临河至乌力吉段控制测量与航测成图工程技术设计书.docx
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临河至乌力吉段控制测量与航测成图工程技术设计书
目录
1、概述
2、测区自然地理概况
3、已有控制成果、成图资料
4、基本技术原则
5、航测成图过程
6、具体技术要求
7、上交成果资料
1、工程概述通过招投标程序，我院中标并接受承担内蒙古自治区交通厅临河至乌力吉段公路项目的基础控制测量、1：
2000航测成图及1：
1万地形图编绘，路线总长约255km。
1：
2000地形图成图范围为沿拟建公路中线两侧各扩500米，范围以甲方提供1：
5万地形图上所标定的为准。
2、测区自然地理概况2.1地形本测区范围呈东——西（偏北）走向，地势东（线路开始段）低，西北高，中间最高。
东部海拔约为1050米，中间部位海拔约1500米，西北部海拔约为1130米，多为高低起伏的沙丘，属半荒漠地区
2.2气象
测区地处温带季风气侯向高原性气侯过渡带，春季风沙较大。
2.3交通
测区内多沙丘，交通较为困难。
3、已有控制成果、成图资料3.1平面控制点测区沿线附近的三等以上控制点可供利用。
3.2高程控制点测区附近有Ⅰ建杭水准线路、Ⅰ杭棋水准线路、Ⅱ苏朝水准线路所设水准点。
3.31：
5万地形图。
4、基本技术原则
4.1技术规格
4.1.1成图比例尺
1：
2000，1：
1万。
1：
2000地形图，基本等高距为1米。
当首曲线图上间隔大于5cm且不能反映地貌特征时，则加绘半距曲线。
1：
1万地形图等高距为2米，用1：
5万地形图放大编绘。
4.1.2成图分幅
沿路线前进方向按整公里分幅或部分破图廓分幅。
即图幅面积采用50cm×50cm，50cm×60cm，50cm×70cm等。
垂直路线方向可以互相错开，错开的距离以0.2公里为单位。
图幅按路线前进方向顺序编号，不取图名，图名结合表用图号代替。
图幅北部图号下不注行政名称。
测绘机关名称：
呼和浩特市勘察测绘研究院。
图外整饰规格与图式相同。
4.1.3高程系
采用1985国家高程基准。
高程控制采用四等水准测量。
4.1.4坐标系统
根据国家规定，结合公路工程特点，坐标系采用投影于测区平均高程面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系，使投影变形值小于2.5cm/km。
4.2坐标系统的采用
为保证测区所选平面坐标系内投影长度变形值不大于2.5cm/km。
根据本测区的具体情况，坐标系采用公路独立坐标系，分3段设立。
1:
50000地形图上：
（第一段）Y=18450（线路终点）至Y=18530段以104°53´为中央子午线，投影到海拔1250米高程面；（第二段）Y=18530至Y=18580段以105°46´为中央子午线，投影到海拔1250米高程面；（第三段）Y=18580至Y=18690（线路起点）段以106°39´为中央子午线，投影到海拔1000米高程面；采用80西安坐标系椭球体为基准，按高斯正形投影计算平面直角坐标。
4.2.1长度变形分析：
每段测区坐标系选择的计算如下：
（1）第一段：
测区Y坐标最大跨度为40km。
西北端海拔高程1400米，中间海拔高程1200米，东南端海拔高程1480米。
测区的平均纬度Bm＝40°40´，椭球半径R约为6370km。
投影面取1250米。
由Vs／S＝ΔS／S－ΔD／D＝Ym2／（2Rm2）－H／R可算出：
最西北部位边长最大变形Vs／S＝1.97-2.35=0.38cm／km；
最东南部位边长最大变形Vs／S＝1.97-3.61=1.64cm／km；
（2）第二段：
测区西北端Y坐标最大跨度为35km，海拔高程1480米；中间海拔高程1300米，东南端Y坐标最大跨度为15km，海拔高程1150米。
