数字地形图测绘技术设计书.docx

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数字地形图测绘技术设计书

经济开发区东西片区1：

500数字地形图测绘

技术设计书

1概述

1．1任务来源

为满足经济开发区建设和**的需要,受投资经营有限公司的委托，对经济开发区东、西片区进行1:

500航空摄影数字地形图测绘工作。

本项目工期紧迫，而航摄工作受天气影响无法照常进行，不能保证1:

500航空摄影数字地形图的制作工期，为此成图方法改为全野外数字采集成图。

1．2测区范围

测区位于。

测区包括经济开发区东、西两个片区，以**红线为界，呈现不规则形状，约18.5km2（以最终成图面积为准）。

2测区概况

**镇地处区的北面，距离区约10km，沿万红路向北可直达**镇。

测区主要居民点包括***。

测区道路较发达，交通尚属方便。

测区周边地形为高山，中间形成洼地，主要种植龙眼、蔬菜及水稻。

3已有资料

3.1控制点成果

测区周边有***控制、***水准点，高程属1985国家高程，可作为平面和高程之起算。

3.2地形图资料

本测区有1：

1万地形图可以作为工作用图。

4基本技术要求

4.1作业依据

（1）GB/T20257.1-2007《1:

500,1:

1000,1:

2000地形图图式》，以下简称《图式》

（2）CJJ73-97《全球定位系统城市测量技术规程》

（3）CJJ8-99《城市测量规范》，以下简称《规范》

（4）GB12898-91《国家三、四等水准测量规范》

（5）GB21139-2007《基础地理信息标准数据基本规定》

（6）GB/T13923-2006《基础地理信息要素分类与代码》

（7）CH/T1004-2005《测绘技术设计规定》

（8）CH/T1001-2005《测绘技术总结编写规定》

（9）GB/T18316-2008《数字测绘成果质量检查与验收》

（11）本《技术设计书》

4.2数学基础及等高距

（1）平面坐标系：

控制点提供1980西安坐标系和**市城市坐标系，成图

基准采用**市城市坐标系。

1980西安坐标系：

**市城市坐标系：

（2）高程系统：

1985国家高程基准。

（3）等高距：

测图比例尺为1：

500，基本等高距为0.5m。

4.3产品内容

（1）控制点成果表，包括D、E级GPS、四等水准及图根控制点成果表。

（2）按街坊分幅的全要素1：

500数字线划图（以下称街坊图）数据；

（3）根据验收合格的街坊图数据编制标准分幅（50cm×50cm）的全要素1:

500数字地形图数据；

4.4图幅分幅及编号

（1）采用50×50cm的正方形分幅。

（2）地形图采用正方形分幅，规格为50cm×50cm，图幅分幅编号采用1:

2000地形图50cm×50cm的基本图幅的西南角坐标的X、Y为行列数作为基本编号，如X=2952.0km,Y=464.0km,其1:

2000地形图图幅编号为952464，1:

1000地形图图幅编号952464-A、952464-B、952464-C、952464-D，1:

