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第1章概述

1.1任务来源

为满足黄河水利职业技术学院新校区未来规划和发展的需要，实习指导老师给我们布置了黄河水利职业技术学院新校区1:

500数字地形图测量的任务。

本次作业内容是完成新校区1:

500数字地形测图。

1.2测区概况

测区包括黄河水利职业技术学院新校区整个区域，呈现矩形，约1400多亩（以最终成图面积为准）。

黄河水利职业技术学院坐落于历史文化名城、中国优秀旅游城市开封。

东邻黄河大街，北邻北环路，西邻夷山大街，南邻东京大道，与河南大学新校区毗邻。

学院始建于1929年3月，现有教职工近千人，专任教师中，教授、副教授占30%以上，硕士、博士占50%。

在校全日制专科生16000余人、成人教育学生近2000人。

开设有18个系（部、院），专业63个，涵盖工、经、文、管4个学科。

学院占地面积1400多亩，建筑面积48万平方米，职业氛围浓厚、教育设施先进、校园风景优美。

开辟校内实验、实训场地255亩，拥有各类校内实验、实训场馆148个。

1.2.1地理位置

开封界位于东经113°51′51″—115°15′42″，北纬34°11′43″—35°11′43″。

海拔69米至78米。

东临商丘市，西连省会郑州市，南接许昌市、周口市，北靠黄河，与中原油田隔河相望。

总面积6444平方公里，其中市区面积362平方公里。

南北宽约92公里，东西长约126公里。

东距亚欧大陆桥东端的港口城市连云港500公里，西距省会郑州72公里，在中国版图上处于豫东大平原的中心部位。

1.2.2气候环境

开封属暖温带大陆性季风气候，四季分明，光照充足，气候温和，雨量适中，春秋季节多东北风。

年平均气温14℃，年均降雨量670毫米，林木覆盖率高于全国平均水平。

最佳旅游时间：

9、10月间，此时天气温和，降水量适中，还能观赏盛开的菊花。

开封坐落于广袤的豫东平原之上，境内无山，河流、湖泊较多，气候温和，雨量充足，地上地下水资源丰富，自然生态环境较好。

开封的河流分属黄河、淮河两大水系。

其中流域面积在100平方公里以上的有黄河、涡河、惠济河、贾鲁河等32条。

城区拥有龙亭、铁塔、禹王台三大园林风景区，包公湖、龙亭湖、铁塔湖有水系相通，湖水面积占城区面积的四分之一，素有北方水城之美誉。

据1999年统计资料，城区绿化覆盖率为34.4％，境内森林覆盖率高于全国平均水平。

噪音平均值为57.2分贝，空气污染综合指数为88.7，饮用水质达标率大于95％，均控制在国家标准之内。

树木以桐树、柳树、槐树为主。

黄河滩区、柳园口湿地自然保护区是众多鸟类的天然栖息地。

农作物以小麦、棉花、玉米、大豆、花生为主。

石油、天然气、地下矿泉水资源储量也比较丰富。

1.3已有资料

1.3.1控制点资料

测区周边有导线点、四级水准点，高程属1985国家高程，可作为平面和高程起算。

平面控制资料：

如图1-1：

图1-1测区已有控制点分布示意图

黄河水利职业技术学院于2004年布设的的四等GPS加密控制网成果:

采用开封独立坐标系，中央子午线114°，投影面为大地水准面。

该网平差后，单位权中误差为±0.76cm，最弱点点位中误差为±2.36cm，最弱边相对中误差为1/117000。

其中H033、H084等两个点位于测区内或测区周边，点位保存完好，该成果可作为校内一级及以下等级平面控制测量的起算数据。

高程控制资料：

如表1-2：

表1-2高程控制点情况表

点名

X（m）

Y（m）

H（m）

HY01

52621.513

47649.274

73.540

HY02

52881.773

47677.223

73.612

HY03

53098.282

47897.228

73.681

HY04

53375.214

47892.383

73.607

HY05

53432.767

47673.609

73.543

HY06

53223.121

47673.948

73.549

HY07

53337.380

47415.099

73.624

HY08

53336.891

47176.229

73.661

HY09

53097.367

47176.976

73.534

HY10

53093.745

47592.205

HY11

52795.148

47282.878

73.708

HY12

52885.537

47642.142

1.3.2地形图资料

黄河水利职业技术学院新校区鸟瞰图可作为测区范围划定与控制测量网设计及实地选点之用，如图1-3：

图1-3黄河水利职业技术学院新校区鸟瞰图

选用黄河水利职业技术学院两个E级GPS点H033、H084作为已知控制点：

点名

X（m）

Y（m）

H（m）

H033

52795.225

47474.168

73.954

H084

52769.766

47279.120

73.827

第2章精度要求和作业流程

2.1数学基础

1.平面坐标系统和高程基准：

本次作业的平面坐标系统为1980西安坐标系和开封市城建坐标系，其基准与国家参考椭球的基准保持一致。

高程系统采用1985国家高程基准。

2.成图比例尺：

基本数字线划图（DLG）的比例尺为1：

500。

图幅分幅、编号统一采用50cm×50cm正方形分幅，各种比例尺的图幅理论面积及边长见“地形图图廓参数表”。

如表2-1：

表2-1地形图图廓参数表

比例尺

图廓线实地长、宽度

图上图廓对角线长度

图幅理论面积

1：

500

250m×250m

70.71cm

0.0625km2

1：

1000

500m×500m

70.71cm

0.25km2

3.基本等高距：

测图基本等高距为0.5m。

2.2精度要求

本测区精度要求如下：

1.各等级平面控制网中最弱点相对于起算的点位中误差不大于5cm；

2.各等级水准网中最弱点相对于起算点的高程中误差不大于2cm；

3.地物点相对于邻近控制点点位中误差不大于图上5mm，邻近地物点间距中误差不大于图上4mm；

4.图上高程注记中误差，在铺装地面不大于图上7m，在一般地面不大于15m。

2.3作业依据

数字测图测量规范（规程）是国家测绘管理部门或行业部门制定的技术法规，本次数字测图技术设计依据的规范（规程）有：

1.《1：

500、1：

1000、1：

2000地形图图式》（GB/T20257-2007）；

2.《1：

500_1：

1000_1：

2000_外业数字测图技术规程》（GBT_14912-2005）

3.《1：

500、1：

1000、1：

2000地形图要素分类与代码》（GB/T14804-93）；

4.《大比例尺地形图机助制图规范》（GB14912-94）；

5.《工程测量规范》（GB50026-2007）等。

2.4作业流程

为了更好的组织项目实施计划，并使内、外业工作能够合理协调，制订如下工作流程见图2-2：

图2-2作业流程图

第3章首级控制测量

所谓“控制测量”，顾名思义就是使整个测区的测量误差不超出一定范围而进行的测量工作，即先在整个测区范围内以较高精度测定少量地面点的平面位置及高程。

这些少量的地面点称为控制点，把相关的控制点联系起来，构成一定几何形状，在测量上就称为控制网。

控制测量包括平面控制测量和高程控制测量。

本项目首级控制测量包括平面控制测量及高程控制测量，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。

