大地测量学基础课程设计报告.docx
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大地测量学基础课程设计报告
1.设计的任务及目的要求..............................................2
2.测区的概况........................................................2
3.施工进度计划表....................................................3
4.图根控制网的布设..................................................3
4.1平面图根控制网布设....................................................3
4.1.1首级控制网的布设..............................................3
方案一：
布设闭合导线控制网.........................................5
附录一：
首级闭合导线控制网..........................................5
方案二：
布设附合导线控制网........................................7
附录二：
首级附合导线控制网..........................................7
4.1.2首级控制点布网形式的选择.........................................8
4.1.3二级加密控制点的推算............................................8
4.2水平角观测.....................................................8
4.3距离测量.....................................................10
4.4高程控制网的布设.................................................11
5.分幅和编号（附录三）.............................................14
6.附录四：
二级加密控制点的布设.......................................14
7.测图方法...........................................................14
方案一：
小平板+经纬仪测图................................................14
方案二：
全站仪全野外数据采集................................................16
方案一与方案二的比较........................................................19
8.经费预算...........................................................19
9.课程设计总结.......................................................20
1.设计的任务及目的要求
任务：
做包头市大地测量基础课程设计，在测区内进行三等三角网的布设，并且进行二等水准联测。
目的:
本次课程实习是在完成《大地测量学基础》理论学习和地形测量实习的基础上进行的，通过本次实习，使学生能够把学到的理论知识和实际有机的结合起来，充分提高对本专业的理论认识，培养学生综合利用所学测量理论知识，分析和解决本专业一般测量问题的能力。
并且，通过对所学知识系统的复习和巩固，使学生进一步掌握小地区大比例尺地形图测绘的程序和方法，从而使学生在遇到专业性的测量问题时，合理的处理这些问题的能力得到提高。
1总结和检验《大地测量学基础》基本知识的学习情况。
通过布设控制网的技术实践，深化已有知识，拓宽新的知识，掌握工程控制网技术设计的方法。