500地形图图幅编号为952464-01、952464-02、952464-03、……、952464-14、952464-15、952464-16。

具体详见下图（图例）：

4．5成图精度

4.5.1.平面精度

（1）图上地物点对最近野外控制点的平面位置中误差不得大于下表所列中误差。

地物点点位中误差与间距中误差（图上mm）

地形类别

平面位置点位中误差（mm）

临近地物点间距中误差（mm）

平地（丘陵地）

0.5

0.4

山地

0.75

0.6

注：

特殊困难地区的平面中误差可按上表规定放宽50％。

4.5.2高程精度

（1）基本等高距为0.5米，高程注记点注至0.01米

（2）城市建筑区和平坦地区的高程注记点相对于邻近控制点的高程点中误差不得大于±0.15m。

（3）其它地区地形图高程精度以等高线插求点的高程中误差来衡量。

等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差，应符合下表规定：

等高线插求点的高程中误差

地形类别

平地

丘陵地

山地

高山地

高程中误差（等高线）

≤0.33m

≤0.5m

≤0.66m

≤1m

注：

森林隐蔽等特殊困难地区，可按表中规定值放宽50％。

4.5.3接边精度

相邻图幅地物平面位置和等高线接边较差一般不得大于上述列表中误差的2倍，属性方面应保持一致。

4．6工作流程

首级控制测量（D级GPS、E级GPS及四等水准）

编写技术总结和自检报告

甲方组织1：

500数字地形图验收

5．首级控制测量

5．1首级控制测量的内容与基本要求

本项目首级控制测量包括D级GPS、E级GPS及四等水准测量，要求每平方公里布设不少于2个首级控制点（包括D级GPS、E级GPS）。

控制网的布设应遵循从整体到局部，从高级到低级，分级布网，逐级加密的原则。

D级GPS在C级GPS控制点的基础上，在测区的东、西部片区以边连式均匀布设。

其最弱点（相对于起算点）的点位中误差不得超过±5cm。

E级GPS在D级GPS控制点的基础上，沿道路、居民地以及测区外围以边连式布设。

其最弱点（相对于起算点）的点位中误差不得超过±5cm。

5.2D级GPS控制测量

5.2.1D级GPS控制布网

D级GPS控制测量以**省C级GPS点**、**为基础，采取边连式布设约6个D级GPS网（点），平均边长不大于3.0km，其中联测C级GPS点Q003、Q011，便于数据转换和检核。

D级GPS控制网最简独立闭合环或附合路线边数及相邻点之间的平均距离如下表：

级别

闭合环或复合路线边数

相邻点间平均距离

D级

≤8条

≤3.0km

相邻点最小距离可为平均距离的1/3-1/2；最大距离可为平均距离的2-3倍。

5.2.2D级GPS控制网选点

D级GPS控制网选点必须遵守下列原则，并按下列规定进行。

（1）选点人员应由熟悉GPS测量技术的人员承担。

选点前必须充分研究设计书的要求；充分了解测区的地理、地质、水文、气象等环境信息；熟悉可利用的各种设施、位置环境、交通、水电等信息。

（2）GPS待定点预先在1∶1万图上圈定，至少应保证有一点与其他点两两互相通视，以满足一级导线布设的要求。

点位应选在基础稳定，土质坚实的地面上或高大稳固的建筑物上，以便长期保存利用，点位目标要显著突出。

（3）应便于安置接收机设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角应小于15°，以减少GPS信号被遮挡或障碍物吸收。

（4）应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等），其距离不得小于200m；远离高压输电线其距离不得小于50m，以避免电磁场对GPS信号的干扰。

（5）附近不应有强干扰卫星信号接收的物体，并尽量避开大面积水域，以减弱多路径效应的影响。

（6）点位应选在交通方便，有利于其它观测手段扩展与联测的地方。

（7）网形应有利于同步观测边、点联结。

（8）选点时应设计水准联测路线，对于要联测等级水准的GPS控制点，尤其是当点位处于河流、湖泊、水库的边缘时，在其位置选择上一定要考虑其水准联测的可能性。

（9）点之记：

在埋石工作完成后按照统一格式绘制和整理点之记，采用标准A4纸张打印输出，确保点之记内容完整、格式统一、整齐美观。

点之记中的交通路线图、交通情况、点位略图及点位说明要尽可能多地增加找点信息，以便查找点位，并力求简单明了、语言精练。

位于测图范围内的D级GPS点无需绘制点之记。

5.2.3D级GPS控制网埋石

（1）埋石点的埋设规格见下图：

（单位:

cm）

（2）控制点中心标志要求：

GPS点中心标志均为：

Φ5cm×0.5cm的不锈钢顶盖，中间焊接10cm长Φ0.8cm的实心不锈钢螺丝，底部有螺丝帽。

不锈钢顶盖中间有球面隆起，并刻有“＋”字，不锈钢标志面上部刻有“**市**局”，下部刻有“GPS控制点”字样。

（3）GPS点的埋设要求:

