测绘专业工程测量课程设计.docx
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测绘专业工程测量课程设计
1.任务概述
1.1任务目的
为了更好的掌握课堂上所学的知识，熟练掌握平面控制测量、高程控制测量、碎步测量、曲线放样等知识，绘制1:
500数字化地形图。
1.2任务要求
（1）完成对支漳河（拦水坝至邯大公路段）的平面控制测量、高程控制测量、碎部测量等，并绘制1:
500数字化地形图，根据测得的数据绘制河道横断面图，最后将工程设计书中的曲线进行GPS放样。
遵照国家颁布的《城市测量规范》进行水准网和控制网的布设。
（2）完成对河北工程大学（包括东校区、主校区、西校区、家属区等部分）的平面控制测量、高程控制测量、碎部测量，并绘制1：
:
1000数字化地形图。
2.测区整体概况
2.1地理条件
支漳河分段位于邯郸市南面的支漳河的中华桥到滏西桥段（位置如图1）。
测区长约一千八余百米，宽约二百米，面积约三十六万平方米。
图1
河北工程大学处于邯郸市区南郊（位置如图2），沿城市外围，沿线地势平坦，并且植被较少，无不良地质条件，目前河北工程大学占地约2340亩，校舍建筑面积90.8万平方米，校舍、宿舍等建筑物较为集中，树木与花圃繁多。
图2
2.2气候概述
（1）测区所属的邯郸市暖温带大陆性季风气候，四季分明。
春季风多干旱，夏季炎热多雨，秋季温和凉爽，冬季寒冷干燥，年平均气温13.5℃，最冷月份（一月）平均气温-2.3℃，极端最低气温-19℃，最热月份（七月）平均气温26.9℃，极端最高气温42.5℃，全年无霜期200天，年日照2557小时降水量在77～197毫米之间春季降水在时间和空间上分布不均：
3月份月降水量为3～27毫米，大部分地区较常年偏少；4月份月降水量为10～39毫米。
四季变化较明显，雨水适中。
秋、春两季短，冬、夏两季长。
适宜春、秋季进行测量活动。
2.3交通通讯状况
测区位于S313邯大公路附近，交通比较便利。
如图3:
图3
2.4测区进行测绘困难情况
测区距离市区比较近，进行测量工作时交通很方便。
测区地势较为单一，通行便利，又区内视野开阔、地表土壤层厚且实，整体选点，布点及埋设标石方便；测区内河流为支漳河，水位较深，对我们进行测绘工作时的安全有一定的影响。
3.测量依据的原则
1．《工程测量规范》GB50026-2007。
2．《城市测量规范》（CJJ8-99）。
3．《全球定位系统城市测量技术规程》。
4.《1:
500、1:
1000地形图数字化规范》GB/T17160-1997。
5.《全球定位系统（GPS）测量规范》GB\T18314-2001
6.测绘技术设计规定CH1004-2005
4.测区选点
本次测量工作的首级网的平面控制测量按照GPS-D级网控制测量规范及方法施测，其精度需满足D级网各项精度指标。
在支漳河两侧，埋设12个木桩和钢钉，全局性考虑，既要便于进行导线测量，同时考虑到通视情况良好，便于进行碎步测量，并使所选点位构成良好的图形。
选点同时绘制各点点之记，便于以后找点。
4.1选点要求
1.远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不小于200m。
2.附近不应有强烈反射卫星信号的物体（如大型建筑物等）。
3.点位选在视野开阔，展望良好的地方，障碍物高度角不高于15º,以便于扩展和加密低等点；
4.地面基础稳定，便于保存、加密、扩展和寻找；
5.点位离公路，铁路和其他建筑以及高压线等应有一定距离，其距离不得小于50m。
6.交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测；
7.充分利用符合要求的旧有控制点；
8.选站时应尽可能使测站附近的小环境（地形、地貌、植被等）与周围的大环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差。
4.2标石类型
GPS-D级网埋设标石类型如图4:
图4普通标石
4.2.1埋石原则
1.各级GPS点的标石应用混凝土灌制。
其规格应不小于同类标石的规定。
