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控制测量设计书
燕郊开发区测区控制网设计说明书
一、任务概述
1.任务来源:
河北省三河市燕郊开发区管委会。
2.任务目的：
为了在河北省三河市燕郊管辖区范围内开发建设，测绘1:
1000地形图。
应委托方要求，布设燕郊开发区四等导线控制网。
3.任务量：
根据开发区提供1:
10000地形图1份以及已有控制点成果一套，从满足测图工作需要（密度、精度、经费等多方面）角度出发，完成一份相应等级控制网技术设计图和技术设计书。
4.作业范围：
河北省三河市燕郊约20平方千米的测区范围。
5.作业内容：
在燕郊约20平方千米的测区范围内建立导线网，高程采用三等水准测量方式。
6.行政隶属：
中华人民共和国河北省三河市。
燕郊辖区包括行宫，小张各庄，王各庄，枣林，北蔡各庄，南港口，区域面积共20公里。
7.完成期限：
2011年12月22日---2011年12月28日，为期一周。
二作业区地理状况与已有资料情况
1作业区自然地理状况
地理概况：
河北省三河市地域北纬39度48分37秒至40度05分04秒之间，东西36公里，南北28.5公里，总面积643平方公里。
地处入京之要冲，京津唐三角之腹地。
燕郊经济技术开发区隶属于河北省三河市，距天安门直线距离30公里，与北京通县一河（潮白河）之隔。
开发区管委会驻地行宫村东，位于三河西23.2公里处，西濒潮白河，燕郊西北距首都国际机场25公里，南距天津港180公里，东距秦皇岛260公里，拥有得天独厚的地理优势。
三河市地处燕山山前平原地区，总的第十北高南低，自北向南倾斜，按地形地貌特点可分为低山丘陵，平原和洼地。
其中平原面积最大，主要有潮白河，蓟运河冲积扇构成，平均海拔高程5.9—31.9（黄海标高），地面自然纵坡1/1500左右，低山丘陵主要分布在东北部的蒋福山地区。
该区域周缘为海拔335.2—458.5米的龙门山和青龙山，中间为海拔200—212米的蒋福山盆地，此外在市区西北部还有一海拔90.4米的孤山挺立于倾斜平原上，洼地主要分布在本市东南部的引泃入潮与鲍邱河、潮白河两岸、地势低洼，多积水洼地。
居民地分布和特征：
1.高新产业区，位于开发区南部（食品城，位于工业区东南部，以生产保健品、绿色食品，方便食品、酿酒、油脂及调味品等生活用品为主；医药城，位于工业区西部，以医药产品开发及制造为主；机电城，位于工业区北部；轻化成，位于工业区南部。
）2.休闲度假区，位于开发区西部，潮白河东畔。
3.综合服务区，位于开发区中部。
4.金融商贸区，位于开发区腹地。
道路桥梁分布和特征：
102国道自西向东横穿境内，燕山公路自南向北纵贯边缘外，区内公路宽阔平坦、四环相绕、纵横交织、内外相同。
道路主要有迎宾路，行宫西大街，行宫东大街，燕兴路，燕顺路，林场路，高尔夫路，燕昌路，燕高路，百合大街，科技大街，工业大街，规划路等。
桥梁，除穿越京秦铁路建有公路立交桥外，在燕郊西102国道建立交桥，长16米，宽26米，燕郊东102国道间有点长立交桥，长560米，宽23.5米。
植被分布和特征：
土地资源，土壤属石灰性，多为壤质土，次为沙质土和粘质土，土层较厚。
水资源，三条河流加自然降水以及地下水，雨量充沛年份自给有余，雨量适中年份可以自给，干旱之年亦能抵御。
山峰、水系分布和特征：
主要山峰有蒋福山、栲栳山、灵山和孤山。
蒋福山为群山，四面山峦环绕，中间是一块开阔的盆地；栲栳山位于蒋福山正西；灵山在栲栳山西南。
河流主要有鲍邱河、潮白河，市域流程分别为41.3公里、20.2公里。
地形类别：
境域处燕山余脉前地带，东北部为山地丘陵，面积73.3平方公里；其余大部分为平原，地势自西北向东南倾斜，面积569.27平方公里。
海拔高度：