◇在水泥路面上埋设时，用切割机切割成20cm×20cm的正方形边框，边槽深0.5cm，宽0.5cm，中心用冲击钻钻孔，埋入标志，并用混凝土固紧，标石面与地面高度保持一致。

◇在沥青路面上埋设时，先将沥青面凿成20cm×20cm的正方形，深度以凿到路基碎石为准，清去杂土，灌入混凝土并埋入标志，标石面与地面高度保持一致。

◇在岩石面上可采用浇灌岩标办法，标石规格为20cm×30cm×15cm的混凝土标石，标石面与岩石表面高度保持一致。

◇在房顶表面浇灌房标时，标石规格为20cm×30cm×15cm的混凝土标石，浇筑前应将与屋顶的接触面打毛，再打入3-4颗水泥钉并清洗干净，使标石底面与房顶接触牢固，房标禁止浇灌在隔热层上；

◇在土质地面埋设标石时，标石规格为20cm×40cm×40cm的混凝土标石（可以是预制的混凝土标石，也可以现场浇注）。

标石面高出地面1～2cm，便于找点和利用。

◇控制点埋设时，不锈钢标志面与标石面高度保持一致，以利于水准联测时标尺的自由转动。

5.2.4D级GPS控制网点位编号

D级GPS点的点名冠以WA**D加流水编号，如：

WA01D、WA02D、……WAnnD，点之编号尽量做到顺序连号，不得有重号。

当与旧点重合时，尽量利用旧点标石，采用原编号，并在点之记和控制点成果表中加以备注说明。

5.2.5D级GPS网（点）观测

5.2.5.1观测前的准备工作

（1）本次GPS网（点）的观测采用经计量单位检定合格的6台套以上中海达HD8200GGPS接收机进行同步观测同组卫星。

D级GPS控制网的野外观测仪器应满足下表的要求：

级别

接收机类型

观测量

同步观测接收机数

标称精度

D级

单频或双频

L1载波相位

≥2

≤（10mm+5×10-6×d）

（2）作业前应事先编制GPS卫星可见性预报表，并根据作业的接收机台数，编制作业调度表，其内容应包括观测时间、测站号、测站名称及接收机号等。

5.2.5.2观测的基本技术要求

D级GPS控制网观测的基本技术要求应符合下表的规定：

项目级别

D级

卫星截止高度角（°）

15

同时观测有效卫星数

≥4

有效观测卫星总数

≥4

平均重复设站数

≥1.6

时段长度min

静态

≥45

采样间隔s

静态

10-30

时段中任一卫星有

效观测时间min

静态

≥15

注：

本次D级GPS网的观测全部采用静态定位方式。

5.2.5.3天线安置应符合下列要求：

（1）用三脚架安置天线时一定要严格整平、对中，对中误差不应大于3mm，天线定向线应指向磁北，定向误差不得大于±5°。

（2）天线高量测时，应量测互为120°天线的三个位置，当互差小于3mm后，取中数采用，否则，应重新架设、整平仪器，量取天线高。

在每时段的观测前后应各量测一次天线高，读数精确至1mm。

（3）GPS接收机开机经检验有关指示灯与仪表显示正常后，方可进行自测试并输入测站、观测单元和时段等控制信息。

（4）观测期间，不得在天线附近50m以内使用电台，严禁10m以内使用对讲机和手机。

5.2.5.4D级GPS测量记录

（1）D级GPS测量记录手簿应采用统一印制的观测手簿进行记录，并应根据点位周围环境变化的情况更新点之记，观测手簿应用2H铅笔或碳素墨水填写。

（2）观测原始数据要转换为RINEX格式文件，且RINEX文件应满足下列要求：

◇保证数据文件中测站点名及其它信息的正确性；

◇保证数据文件中天线高的正确性，要求与手簿记录中的一致；

◇确保文件名的正确性和唯一性。

（3）无论原始观测数据，还是RINEX格式数据均要求做备份，应在现场复制一套，另一套保存在计算机硬盘中。

（4）测站上所有规定作业项目经认真检查均符合要求，记录资料完整无缺，将点位恢复原状后方可迁站。

5.2.6数据处理

（1）外业观测数据处理

D级GPS控制网的野外数据处理宜利用GPS接收机的随机软件，按原码采用双差相位观测值进行基线解算，采用双差固定解作为最终结果。

外业观测采集的数据通过随机软件输入计算机内，应转成RINEX格式进行备份。

