地形图测绘论文.docx
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地形图测绘论文
1绪论………………………………………………………………………
2测区概况………………………………………………………………
2.1地理位置…………………………………………………………………………
2.2气候条件…………………………………………………………………………
2.3测区人文…………………………………………………………………………
3已有资料利用情况………………………………………………………
3.1平面控制资料………………………………………………………………………
3.2高程控制资料……………………………………………………………………
3.3其他控资料…………………………………………………………………………
4作业依据……………………………………………………………
1上级或者甲方下达的文件或合同\………………………………………………
2有关法律法规和技术要求………………………………………………………
5控制测量方案………………………………………………………
5.1平面控制测量………………………………………………………
5.1.1坐标系统选择及如何处理……………………………………………………
5.1.2主要精度指标…………………………………………………………
5.1.3方法：
RTK静态观测………………………………………………………
5.1.4基本技术要求………………………………………………………………
5.1.5测区内布设点的密度………………………………………………………
5.1.6埋石要求………………………………………………………………
5.1.7加密图根控制网………………………………………………………
5.1.8数据处理………………………………………………………………
5.1.9选定方案绘制测区平面控制网设计图………………………………………
5.1.10GPS定位成果的坐标转换…………………………………………………
5.1.11附表GPS外业观测手薄………………………………………………………
2高程控制测量
5.2.1高程控制网的布设………………………………………………………
5.2.2高程控制测量的等级;一级导线。
……………………………………………
5.2.3技术要求………………………………………………………………………
5.2.4观测步骤………………………………………………………………………
5.2.5观测原则………………………………………………………………………
5.2.6数据处理：
检查、平差………………………………………………………
5.2.7附表水准观测记录表………………………………………………………
6碎部测量：
………………………………………………………………
6.1方法………………………………………………………………………
6.2坐标系统、高程系统和基本等高距、图幅分幅……………………………
6.3成图精度………………………………………………………………
6.4数据处理、成图、结果输出………………………………………………………
6.5注意事项………………………………………………………………
6.6在地形测图中对流动站的技术要求………………………………………
6.7碎部测量主要技术要求………………………………………………………
6.8地形图的修测………………………………………………………
6.9地形图的拼接与图廓整饰………………………………………………………
7检查验收………………………………………………………
8工作量统计，进度安排，经费预算，主要仪器设备
………………………………………………………………………………
9提交资料………………………………………………………………
10参考文献………………………………………………………………
1绪论
测绘技术是一个很古老的学科。
早在二千多年前，我国就已经绘制了水平很高的“地形图”。
随着历史的改革，测绘技术已拓展成为一门庞大的、系统的多分支的学科。
特别是近年来，随着计算机、电子、通信等先进技术在测绘领域的应用，已基本实现了传统测量技术向数字化技术体系的转变。
伴随着现代经济社会的发展和测绘科学技术的发展,传统的测图方法正逐步被不断涌现的新仪器、新设备、新技术、新方法所取代。
GPS-RTK（以下简称RTK）与全站仪联合进行数字化测绘地形图就是一种行之有效的新方法。
