数字化地形图测量技术设计书.docx
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数字化地形图测量技术设计书
2012年中央财政小型农田水利重点县建设项目吴忠市
利通区东塔寺等四乡镇高效节水灌溉工程勘测
技术设计书
审批单位：
编制单位：
宁夏坤博测绘技术有限公司
审批意见：
编制者：
审批者：
审核者：
审批日期：
2012年月日日期：
2012年4月10日
一.任务概述
1.任务名称：
2012年中央财政小型农田水利重点县建设项目吴忠市利通区东塔寺等四乡镇高效节水灌溉工程勘测
2.任务来源：
为了贯彻落实中共中央、国务院《关于加快水利改革发展的决定》（中发[2011]1号）精神、引导农民开展高效节水灌溉，加快现代农业建设步伐，提升现代农业发展档次，深化产业结构调整，扩大高效节水灌溉规模，改善设施农业基础条件，不断提升区域农业综合生产能力，逐步解决我区水利基础设施投入不足，老化严重，渗漏严重造成的水资源短缺，利用效率低下、灌溉管理落后的问题。
根据自治区水利厅《关于做好小型农田水利重点县2012年项目前期工作的通知》的要求，利通区财政局、水务局结合《吴忠市利通区2012-2014年设施农业发展规划》、《吴忠市利通区农田水利工程建设规划（2009～2020年）》和《吴忠市利通区“十二五”高效节水灌溉规划》，2012年7月编制完成《吴忠市利通区中央财政小型农田水利重点县建设方案（2012年～2014年）》，上报自治区财政厅、水利厅进行竞争遴选，8月初，经专家现场考察、评分，原则上通过《吴忠市利通区中央财政小型农田水利重点县建设方案（2012年～2014年）》建设方案提出的三年发展高效节水灌溉面积6.12万亩（微灌2.09万亩，喷灌面积4.03万亩）的建设目标与任务，并上报财政部、水利部进行合规性审查。
为此我公司受利通区财政局、水务局的委托，完成2012年中央财政小型农田水利重点县建设项目吴忠市利通区东塔寺等四乡镇高效节水灌溉工程勘测工作。
二.测区自然地理概况
1.利通区基本情况
吴忠市利通区地处宁夏回族自治区中部，西临黄河，与青铜峡市毗连，南与同心、红寺堡交界，东北部与灵武市接壤，距首府银川市60㎞。
土地面积1384平方公里（207.6万亩）。
地理位置为东经104°10′～107°39′，北纬35°14′～39°23′。
地形特征为南高北低，平均海拔1130m,整个区域由沿山坡地和黄河冲积平原组成，其中：
南部为缓坡丘陵，波状起伏，总面积为797.04平方公里，占总面积的57.59%；北部为冲积平原，地势狭长而平坦，面积为586.96平方公里，占总面积的42.41%。
利通区辖4乡8镇104个行政村3个农场（办）、17个社区。
2011年总人口38.44万人，其中农业人口18.44万人，占总人数的47.96%，回族人口22.45万，占总人口的58.4%。
2011年地区生产总值881028.6万元，其中：
第一产业137240万元，第二产业434627.2万元，第三产业309177.4万元，一、二、三产业结构比例为：
1：
3.16：
2.25，利通区农林牧渔业总产值262698万元，粮食作物种植面积32.28万亩，粮食总产量15.33万吨，亩均粮食产量474.9kg，人均粮食产量398.8kg。
全区工业完成总产值112.9亿元，全年固定资产投资完成96.4亿元。
地方财政收入1.9亿元，地方财政支出14.9亿元。
城镇居民人均可支配收入16648.7元、农民人均纯收入7770.6元。
利通区地处腾格里、乌兰布和毛乌苏沙漠包围之中，处于干旱、半干旱地带，属于典型的大陆性气候。
具有春暖快、夏热短、秋凉早、冬寒长的特点。
气候干燥，降雨稀少，日照充足，蒸发强烈，风大沙多，昼夜温差大。