2将《大地测量学基础》课程中涉及到的名词、概念、术语、原理及理论，按照设计任务通知书的要求，经过演绎与归纳、分析与综合、抽象与具体的逻辑组合，完成技术方案设计任务，达到培养和提高学生的逻辑思维能力和创造性思维能力的目的。
3技术设计说明书是对工程设计进行解释与说明的书面材料，是一种技术性文件，设计者通过对自然语言---文字和人工语言---图像、表格、公式等各种书面符号的综合应用，可进行科技写作的锻炼，培养科技写作的实际能力。
要求：
⑴、设计的项目和内容应该齐全并符合本大纲之规定。
设计的四个阶段：
编制技术任务书、设计构思、绘制工作图、编制工程设计说明书，不可偏颇。
⑵、全部设计的论点（设计题目）应该正确、深刻，明确表示设计人所提出的主张、意见和看法。
论据（设计过程）力求做到真实、典型、充分，新颖，论据和论点应有本质的和必然的联系。
要求公式推导正确，推理符合逻辑规则。
⑶、认真编写技术设计说明书，在遣词、造句、布局、谋篇及至行款格式等方面，都要加强自我训练。
在文字语言中力求做到：
精确（确切无误）、简约（语意精粹，容量较大）、清晰（体现鲜明的逻辑性、条理性、确定性）、平实（质朴无华、庄重严谨）。
图形语言（表，图等）要能说明问题，易于理解，简洁清晰，安排得当，并且不与文字相重复。
1）进行水准及高程网的布设。
2）遵照国家颁布的《城市测量规范》进行二等水准网或一等水准网和高程网的布设以及国家三等平面控制网的布设。
3）时间要求：
要求在接到该通知后两周完成技术设计和准备工作，在十九周上交。
2.测区的概况
地形特征：
我们本次实习的测区也就是我们所在的城市---包头市，内蒙古最大城市，中国国家二线城市，同时也是内蒙古自治区的经济，交通和工业中心，呼包鄂城市群的中心城市，人均收入居内蒙古之首，是中国重要的基础工业基地和全球轻稀土产业中心，是连接华北与西北的重要经济辐射中心，中国西北最大物流中心，以其重要的工业地位和经济实力为世人瞩目。
包头地处渤海经济区与黄河上游资源富集区交汇处，北部与蒙古国东戈壁省接壤，南临黄河，东西接土默川平原和河套平原，阴山山脉横贯中部。
包头地理坐标东经109度50分至111度25分、北纬41度20分至42度40分，面积为27691平方公里。
包头境内有阴山山脉的大青山、乌拉山（以昆都仑河为界），山峰平均海拔2000米，最高峰海拔2324米。
全市由中部山岳地带、山北高原草地和山南平原三部分组成，呈中间高，南北低，西高东低的地势。
黄河流经包头市境内214公里，公路、铁路两桥并行飞架黄河南北。
气候特征：
包头属半干旱中温带大陆性季风气候。
这里景色宜人，气温适度。
据《包头市2002年国民经济和社会发展统计公报》，2002年包头市年均气温8.5℃，年最低气温-27.6℃，年最高气温40.4℃，年降水总量262.9毫米，年最大风速11.0米/秒，平均风速1.8米/秒，年日照时数2806小时，年平均相对湿度52%，全年沙尘天气12次，无霜期年平均在90—140天。
夏秋之时，是包头绝佳季节，清风送爽，花香色艳，瓜果丰盛，蔬菜充足，是理想的避暑胜地。
冬春二季，冰封雪飘，银装素裹，别具北国特色。
3.进度计划表
内容
时间
查阅原有测量资料，实地勘察测区，
熟悉测区地理概况
1天
根据图根平面控制网的布网设计进行
首级图根控制测量（内业和外业）
3天
二级加密图根控制点测量（内业和外业）
2天
高程测量及测绘前的准备工作
1天
碎步测量
6天
成果的检验，平差，成图
1天
4.测区已有测绘成果资料及利用情况
4.1三角网成果及其精度
测区内有作业所依据的细则为《城市测量规范》和《工程测量规范》及《控制测量学》。
测区没有以前测绘成果的详细资料，故需自己布设首级控制网，然后进行加密，首级平面控制网为国家三等三角网，高程控制网的最低等级至少为国家二等水准网。
其具体情况如下：
1）、三角形平均边长为8km；
2）、最小求距角为30°个别观测困难区域不得小于25°；
3）、三角形最大闭合差为±7″，闭合差正负号的分布符合偶然误差的特性。
4）、按三角形闭合差计算所得的测角中误差为±1.8″，平差后为±0.75″。
5）、最弱边边长相对中误差为1：
80000。
6）、仪器检验项目符合规范要求，归心元素的测定正确，观测成果的取舍合理。
7）、造标埋石质量良好。
经现场踏勘，四点砚标及标石保存良好。