RTK与全站仪联合测绘地形图,可以优劣互补。
如果仅用全站仪进行数字化测图,就必须建立图根控制网,这样须投入大量的时间、人力、财力;如仅用RTK测图,可以省去建立图根控制这个中间环节,节省大量的时间、人力和财力,同时还可以全天侯地观测。
但是由于卫星的截止高度角必须大于15°,它在遇到高大建筑物或在树下时,就很难呈现出固定解，,也就无法进行测量。
如果用RTK与全站仪联合测图,上述弊端就可以克服。
即在进行地形测量时,空旷地区的地形、地物用RTK测之;村庄、城市内的建筑物、构筑物用RTK实时给出图根点的三维坐标,然后用全站仪测之。
这样可以大大加快测量速度,提高工作效率。
随着电子全站仪、GPS（RTK）及电子计算机的普及，及它们在测量仪器中的比例逐渐增大，它们在数字地形图、地籍图的应用也在日趋广泛。
地形图的成图方法正在逐步的由传统的白纸法成图像数字测图方向发展。
特别是我国的东部沿海发达地区，数字测图几乎占据了大部分的地形图测绘市场。
在地形测量中,传统的方法是经纬仪配合小平板仪的方法,在小平板仪上进行展点,再通过手摇数字化仪得到数字化图,由于受到人为操作误差的影响,误差可达到0.12mm以上,对大比例尺的地形图的精度影响比较大。
随着GPS（RTK）系统的不断改进,已经达到了比较满意的精度要求,可以满足常规测量的要求,尤其对于开阔的地段（主要是田野、公路、河流、沟、渠、塘等）直接采用全球卫星定位系统中的实时动态定位（RTK）测量模式进行全数字野外数据采集。
对于树木较多或房屋密集的村庄等,采用RTK测定图根点,通过全站仪的采集碎部点
基于此,我将在本次毕业设计中尝试利用RTK配合全站仪进行野外数据采集,然后在CASS5.1环境下进行数字化成图。
所以通过本课题的完成，能够使我掌握好全站仪与GPS（RTK）集和数字成图，为今后承担测图工程奠定坚实基础。
2测区概况
2.1涉县地理气候
涉县位于太行山脉中南部山区，地形复杂，峰峦叠嶂，峭壁陡立，山间河谷纵横交织，盆地点缀其间。
地势自西北向东南缓慢倾斜，平均海拔1000米，全区地貌分为：
北部、西部中山区；东南低山区；漳河河谷区；中部黄土盆地区四
个地貌类型区。
这种山区立体生态结构有利于光照度的提高，雨水的迅速排泄避免了过多水份对花椒生长的影响。
涉县位于北温带，属亚湿润大陆性季风气候区。
历史年平均气温10.7℃—14.2℃，最冷为1月，平均气温为-0.5℃—4.6℃，最热为7月，平均气温为23.8℃—26.9℃；年日照时数为2607.5小时，日照率为59%；年均太阳辐射总量为119.25千卡/平方厘米，光能资源丰富；年平均无霜期为186天。
历史年平均降水量555.10mm，降水多集中于7-9月份，占全年总量的70%以上。
2.2测区范围：
涉县县境位于北纬36°17′--36°55′，东经113°26′--114°之间，东西横距37.5公里，南北最大纵距64.5公里。
涉县东以东郊山、古脑、老爷山为界，与武安市、磁县比邻；西以黄栌垴、大寨垴、黄花山为界，与山西省黎城、平顺县相连；南与河北省安阳、林州市隔漳河、浊漳河相望；北面有羊大垴、界牌山、左权岭与山西省左权县接壤，属深区。
全县总面积1509.26平方公里。
2.3测区人文，涉县是革命老区，在抗战时期，因刘伯承和邓小平运筹赤岸、八路军一二九师鏖战太行而名垂青史，晋冀豫鲁边区政府、八路军一二师司令部、新华广播电台、新华日报社等110多个党政机关单位长期驻扎于此。
涉县素以民风淳朴、名胜广被、资源丰富、特产众多而闻名遐迩。
交通
涉县境内公路通车总里程已达923公里，其中:
国道一条、高速公路一条，省道两条、县道两条、农村公路143条，2003年已完成村村通公路。
邯长铁路连接邯郸与长治，途经涉县，阳涉铁路连接阳泉和涉县，邯郸连接京广线；向西南可通长治连接太焦线。
从涉县始发或者经过的列车有5对，由于邯郸市为冀门户和河北省的主要枢纽之一，京广线、邯长线、阳涉线铁路与北京、广州、山西长治相通，纽连河北、河南、山西三省七县（市）
3已有资料利用情况
3.1现有成果的等级、精度、比例尺、等高距、实测单位、年代、采用的图式、规范、平面及高程系统等，并对已有资料说明检测方法要求，进行质量评价，提出可利用数据的方案
点位名称
X坐标
Y坐标
龙山
4049228.620
471151.590
化肥厂
4050259.398
468548.
南庄
4046076.
469428.
西岗
4051832.
470896.