三河地势较高，北高南低，地貌类型较多，三河市东北隅有小面积低山丘陵，为燕山南侧余脉，面积76平方公里，一般山高海拔200—300米，大岭后山海拔高度521米，为全市最高山峰；其次为龙门山，海拔459米；在山地丘陵西部和南部，沿燕山南麓，呈东西带状分布着山麓平原，面积773平方公里，地势由北向南倾斜，高程在海拔10至30米之间，平均海拔18米左右。
气候状况：
三河市属温带半干旱、半湿润季风气候，一年四季分明。
春季温暖干旱，夏季潮湿多雨，秋季气候凉爽，冬季严寒少雪。
年平均气温11.1℃，最低气温出现在一月，为-28.2℃；最高气温出现在7月，为40.2℃，年无霜期187天，最大冻土厚76cm，最大积雪深度22cm，年日照时数为2661.4小时，日照百分率为60%，年平均降雨量561.9mm（33年平均值），年平均蒸发量1958.6mm年平均风速2.7m/s，冬季主导风向东北风，夏季为西南风。
工程地质与水文地质的基本情况：
浅层水含水层开采深度100米左右，深层水含水层开采深度260—300米，水质纯净物无污染。
年开采量1427万方（约3.9万方/日）。
地处燕山南麓，潮白河冲积扇中下部，地势平坦，地基承受载力10—12T/平方米，地震烈度为9度，无不良工程地质因素。
测区经济发达状况：
燕郊是京津唐经济发展的腹地。
凭借着天然的地理优势和当地人民的不断努力，已经成为了经济发展最快的地区之一。
2已有资料情况
燕郊测区有1：
1万燕郊开发区规划图1幅，已有坐标成果如表所示：
点名
X坐标
Y坐标
高程H
备注
点将台
4421650.600
20483995.600
一等三角点
有色院
4422665.054
20485530.457
四等三角点
核工部
4424282.087
20484072.213
四等三角点
设计院
4423271.536
20484072.213
四等三角点
交干院
4423596.223
20482518.181
四等三角点
煤干院（华科）
4424528.396
20482681.173
四等三角点
京哈大桥
4423045.500
20481620.261
四等三角点
（中央子午线经度117°，1954北京坐标系，采用克拉索夫斯基椭球。
）
三、引用文件
1.《工程测量规范》（GB50026-2007）
2.《测量技术设计规定》（CH/T1004-2005）
四、成果主要技术指标和规格
1控制网布设
根据控制网优化设计的原则，平面控制网的布设，应因地制宜，既从当前需要出发，又适当考虑发展。
首先在地形图上进行控制网设计，设计时注意考虑控制网覆盖的范围和密度，按照规程要求的平均边长，同时考虑点与点之间的通视情况，考虑交通便捷程度，减少测绘成本。
平面控制网的建立可以采用三角测量、三边测量、导线测量、GPS测量等方法，对某些精度要求较高的测量也可以采用边角混合测量方法。
本次布设平面控制网为四等导线网。
采用导线测量方法时，应注意以下几点要求：
1）当导线边长较短时，应控制导线边数，但不得超过相应等级到线长度和平均边长算得的边数。
2）导线宜布设成直伸形，相邻边长不宜相差过大。
当附合导线长度超过规定时，应布设成结点导线网，结点与结点、结点与高级点之间的导线长度，不应大于规范中规定的长度的0.7倍。
3）相关技术指标：
注：
1、表中n为测站数。
2、当测区测图的最大比例尺为1：
1000时，一、二、三级导线的导线长度、平均边长可适当放长，但最大长度不应大于表中规定相应长度的2倍。
3、当导线平均边长较短时，应控制导线边数，但不得超过表相应等级导线长度和平均边长算得的边数；当导线长度小于表规定长度的1/3时，导线全长的绝对闭合差不应大于13cm。
4、导线宜布设成直伸形状，相邻边长不宜相差过大。
当附合导线长度超过规定时，应布设成结点网形，结点与结点、结点与高级点之间的导线长度，不应大于表中规定长度的0.7倍。