测区的平均纬度Bm＝40°40´，椭球半径R约为6370km。
投影面取1250米。
由Vs／S＝ΔS／S－ΔD／D＝Ym2／（2Rm2）－H／R可算出：
最西北部位边长最大变形Vs／S＝1.51-3.61=2.10cm／km；
最东南部位边长最大变形Vs／S＝0.28+1.57=1.85cm／km；
（3）第三段：
测区西端Y坐标最大跨度为60km，海拔高程1150米；中间海拔高程1050米；东端Y坐标最大跨度为50km，海拔高程1050米。
测区的平均纬度Bm＝40°40´，椭球半径R约为6370km。
投影面取1000米
由Vs／S＝ΔS／S－ΔD／D＝Ym2／（2Rm2）－H／R可算出：
最西北部位边长最大变形Vs／S＝4.44-2.35=2.09cm／km；
最东南部位边长最大变形Vs／S＝3.08-0.78=2.30cm／km；
计算可知，坐标系的选择能够满足投影变形小于2．5cm/km的要求。
4.2.2本测区平面成果提供WGS－84坐标系、1980西安坐标系和测区独立坐标系三套成果，测区坐标系接边部位左右2公里范围的控制成果要提交2个坐标成果及相互之间的转换系数。
图纸、图形数据为独立坐标系成果。
4.3地形图精度
4.3.1平面位置中误差：
地物点对最近野外控制点的图上点位误差丘陵地不得大于0.6mm，山地不得大于0.8mm。
4.3.2高程中误差
高程注记点和等高线对最近野外控制点的高程中误差丘陵地不得大于0.5m、0．7m，山地不得大于1．2m、1.5m。
4.3.3高程注记点的密度
一般选在地物点或地形特征点上，图上密度为每100cm212－16个，居民地内不测等高线。
4.4技术依据
（1）GB6962-86《1：
500，1：
1000，1：
2000比例尺地形图航摄规范》；
（2）GB12898-91《国家三、四等水准测量规范》；
（3）JTJ／T066-98《公路全球定位系统（GPS）测量规范》；
（4）JTJ061-99《公路勘测规范》；
（5）CH2001-92《全球定位系统（GPS）测量规范》；
（6）GB／T7929-1995《1：
500，1：
1000，l：
2000地形图图式》；
（7）GB7931-87《1：
500，1：
1000，1：
2000地形图航空摄影测量外业规范》；
（8）GB7930-87《1：
500，1：
1000，1：
2000地形图航空摄影测量内业规范》；
（9）GB14804-93《1：
500，1：
1000，1：
2000地形图要素分类代码》；
（10）JTJ065-97《公路摄影测量规范》；
（11）本技术设计书。
5．航测成图过程
5.1航空摄影
由呼和浩特市勘察测绘研究院委托东方航空公司太原航空摄影中心进行航空摄影。
航摄使用运5飞机，GPS导航。
航摄仪器型号为WILDRC-10，胶片型号为2402，焦距为152mm，像幅为23CM*23CM。
且设计比例尺为1：
10000，航向重叠为60-65%，沿线路方向单航线飞行，航摄倾角不大于3°，旋偏角不大于6°。
5.2航测数字化成图
1）主要软硬件设备
软件：
a）jx4全数字摄影测量系统；
b）MicrostationJ数字化成图系统
c）空三加密软件
d）Win2000、WindownsNT网络操作系统。
e）野外测图软件
硬件：
a）jx4全数字摄影测量系统12套；
b）IMATIZER扫描仪一台；
c）HP-750Cplus喷墨绘图2台,HP-340喷墨绘图1台，HP-5000宽幅面喷墨绘图1台；
d）RTKGPS2套；
e）拓扑康数字水准仪DM-102C2台；
g）徕卡TPS802全站仪1台。
2）航测数字化成图作业流程
a）航摄底片扫描，进行图像处理；
b）空三加密；