2.埋设天线墩、基岩标石、基本标石时，应现场浇灌混凝土。
普通标石可预
先制作，然后运往各点埋设。
3.埋设标石，须使各层标志中心严格在同一铅垂线上，基偏差不得大于2mm。
强制对中装置的对中精度不得大于1/mm。
4.当利用旧点时，应首先确认该点标石完好，并符合同级GPS点埋石要求，且能长期保存。
必要时需要挖开标石侧面查看标石情况。
如遇到标石被破坏，可以下标石为准，重埋上标石。
5.方位点应埋设普通标石，并加适当标注，以便与GPS点相区分。
6.GPS点埋石所占土地，应经土地使用者或管理部门同意，并办理相应手续。
4.2.2标石埋设的要求
1.盐碱地区埋设混凝土标石，须加涂沥青，以防腐蚀。
2.在泥土松软、地下水位较高的地区或沼泽地区埋设标石时，除应尽量选择好埋石地点以外，应在盘石下边浇灌混凝土底层。
3.埋石时，须使各层标石的标志中心严格在同一铅垂线上，其偏差不大于2mm。
并用钢尺量取各层标石面间的垂直距离，填记于点之记的标石断面图中，结果取至厘米。
5.仪器的选择
序号
仪器名称
型号
备注
1
科力达全站仪
KTR440r
用于控制和碎步测量
2
棱镜
------
用于控制和碎步测量
3
GPS接收机
华测X-90
曲线放和RTK图根控制测量
4
DSZ1水准仪
DSZ1
水准测量
6.支漳河分段测区
6.1平面控制测量
首级控制网采用GPS-D级测量精度。
采用GPS静态测量的方法进行实测。
精度分析：
固定误差：
≤10mm；比例误差系数：
≤10
在设计图上应标出新设计的GPS点的点位、点名、点号和级别，还应标出相关的各类测量站点、水准路线及主要的交通路线、水系和居民地等
6.1.1网布设原则
网的布设应视其目的、要求的精度、卫星状况、接收机类型和数量、测区已有资料、测区地形和交通状况以及作业效率综合考虑，按照优化设计原则进行。
1.D级GPS网可布设成多边形或附合路线。
2.最简单的独立闭合环或附和路线边数的规定。
D级GPS网中每个闭合环或附合线路中的边数应符合表6-1的规定。
级别
D级
闭合环或附合线路边数（条）
≤8
3.GPS网中相邻点之间的平均距离5-10km
4.为求定GPS点在某一参考坐标系中坐标，应与该参考坐标系中的原有控制点联测，联测的总点数不得少于1点。
5.在需用常规测量方法加密控制网的地区，CDE级GPS网点应有1~2方向通视。
6.为求得GPS网点的正常高，应根据需要适当进行高程联测。
D级与E级网可依具体情况确定联测高程的点数。
7.CDE级GPS点按,GB12898四等水准或与其精度相当的方法进行高程联测。
6.1.2网形设计的基本要求
GPS快速静态定位网的布设，除应满足上述有关规定外，还应满足下列要求：
1.相邻地区两个观测单元之间的流动站的重合点数：
C和D级不应少于2点，E级不应少于1点；
2.相邻点的距离大于20km时，应采用GPS静态定位法施测
3.当网中相邻点间距离小于该级别所要求的相邻点间最小距离时，两相邻点必须直接进行同步观测；
4.对于双参考站作业方式，不同观测单元的基准基线宜相互联结，以构成整个网的骨架；
5.D和E级GPS网可采用单参考站作业方式，对相邻观测单元的一些流动测站点必须进行二次设站观测。
6.1.3D级GPS测量技术规定
项目级别
D级
卫星截止高度角（º）
15
同时观测有效卫星总数
≥4
有效观测卫星总数
≥4
观测时段数
≥1.6
时段长度（min）
静态
≥45
快速静态
双频+P（Y）
≥5
双频全波
≥10
单频或双频半波
≥20
采样间隔（s）
静态
10～30
快速静态
5～15
时段中任意卫星有效观测时间（min）
静态
≥15
快速静态
双频+P（Y）
≥1
双频全波
≥3
单频或双频半波
≥5
点位几何图形强度因子PDOP
≤6
注：
1.计算有效观测卫星总数时，应将各时段的有效观测卫星数扣除其间的重复卫星数。
2.在时段中测量时间符合表中第七项规定的卫星，为有效观测卫星。
3.观测时段长度，应为开始记录数据到结束记录的时间段。
观测时段数≥1.6，指每站观测一时段，至少60%测站再观测一时段。
6.1.4GPS静态观测作业的要求
1．各测站的观测员应按计划规定的时间作业，确保同步观测，同时确保接收机存储器有足够存储空间。
