查明原因，重新量取。
5.1.5.3观测注意事项
（1）当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后，方可接通电源，启动接收机。
（2）开机后接收机有关指示显示正常并通过自检后，方能输入有关测站和时段控制信息。
（3）接收机在开始记录数据后，应注意查看有关观测卫星数、为型号、相位测量残差、实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。
（4）一个时段观测过程中，不允许进行一下操作：
关闭又重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变卫星高度角；改变天线位置；改变数据采样间隔；按动关闭文件和删除文件等功能键。
（5）每一观测时段中，气象元素一般应在始、中、末各观测记录一次，当时段较长时，可适当增加观测次数。
（6）在观测过程中特别要注意供电情况，除在出测前认真检查电池容量是否充足外，作业过程中观测人员不要远离接收机，听到仪器的低电压警报要及时予以处理，否则可能会造成仪器内部数据的破坏或丢失。
对观测时段较长的观测工作，建议尽量采用太阳能电池板或汽车电瓶进行供电。
（7）仪器高一定要按规定始、末各量取一次，并及时输入仪器及记录测量手簿中。
（8）接收机在观测过程中不要靠近接收机使用对讲机；雷雨季节架设天线要防止雷击，雷雨过境时应关机停测，并卸下天线。
（9）观测站的全部预定作业项目，经检查均已按规定完成，且记录与资料完整无误后方可迁站。
（10）观测过程中要随时查看仪器内存或硬盘容量，每日观测结算后，应及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。
5.1.6精度评定
5.1.6.1各等级控制网的基线精度
σ=
式中σ——基线长度中误差（mm）；
A——固定误差（mm）；
B——比例误差系数（mm/km）；
d——平均边长（km）。
5.1.6.2卫星定位测量控制网观测精度的评定
（1）控制网的测量中误差
m=
式中m——控制网的测量中误差（mm）；
N——控制网中异步环的个数；
n——异步环的边数；
W——异步环环线全长闭合差（mm）。
（2）控制网的测量中误差，应满足相应等级控制网的基线精度要求，而且应满足：
m≤σ
5.1.7数据解算
平面控制测量GPS网采用南方GPS数据解算软件，导线网采用平差易软件。
5.2高程控制测量方案
5.2.1高程首级控制网
根据测区情况，首级高程控制网可布设为四等水准网，均匀分布于测区内，
并埋设7个永久性水准标石，作为测区今后的高程基准点。
另外布设3个五等水准网，主要是为了加密首级水准网没有测到的地方，用于工程测量及地形图的高程起算。
由于测区山区较多，为了精确求取高程，采用三角高程方法由就近的水准点进行联测求取高程，并作为该网的高程起算。
5.2.2一般规定
（1）高程控制测量精度等级的划分，依次为二、三、四、五等。
各等级高程控制宜采用水准测量，四等及以下等级可采用电磁波测距三角高程测量，五等也可采用GPS拟合高程测量。
本次首级高程测量采用四等水准测量，加密采用五等及电磁波测距三角高程测量。
（2）首级高程控制网的等级，应根据工程规模、控制网的用途和精度要求合理选择。
首级网应布设成环形网，加密网宜布设成附合路线或结点网。
（3）测区的高程系统，宜采用1985国家高程基准。
在已有高程控制网的地区测量时，可沿用原有的高程系统；当小测区联测有困难时，也可采用假定高程系统。
（4）高程控制点间的距离，一般地区应为1～3km，了业厂区、城镇建筑区宜小于lkm。
但一个测区及周围至少应有3个高程控制点