年平均降水量193.4mm，且分布不均匀，季节分配性强，全年降雨多集中在7、8、9三月，年平均气温8.8℃，相对湿度53%，年均日照达2936小时，年平均降水量189.5mm，蒸发量达2013.7mm。
平均风速1.9s/m，无霜期171天。
灌区范围内主要自然灾害有洪水、干旱、霜冻、冰雹、大风、风沙、干热风及低温冷害等。
利通区地处宁夏回族自治区中部，位居以“塞上江南”著称的银川平原南侧，京藏、古青、银西高速公路、109、211国道、S101省道穿境而过；县道有吴灵青公路、吴高公路，吴扁公路，金廖公路、吴惠公路、白黄公路等，乡村道路纵横交错，四通八达，已实现了村村通公路、硬化路，交通十分便利。
利通区境内高、低压线路齐全，年供电量能够满足工矿企业、各种施工机械设备和生活照明用电要求。
利通区境内河流主要有黄河和苦水河。
黄河流经利通区金积、板桥、古城3乡镇，流程22km，年过境流量为315亿m3。
苦水河为黄河支流，流程58km，年径流量为0.26亿m3，河水含沙量大，其年径流量丰枯交替变化特征明显，规律性强。
２.项目区基本情况
项目区涉及利通区东塔寺乡、高闸镇、金银滩镇和扁担沟镇五里坡4个乡镇6个行政村。
项目区包括利通区东塔寺乡白寺滩村优质葡萄高效节水灌溉滴灌片区、高闸镇大田露地蔬菜高效节水喷灌片区、利通区金银滩镇园艺场高效节水微灌片区和扁担沟镇五里坡高效节水微灌片区4个片区，发展高效节水灌溉2.0万亩。
其中：
滴灌0.3万亩，喷灌0.39万亩，微灌1.31万亩（金银滩园艺场小管出流片区0.89万亩，五里坡小管出流片区0.42万亩）。
项目区总土地面积2.43万亩，耕种面积2.0万亩。
1、东塔寺乡白寺滩村优质葡萄高效节水灌溉滴灌片区：
项目区范围东到农场渠，西至苦水河，南到2号渠，北至大古铁路。
土地面积3404亩，耕地面积3064亩，涉及东塔寺乡白寺滩村1个行政村8个队。
2、高闸镇大田露地蔬菜高效节水喷灌片区：
项目区东至罗山大道，西至吴高公路，南至朱陈路，北至与巴浪湖农场交接。
土地面积4833亩，耕地面积3866亩，涉及郭桥、周闸2个行政村8个队。
3、金银滩镇园艺场高效节水微灌片区：
项目区东、北与苦水河交接，南至吴惠路，西至机械装备制造园。
涉及金银滩镇园艺场1个行政村。
土地面积11086亩，耕地面积8869亩，涉及园艺场1个行政村6个队。
4、扁担沟镇五里坡高效节水微灌片区：
项目区东至生态移民1号蓄水池，西至与生态项目项目交接，南至盐环定扬水2号渠，北至五白路。
土地面积4985亩，耕地面积4214亩，涉及五里坡1个行政村4个队。
固原市现状城区街路图如下：
三.已有资料
1.宁夏回族自治区国土资源厅（测绘局）2010年测绘的1:
10000地形图，可作为工作计划内部用图。
2.平面基础控制起算资料：
测区内及周边有A.2000国家GPS大地控制网控制点“固原（G017）”、“平坦堆（基南G168）”、“海原（G012）”、“王洼（016）”等。
B.1960-1961年，由建工部综合勘察院西北分院施测的"三道沟、长城梁、"二等三角点；1958-1959年，由建工部综合勘察院西北分院施测的"青石峡"四等三角点。
C.宁夏第一测绘院2007年施测建立的全区GPSB级控制点。
D.宁夏第一测绘院1999年至2004年共三期施测固原市大比例尺地形图建立的固原市D级GPS平面控制点，宁夏基础测绘院2010年完成的地籍测量的GPSD级控制点。
上述三角点和GPS控制点满足本次测绘的要求，可以作为基础平面控制网的起算点。
3.高程基础控制起算资料：
测区内有1973年由国家地震局第二测量队施测的"咸中68"二等水准点；1965年由国家地震局第二测量队施测的"静固29明"三等水准点；上述点位数学精度符合技术要求，可用于测区的四等高程控制网起算点。