2．接收机开始记录数据后，观测员可查看测站信息、接收卫星数，如发现异常情况或未预料到的情况，应记录在测量手簿的备注栏内，并及时报告调度组织者。
3．观测过程中应注意查看测站信息、接收到的卫星数量、卫星号、各通道信噪比、相位测量残差、实时定位的结果及其变化和存储介质记录等情况。
一般来讲，主要注意DOP值的变化，如DOP值偏高（GDOP一般不应高于6），应及时与其他测站观测员取得联系，适当延长观测时间。
4．每时段观测开始和结束应各量取天线高一次，且两次量高之差不大于3㎜，取平均值作为最后天线高。
若互差超限，应查明原因，否则需要重新测量。
5．同一观测时段中，接收机不得关闭或重启，不得改变采样率、截止高度角等参数；将每测段信息如实记录在GPS测量手簿上。
6.进行长距离高等级GPS测量时，要将气象元素，空气湿度等如实记录，每隔一小时或两小时记录一次。
7．经认真检查，所有规定作业项目均已全面完成，并符合要求，记录与资料完整无误，且将点位和觇标恢复原状后，方可迁站。
6.1.5GPS外业观测的步骤
1.调度计划，确定每台接收机观测的测站，开机时间，搬站情况。
2.观测组按调度表规定的时间进行作业，保证同步观测同一卫星组。
3.各时段开机前，作业员量取天线高，并及时记录测站名、年月日、时段号、天线高等信息。
关机后再量取一次天线高作校核，两次量取天线高互差不得大于3mm，取平均值作为最后结果，若互差超限，应查明原因，提出处理意见，记入测量手簿。
6.1.6数据处理
静态观测结束，立即将数据传入计算机中，为了获得GPS观测基线向量并对观测成果进行质量检核，首先进行数据预处理，以确保是否达到预期精度。
利用TGO对数据进行处理，GPS数据处理分为基线解算、网平差计算。
6.1.7提交资料成果
1.测量任务书，专业设计书；
2.点之记、环视图和测量标志委托保管书；
3.观测计划；
4.外业观测记录（包括原始记录的存储介质及其备份）、测量手簿及其他记录；
5.接收设备、气象及其他仪器的检验资料；
6.外业观测数据质量分析及野外检核计算资料；
7.数据加工处理中生成的文件（含磁盘文件）、资料和成果表；
8.GPS网展点图；
9.技术总结和成果验收报告。
6.2高程控制测量
6.2.1准备工作
使用仪器：
DSZ2水准仪1台，双面水准尺2个，尺垫2个，三脚架1个。
测量等级：
四等水准
测量方法：
双面尺法
采用水准测量的方法，建立四等水准高程控制网。
6.2.2四等水准测量的技术要求
等级
仪器类型
标准视线长度/m
前后视距差/m
前后视距累积/m
黑红面读数差/mm
黑红面所测高差之差/mm
监测间歇点高差之差/mm
视线高度
四等
DSZ2
80m
5.0m
10.0m
3.0mm
5.0mm
5.0mm
三丝能读
6.2.3一测站的操作程序
a.首先整平仪器竖轴至垂直位置（望远镜绕竖轴旋转时，水准气泡两端分离，不得超过1cm）；
b.将望远镜对准后视标尺黑面，用倾斜螺旋调整水准气泡准确居中，按视距丝和中丝精确度定标尺读数（四等观测可直接读距离）；
c.旋转望远镜照准前视尺面黑面，按b款操作；
d.照准前视尺面红面，按b款操作，此时只读中丝读数；
e.旋转望远镜照准后视尺面红面，按b款操作。
使用单排分划的因瓦尺观测时，对单排分划进行两次读数，代替基辅分划读数。
6.2.4注意事项
１）水准测量路线中需在设置转点处放一尺垫，防止观测过程中立尺点下沉而影响正确读数。
２）在测量员读数时一定要将尺子竖直，读数完成之后可稍做休息。
３）记录人员写清红黑面尺和两尺的零点差，便于计算红黑面尺高差之差等。
４）观测间歇时，最好能在水准点上结束观测，间歇后应对间歇点进行检测，比较任意两转折点间歇前后所测高差。
５）前后视距相等（在限差以内）；
６）从后视转为前视（或相反）望远镜不能重新调焦；
７）观测间歇时，最好能在水准点上结束观测，间歇后应对间歇点进行检测，若有超限，则应重测该站。
6.2.5内业计算
1.计算高差闭合差
2.计算容许高差闭合差
3.闭合差调整
4.计算改正后高差
5.推算各待定点高程
6.3地形图测量
野外测绘工作一般采用草图测记法，需先绘出测区草图，将各碎部测量点上的点号记录在草图的相应位置上，并注记地物地貌，并测绘1:
1000地形图
1.建站。
首先将全站仪架好并对中整平，量出仪器高度，测量温度、气压、凌镜高，一并输入到全站仪中。
2.测量。
先定后视，然后将棱镜置于所测地物上，用全站仪照准棱镜，按下测量，之后按下记录。
依次测量测区内的所有地物地貌。
3.注意事项。
（1）全站仪不能在强光下长期工作，应架上太阳伞保护全站仪。
（2）为了方便测量如果用多个棱镜同时测量碎部时，其各棱镜高一定要一致，当某一点需要变棱镜高时，一定要重新输入该点的棱镜高。
（3）司仪人员要及时与草图记录人员沟通，校对仪器记录的点号是否与草图上记录的点号一致。
（4）每建一仪器站时一定要弄清该站的点号、后视的点号，一旦出错所有在该站测的碎部点将全部报废，所以测站建好后要先测一个已知点的坐标，进行对比，如误差不大,再继续进行测量。
4.数据传输及成图。
测量完后，把全站仪内存中的数据文件传到计算机中，然后将数据在CASS软件中展开，根据草图进行绘制。
6.4纵横断面测量
1）纵断面：
使用全站仪对河道进行纵断面的实测成图。
纵断面图以中华北大桥为起点，其桩号为0+000，绘制1:
500的纵断面图。
2）使用全站仪对河道进行横断面的实测成图。
横断面图以河道中心线为原点，沿河流方向左为正，右为负，每间隔50米绘制一幅1:
100的纵断面图，必要处需要加绘断面地图。
6.5曲线放样
放样就是要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地给标定出来，过去采用的常规放样方法很多，如经纬仪交会放样、全站仪的边角放样等等，一般要放样出一个设计点位时，往往需要来回移动目标，而且要2-3人配合操作。
同时在放样过程中还要求点间通视情况良好。
如果采用RTK技术放样时，仅需把设计好的点位坐标输人到电子手簿中，放样点的位置，既迅速又方便，由于RTK是通过坐标来直接放样的，而且精度很高很均匀，因而在外业放样中效率会大大提高，且只需一个人操作即可。
6.5.1放样计算
根据施工要求，将河道南面分段设计成一段带有缓和曲线的圆曲线。
公式如下：
式中：
m为切垂距；P为全曲线内移值；β0为缓和曲线的切线角；且m，P，β0分别可由下式求的：
缓和曲线要素图如下：
由以上公式算出圆曲线切线长、曲线长、曲线外失距。
并根据起始坐标推算出ZH、HY、QZ、YH、HZ、JD各点坐标，然后进行RTK放样。
6.5.2测量核实
工程的施工测量放线完毕后，及时对所有相关内容进行审验，另外要随时检查建筑物的放线，还应将所有标记和标线保持清晰。
从以下几个方面进行核实工作：
1.进行所有必要的计算，数据表达清楚，结果精确，以备核实之用。
2.裸露出被盖住的水准点。
3.从需要的标线上移走机械和障碍物。
4.进行仪器观测时应关闭所有的机器，停止打桩和其他引起地面振动的作业，以免影响清晰的视域或引起折射。
5清除所有妨碍测量的积水。
6.采取所有必要的安全措施。
7.当现有资料不能满足工程的准确测量时，应提供补充的测量和计算资料。
6.6土方量计算和放样
利用横断面图与设计曲线应用cass7.0、Excel和工程测量学知识计算土方的挖方和填方。
土方明挖之前先进行纵横断面测量。
从本标段起点开始量距，沿轴线每隔50m钉一木桩（里程桩），地形变化较大的地方加设木桩，用红漆在木桩侧面标上桩号。
由横断面设计开挖图，计算出左右两侧边桩与轴线桩的水平距离，用钢尺量距，钉立边桩。
根据相邻断面同侧边桩的连线，用石灰撒出灰线。
采取同样办法将河道底脚线放出。
开挖坡比采用水平拉尺、立标尺的方法确定。
基坑开挖至设计基底高程上20cm时，停止机械开挖，将水准仪移入基坑，人工跟进抄平。
土方回填前实测出基槽开挖后的平剖面地形资料。
开挖过程中，我方将随时校核测量开挖平面位置、水平标高、控制桩号、水准点和边坡坡度等是否符合施工图纸要求。
①总方量
根据计算出的各横断面面积，利用下列公式计算出总的土方量：
式中V为总土方量；S1为第一个横断面面积；Sn为最后一个横断面面积；L为相邻断面间的距离。
②计算填方量
根据公式计算，其中S为各断面填方面积。
③计算挖方量