5.2.3选点埋石
选点与埋石应符合下列规定
（1）应将点位选在土质坚实、稳固可靠的地方或稳定的建筑物上，且便于寻找、保存和引测；当采用数字水准仪作业时，水准路线还应避开电磁场的干扰。
（2）宜采用水准标石，也可采用墙水准点。
（3）埋设完成后，二、三等点应绘制点之记，其他控制点可视需要而定。
必要时还应设置指示桩。
5.2.4水准观测方法
（1）水准仪架在两个控制点的中间，距离两水准点大致相等。
在前后两点分别立水准尺各一把。
（2）望远镜对准水准尺并推动，再将水准仪调平，调节三个脚螺旋，使得圆水准器气泡居中，然后微调水准管制动螺旋，从左边的窗口看到水准管的气泡闭合。
（3）调水平微动螺旋，使得十字丝在水准尺的中间上测得后视读数和前视读数并记录下来。
（4）三脚架架腿抬高或降低，重新测量后视读数和前视读数并记录下来，测得高差不得超过5mm，否则重测。
5.2.5水准测量记录要求
（1）所有观测数据，应随测随记。
严禁转抄、伪造。
文字与数字应力求清晰。
记录数字中尾数读错不得更改，应划去重测，对取用的已知资料，均应由两人独立进行百分之百的检查、核对，确认无误后，方可提供使用。
（2）所有观测放样手薄，必须保持完整。
不得缺页、空页。
（3）测量成果应妥善保管。
（4）现场作业时，必须遵守有关安全技术操作规程，注意人身和仪器安全,禁止冒险作业。
（5）测绘仪器、工具，应精心爱护，妥善保管，按测量法规定及时检定，检查、校正和修理。
5.2.6水准观测主要技术要求
等级
水准器
型号
视线
长度
（m）
前后视的距离较差（m）
前后视的距离较差累计（m）
视线离地面最低高度
（m）
基、辅分划或黑、红面读数较差（mm）
基、辅分划或黑、红面所测高差较差（mm）
四等
DS3
100
5
10
0.2
3.0
5.0
五等
DS3
100
近视相等
—
—
—
—
5.2.7三角高程测量
测区内山地的水准测量，应在平面控制点的基础上布设成三角高程网，主要技术要求应符合下表的规定：
等级
每千米高差全
中误差（mm）
边长（km）
观测方式
对向观测高差
较差（mm）
符合或环形闭合差（mm）
五等
15
≦1
对向观测
60
30
注：
1.D为测距边的长度（km）；
2.起讫点的精度等级，五等应起讫不低于四等的高程点上；
3.路线长度不应超过相应等级水准路线的长度限制。
三角高程观测的主要技术要求应符合下表的规定：
等级
垂直角观测
边长测量
仪器精度等级
测回数
指标差
较差（〞）
测回较差
（〞）
仪器精度等级
观测次数
五等
2〞级仪器
2
≦10〞
≦10〞
10mm级仪器
往一次
注：
当采用2〞级光学经纬仪进行观测垂直角时，应根据垂直角的检测精度，适当增加测回数。
仪器、反光镜或觇牌的高度，应在观测前后各量测一次并精确至lmm，取其平均值作为最终高度。
三角高程测量的数据处理应符合下列规定：
1直返觇的高差，应进行地球曲率和折光差的改正。
2平差前，计算每千米高差全中误差。
3各等级高程网，应按最小二乘法进行平差并计算每千米高差全中误差。
4高程成果的取值，应精确至lmm。
6、数字测图方案
本次1:
500数字测图总面积为2平方公里，采用测记法。
测图时，当布设的图根点不能满足需要时，可采用全站仪增设少量测站点。
全站仪测图的仪器安置及测站检测，应符合：
仪器对中偏差不应大于5mm，仪器高和反光镜高的量取应精确到1mm；应选择较远的图根点作为测站定向点，并施测另一图根点的坐标和高程，作为测站检核，检核点的平面位置较差不应大于图上0.2mm，高程较差不应大于等高距的1/5；作业过程中和作业结束前，应对定向方位进行检查。