（2）外业观测数据质量检核

◇相邻点间基线长度精度用下式表示：

σ=±

式中：

σ—标准差（基线向量的弦长中误差mm）

a—固定误差=10mm

b—比例误差系数=20ppm

d—相邻点间距离（km）

◇同一时段观测值得数据剔出率，其值宜小于10%。

◇同步环坐标分量及环线全长相对闭合差应满足以下要求：

等级

类型

D级

E级

坐标分量相对闭合差

6PPM

9PPM

全长相对闭合差

10PPM

15PPM

◇独立环闭合环坐标分量及环线全长相对闭合差应满足以下要求：

Wx≤3

σWy≤3

σWz≤3

σWs≤3

σ

式中：

n为独立环边数；Ws=

σ—相应级别规定的精度（按网的实际平均边长计算）。

◇复测基线的长度较差ds，两两比较应满足：

ds≤2

σ

σ—相应级别规定的精度（按网的实际平均边长计算）。

5.2.7平差计算

在基线向量检验符合要求后，按照《全球定位系统城市测量技术规程》（CJJ73-97）的要求，进行GPS网的无约束平差和约束平差。

平差计算宜采用中海达公司的HDS200310.34版随机软件进行。

（1）无约束平差

无约束平差以三维基线向量及其相应方差—协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS-84系三维坐标为起算依据，进行GPS网的无约束平差。

平差结果须提供各点在WGS-84系下的三维坐标、各基线向量及其改正数和其精度信息。

无约束平差中，各基线分量改正数绝对值应满足：

V△x≤3σ；V△y≤3σ；V△z≤3σ

σ—相应级别规定的精度（按网的实际平均边长计算）。

（2）约束平差

利用无约束平差后的可靠观测量，在1980西安坐标系和**市城市坐标系下进行三维约束平差或二维约束平差。

平差中，对已知点坐标、已知距离和已知方位，可以强制约束，也可以加权约束。

平差结果应输出在相应坐标系中的三维或二维坐标、基线向量改正数、基线边长、方位、转换参数及其精度信息。

约束平差中，基线分量的改正数与无约束平差结果的同一基线相应改正数较差的绝对值应满足：

dV⊿x≤2σdV⊿y≤2σdV⊿z≤2σ

σ—相应级别规定的精度（按网的实际平均边长计算）。

（3）精度指标

D级GPS控制网平差后网中最弱相邻点的相对点位中误差不大于±5cm，D级GPS网最弱边的边长相对中误差不应大于1/45000。

5.2.8GPS高程拟合

位于楼顶及高差比较大的山地上等不便于进行水准高程联测的D级GPS点，其高程采用二次曲面拟合方式求得。

平差时利用已联测等级水准的C、D级GPS控制点进行高程约束，所选择的约束点一般应在4点以上且须分布均匀。

5.3E级GPS控制测量

5.3.1E级GPS控制布网

E级GPS控制测量以D级GPS点为基础，采取边连式线的形式布设E级GPS网（点），平均边长不大于1.0km。

E级GPS控制网最简独立闭合环或复合路线边数及相邻点之间的平均距离如下表：

级别

闭合环或复合路线边数

相邻点间平均距离

E级

≤10条

≤1.0km

相邻点最小距离可为平均距离的1/3-1/2；最大距离可为平均距离的2-3倍。

5.3.2E级GPS控制网选点

E级GPS控制网选点必须遵守下列原则，并按下列规定进行。

（1）选点人员应由熟悉GPS测量技术的人员承担。

选点前必须充分研究设计书的要求；充分了解测区的地理、地质、水文、气象等环境信息；熟悉可利用的各种设施、位置环境、交通、水电等信息。

（2）GPS待定点预先在1∶1万图上圈定，应采用一级导线直接通视法保证相邻点通视，以满足甲方以后日常测量使用方便的要求。

点位应选在基础稳定，土质坚实的地面上或高大稳固的建筑物上，以便长期保存利用，点位目标要显著突出。

（3）应便于安置接收机设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角应小于15°，以减少GPS信号被遮挡或障碍物吸收。