5、当导线网用作首级控制时，应布设成环形网，网内不同环节上的点不宜相距过近。
2高程控制测量
根据对地形图进行分析的结果，本地区地势起伏不大，因此可以将导线点兼作水准点，即水准网的布设形式同导线网。
本次采用三等水准测量。
水准测量所使用的仪器及水准尺，应符合
1水准仪视准轴与水准管轴的夹角i，DS1型应不超过15″，DS3型不应超过20″。
2补偿式自动安平水准仪的补偿误差△a对于三等不应超过0.5″。
3水准尺上的米间隔平均长与名义长之差，对于因瓦水准尺，不应超过0.15mm；对于条形码尺，不应超过0.1mm；对于木质双面水准尺，不应超过0.5mm。
两次观测高差较差超限时应重测。
三等水准应将重测结果与原测结果分别比较，较差不超过限值时，取三次结果的平均数。
电磁波测距三角高程测量，宜在平面控制点的基础上布设成三角高程网或者高程导线。
应采用规定的手簿记录并统一编号，手簿中记载项目的原始数据应字迹清晰端正、填写齐全。
外业手簿种任何原始记录不得擦该或涂改，更不能转抄复制。
划去不用的废站也应注明原因。
水准测量的主要技术要求
注：
1结点间、结点与高级点间路线的长度不应大于表中规定的0.7倍。
2L为往返侧段、附合或闭合环线的水准路线长度（km）；n为测站数；
3数字水准仪测量的技术要求与同等级的光学水准仪的相同。
水准观测的主要技术要求
注：
1三、四等水准采用变动仪器高度观测单面水准尺时，所测两次高差较差，应与黑面、红面所测高差之差的要求相同；
2数字水准仪观测，不受基、辅分划或黑、红面读数较差指标差的限制，但测站两次观测的高差较差，应满足表中相应等级基、辅分划或黑、红面所测高差较差的限差。
电磁波测距三角高程测量的主要技术要求
注：
D为电磁波测距边长度（km）
水准测量应达到足够的精度，测量过程中应进行如下检核：
每完成一条水准路线的测量，需要进行往返高差不符值和每公里高差中数的偶然中误差
的计算（小于100或测段数不足20个的路线，可纳入相邻路线一并计算），其公式为：
式中：
——测段往返高差不符值，mm；
——测段长度，km；
——测段数。
每完成一段附合路线或闭合环线的测量，在对观测高差施加有关改正后，计算出附合路线或环线闭合差，当构成水准网的水准环数N>20时，需进行计算每公里高差中数的全中误差
，其计算公式为：
式中：
——经各项改正后的闭合差，mm；
——水准环长度，km；
——水准环数。
各等级水准测量的精度要求如下表所示：
3大地测量数据处理
1）控制网设计要求
根据对地形图进行分析的结果，按照有关规范的技术规定，在1：
10000比例尺图上确定控制点的位置和网的基本形式。
图上设计对点位的基本要求是：
（1）从技术指标方面考虑
由于设计要求设计四等控制网所以应该符合四等控制的基本要求,在国家规范规定中确定四等控制的一些基本技术要求；图形结构良好，边长适中，对于三角形求距角不小于30°；便于扩展和加密低级网，点位选在视野辽阔，展望良好的地方；为减弱旁折光的影响，要求视线超越障碍物一定的距离；点位能长期保存，宜选在土地坚硬，易于排水的高地上。
（2）从经济指标方面考虑
充分利用了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线等应有一定的距离。
（4）图上设计的方法及主要步骤
图上设计宜在中比例尺地形图（根据测区大小,选用1:
25000～1:
10000地形图）上进行,其方法和步骤如下：
a．展绘已知点。
b．按上述对点位的基本要求,从已知点的基本要求,从已知点开始扩展。
c．判断和检查点间的通视。
d．估算控制网中各推算元素的精度。
e．拟定水准路线。
f．据测区的情况调查和图上设计结果，写出文字说明，并拟定作业计划。
4坐标系统选择
平面控制坐标系统：