本测区控制点的高程也可以采用宁夏全区大地水准面精化插值软件整体转换计算，能达到四等高程精度，位于平地和丘陵地的各等级GPS点需要四等水准联测。
四.作业依据
1．《1:
5001:
10001:
2000外业数字地形图测图技术规程》（GB/T14912-2007）
2.《1:
5001:
10001:
2000内业数字地形图测图技术规程》（GB/T14913-2007）
3.《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）
4.《卫星定位城市测量技术规范》（CJJ/T73-2010）；
5.《国家三、四等水准测量规范》，（GB/T12898-2009）；
6.《1:
5001:
10001:
2000地形图图式》（GB/T20257.1－2007）
7.《工程测量规范》（GB50026-2007）；
8.《1:
5001:
10001:
2000地形图质量检验技术规程》（CH/T1020-2010）；
9.《测绘成果质量检查与验收》（GB/T24356-2009）；
10.《平面控制测量成果质量检验技术规程》（CH/T1022-2010）；
11.《高程控制测量成果质量检验技术规程》（CH/T1021-2010）；
12.水利水电工程测量规范（SL197-97）;
13.《吴忠市利通区小型农田水利重点县建设方案（2012-2014年）》;
14.本技术设计书
五.成果规格和技术标准
1.比例尺：
1:
2000
2.分幅规格：
正方形50cm×50cm标准分幅。
3.平面坐标系：
1980西安坐标系，采用高斯-克吕格投影，3度分带。
4.高程基准：
高程采用1985国家高程基准。
5.基本等高距：
1.0米。
6.成图方法：
全野外数字化测图。
7.产品种类：
喷绘的1：
500标准分幅地形图白纸图，*.Dwg格式的电子地形图数据，*.Txt格式的本次作业产生的有关文档资料（纸质）、电子资料（刻录光盘）。
8.地形图的精度
8.1地物点的平面位置中误差
地形图图上地物点相对于邻近图根点的点位中误差不应超过±0.25；地形图图上地物点和邻近地物点点间的距离中误差不应超过±0.20.
8.2高程注记点的高程中误差
高程注记点相对于相邻图根点的高程中误差不应大于相应比例尺地形图基本等高距的三分之一。
8.3等高线插求点高程中误差
等高线插求点现对于邻近图根点的高程中误差，平地不应大于基本等高距的三分之一，丘陵地不应大于基本等高距的二分之一。
8.4数字高程模型（DEM）的精度
8.4.1由外业数字测图方法野外实测生成的DEM一般为不规则格网的DEM,参与构成不规则格网的点的高程中误差相对于邻近图根点不应低于相应比例尺地形图的构成注记点的精度要求。
8.4.2规则格网DEM可由不规则格网DEM内插生成。
其格网点的高程中误差不应低于相应比例尺地形图等高线插求点的高程中误差。
8.5地形图符号及注记
地形图符号及注记按GB/T7929-2005的规定执行。
对图式中没有规定的地物、地貌符号，各作业部门根据用途需要，可在技术设计书或者其他相关技术性文件中另作补充规定。
8.9允许误差
以中误差作为衡量精度标准，二倍中误差作为允许误差。
8.10仪器的精度要求和检验
所使用的测绘仪器，要求做到及时检验和校正，加强维护保养，使其保持良好状态。
六.技术方案
1.仪器、设备
本次测绘任务投入的主要仪器设备有：
10台Topcon双频GPS接收机；20台其他型号的双频GPS接收机；15台全站仪；水准仪6台。
Lenovo笔记本电脑25台，台式机20台，绘图仪2台，打印机4台，复印机一台，车辆五部。
软件
GPS基线解算和平差采用中海达公司的HDS2003数据处理软件包，高程控制和图根解算软件为科达普适或清华山维Esew智能平差软件，成图软件为南方CASS9.0以及配套的文字处理软件。