c）导入空三加密成果，利用批处理进行相对定向、核线重采样、绝对定向、影像裁切等；
d）创建物方DEM，自动内插等高线；合并生成地形图，内业编辑、检查，最后成图。
内业测图要求在三维模式下作业，最终数据成果为三维成果。
6、具体技术要求
6.1基础控制测量
6.1.1平面控制测量
6.1.1.1等级要求
沿路线方向平均每1km埋设一个四等点（D级GPS点），相邻点要尽量通视，在工作点（隧道、立交桥等）处，应根据甲方提供的1：
1万标线图适当增加点位，以便能有效控制工作点，
6.1.1.2选点与埋石
点位要求：
（a）所有点的埋设均应有利于长期保存，始终应以看到拟建公路中线为原则，有利于路线勘测设计和施工放样。
点位距路中心线宜在50－300m范围内，不得小于50米。
（b）相邻点间必须通视良好。
（c）点位应有利于GPS信号接收。
（d）控制点应便于发展与寻找。
（e）点位标石应埋设在土质坚实的地方或稳固的建筑物上。
（f）如果点位选在建筑物上，应在地面部分埋设水准点，即平面与高程点分离时分别埋设。
埋石：
（a）标石规格：
全部采用50cm水泥桩标石，钢筋标心，钢筋标心应刻有十字，且表面要平滑。
钢筋直径选10mm。
（b）埋入地下的标石，底部土地应捣实，埋设应牢固，防止下沉。
（c）选点埋石应分组对视作业，以确保相邻点的通视。
（d）特殊路段（如沙土，软基等），埋石可参照国家有关规范执行。
（e）点位选在耕种地区时，应埋设于非耕种地上如田埂等地方，并露出地面少许。
当必须埋设于耕地内时，标石面应埋没于耕种表土层以下。
（f）点位选埋后，应准确绘制点之记，规格见JTJ／T066－98《公路全球定位系统（GPS）测量规范》，纸张用A4或B5幅面。
（g）点的编号应沿路线前进方向，以阿拉伯数字GPS001、GPS002……，顺序编号，不得重号。
（i）当利用原有点时，应采用原有点名。
6.1.1.3GPS观测与计算
观测:
（1）观测使用THALESDSNPGPS三台，标称精度5mm＋2ppm。
GPS网相邻点间弦长精度σ＝√a2+（bd）2;式中：
σ-标准误差，mm；b-比例误差系数，ppm；a-固定误差，mm；d-相邻点间距离，km。
（2）所有观测仪器均应进行检测并提交检测报告。
（3）观测按静态定位模式观测，可采用附合路线形式以菱形网、大地四边形、导线网等形式，观测时间应根据仪器精度、等级要求及基线长度等条件综合考虑。
GPS观测主要技术要求如下：
级别
卫星数
边长
（Km）
接收机
精度
卫星
高度角
GDOP
观测
时间
最弱点点位中误差
最弱边相对中误差
D级
≥4
0.5-8
5mm＋2ppm
≥15°
≦6
30分
0.05m
1/4.5万
特殊构造的四等要求（大桥、互通立交桥）：
固定误差a≦5mm，比例误差b≦2ppm，最弱相邻点点位中误差10mm。
注：
观测时间必须是有效观测时间。
天线设置对中误差小于3mm。
当边长小于200米时，边长中误差应小子20mm。
（4）GPS网应与附近高级控制点联测以便作约束平差，联测点不得少于3个。
高级点应均匀分布，且能有效控制本控制网。
当线路控制网较长时，应增加联测点的数量。
（5）观测联测时，时段之间以点连结为主，但应每隔两个观测时段，增加一条重复基线，以防粗差。
（6）每个测站应严密对中、整平。
观测前后各量取一次仪器高，其互差不得超过3mm，取平均值作为最后仪器高。
记录格式见规范JTJ／T066－98《公路全球定位系统（GPS）测量规范》。
（7）观测时认真做好记录，测站发生的异常现象应记录。
GPS数据后处理及平差计算:
（1）基线解算所需的起算点坐标，可按下列顺序选用：
国家或其它高等级的GPS控制网点即有WGS－84坐标值；
国家或其它高等级的控制点转换至WGS一84后的坐标值；