选择包括平面坐标系统和高程基准的选择，平面控制网的坐标系统，应满足测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km，的要求，同时还要尽可能满足：
①采用统一的高斯正形投影3°带平面直角坐标系统；
②采用高斯正形投影3°带或任意带平面直角坐标系统，投影面可采用1985年国家高程基准、测区抵偿高程面或测区平均高成面；
③小测区可采用简易方法定向，建立独立坐标系统；
④在已有平面控制网的地区，可沿用原有的坐标系统。
高程基准：
采用1985国家高程基准，在已有高程控制网的地区进行测量时，可沿用原高程系统，当小测区有困难时，亦可采用假定高程坐标系统。
时间系统：
北京时间
五设计方案
1.选点埋石
平面控制点兼作高程控制，选点时使用的工具主要有：
望远镜、小平板、测图器具、花杆、通信工具和清除障碍的工具等。
此外，还应携带设计好的网图和有用的地形图。
点位确定后，打下木桩并汇点之记，便于日后找寻。
具体要求如下：
（1）三等GPS控制测量
选点与埋石：
三等GPS点的最弱相邻点中误差不超过±5cm。
根据发展四等导线点的需要在测区东南西北方向各选一对相互通视的三等GPS点，共八个三等GPS点。
测量规范对选点的要求：
点位应选在交通便利，视野开阔，利于耕种和长期保存及施工放样的地方，点位周围一般不应该由高度角大于15°的成片障碍物（如树木、建筑物等），选点困难的地方，允许存在高度角大于15°但水平角总和小于20°的建筑障碍物或水平角总和小于30°的树木障碍物（水平角以15°以上部分为准），允许有高度角大于15°的柱状障碍物（如电杆等）存在，但各柱状障碍物的水平角之和不应超过20°角。
点位应远离大功率无线电发射源400m以上，离开电压高于10万伏的高压线150m以上，离开3.5万伏—10万伏高压线100m以上,离开10千---35千伏高压线50m以上。
三等GPS点需绘制点之记。
三级GPS点编号为JS1、JS2、JS3、、、JS8标石埋设完毕后，现场作好点之记，并在附近的明显地物上刷大红油漆，以便于寻找。
（2）四等导线点测量
选点：
按照工程测量规范四等导线点布设要求：
a.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；
b.相邻点之间应通视良好，其视线距障碍物的距离，三等不宜小于1.5m；
四等一下宜保证便于观测，以不受旁折光等影响为原则；
c.当采用电磁波测距视，相邻点之间视线应避开烟窗、散热塔等发热体及强电磁场；
e.相邻点之间的实现倾角不宜过大；
f.充分利用旧有控制点。
测区内的建筑物较多，建筑高度参差不齐，道路宽阔平坦所以四等导线均沿道路布设。
埋石：
由于这次控制点多选在水泥路面上。
按规范可在基岩层上或坚硬的混凝土路面上，可以直接钻孔，将刻有中心标志的胀锚螺栓打入孔内，其他在泥土地面的点按要求埋制。
2、平面和高程控制测量（四等导线测量）
四等导线测量根据三等的GPS点布设。
在测量过程中距离测量全部采用尼康DTM-352-J2级全站仪，角度测量全部采用J2型经纬仪，精度指标一起校准均符合要求，仪器一共5台，如果人员足够可以同时四处同时开测，这样可以充分保证施工效率，内业计算采用机房计算机，相关四等测量精度规定在前文的执行规范及要求。
导线测量时应注意以下几点要求：
a.当导线边长较短时，应控制导线边数，但不得超过相应等级导线长度和平均边长算得得边数。
b.导线宜布设成直伸形，相邻边长不宜相差过大。
当附合导线长度超过规定时，应布设成结点导线网，结点与结点、结点与高级点之间的导线长度不应大于规范中规定的长度的0.7倍。
c.当导线平均边长较短时，应控制导线边数，但不得超过表相应等级导线长度和平均边长算得的边数；当导线长度小于表规定长度的1\3时，导线全长得绝对闭合差不应大于13cm。