测区内有2003年河北省第二测绘院施测的C级GPS点“HEBC184”、“HEBC189”作为本次平面起算数据，后经过联合平差转化为2000国家大地坐标系成果，资料由河北省测绘局档案馆提供，2000国家大地坐标系（坐标系：
WGS84，框架：
ITRF97，历元：
2000），成果见下表：
点号
点名
北纬（B）
东经（L）
椭球高（H）
备注
C184
HEBC184
364028.31615
1134652.1545
596.191
C189
HEBC189
363210.66789
1133813.7847
487.181
2002年邯郸市规划设计院布设的涉县四等GPS网成果，采用1954年北京坐标系，中央子午线114°三度带坐标，投影面为500米高程面，此次为了能够与原成果吻合，选取了“沿头”“道马沟”“更乐西”“三中”“台村”共5个点进行一并观测，方便进行成果的转换。
原有成果见下表：
点名
北坐标（X）
东坐标（Y）
备注
沿头
4048200.801
467437.459
道马沟
4055395.672
476979.918
更乐西
4050907.144
474880.597
三中
4049838.711
477875.418
台村
4053894.154
472882.200
3.2高程控制资料
测区内有“I曲邯72”、“I曲邯73”、“I曲邯75”，可以作为本次大城区水准网的起算数据，高程系统为1985国家高程基准。
成果见下表：
点名
等级
概略B
概略L
高程H
备注
I曲邯72
国家I等
36.5446
113.6483
456.575
省局档案馆提供
I曲邯73
国家I等
36.5638
113.6715
444.271
省局档案馆提供
I曲邯75
国家I等
36.6129
113.7273
560.990
摘自1989年城勘院总结成果，点名“邯长18”
邯郸市规划设计院于2001年布设的涉县主城区四等水准点“1035”、“1056”、“1057”、“1010”目前基本保存完好，布设四等水准网时一并联测，方便检核
进行检核
成果见下表：
点名
等级
高程H
备注
1035
四等
435.917
1056
四等
453.180
1057
四等
450.481
1010
四等
456.781
3.3其他资料
涉县建设局提供的2006年涉县主城区1：
1万卫星影像图及河北省测绘局2008年调绘成图的1：
1万线划图用于本次工作计划及引用参考。
4作业依据
4.1上级或者甲方下达的文件或合同\
要求结果统一到2000国家大地坐标系下
4.2有关法律法规和技术要求
《工程测量规范》GB50026-2007
《国家三、四等水准测量规范》GB12898-91
《全球定位系统（GPS）测量规范》GB\T18314-2001
《国家工程测量规范》,GB50026-2007；
《全球定位系统测量规范》,GB/T18314-2009；
《城市测量规范》,CJJ8-99；
《l：
5001：
10001：
2000地形图图式》,GB／T7929；
《1：
5001：
10001：
2000地形图要素分类与代码》,GB14804
5控制测量方案
5.1平面控制测量
5.1.1坐标系统
（1）平面控制网的坐标系统以与国家大地网的坐标系统取得一致为最理想，此时，工程控制网便能够成为国家大地网的组成部分。
但是要使工程控制网完全采用国家统一坐标系统，必须具备下列条件之一：
①工程区域位于高斯投影3°带中央子午线附近，同时测区平均高程面接近平均海水面；
②虽然不能符合上述条件，但根据测区的y坐标和高程H计算的相对长度综合变形小于2.5cm/km（即相对变形小于1/40000）。
事实上很多时候测区不能满足上列条件之一。
此时应该结合测区已有国家高级点的数目、位置、精度等情况作下列选择：
如果测区内国家大地控制点的精度符合现行规范对起算数据的精度要求，且具有必要的或多余的（四个或四个以上）起算数据时，可以选择测区局部坐标系统（或称测区独立坐标系统），选择方案可为：
①选择抵偿高程面作为投影面，按高斯正形投影3°带计算平面直角坐标；
②保持国家统一的椭球面作投影面，选择抵偿投影带，按高斯正形投影计算平面直角坐标；
③选择测区平均高程面作为投影面，通过测区中心的子午线作为中央子午线，按高斯正形投影计算平面直角坐标。
测区内虽有多个（两个及两个以上）国家大地控制点，但其精度不详或低于现行规范对起算数据的精度要求。
此时可选择其中一个标石完好，位置适中的国家点作原点，利用其坐标（x,y）和一条边的坐标方位角T作为起算数据，另外重新测定一条或一条以上的起算边长，将测距结果化算至测区平均高程面。
按这种方法建立的坐标系统虽属矿区局部坐标系统，但其原点的坐标和方位角仍保持了国家统一坐标系统。
这种方法已为许多工矿区和城市所采用，它是弥补国家高级网某些缺陷的方法。
（2）综合该测区的实际情况采用坐标系统q
平面坐标采用1980西安坐标系。
1980西安坐标系参考椭球基本几何参数为：
长半轴a＝6378140m
短半轴b＝6356755.2882m
扁率
＝1/298.257
第一偏心率平方e2＝0.00669438499959
第二偏心率平方e´2＝0.00673950181947
（如果调查区偏离中央子午线过远，投影长度变形值超过CJJ8－99《城市测量规范》规定的2.5cm/km的要求。
则需要增加变换中央子午线的分析.