2.作业流程
资料收集分析、踏勘、准备
编写技术设计书
GPS基础平面控制和水准控制测量
GPS加密控制测量
外业数据采集
内业数据编辑整理
检查（自查、互查、抽查）
修改
提交用户验收
提交成果资料
打印标准分幅白纸图
3.基础控制测量
（一）.平面控制测量
测区内D、E级控制点布设，除满足基本技术要求外，可根据实际情况，加以布设施测。
利用测区GPSD、GPSE级点，按照一级控制网布网要求加密测量控制点，在测区范围内布设若干个控制点，点号前冠以大写字母I，如I11001，按顺序编号（分配号I11001---I11999），组成一级GPS控制网，以满足图根控制测量和GPS-RTK测量的需求。
在选择起算点时要注意GPS控制网的网型及控制范围，保证GPS控制网具有较高的可靠性。
1.GPS测量技术要求
各级GPS网的技术要求
等级
平均距离（km）
a（mm）
b（1×10-6）
最弱边相对
中误差
D
5
≤10
≤5
1/80000
E
2
≤10
≤10
1/45000
一级
0.5
≤10
≤15
1/20000
a.各等级GPS控制网相邻点基线最小距离不宜小于平均距离的1/3；最大距离不宜大于平均距离的3倍。
b.对于一级网，当边长小于0.2km时，其边长中误差应小于±20mm。
1.1.2D级GPS控制网相邻点间基线长度精度为：
-标准差（基线向量的弦长中误差mm）
a-固定误差（mm），D级、E级GPS网取a≤10
b-比例误差系数（1×10-6），D级GPS网取b≤10、E级GPS网取b≤20
d-相邻点间距离（KM）
本测区的GPS控制网采用线联、点联方式观测，组成若干个三边形或多边形独立观测环完成构网，独立环的边数不得超过GPS测量规范的规定。
3选点和埋石
各等级GPS控制点应选在视野开阔、地基稳固、能够长期保存、便于使用的地方，如主要道路、广场、桥梁等，本测区房顶上原则上不选。
各等级GPS控制点的周围应便于架设接收设备和操作，视场内不应有高度角大于15°的成片障碍物；点位应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等）不小于200米的距离，与高压输电线（1万伏以上）的距离不小于50米。
位于软土地基的点可埋设预制标石，标石预制规格必须符合GPS《规范》要求。
GPSD级点按照图B.10的要求埋设预制标石,GPSE级点埋设我院预制的规格为上表面12cm×12cm,下表面20cm×20cm,高度为55cm的标石，埋石时坑基要垫捣固的碎石层，测量标志统一采用专门在厂家定做带十字的测量标志。
GPSD级点选在楼顶时，楼顶上现场浇铸的标石尺寸:
30cm×30cm×15cm。
位于水泥路面、沥青路面的GPSE级点可以现场浇铸路面标志，浇铸尺寸:
15cm×15cm×20cm，标志采用专门在厂家定做的带十字的测量标志。
对测区内前三期已布设的GPS点，经普查若标石标志保存完好，本次可根据网形需要联测，并且平差计算，绘制点之记，在点之记和控制点成果表中应注明利用老点情况。
各等级GPS点要求实地绘点之记，点之记中需注明3个明显地物点的间距，注记至0.1米。
点之记在控制测量结束时应整理好。
3GPS外业观测
3.1GPS外业观测使用满足要求的双频GPS接收机6台，采用静态定位方式进行GPS外业观测，测前进行仪器检定。
外业观测应满足下表规定：
各级GPS网的技术指标要求
等级
GPSC级
GPSD级
GPSE级
一级
接收机类型
双频
双频或单频
双频或单频
双频或单频
标称精度
10mm＋2ppm
10mm＋5ppm
10mm＋5ppm
10mm＋5ppm
观测量
L1、L2载波相位
载波相位
载波相位
载波相位
同步观测接收机数
≥3
≥2
≥2
≥2