d.当测区测图的最大比例尺为1：
1000时，一、二、三级导线的平均边长。
及总边长可以适当放长，但最大长度不应大于表中规定的2倍。
（1）水平角观测：
该导线相对简单测量时除结点外都采用测回法观测角度，结点处采用方向观测法测量角度。
测角的主要受外界条件的影响，仪器误差的影响，找准和读数的影响。
针对这些因素对测角精度的影响，为了最大限度的减弱或消除各种误差的影响，在精密测角时应遵循下列原则：
①各测回的起始方向应均匀地分配在水平读盘和测微分划尺的不同位置上，以消除或见过读盘和测微分划尺误差的影响。
②在上下半测回之间倒转望远镜，以消除和减弱视准轴误差、水平轴倾斜误差等影响，同时可以有盘左盘右读书之差求的两倍视准差2c，以检核观测质量。
③上下半测回照准目标的次序应相反，并是观测每一目标的操作时间大致相等，以消除或减弱与时间成比例均匀变化的误差影响。
④使用照准部微动螺旋和测回螺旋时，其最后旋转方向均应为旋进。
⑤减弱垂直周倾斜误差的影响，观测过程中应保持照准部水准器气泡剧中。
可在测回间重新整平仪器，这样做可以使观测过程中垂直轴的倾斜方向和倾斜角的大小有偶然性，可望在个测回观测结果的平均值中减弱其影响。
导线测量时除结点外都采用测回法观测角度，结点处采用方向观测法测量角度。
在角度观测之前应对经纬仪的视准轴误差、水平轴倾斜误差及垂直轴倾斜误差予以测定和调整。
角度测量的读盘配置应按180/n（n为测回数）配置，在每测回结束时，除应计算归零差，即对零方向闭合照准和起始照准时的测微器读数差，以检查其是否超过限差规定。
当下半测回观测结束时，除应计算下半测回归零差外，还应计算各方向盘左盘右的读数差，即计算各方向的2c值，以检核一测回中各方向的2c互差是否超过限差规定。
对于零方向有闭合照准和起始照准两各方向值，一般取其平均值作为另方在这一测回中的最后方向观测值。
将其他方向的观测值减去方向的方向光侧枝，就得到归零后各方向的方向观测值，此时零方向归零后的方向观测值为0°00′00.0″。
野外观测手薄记载着测量的原始数据，实长期保存的重要测量资料，因此，必须做到记录任真，自己清除，书写端正，各项注记明确，整饰清洁美观，格式同意，手薄中记录的数不得有任何涂改的现象。
为了保证观测成果的质量，观测中应认证检核各项限是否符合规定，如果观测成果超过限差规定，则必须重新观测。
决定哪个测回或哪个方向应该重测时一个关系到最后平均值是否接近客观真值的重要问题，因此要慎重对待。
当水平角观测误差超限时，应在原来度盘位置上重测，并应符合下列规定：
①一测回内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。
②下半测回归零差或零方向的2C互差超限时，应重测该测回。
③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。
当重测的测回数超过总测回数的1/3时，应重测该站。
水平角观测的测站作业，应符合下列规定：
①仪器或觇标对中误差不应大于2mm。
②水平角观测过城中气泡中心位置偏离整置中心不宜超过一格。
③当测站或照准目标偏心时，应在水平角观测前或观测后定归心元素。
测定时，投影示误三角形的最长边，对于标石、仪器中心的投影不应大于5mm，对于照准标志中心的投影不应大于10mm。
角度元素应量至15′。
水平角测站限差要求
限差项目
J1型
J2型
两次重合读数之差（″）
1
3
半测回归零差（″）
6
8
一测回内2C互差（″）
9
13
同一方向测回间互差（″）
6
9
（2）距离测量：
采用电磁波测距，使用的仪器时全站仪测尼康DTM-352-J2级全站仪。
测量前应对仪器及相关气象仪表及时检校。
四等控制网边长测距的主要技术要求应符合下表中的规定。
四等控制网边长测距的主要技术要求