当采用测记法作业时，应按测站绘制草图，并对测站进行编号，测站编号应与仪器的记录点号相一致，草图的绘制，宜简化标示地形要素的位置、属性和相互关系等。
全站仪测图，可按图幅施测，也可分区施测，按图幅施测时，每幅图应测出图廓线外5mm，分区施测时，应测出区域界线外图上5mm。
最后对采集的数据应进行检查处理，删除或标注作废数据、重测超限数据、补漏错漏数据，对检查修改后的数据，应及时与计算机联机通信，生成原始数据文件并做备份。
6.1全站仪测图程序
野外数据采集包括两个阶段，即图根控制测量和地形特征点（碎部点）采集
6.1.1图根控制测量
图根控制测量的目的是在高级地形控制测量的基础上再加密一些直接供测图使用的控制点，以满足用于测绘地物地貌的测站点的需要。
由于采用全站仪，测站点到特征点的距离即使在500米以内也能保证测量精度。
一般以在500米以内能测到碎部点为原则，选择通视条件好的地方，图根点可稀疏些；地物密集、通视困难的地方，图根点可密些（相对白纸测图时的密度）。
控制测量主要使用导线测量，观测结果（方向值、竖角、距离、仪器高、目标高、点号等）自动或手工输入电子手簿，采用平差软件进行平差计算，各项限差应在允许范围之内，如有不符合要求的情况，应进行补测或重测。
6.1.2碎部点采集
全站仪由于具有自动记录功能，野外采集数据的速度较快。
测量人员根据事先的分工，各负其职。
数字测图要求测定所有碎部点的坐标及记录碎部点的绘图信息，并记录在全站仪的内存中，而后传输到计算机，并利用计算机辅助成图。
但在野外数据采集中，若用全站仪测定所有的碎部点，不仅工作量大，而且根据实际地形无法直接测定。
因而，必须灵活运用“测、算法”结合，测定碎部点的坐标。
6.1.2.1全站仪碎部点采集
地形测量在完成地形控制测量后，就要进行地形测图。
地形测图是以控制点为基础，按一定的要求和规则，将地面上各种地物、地貌测绘到图纸上。
地形测量中需要将地物、地貌的特征点测绘到图纸上，这些特征点又称为碎部点。
相对于地形控制而言，测绘具体的地物和地貌是测区碎部，因此称为地形碎部测绘。
大比例尺数字测图野外数据采集按碎部点测量方法，分为全站仪测量方法和GPS-RTK测量方法。
本次测图，主要采用全站仪测图方法。
地面上的地物、地貌形态虽然多种多样，但这些形态总是可以概括、分解成各种几何形体的。
而任何几何形体都是不同的面构成的，任何面又都可由一些具体决定性的点所连成的直线或曲线来确定。
可以说，各种地物、地貌的形态最终是由点决定的。
我们把决定地物、地貌形态的点称为地物特征点或地貌特征点。
地貌特征点和地物特征点统称碎部点。
碎部测量实际上就是测定地物、地貌碎部点在图上的点位及其高程，然后依次描绘出各种地物、地貌。
6.1.2.2解析碎部点测量
在等级控制点、图根导线点或支导线点上按极坐标法直接测定下列碎部点坐标：
（1）、永久性建、构筑物的主要拐角点，具有方位意义的独立点；
（2）、道路、河流、沟、塘的特征点，桥、闸的特征点；
（3）、主要道路上的各类检修井，电力、通讯线路上的电线铁塔；
（4）、图幅拼接线上的若干明显细部位。
严禁相互抄袭图边应加强测绘，保证必要精度；
碎部点测量采用带有内存的全站仪，在正确设置好测站与定向点（包括仪器高和占标高）后，首先要对相邻已知点的边长及高差进行检核，不符值在5厘米以内可以直接采集碎部点，超过5厘米的应查明原因，选择正确点使用。
另外对高差的检核可采用附合至一级GPS点检查。
采集碎部点时，最大测距长度应该满足：
地物点≤160m、地形点≤300m。
散点高程施测采用全站仪，在碎部点采集完后，采集高程点，高程点宏观上要分布均匀，图上每10cm×10cm范围内不宜少于5个点；微观上要注意测量道路交叉口，桥，闸，宅基地等位置高程点，高程点注记取位至厘米。