4.2高程网成果及其精度
国家二等水准路线由西向东横穿测区北部。
根据二等水准路线略图，本测区内布设国家二等水准点两个，其名称设为1、4号。
施测精度及埋石质量均要符合现行规范要求。
为独立高程基准。
表3-1国家三等高程点成果表
点名
标志
高程
备注
1
埋石
1000.000M
国家二等水准点
4
埋石
1001.000M
国家二等水准点
4.3踏勘选点判断通视
在布设控制网之前应先进行实地踏勘，了解测区的实际地形特征，选择利于之后观测的点位。
除此之外要对已有测量成果进行核实，检查点位保存是否良好，测量数据是否可靠。
控制测量中，控制点之间的距离都比较长，在进行常规测量选点的时候还要考虑两点之间的通视情况。
判断方法如下:
1）、若没有相关图件，为判断两点间是否通视可以利用高等级的控制点，测两点间的断面图。
2）、若已有测量成果可以利用，可以用图解法在已有地形图上作图判断两点的通视情况。
5.控制网设计的概念
在控制网的技术设计中，首先考虑的是精度指标，其次是布设网费用，这是传统的技术设计方法。
这种方法主要以技术规范为依据，只要设计出的控制网经过精度估算，得出最弱边的相对精度能够满足有关规范要求，即基本上完成了技术设计任务，称这种设计方法为规范化设计。
5.1控制网的质量指标
在控制网的设计阶段，质量标准是设计的依据和目的，同时又是评定控制网的质量的指标。
质量指标包括精度标准，可靠性标准，费用标准，可区分标准及灵敏度标准等。
其中常用的是前三个标准。
1）、精度标准
控制网的精度标准以观测值仅存在随机误差为前提，使用坐标参数的方差阵Dxx或协方差阵Qxx来度量，要求网中目标成果的精度应到或高于预测的结果。
2）、可靠性标准
可靠性理论是以考虑观测值中不仅含有随机误差，粗差为前提，并把粗差归入函数模型中来评定控制网的质量。
控制网的可靠性，是指控制网能发现观测值中存在着粗差，并抵抗残存粗差对平查结果的影响。
3）、费用标准
布设任何控制网不可一味追求高精度和高可靠性不考虑费用问题，要在费用最小的情况下使其质量标准能满足要求。
6.平面坐标系统和高程系统
通过对已有资料的分析及论证，决定平面坐标系统采用独立坐标系，而高程系统则采用独立高程基准。
在图上设计时我们则暂时取图纸的西南角为坐标原点，定出测区内2个三等控制点的坐标，并以此为依据进行水准及平面控制网的设计，及精度估计。
7.布网依据的原则及起始数据的配置
7.1布网依据的原则
1）、平面采用独立坐标系，高程独立高程基准。
2）、《城市测量规范》（CJJ8—99）。
3）、《工程测量规范》（GB-50026-2007）。
4）、ZBA75001《测绘技术设计规定》。
5）、《控制测量学》
7.2起始数据的配置
起始数据是2个三等水平控制点和2个二等水准点，起始数据见表6-1和表6-2。
表6-1方案控制网起算数据列表
点名
X（m）
Y（m）
备注
1
4065193.5204
532478.9653
三等点
4
4063898.0160
530844.4549
三等点
表6-2方案水准网起算数据列表
点名
标志
H（m）
备注
1
埋石
1000.000
二等点
4
埋石
1001.000
二等点
8、平面控制
8.1平面控制网的布设，应遵循下列原则：
1、平面控制网坐标系的确定，宜满足测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km。
根据测区所处地理位置和平均高程，可按下列方法选择坐标系。
1）当投影长度变形值不大于2.5cm/km时，采用高斯正形投影3°带平面直角坐标系。
2）特殊情况下，当投影长度变形值大于2.5cm/km时，可采用：
①投影于抵偿高程面上的高斯正形投影3°带平面直角坐标系统。
②投影于1954年北京坐标系或1980西安坐标系椭球面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系。
3）投影于抵偿高程面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系。
2、大型构造物控制网与国家或路线控制网进行联系且其等级高于国家或路线控制网时，应保持其本身的精度。
3、各等级控制网应布设为近似等边三角形的网（锁），三角形内角一般不小于30°，受限制时亦不应小于25°。
4、加密网可采用插点的方法。