平面控制网等级
仪器精度等级
每边测回数
一测回读数较差（mm）
单程各测回较差（mm）
往返测距较差（mm）
三等
5mm级
往
返
≤5
≤7
≤2（a+b×D）
3
3
10mm级
4
4
≤10
≤15
四等
5mm级
2
2
≤5
≤7
10mm级
3
3
≤10
≤15
一级
10mm级
2
≤10
≤15
二、三级
10mm级
1
≤10
≤15
测距作业，应符合下列规定：
①仪器或反光镜对中误差不应大于2mm。
②当观测数据超限时，应重测整个测回。
③分别量取两端点观测始末的气象数据，计算时应取平均值。
当观测数据中含偏心测量成果时，应首先进行归心改正数计算。
每日观测结束，应对外业记录进行检查。
水平距离计算应符合下列规定：
①测量的斜距，须经气象改正和仪器的加乘数改正后才能进行水平距离计算。
②两点间的高差测量。
当采用电磁波测距三角高程测量时，其高差应进行大气折光改正和地球曲率改正。
③水平距离的计算可参考《工程测量规范》中的（3.3.23）式计算。
导线网水平角观测的测角中误差可参考《工程测量规范》中的（3.3.24）式计算。
测距边的精度评定可参考《工程测量规范》中的（3.3.25）中的相应各式计算。
测距边长度的归化投影计算应符合《工程测量规范》中的（3.3.26）中的各项规定。
对导向网进行计算时，应采用严密的平差法。
角度和距离的先验中误差可分别按《工程测量规范》中的（3.3.24）与（3.3.25）的方法计算。
平差计算时，对计算略图和计算机输入数据应进行仔细校对，对计算结果应进行检查。
打印输出的平差成果，应包含起算数据、观测数据一级必要的中间数据。
平差后的精度评定，应包含有单位全中误差、点位误差椭圆参数。
内业计算的数字取位应符合下列的规定：
观测方向值及各项修正数
0.1″
边长观测值及各项修正数
0.001m
边长与坐标
0.001m
方位角
0.1″
（3）高程测量：
高程测量采用1985国家高程基准系统，根据已测的三等GPS点的高程测量四等导线点的高程。
测区地势平坦，一般在公路上可采用水准测量，在周边则需要采用三角高程测量的方法。
在此次控制测量中控制点兼做高程点，所以在埋设控制点的时候应考虑各点高程测量埋点的要求。
按水准规范规定，作业前应检验一下各项目：
①水准仪的检视；
②概略水准器的检校；
③光学测微器隙动差和分划值的测定；
④气泡式水准仪交叉误差的检校；
⑤i角的检校。
水准观测应的相应等级的主要技术要求
等级
二等
三等
四等
水准仪型号
DS1
DS1
DS3
DS3
视线长度（m）
50
100
75
100
前后视的距离较差（m）
1
3
5
前后视的距离较差累积（m）
3
6
10
视线里地面最低高度（m）
0.5
0.3
0.2
基辅分划读数较差（mm）
0.5
1.0
2.0
3.0
基辅分划所测高差较差（mm）
0.7
1.5
3.0
5.0
两次观测高差较差超限时应重测，将重测结果与原测结果分别比较，较差均不超过限值时，取三次结果的平均数。
水准路线的数据处理应符合下列规定：
①当每条水准路线分测段施测时，应按《工程测量规范》中（4.2.7-1）式计算每千米水准测量的高差偶然中误差，其绝对值不应超过（4.2.1）中的相应等级每千米高差全中误差的1/2；
②水准测量结束后，应按（4.2.7-2）式计算每千米水准测量高差全中误差，其绝对值不应超过（4.2.1）中相应等级的规定；
③按最小二乘法进行平差并计算每千米高差全中误差。
三角高程测量：
测区未经水准联测的四等导线点的高程，应以三等水准高程为起算，组成三角高程路线，其间隔边数不应多于10条。
采用的仪器是全站仪、J2型经纬仪。
平差后三角高程路线的最
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