5.1.2本测区主要精度指标如下：
①各等级平面控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。
5.1.3方法：
RTK静态观测
5.1.4基本技术要求
①观测精度D级
②外业使用GPS双频接收机进行快速静态定位模式观测。
GPS测量基本技术要求：
表6
级别
项目
D
E
卫星截止高度角（°）
15
15
同时观测有效卫星数
≥4
≥4
有效观测卫星总数
≥4
≥4
观测时段数
≥1.6
≥1.6
时段长度
min
快速
静态
双频＋P（Y）码
≥5
≥2
双频全波
≥10
≥10
单频或双频半波
≥20
≥15
采样间隔s
快速静态
5～15
5～15
时段中任一卫星有效观测时间min
静态
≥15
≥15
快速
静态
双频＋P（Y）码
≥1
≥1
双频全波
≥3
≥3
单频或双频半波
≥5
≥5
5.1.4.2其他技术要求:
（1）观测员在作业期间不得擅自离开测站，并应防止仪器受震动和被移动，防止人为和其它物体靠近天线，遮挡卫星信号。
（2）接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机；雷雨过境时应关机停测，并取下天线，以防雷电。
（3）每日观测结束后，应及时将数据转存到计算机上，确保观测数据不丢失，同时应进行当天的基线计算。
（4）记录雨，晴，阴，云等天气情况
5.1.5测区内布设点的密度:
原有GPS控制网的平均边长为4公里，这样布设主要是为了保证控制点之间通视以发展下级导线。
但要发展导线，用静态GPS费时费力，用常规仪器又受各种因素影响。
最重要的是在乡间控制点的利用率不高。
而RTK单基准站覆盖的测量半径大约为10公里，能够基本满足各种测量任务的要求，快速准确。
即使在对空条件不好的测区，也可以通过在外围对空通视处进行快速静态测量控制点，配合常规仪器进入测区的方法进行测量。
所以，新控制网点位密度可以大大降低，平均边长可以增加到7~8公里，也就是D级GPS控制网的要求。
5.1.6埋石要求
5.1.6.1根据不同的精度要求和埋设条件埋设不同的点，可参考以下标准
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
5.1.6.2GPS点的布设原则：
本次点位选择应完全按照《全球定位系统（GPS）测量规范》的要求进行选择，具体要求如下：
a周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物高度角不宜超过15º；
b远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不小于200m；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不得小于50m；
c附近不应有强烈反射卫星信号的物体（如大型建筑物等）；
d交通方便、并有利于其他测量手段扩展和联测；
e地面基础稳定，易于点位保存；
f充分利用符合要求的旧有控制点；
g选站时应尽可能使测站附近的小环境（地形、地貌、植被等）与周围的大环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差。
h要充分考虑到点位扩展与联测，交通应尽量方便，视野应尽量开阔，最少应与一个连边方向通视；GPS网一般应采用独立观测边构成闭合图形，如三角形、多边形或附合线路，以增加检核条件，提高网的可靠性；GPS网作为测量控制网，其相邻点间基线向量的精度，应分布均匀。
在涉县城区选点时，主要注意在十字路口无高层建筑一角进行选点，保证交通安全，避免在电视台、广播台附近选点。
5.1.6.3
5.1.6.4附表点之际
附录一：
首级控制点点之记
控制点点之记
工程名称：
点名