根据公式计算，其中S为各断面挖方面积。
④检核：
总方量理论上等于填挖方量之和。
6.7提交资料成果
1.支漳河分段地形图
2.支漳河纵横断面图
3.土方量计算成果
4.缓和曲线计算成果
5.GPS观测手簿
6.8工作计划
1.准备工作：
1-2天（包括方案设计等）
2.选点：
1天
3.观测：
5-7天
4.内业：
3-4天
5.总结报告：
1-2天
7.河北工程大学测区
7.1平面控制测量
河北工程大学测区包括东校区、主校区、西校区、家属区、附属中学、附属小学。
测区面积较大，且建筑物与树木较集中。
利用河北工程大学CORS基站，采用GPS-RTK模式直接进行图根控制测量，对于建筑物较密集区，配合全站仪进行图根加密。
下图为河北工程大学测区示意图，其中各红线区域为每个小组的实习区域。
7.1.1平面控制网的布设，应遵循下列原则
对于采用GPS-RTK测图的测区，在控制网的布设中应考虑参考站点的分布及位置。
1.首级控制网的等级，应根据工程规模、控制网的用途和精度要求合理确定。
2.各等级的首级控制网，宜布设为近似等边三角形的网（锁）。
其三角形的内角不应小于30°；当受地形限制时，个别角可放宽，但不应小于25°。
3.首级控制网的布设，应因地制宜，且适当考虑发展；当与国家坐标系统测时，应同时考虑联测方案。
4.一、二级小三角的布设，可采用线形锁。
线形锁的布设，宜近于直伸。
5.加密控制网，可越级布设或同等级扩展。
6.加密的控制网，可采用插网、线形网或插点等形式。
7.三、四等网作为加密网时，起始边边长相对中误差分别为：
≤1/120000、≤1/70000
7.1.2GPSRTK作业要求
1.远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不小于200m。
2.附近不应有强烈反射卫星信号的物体（如大型建筑物等）。
3.点位选在视野开阔，展望良好的地方，障碍物高度角不高于15º,以便于扩展和加密低等点；
4.地面基础稳定，便于保存、加密、扩展和寻找；
5.点位离公路，铁路和其他建筑以及高压线等应有一定距离，其距离不得小于50m。
6.交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测；
7.充分利用符合要求的旧有控制点；
8.选站时应尽可能使测站附近的小环境（地形、地貌、植被等）与周围的大环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差。
7.1.3测量技术要求
7.1.4施工测量
利用GPS在河北工程大学测区内，进行RTK测量。
7.2地形图测绘
测绘工作一般采用草图测记法，需先绘出测区草图，将各碎部测量点上的点号记录在草图的相应位置上，并注记地物地貌，并测绘1:
1000地形图
1.建站。
首先将全站仪架好并对中整平，量出仪器高度，测量温度、气压、凌镜高，一并输入到全站仪中。
2.测量。
先定后视，然后将棱镜置于所测地物上，用全站仪照准棱镜，按下测量，之后按下记录。
依次测量测区内的所有地物地貌。
3.注意事项。
（1）全站仪不能在强光下长期工作应架太阳伞保护全站仪。
（2）为了方便测量如果用多个棱镜同时测碎部时，其各棱镜高一定要一致，当某一测点需变棱镜高时，一定要重新输入该点的棱镜高。
（3）司仪人员要及时与草图记录人员沟通，校对仪器记录的点号是否与草图上记录的点号一致。
（4）每建一仪器站时一定要弄清该站的点号、后视的点号，一旦出错所有在该站测的碎部点将全部报废，所以测站建好后要先测一个已知点的坐标，进行对比，如误差不大再继续进行测量。
4.数据传输及成图。
测量完后，把全站仪内存中的数据文件传到计算机中，然后将数据在CASS软件中展开，根据草图进行绘制。
7.3提交资料成果
（1）1：
1000地形图
（2）技术设计书
（3）控制点和图根点略图
（4）外业观测记录手簿
7.4工作计划
1.准备工作：
1-2天（包括方案设计等）
2.选点：
1天
3.观测：
5-7天
4.内业：
3-4天
5.总结报告：
1-2天
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