（4）应远离大功率无线电发射源（如电视台、微波站等），其距离不得小于200m；远离高压输电线其距离不得小于50m，以避免电磁场对GPS信号的干扰。

（5）附近不应有强干扰卫星信号接收的物体，并尽量避开大面积水域，以减弱多路径效应的影响。

（6）点位应选在交通方便，有利于其它观测手段扩展与联测的地方。

（7）网形应有利于同步观测边、点联结。

（8）选点时应设计水准联测路线，对于要联测等级水准的GPS控制点，尤其是当点位处于河流、湖泊、水库的边缘时，在其位置选择上一定要考虑其水准联测的可能性。

（9）点之记：

E级GPS点位于测图范围，无需绘制点之记。

5.3.3E级GPS控制网埋石

（1）埋石点的埋设规格见下图：

（单位:

cm）

（2）控制点中心标志要求：

GPS点中心标志均为：

Φ5cm×0.5cm的不锈钢顶盖，中间焊接10cm长Φ0.8cm的实心不锈钢螺丝，底部有螺丝帽。

不锈钢顶盖中间有球面隆起，并刻有“＋”字，不锈钢标志面上部刻有“**市**局”，下部刻有“GPS控制点”字样。

（3）GPS点的埋设要求:

◇在水泥路面上埋设时，用切割机切割成20cm×20cm的正方形边框，边槽深0.5cm，宽0.5cm，中心用冲击钻钻孔，埋入标志，并用混凝土固紧，标石面与地面高度保持一致。

◇在沥青路面上埋设时，先将沥青面凿成20cm×20cm的正方形，深度以凿到路基碎石为准，清去杂土，灌入混凝土并埋入标志，标石面与地面高度保持一致。

◇在岩石面上可采用浇灌岩标办法，标石规格为20cm×30cm×15cm的混凝土标石，标石面与岩石表面高度保持一致。

◇在房顶表面浇灌房标时，标石规格为20cm×30cm×15cm的混凝土标石，浇筑前应将与屋顶的接触面打毛，再打入3-4颗水泥钉并清洗干净，使标石底面与房顶接触牢固，房标禁止浇灌在隔热层上；