GPS单点定位观测2h以上的平差值提供的WGS－84坐标值。
（2）重复基线两个时段的成果互差，应小于GPS接收机标称精度的2√2倍。
（3）当网中有两个或两个以上已知点时，应计算闭合差。
如果已知点是原地面坐标系的点，应考虑起算数据误差的影响，如果是上一级GPS点，仍应按上式计算闭合差，其中n值应为观测边数加1。
（4）当检查数据不合格时，应对成果全面分析，对其中部分成果进行重测或补测。
（5）GPS网平差计算：
在WGS－84坐标系中进行无约束平差，检查网内GPS网的内符合精度。
无约束平差合格后，进行二维或三维约束平差。
（6）平差结果应输出所选坐标系的二维坐标，基线向量改正数、基线长、方位及点位精度，并同时输出单位权中误差及其它要输出的内容。
6.1.2高程控制测量
所有四等点（D级GPS点）均施测四等水准或测距高程导线。
6.1.2.1四等水准测量
（1）所有使用的水准仪及标尺，出测前均应检校，并提交检校资料。
（2）观测方法：
四等水准测量采用中丝读数法进行单程观测。
采用附合路线和结点网形式，不采用支水准。
（3）四等水准测量每测站照准标尺分划的顺序为：
a．后视标尺黑面（基本分划）；
b．后视标尺红面（辅助分划）；
C．前视标尺黑面（基本分划）；
d．前视标尺红面（辅助分划）；
（4）其它的基本操作严格按GB12898－91《国家三、四等水准测量规范》执行。
（5）水准测量的数据记录原则上采用手工记录，如果采用电子手薄记录，则必须打印出全部原始数据。
（6）水准测量的观测精度要求：
等级
附合
长度
最大视距长度
前后视距较差
前后视距累积差
视线高度
红黑面读数差
红黑面高差较差
间歇点高差之差
四等
30km
100m
≤3m
≤10m
0.3m
3mm
5mm
5mm
注：
结点路线长度不得超过附合路线长度的0．7倍。
水准测量主要精度要求（mm）
等级
符合路线闭合差
MΔ
Mw
四等
±25√L
±5.0mm
±10mm
注：
L一水准路线长度（km）；MΔ一每公里水准测量偶然中误差；My一每公里水准测量全中误差。
（7）水准测量的数据处理必须采用严密平差程序，并有精度评定，平差后其每公里观测高差全中误差不得大于10mm。
当使用两个不同程序时，应分别独立计算，相互比较，当分别算出的结果无粗差时，取一种成果作为最终成果。
此工程水准网应进行整体平差，其平差成果作为最终成果。
最终成果取至小数点后三位。
（8）当水准路线跨越江河（或湖塘、宽沟、洼地、山谷等），视线长度在200m以内时，可用一般观测方法进行，但在测站上应变换一次仪器高度，观测两次。
两次高差之差不超过7mm，取用两次结果的中数。
当视线长度在200m与2km之间时，限差规定按下表执行：
施测方法
等级
最大视线长度（km）
单测回数
半测回
观测组数
测回高差互差（mm）
直接读尺法
四等
0．3
2
——
16
三角高程法
四等
2．0
8
3
40√s
具体跨河场地布设及作业方法参照GB12898－91《国家三、四等水准测量规范》7．2、7．3、7．5中规定执行。
6.1.2.2测距三角高程导线测量
（1）根据路线的实际情况，对于高山地等条件特殊的个别地段，因施测水准困难也可以采用三角高程施测四等点的高程。
三角高程路线的起闭点应不低于四等水准联测的高程点。
（2）测距三角高程导线可以布设成附合导线、结点导线或导线网等形式。
（3）施测高程导线前，应沿路线选定测站，视线长度一般不大于700m，最长不得超过1km，视线垂直角不得超过15度，视线高度和离开障碍物的距离不得小于1.5m。
高程导线最大长度不应超过四等水准路线的最大长度。
（4）光电测距三角高程测量的技术要求见下表：
等级
仪器
测距边测回数
垂直角测回数
指标差较差
垂直角较差
对向观测高差较差（mm）