等级
概略坐标
所在地
地类
土质
点位说明：
交通路线图：
选点与埋石情况
点位略图：
选点员
埋石员
检查员
日期
连测
方法
等级
方法
连测
高程
等级
方法
5.1.7加密图根控制网
7.1图根导线测量的主要技术要求：
表三
导线长度（m）
相对闭合差
边长
测角中误差（″）
DJ6测回数
方位角闭合差（″）
一般
首级控制
一般
首级控制
≤800M
≤1/2000
≤1.5测图最大视距
30
20
1
60
40
7.2GPS-RTK地形图图根控制测量要求
综合上述技术要求，GPS-RTK方法进行图根控制测量应该满足以下要求：
（1）GPS-RTK基准站至少应联测3个高级控制点；
（2）高级点所构成的平面图形能对相关的RTK流动站点有足够控制面积，并对GPS基准站坐标系统进行有效检核；
（3）进行GPS-RTK测量时，对每个图根控制点均应独立测定两测，在两次测定时应重新对中、置平三角架或对中杆；
（4）两次测定图根点坐标的点位互差不应大于±5cm，符合限差要求后取中数作为图根点坐标测量成果。
8数据处理：
使用的软硬件配置仪器、型号、数量、平差的方法软件及需要的指标，基线向量的处理，采用观测所用GPS接收机的随机软件进行。
同一时段观测值数据剔除率应小于10％。
5.1.8.1基线精度该网共解算基线条数，最短边，最长边，实测平均边长。
标准差计算式为：
=
式中：
—标准差，mm；
a—固定误差，mm；
b—比例误差系数；
d—相邻点间距离，km；
按之计算得出该控制网的基线精度
5.1.8.2环闭合差检验环闭合差检验该GPS网按3节点闭合环统计共观测闭合环个，其中同步环个数，异步环个数。
异步环闭合差水平方向差值最大值mm，最小值mm，其限差为
=mm（式中
=3
，
=3
，
、
分别为
、
坐标分量闭合差，均以mm为单位；
为闭合环中的边数；
为相应级别规定的精度，以mm为单位），满足规范要求；垂直方向差值最大为mm，最小为mm，其限差为3
=mm（
为相应级别规定的精度），也远远小于规范中限差要求。
5.1.8.3GPS网平差
利用南方GPS数据处理软件进行平差，分两步完成：
1）无约束平差：
完成整个GPS的基线网连测后，首先在WGS-84坐标系下对整网进行三维无约束平差，得到各点的WGS-84三维坐标、各基线向量及其改正数和其精度信息，并且通过基线分量的改正数绝对的限差检验（具体限差见规范），检验和剔除网中可能存在的粗差；
2）约束平差：
在无约束平差的基础上，分别在WGS-84坐标系、1954年北京坐标系下进行约束平差，得出各点的2套坐标成果
5.1.9选定方案绘制测区平面控制网设计图
5.1.10GPS定位成果的坐标转换
GPS的定位成果是WGS-84坐标系中的三维直角坐标或者三维大地坐标，目前为了统一到2000国家大地坐标系，所以需要转换坐标。
方法一利用已知重合点的三维坐标进行坐标转换
（1）用七参数法实现坐标转换
（2）应用公式7.2.1进行坐标转换时，GPS网与地面网应有三个以上重合点
当GPS网选定基准点的坐标后，便可由基准点的坐标值和基线向量的平差值计算各GPS点的WGS-84坐标值（X，Y，Z），重合点在地面网中的坐标由（B，L，H）换算成（X，Y，Z），最后将重合点的两套坐标带入7.2.1中解算转换参数。
当重合点大于三个时，一般用平差的方法求解转换参数，带入7.2.1求出GPS定位点在国家大地坐标系中的坐标。
应当指出，GPS定位结果中，随着基准点坐标的不同，所求转换参数会用很大的不同，地面网重合点的大地坐标中的H值往往不能精确给定，所以会给转换后的坐标带来一定的误差。
当重合点少于三个时，只能求解部分转换参数，这样检核少，精度低，所以布测GPS网时
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