交会插点点位应在高等三角形的中心附近。
同一插点各方向距离之比不得超过1∶3。
对于单插点，三等点应有六个内外交会方向测定，其中至少有两个交角为60°～120°的外方向；四等点应有五个交会方向，图形欠佳时其中应有外方向。
对于双插点，交会方向数应两倍于上述规定（其中包括两待定点间的对向观测方向）。
5、一、二级小三角可采用线形锁，线形锁宜近于直伸，传距角应大于40°且小于100°，三角形的个数不得多于8个，超过8个时，应增加基线边。
表7-1三角测量的主要技术要求
等级
平均边长（km）
测角中误差（″）
起始边边长相对中误差
最弱边边长相对中误差
测回数
三角形最大闭合差（″）
DJ1
DJ2
DJ6
二等
9
1
≤1/300000
≤1/120000
12
－
－
±3.5
三等
首级
5
1.8
≤1/200000
≤1/80000
6
9
－
±7
加密
≤1/120000
四等
首级
2
2.5
≤1/120000
≤1/45000
4
6
－
±9
加密
≤1/80000
8.2控制点位的选定要求
1）、相邻点之间应通视良好，其视线距障碍物的距离，角网二等不宜小于2m；三和四等不宜小于1.5m；一级及一级以下，宜保证便于观测，以不受旁折光等影响为原则；
2）、测距边位置的选择，应满足相应测距方法对地形等因素的要求。
3）、觇标的高度应合理，作业应安全；
4）、控制点应便于长期保存、加密、扩展和寻找。
8.3首级网及加密网等级和布网方式
在对该测区进行布网设计时，首级网我们采用国家三等网，按三角网形式布设。
加密网在三等基础上布设国家四等控制网，布设成三角网形式，由于该测区地理环境比较复杂，且在测区东有一条昆都仑河，给布网设计带来了困难，因此在个别难控制的地区采用导线网的形式。
在对测区进行布网设计时，我们充分考虑了日后布设解析图根锁的要求，我们所设计的两种方案在精度方面均达到1/80000，在密度方面，两种方案均在测区布设四等点和原有三等点一起三角锁布满整个测区。
因此，此网可满足各项工程建设及日后解析图根锁（网）的要求。
具体网形及点为见布网方案图。
9.距离测量（本次设计测距用钢尺测距法）
9.1三角网的基线边、测边网及导线网的边长，应采用光电测距仪施测。
一、二级小三角的基线边或二、三级导线的边长测量，受设备限制时，可采用普通钢尺进行测量。
采用普通钢尺丈量基线长度时，应符合表6的规定。
表6普通钢尺丈量基线的技术要求
等级
定向偏向（cm）
最大高差
（m）
每尺段往返高差之差（mm）
最小
读数
（mm）
三组读
数之差
（mm）
同段尺长差
（mm）
全长各尺之差
（mm）
外业手簿计算
单位（mm）
30m
50m
30m
50m
尺长
改正
高差
二级
5
4
4
5
0.5
1.0
2.0
3.0
30
0.1
0.1
1.0
注：
表中k为基线全长的公里数。
9.2一级、二级导线采用普通钢尺丈量导线边长时，其技术要求应符合表7的规定。
表7普通钢尺丈量导线边长的技术要求
等级
定线偏差（cm）
每尺段往返高差之差（cm）
最小读数（mm）
三组读数之差（mm）
同段尺长差（mm）
外业手簿计算取值（mm）
尺长
各项改正
高差
一级
5
1
1
2
3
1
1
1
二级
5
1
1
3
4
1
1
1
注：
每尺段指两根同向丈量或单尺往返丈量。
9.3成果的记录、整理和计算
1）．观测工作结束后，应及时整理和检查外业观测手簿。
确认观测成果全部符合本规范规定后，方可进行计算。
2）．一级以上的平面控制网的计算，应采用严密平差法。
二级以下平面控制网可采用近似平差法。
3）．内业计算中数字取值精度应符合表8的规定。
表8内业计算数字取位
等级
观测方向值及各
项改正数（″）
边长观测值及各
项改正数（m）
边长与坐标
（m）
方位角
（″）
四等及以上
0.1
0.001
0.001
0.1
一级及以下
1
0.001
0.001
1
4.4高程控制网的布设（本次设计采用DS3型水准仪）
（一）一般规定
1．高程系统，宜采用1985国家高程基准。
同一条公路应采用同一个高程系统，不能采用同一系统时，应给定高程系统的转换关系。
独立工程或三级以下公路联测有困难时，可采用假定高程。
2．高程测量采用水准测量。
在进行水准测量确有困难的山岭地带以及沼泽、水网地区，四、五等水准测量可用光电测距三角高程测量。