符合或环线闭合差（mm）
四等
DJ2
2
3
≤7″
≤7″
40√D
20√∑D
注：
D为光电测距边长度。
（5）当水准点或其他高程点无法设置测站时，可用几何水准方法引测至合适的高程点后，再按高程导线施测。
（6）高差计算时，观测斜距应施以加常数和乘常数改正、气象改正。
最终成果取至小数点后两位。
6.1.2.3采用三角高程导线施测的基础控制点，在成果表备注栏中应注记“三角高程”，以示与水准施测相区别。
6.2像片控制测量
6.2.1像控点的布设
（1）由于本测区大部分为高原山地，像控点布设采用航线网及区域网布点。
（2）采用航线网布点即按航线每分段布设六个平高点。
航线首末端上下两控制点尽量位于通过像主点且垂直于方位线的直线上，困难时互相偏离一般不得大于半条基线。
上下像控点应布在同一立体像对内。
航线中间两控制点一般应布设在首末控制点的中线上。
困难时可向两侧偏离1条基线，并力求其中一个在中线上。
应尽量避免两控制点同时向中线同侧偏离，若出现同侧偏离，最大不得超过1条基线。
（3）当航线为两条以上时，采用区域网布点。
即区域网四周布6一8个平高点，平高控制点基线间隔数为6一10条，高程控制点基线间隔数为4一6条，航线数不超过5条。
（4）当受线路比较方案、互通立交桥位置影响时，可采用不规则区域网布点。
凸处应布设平高点，凹角处布设高程点；当凹角点与凸角点之间距离超过两条基线时，在凹角处也应布设平高点。
（5）特殊情况布点：
a．航摄分区接合像控点应布设在航带重叠接合处，尽量使其公用。
不能公用时应分别布点。
b．当遇到像主点、标准点位落水，但落水范围的大小和位置不影响立体模型连接时，可视为正常航带布点；否则落水像对应进行全野外布点。
（6）为保证成图精度，在拟建公路中心线上对每个像对至少加刺一个高程点。
目标要好。
6.2.2像控点的刺点与整饰
（1）像控点的选刺，应有两人进行，一人独立刺点，实地整饰，另一人独立检查，应实地签字。
（2）平高点应目标影像清晰，实地判点精度为图上0．lmm。
目标可选在接近正交的线状地物的交点、田埂交角，围墙拐角，平顶房角，直径不大于2．0米的点状地物中心。
刺点目标即要保证平面量测的精度，又要保证高程量测的精度。
点位不应选在高程急剧变化的地方；目标点位与地面位于不同平面时，必须注明高程量至何处，且要量注比高至0.1米，点周围不等高时，应说明比高量注位置。
平高点当高程测量不方便时，也可分别作点。
（3）高程点点位应选刺在高程变化较小的地方，目标影像要清晰，以线状地物交点、点状地物、电杆，墙角为宜。
点位不宜选在高程急剧变化的地方。
（4）刺点刺孔要小，要透，不得刺偏，不得出现双孔，否则换片重刺。
（5）选刺点必须打入木桩或作其它标记。
（6）刺点说明统一以像片字头方向为上，以上、下、左、右标示方向。
（7）刺点后，应在实地编绘点位说明。
说明要简练确切，准确表达点位与周围明显地物的相关位置。
绘制局部放大点位略图。
点位图、说明、刺孔三者要一致。
（8）像片刺点采用统一编号：
a．平高点用P字头编号，如P1、P2…，高程点用G字头编号，如G1、G2…。
b．像控点刺点片整饰分别以直径7mm的红色（平高点）、绿色（高程点）圆圈整饰，红色分式注记点号和高程，高程注记至0.01米。
C．未刺在主片上的像控点及邻航区公用的像控点应在相应主片上分别用红色（平高点）和绿色（高程点）以直径12mm圆圈转标，并注记点号，邻航线公用点需说明刺点所在航区一航线一片号。
6.2.3像控点测量6.2.3.1一般规定a.平高控制点与平面控制点对最近基础控制点的平面位置中误差不应超过地物点平面位置中误差的1／5。
b．高程控制点和平高控制点对最近基础控制点的高程中误差不应超过基本等高距的1／10。
6.2.3.2本测区平高点采用GPS一次测量；高程控制点可采用GPS水准法或三角高程法施测。