对于民房密集区可采用DS3水准仪加密散点高程。
6.1.2.3碎部点采集的特殊情况
在进行碎部点采集时往往会遇到一些特殊情况。
对于比较复杂的地方通视一定不好，也许将棱镜举高能采到点，若就几个点还行，点多时这么采点测出的地物一定偏差很大，因此就应该找一个视野开阔的地方支一站过去再测，这样往往会事半功倍。
当对多点房屋进行采点时，有时一些拐角会被挡住，同时支站过去测有没意义，此时应在此拐角一边延长线上的某处采一点，在用钢尺量出此处到拐角的距离并及时标注到草图上。
对于一些电杆、通信杆、路灯等地物棱镜无法放置正中，此时采点时应该采用偏心去采;对于一些直径较大的烟囱、广告牌等应该在其外围采集三个点。
有时会遇到些家中长期无人在家，工厂长期关门，跑镜员无法进去摆棱镜的情况，此时应在两个测站上对其一个拐角进行水平角测量，使用方向交汇的方法交出其拐角点。
对于钢尺无法去量距时应用测距仪去测距。
此外在采集碎部点的同时要按规定将高程点进行采集，直接在编号前加上一个字母以示区别就行了。
6.1.3绘制测站草图及展点
在采集细部点的同时，应在采集数据的现场，实时绘制测站草图。
草图内容包括：
测站点点号，细部点编号及属性，地物、地形、地貌轮廓，本测站起止细部点编号，测量时间，草图绘制人员。
只要绘制好测站草图，才有利于内业电子成图及查图。
草图应列入上交资料。
每天测完后要及时将全站仪中的坐标数据与CASS软件直接通讯到微机中，与控制点一并展绘。
6.2内业绘图处理
数字测图系统的内业主要是计算机屏幕操作，一般采用人机交互图形编辑技术，我们主要使用南方测绘仪器公司CASS数字测图软件。
6.2.1.数据传输、数据处理
（1）CASS数字测图软件的草图法数字测图
将外业采集数据按一定的格式传输入计算机内，并将数据格式转换成图形编辑系统要求的格式（生成内部码），即可展绘点号点位，然后根据测量草图对外业数据进行分幅处理、绘制平面图，再进行等高线处理，即自动建立数字地面模型（DTN）、自动生成等高线等。
经过数据处理后，未经整饰的地形图即可显示在计算机屏幕上。
（2）CASS数字测图软件的电子平板法数字测图
电子平板数字测图的作业流程：
通讯电缆安装了CASS数字测图软件的笔记本电脑与测站上安置的全站仪连接，全站仪测得的碎部点坐标自动传输到笔记本电脑并展绘在绘图区。
6.2.2．图形绘制和编辑
要完成图形的绘制与编辑工作，主要与有关的菜单、对话框及文件打交道。
绘图人员根据测量的点以及勘丈的距离和绘制的草图对数据处理后所生成的图形数据文件进行编辑、整理。
要想得到一幅规范的地形图，除要对数据处理后生成的“原始”图形进行修改、整理外，还需要加上汉字注记、高程注记，进行图幅和图廓整饰，并填充各种面状地物符号等，最后编辑后的成果即为我们所需要的地形图。
针对电子平板法数字测图图形绘制和编辑，全站仪测得的碎部点坐标自动传输到笔记本电脑并展绘在绘图区，完成一个地物的碎部点测量工作后，采用与草图法相同的方法进行现场实时绘制地物。
它是一种在野外作业现场实时连线的成图方法，其特点是野外现场直观性强，“所测的数据即所得”；可以及时发现错误，立即修改。
7、提交资料
当实习完了以后要想任课老师交以下资料：
1、技术设计书一份。
2、控制成果资料纸质和电子文件各一套：
（1）导线外业观测手簿；
（2）导线网展点略图；
（3）一级GPS网平差计算资料及成果表、点之记；
（4）水准测量手薄。
（5）图根点成果表。
3、1：
500数字化地形图一份。
4、技术总结一份。
5．日志一份。
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