3.1导线测量

为了给地形测图提供基本控制，必须要选择一个比较完善的平面控制测量方案。

布设平面控制网要符合其布设原则：

1.分级布设，逐级控制；

2.具有足够的精度；

3.保证必要的密度，应有统一的布网方案，精度指标和作业规格。

本次实习考虑采用全站仪测导线做首级控制网。

为了保证精度，测量是采用带三脚架的棱镜，并直接使用全站仪进行图根点加密。

导线测量布设灵活，推进迅速，受地形限制小，边长精度分布均匀。

考虑到我们的测区面积不大，且能锻炼我们关于控制测量方面知识的复习。

3.1.1导线测量布设形式

按照不同情况和要求，导线可以布设成下列几种形式：

1.附合路线。

导线起于一个已知控制点，而终止于另一个控制点。

2.闭合导线。

由一个已知控制点出发，最后仍回到这一点，整个路线构成一条环线，因此称为闭合导线。

3.支导线。

从一个已知点出发，既不附合到另一个已知点，也不回到原来的起始点。

支导线没有检核条件，测量中不易发现错误，故一般不采用，特殊情况下可布设此形式。

4.无定向导线。

其闭合于两个已知点之间的导线，无定向角。

5.导线网。

由三条或三条以上导线相交的点称为结点。

由一个或一个以上结点组成的导线网络称为导线网。

导线网的布设,应符合下列要求：

（1）导线网用作测区的首级控制时，应布设成环形网或多边形网，宜联测2个已知方向。

（2）加密网可采用单一附合导线或多结点导线网形式；

（3）导线宜布设成直伸形状，相邻边长不宜相差过大；

（4）网内不同线路上的点也不宜相距过近。

（5）根据控制网的服务目的，确定导线中点点位中误差，并据以求出端点的点位中误差和容许闭合差。

（6）确定导线总长及等级。

在直伸导线中，纵向误差由测距误差引起，故可求来算导线边的测距精度及总长。

当导线中点点位误差限值确定时，导线愈长，要求起算数据与本次测量精度愈高，所以确定了导线总长，也就确定了导线等级。

横向误差是由测角误差引起，根据横向误差的规定值所以求得测角精度。

因为是按纵向、横向等影响来配置测角和量边精度的，故测角精度的等级一般是与按导线总长计算的等级相适应。

（7）进行单线网的图上选点、选线。

并根据测角和量边的精度要求，编制导线施测细则。

3.1.2导线测量准备工作

1.

（1）勘测设计

当任务下达之后，首要工作就是收集有关资料，并分析资料的可靠性。

然后要到实地察看已有控制点的保存情况、地形条件、交通及物资供应等，这叫踏勘。

根据测图要求、踏勘要求和踏勘结果，应拟订出图根加密方案和工作计划，并在中小比例尺图上设计出大致的网形方案。

如测区较小，则可边踏勘边布网，不需要图上设计，但要画控制网略图。

2.选点

在测区现场依据室内设计和地形条件，经过比较与选择确定图根点的具体位置，这一工作叫选点。

控制点点位的选定，应符合下列要求：

（1）应按照设计好的选点图到现场选点，若两点不通视，则尽量在设计点的周围选点。

设计选点时要避开河道等处，尽量在土质坚实的地方或主干道上进行选点，这样即方便导线观测，又能做出利于长期保存的控制点。

（2）相邻点之间应通视良好，其视线距障碍物的距离，三、四等不宜小于1.5m；四等以下宜保证便于观测，以不受旁折光的影响为原则。

（3）当采用电磁波测距时，相邻点之间视线应避开烟囱、散热塔、散热池等发热体及强电磁场。

（4）相邻两点之间的视线倾角不宜太大。

（5）充分利用旧有控制点。

（6）为了保证测量精度，控制点应有足够的密度，以既能满足测图需求，但又不浪费，且控制点应有统一的规格。

（7）点位选择应合理，作业安全，尽量不影响测区内的行车及其他活动，且便于图根点的加密，边缘点位应有利于日后扩展应用。

（8）在选点的同时要按要求进行做控制点的点之记。

（9）选完控制点后要绘出首级导线网。

3.1.3导线测量施测方法

本次导线测量所用的全站仪为尼康全站仪，基本测量分为角度测量、距离测量、坐标测量。

而我们本次导线测量只测量点位的角度与距离。

1.角度测量

角度测量是测定测站至两目标间的水平夹角，同时可测定相应视线的天顶距，设地面上有A、B、C三点，A为测站点，测定

（1）在测站点安置仪器，开机；

（2）将仪器望远镜瞄准起始目标点B；

（3）在测量模式下按[ANG]键，将起始方向值置成零，；ANG键—设置或者ANG键—输入可输入任意角度；

（4）精确瞄准第二目标点C，读出读数。

在水平角测量时可以将起始方向置成零，也可以将起始方向设置成所需的方向值，其方法是在照准第一目标后，在测量模菜单下按[.ANG]键后输入所需的方向值后按回车键即可。