◇在土质地面埋设标石时，标石规格为12cm×20cm×60cm的混凝土标石（可以是预制的混凝土标石，也可以现场浇注）。

，标石面高出地面1～2cm，便于找点和利用。

◇控制点埋设时，不锈钢标志面与标石面高度保持一致，以利于水准联测时标尺的自由转动。

5.3.4E级GPS控制网点位编号

E级GPS点的点名冠以WA**E加流水编号，如：

WA01E、WA02E、……WAnnE，点之编号尽量做到顺序连号，不得有重号。

当与旧点重合时，尽量利用旧点标石，采用原编号，并在控制点成果表中加以备注说明。

5.3.5GPS网（点）观测

5.3.5.1观测前的准备工作

（1）本次GPS网（点）的观测采用经计量单位检定合格的6台套以上中海达HD8200GGPS接收机进行同步观测同组卫星。

E级GPS控制网的野外观测仪器应满足下表的要求：

级别

接收机类型

观测量

同步观测接收机数

标称精度

E级

单频或双频

L1载波相位

≥2

≤（10mm+5×10-6×d）

（2）作业前应事先编制GPS卫星可见性预报表，并根据作业的接收机台数，编制作业调度表，其内容应包括观测时间、测站号、测站名称及接收机号等。

5.3.5.2观测的基本技术要求

E级GPS控制网观测的基本技术要求应符合下表的规定：

项目级别

E级

卫星截止高度角（°）

15

同时观测有效卫星数

≥4

有效观测卫星总数

≥4

平均重复设站数

≥1.6

时段长度min

静态

≥45

采样间隔s

静态

10-30

时段中任一卫星有

效观测时间min

静态

≥15

注：

本次E级GPS网的观测全部采用静态定位方式。

5.3.5.3天线安置应符合下列要求：

（1）用三脚架安置天线时一定要严格整平、对中，对中误差不应大于3mm，天线定向线应指向磁北，定向误差不得大于±5°。

（2）天线高量测时，应量测互为120°天线的三个位置，当互差小于3mm后，取中数采用，否则，应重新架设、整平仪器，量取天线高。

在每时段的观测前后应各量测一次天线高，读数精确至1mm。

（3）GPS接收机开机经检验有关指示灯与仪表显示正常后，方可进行自测试并输入测站、观测单元和时段等控制信息。

（4）观测期间，不得在天线附近50m以内使用电台，严禁10m以内使用对讲机和手机。

5.3.5.4E级GPS测量记录

（1）E级GPS测量记录手簿应采用统一印制的观测手簿进行记录，并应根据点位周围环境变化的情况更新点之记，观测手簿应用2H铅笔或碳素墨水填写。

（2）观测原始数据要转换为RINEX格式文件，且RINEX文件应满足下列要求：

◇保证数据文件中测站点名及其它信息的正确性；

◇保证数据文件中天线高的正确性，要求与手簿记录中的一致；

◇确保文件名的正确性和唯一性。

（3）无论原始观测数据，还是RINEX格式数据均要求做备份，应在现场复制一套，另一套保存在计算机硬盘中。

（4）测站上所有规定作业项目经认真检查均符合要求，记录资料完整无缺，将点位恢复原状后方可迁站。

5.3.6数据处理

（1）外业观测数据处理

E级GPS控制网的野外数据处理宜利用GPS接收机的随机软件，按原码采用双差相位观测值进行基线解算，采用双差固定解作为最终结果。

外业观测采集的数据通过随机软件输入计算机内，应转成RINEX格式进行备份。

（2）外业观测数据质量检核

◇相邻点间基线长度精度用下式表示：

σ=±

式中：

σ—标准差（基线向量的弦长中误差mm）

a—固定误差=10mm

b—比例误差系数=20ppm

d—相邻点间距离（km）

◇同一时段观测值得数据剔出率，其值宜小于10%。

◇同步环坐标分量及环线全长相对闭合差应满足以下要求：

等级

类型

D级

E级

坐标分量相对闭合差

6PPM

9PPM

全长相对闭合差

10PPM

15PPM

◇独立环闭合环坐标分量及环线全长相对闭合差应满足以下要求：

Wx≤3

σWy≤3

σWz≤3

σWs≤3

σ

式中：

n为闭合环边数；Ws=

σ—相应级别规定的精度（按网的实际平均边长计算）。

◇复测基线的长度较差ds，两两比较应满足：

ds≤2

σ

σ—相应级别规定的精度（按网的实际平均边长计算）。

5.3.7平差计算

在基线向量检验符合要求后，按照《全球定位系统城市测量技术规程》（CJJ73-97）的要求，进行GPS网的无约束平差和约束平差。

平差计算宜采用中海达公司的HDS200310.34版随机软件进行。

（1）无约束平差

无约束平差以三维基线向量及其相应方差—协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS-84系三维坐标为起算依据，进行GPS网的无约束平差。

平差结果须提供各点在WGS-84系下的三维坐标、各基线向量及其改正数和其精度信息。

无约束平差中，各基线分量改正数绝对值应满足：

V△x≤3σ；V△y≤3σ；V△z≤3σ

σ—相应级别规定的精度（按网的实际平均边长计算）。

（2）约束平差

利用无约束平差后的可靠观测量，在1980西安坐标系和**市城市坐标系下进行三维约束平差或二维约束平差。

平差中，对已知点坐标、已知距离和已知方位，可以强制约束，也可以加权约