（二）水准测量的精度
3.水准测量的精度应符合表9的规定。
表9水准测量的精度
等级
每公里高差中数误差（mm）
往返较差、附合或环线闭合差（mm）
检测已测测段高差之差（mm）
偶然中误差M△
全中误差MW
平原微丘区
山岭重丘区
三等
±3
±6
或
四等
±5
±10
或
五等
±8
±16
注：
计算往返较差时，L为水准点间的路线长度（km）；计算附合或环线闭合差时，L为附合或环线
的路线长度（km）。
n为测站数。
为检测测段长度（km）。
（三）水准点的布设
水准路线应沿公路路线布设，水准点宜设于公路中心线两侧50～300m范围之内。
水准点间距宜为1～1.5km；山岭重丘区可根据需要适当加密。
（四）水准观测
1．水准测量所使用的仪器及水准尺，应符合下列规定：
1）水准仪视准轴与水准管轴的夹角i，在作业开始的第一周内应每天测定一次，i角稳定后可每隔15天测定一次，其值不得大于20″。
2）水准尺上的米间隔平均长与名义长之差，对于线条式因瓦标尺不应大于0.10mm，对于区格式木质标尺不应大于0.5mm。
2．导线点高程测量及跨河水准测量的光电测距仪和经纬仪的检验，除按本规范第4.1.6条和4.1.7条规定的项目检验外，还须进行下列检验：
1）垂直度盘测微器行差不得大于2.0″。
2）一测回垂直角观测中误差不得大于3.0″。
3．水准测量的观测方法应符合表10的规定。
表10水准测量的观测方法
等级
仪器类型
水准尺类型
观测方法
观测方法
三等
DS1
因瓦
光学观测法
往
后-前-前-后
DS3
双面
中丝读数法
往返
后-前-前-后
四等
DS3
双面
中丝读数法
往返、往
后-后-前-前
五等
DS3
单面
中丝读数法
往返、往
后-前
4．水准测量的技术要求应符合表11的规定。
表11水准测量的技术要求
等级
水准仪的型号
视线长度（m）
前后视较差
（m）
前后视累积差（m）
视线离地面最低高度（m）
红黑面读数差（mm）
黑红面高差较差（mm）
三等
DS1
100
3
6
0.3
1.0
1.5
DS3
75
2.0
3.0
四等
DS3
100
5
10
0.2
3.0
5.0
五等
DS3
100
大致相等
—
—
—
—
（五）观测结果的重测和取舍
1．观测结果超限必须进行重测。
2．测站观测限差超限必须立即重测，否则从水准点或间隙点起重测。
3．测段往返测高差较差超限必须重测，重测后应选用往返合格的成果。
如重测结果与原测结果分别比较，较差均不超过限差时，取三次结果的平均值。
4．每条水准路线按测段往返测高差较差，或附合路线的环线闭合差在计算高差中误差M△或高差中数的全中误差MW超限时，应先对路线上闭合差较大的测段进行重测。
M△和MW按以下两式计算：
；
式中：
△——测段往返高差不符值（mm）；
R——测段长（km）；
n——测段数；
W——水准路线经过各项修正后的环线闭合差（mm）；
N——水准环数；
F——水准环线周长（km）。
（六）根据首级控制网的布设，在闭合或附合导线网的基础上布设高程控制网。
高差闭合差的计算:
fh=∑h测－∑h理
《城市测量规范》规定：
对于图根水准测量，在平坦地区容许的高差闭合差为
fh容=±40″√L（mm）
式中L——水准路线总长度，km。
高差闭合差的分配原则是按与路线长度L成正比的原则，将高差闭合差反号进行分配。
其数学公式表示为
Vi=-fh/L*（Li）
式中L——水准路线总长度，km；
Li——第i测段的路线长度，km；
Vi——分配给第i测段观测高差hi上的改正数，mm。
高差闭合差分配后应该进行校核计算，若
∑Vi＝-fh，则说明计算无误。
最后计算改正后的高差
h改=hi+Vi
5.分幅和编号（见内蒙古科技大学校园平面图）
6.附录四：
二级加密控制点的布设（见内蒙古科技大学平面图）
备注：
在高职院的图根点没有已知的控制点，因此只好采用引点的方式进行测量。
7.测图方法
方案一：
小平板+经纬仪测图
按要求，测绘一幅1：
500图，分幅按40*40cm，按校园大小可分为8幅图进行测绘。
1、图纸要求
使用一面打毛的乳白色半透明聚脂薄膜图纸，厚度0.07~0.1㎜，经热定开型处理后变形率小于0.4‰。
2、绘制坐标格网要求
先在图纸上
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