a．平高点GPS一次测量的观测及精度要求：
等级
卫星数
边长km
接收机标称精度
高度角
GDOP
观测时间
E级
≥4
0.3-6
5mm+2ppm
≥15°
≤8
≥25分
注：
25分为有效同步时间。
b．CPS测量可采用附合导线形式，亦可采用单三角形，但必须起闭到两个已知点上。
c．GPS水准测量：
（1）公路带状区域GPS像片控制点的高程宜采用插值或曲线拟合的方法，以求得GPS像控点的高程异常和正常高程。
（2）联测的已知水准点宜均匀分布在带状区域的周边，联测的点数最少应为6个。
随着线路增长，要增加联测水准点的个数。
（3）拟合所得的GPS正常高应进行充分检核，且应提交检核原始记录及其成果。
6.2.3.3根据测区的具体情况，可灵活交替使用测量手段测定像控点高程。
a．采用三角高程测量时，垂直角必须直返站对测，边长为500m-1000m，路线全长高程闭合差0.05√L（m），往返测高差较差0．1S（m）,（S为边长,km）。
b．高程控制点的GPS水准测量与平高点的GPS观测要求相同。
GPS测得的高程与其它手段测得的高程之差不大于0．15米。
6.3像片调绘
调绘工作是保证地形图地理精度的主要环节，担负调绘作业的同志一定要认真负责，走到、看到、问到、保证调绘质量，做到判读准确、描绘清晰、符号运用恰当，注记准确无误。
6.3.1基本要求：
（a）本测区的调绘在有居民地的地区使用放大片（一般为一放四，即25×30cm裱板片），其余地区使用23cmx23cm像片（不裱板）。
放大片编号在原像片号加a、b、c、d，例：
2078-a
b
c
d
（b）调绘采用室内判读、野外调查的方法，以红、黑、兰、绿、棕五色颜料清绘。
颜色使用如下：
红色：
简化符号表示的道路、地类界、电力线及通迅线拐点、叉点和箭头符号；各类植被、土质的文字简注；各种注记、自由图边面积线等。
实地已拆除的临时设施概不表示，在其影像上用红色打叉。
黑色：
各类正规表示的地物、独立地物、大车路、小路、桥梁、道路附属设施、境界、人工地貌、植被符号、地理名称注记等。
绿色：
水涯线、单线沟渠及宽度注记、流向、干沟、水井、泉、输水槽、水准点、水系名称注记等。
兰色：
调绘面积及接边片号注记，围墙（兰实线）。
棕色：
冲沟、陡崖等自然地貌和沙地、沙砾地、露岩地、石块地等土质符号及山名、沟名注记。
（c）对影像清晰的地物，外业以定性调绘为主，内业仪器上定位。
（d）影像模糊或被阴影遮盖的重要地物应在调绘片上进行补调，补调方法可采用以明显地物点为起始点的交会法或截距法，补调的地物应在调绘片上（或在像片边缘，背后绘略图）标明与明显地物点相关距离。
若房屋被树木等遮盖，只能看到房屋的一个或二个角时，外业应量取足够的尺寸，供内业编辑。
（e）路堤、路堑、陡坎及梯田坎其长度大于20米、比高大于1米时须表示，丘陵地区比高大于0．5米时也须表示；山地比高大于2米，丘陵地区比高大于1米时，则要量注比高，影像清晰时由内业量注，但在隐蔽地区仍由外业量注。
（f）新增地物不补调。
（g）控制点、GPS点、导线点调绘片一律不表示，由内业按坐标展绘。
水准点应准确调注。
（h）外业以简化符号表示者，内业成图时均以正规符号表示。
（i）调绘片应将已找到的水准点表示上。
应在野外实地刺点，背面说明，必要时绘出略图。
当标石面与地面高差超过0．2米时，应在背面说明，并注记是高于地面还是低于地面。
6.3.2居民地：
（a）房屋分一般房屋和简单房屋。
一般房屋应调注材料和层次，成片正规的单幢房屋不绘轮廓线，在其影像内用红色注记材料及层次；零星分散的房屋仍要绘轮廓线。
简单房屋用红色在
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