卫星高度角（°）
≥15°
≥15°
≥15°
≥15°
数据采样间隔（′）
10～30s
10～30s
10～30s
10～30s
有效观测卫星数
≥6
≥5
≥5
≥5
PDOP值
《6
《6
《6
《6
时段长度（min）
≥240min
≥60min
≥40min
≥30min
平均重复设站数
≥2
≥1.6
≥1.6
≥1.6
本测区的GPS天线定向，统一为接收机显示屏面朝南。
3.3观测过程中，人员不得擅自离开测站，并应防止仪器受震动和被移动，防止人和其它物体靠近天线，遮挡卫星信号。
3.4接收机观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机和手机，确需使用，在安全作业的前提下要尽量远离天线。
3.5应仔细准确地量取天线高，要求每时段测前测后各量一次，较差不得超过3mm，两次取平均值作为最后结果。
天线高记录数据不得涂改。
在每个测站上，均要求使用统一的《GPS野外观测记录表》进行准确记录，记录内容为：
点名、观测日期、天气状况、观测员、时间、天线高、接收机编号等，字迹要求端正清楚（记录表格参见附表一）。
3.6及时输出当天的GPS接收数据，并且按照年月日进行编号备份。
4.GPS基线向量的计算及检核
4.1GPS基线向量采用中海达公司的HDS2003数据处理软件进行处理计算。
可采用单基线模式解算，也可以只选择独立基线按多基线处理模式统一解算，采用双差固定解。
4.2由若干条非同步边组成的异步环，其坐标差分量闭合差和全长闭合差按下列公式执行：
Wx≤2
·Ó；Wy≤2
·Ó；Wz≤2
·Ó；W≤2
·Ó
式中：
n为异步环中基线边个数，Ó值参见前表；
W为异步环环线全长闭合差。
4.3同步环闭合差检核（1×10-6）：
Wx≤
/5·Ó；Wy≤
/5·Ó；Wz≤
/5·Ó；W≤
/5·Ó
式中：
n为同步环中基线边个数，Ó值参见前表；
W为同步环环线全长闭合差。
4.4复测基线的长度较差，不宜超过下式的规定：
ds≤2√2·Ó
4.5当检核发现环闭合差及重复边互差超过规定限差时，应分析原因，可以舍弃多余的超限基线，对构环必需的超限基线要进行重测。
5.GPS网平差计算
5.1在各项质量检验符合要求后，以所有独立基线组成GPS空间向量网，并在WGS-84地球椭球上进行三维无约束平差，基线向量的改正数（V△x、V△Y、V△Z）绝对值应满足下式要求：
V△x≤3Ó；V△Y≤3Ó；V△Z≤3Ó
当超限时，可认为该基线或其附近存在粗差基线，应采用软件提供的方法或人工方法剔除粗差基线，直至符合上式要求。
5.2在无约束平差确定的有效基线向量的基础上，在选择的国家坐标系或固原县城市坐标系下进行三维约束平差或二维约束平差。
约束点的已知点坐标，可作为强制约束的固定值。
约束平差中，基线向量的改正数与剔除粗差后的无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差（dV△x、dV△Y、dV△Z）应满足下式要求：
dV△x≤2Ó；dV△Y≤2Ó；dV△Z≤2Ó
当超限时，可认为作为约束的已知坐标与GPS网不兼容，应采用软件提供的方法或人工方法剔除某些误差较大的约束点，直至符合上式要求。
6.利用网络RTK技术
依据实际作业情况，也可考虑选用单基站RTK技术实现一级GPS控制点和图根测量控制点的加密。
按照卫星定位城市测量规范中的RTK测量技术要求施测，求得所需控制点的坐标。
（二）.高程控制测量
1布网要求
对于位于一般地区的等级GPS点，联测四等水准；位于困难地区的等级GPS点，可以考虑采用似大地水准面插值软件求解点的高程。
可以利用前三期测区内的资料联测新埋设的GPS控制点（D级GPS点，E级GPS点），采用结点网、附合水准路线的形式进行四等水准联测。
一级点和图根点也可以采用似大地水准面插值软件计算高程。
测区四等水准施测的线路长度约300公里，四等水准路线应布设为结点网。
交通条件限制，不满足成网的单独的水准附合路线长度不超过80km，环形路线长度不超过100km,同级网中结点间距离不超过30km。
2水准测量的精度
参照国家三、四等水准测量规范
2.3作业技术要求
2.3.1水准采用符合行业要求的水准仪观测。
采用电子记录时，须按现行行业标准《测量外业电子记录基本规定》ZBA76003和《水准测量电子记录规定》ZBA76005执行。
2.3.2仪器检验项目参见《国家三、四等水准测量规范》的5.2.2～5.2.2,检验方法见附录B（补充件）中的B1～B14）。
2.3.3仪器设备检验技术指标见下表:
仪器检验技术指标
序号
仪器指标项
限差
1
标尺弯度
8.0mm
2
一对标尺零点不等差
1.0mm
3
标尺基、辅分划常数偏差
0.5mm
4
一对标尺名义米长偏差
0.50mm
5
标尺分米分划误差
1.0mm
6
调焦透镜运行误差
1.0mm
7
ｉ角
20″
8
测站高差观测中误差
1.5mm
9
竖轴误差
0.5mm
2.3.4观测时，观测顺序为后-前-前-后。
水准施测需符合表8要求。
单一测站观测误差超限,在本站检查发现后可立即重测。
若迁站后才发现，则应从水准点或间歇点（须经检测符合限差）起始，重新观测。
四等水准测量的主要技术要求
等级
路线长度
km
视距长度m
前后
视距差
m
前后视距
累积差
m
黑红面
读数差
mm
黑红面
高差之差
mm
附合路线或环线闭合差mm
视线
高度
m
四等
80
≤100
≤3.0
≤10.0
3.0
5.0
±20
三丝能读数
注：
1、L为路线长度，L以公里为单位,不足1km按1km计。
2、当成像清晰、稳定时，视线长度可以放长20%。
3、水准网中结点与结点之间或结点与高级点之间的水准路线长度≤30km（同级网中结点间距离不超过30km）。
2.3.5往返测高差不符值与环线闭合差的限差:
往返测高差不符值与环线闭合差的限差按下表执行。
mm
等级
测段、路线往返测高差不符值
测段、路线的左、右路线不符值
检测已测测段高差的差
四等
±20√K
±14√L
±30√R
注:
K为路线或测段的长度,km;L为附合路线（环线）长度,km;
R为检测测段长度,km。
2.4水准平差计算
2.4.1高差和概略高程表的编算,须由两人各自独立编算一份,并校核无误。
计算水准点概略高程时，所用的高差加入下列改正（计算方法见《国家三、四等水准测量规范》）：
a.水准尺长度误差的改正;
b.正常水准面不平行的改正;
c.路（环）线闭合差的改正。
2.4.2.每完成一条水准路线的测量,须进行左右路线高差不符值及每公里水准测量偶然中误差M△的计算（不足20个测段的路线,不单独计算M△,但须与网中其他路线和并计算）,并应符合表4和表7的规定。
每公里水准测量偶然中误差M△按式
（1）计算:
M△=±√1/4n〔△△/R〕.............
（1）
式中:
△──测段往返测（或左右路线）高差不符值,mm;
R──测段长度,km;
n──测段数。
2.4.3.每完成一条附合水准路线或闭合环的测量,并对观测高差施加水准尺长度误差的改正和正常水准面不平行的改正两项改正后,计算附合路线或闭合环的闭合差W。
当构成的水准环超过20个时,还须按环闭合差W计算每公里水准测量全中误差MW。
Ｗ与MW应符合表7和表4的规定。
每公里水准测量全中误差MW按式
（2）计算:
MW=±√1/N〔WW/F〕.............
（2）
式中:
W──经过各项改正后的水准环闭合差,mm;
F──
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