输入格式为：

例如角度值为90˚03’06”时应输入90.0306。

2.距离测量

在进行距离测量之前应进行气象改正、棱镜类型、棱镜常数改正值、测距模式的设置和回光信号的检测，然后才能进行距离测量。

距离测量参数的设置:

在测量模式菜单下，长按[MSR1]键进入棱镜参数设置；长按[USR]键进入温度—气压参数设置；在精确瞄准棱镜后按[MSR1]键开始距离测量，距离测量完成时发出一短声响，并将测得的距离“S”、垂直角“ZA”和水平角“HAR”值显示出来。

3.2四等水准测量

水准测量的基本原理是根据几何关系，利用仪器提供的水平视线观测立在两点上的水准尺以测定两点间的高差。

四等水准施测采用DS3水准仪及配套黑红面区格式标尺进行施测。

观测前应对标尺和仪器进行全面检查，测前、测后对i角各检查一次，要求i角不大于15秒。

四等水准测量采用中丝读数法，直读视距，往返观测，观测顺序为后-后-前-前，各测段的测站数为偶数。

四等水准布点：

因为我们校园的高程控制点比较多，而且分布比较均匀，足够满足高程控制测量的需要。

H033、H084两点的高程均为平面动态RTK高程四等水准联测，足以满足本次测量任务的测量精度要求，所以，我们以这两个点为高程基准进行了平面高程控制测量的布控。

本测区四等水准网，是在测区附近两个三等水准点的基础上，沿平坦地区的E级GPS点采用附合路线形式进行布设的。

第4章图根控制测量

图根控制测量是在首级控制下，用小三角测量或交会定点方法进行加密控制点，能够满足测图需要。

图根控制点的高程通常用三角高程测量或等外水准测量方法测定。

四等以下各级基础平面控制测量的最弱点相对于起算点的点位中误差不应大于5cm。

四等以下各级基础高程控制的最弱点相对于起算点的高程中误差不应大于2cm。

图根点相对于图根起算点的点位中误差，按测图比例尺1：

500不应大于5cm；1：

1000、1：

2000不应大于10cm。

高程中误差不应大于测图基本等高距的1/10。

图根点应视需要埋设适当数量的标石，城市建设区和工业建设区标石的埋设，应考虑满足地形图修测的需要。

图根控制点（包括高级控制点）的密度，应以满足测图需要为原则，一般不低于下表4-1：

表4-1图根控制点密度表

测图比例尺

1：

500

1：

1000

1：

2000

图根控制点的密度

（点数/km²）

64

16

4

4.1图根平面控制测量

图根平面控制测量，可采用图根导线（网）、极坐标法（引点法）和交会法等布设。

在各等级控制点下加密图根点，不宜超过两次附合。

在难以布设附合导线的地区，可布设成支导线。

测区范围较小时，图根导线可作为首级控制。

4.1.1图根导线测量

图根导线测量的主要技术要求，按下表执行（注：

n为测站数）。

如表4-2：

附合导线长度m

相对闭合差

边长

测角中误差（”）

测回数

测回数

方位角闭合差（”）

一般

首级控制

DJ6

一般

首级控制

1.3M

1/2500

不大于碎部点最大测距的1.5倍

±30

±20

1

±60√n

±40√n

表4-2图根技术要求

图根导线的边长采用测距仪单向施测一测回。

一测回进行二次读数，其读数较差应小于20mm。

测距边应加气象加、乘常数改正。

1：

500、1：

1000测图，附合导线长度可放宽至上表规定值的1.5倍，且附合导线边数不宜超过15条，此时方位角闭合差不应大于±40”√n,绝对闭合差不应大于0.5×M×0.001（m）；导线长度短于上表规定的1/3时，其绝对闭合差不应大于0.3×M×0.001（m）。

当图根导线布设成支导线时，支导线的长度不应超过上表规定长度的1/2，边数不宜多于3条。

水平角应使用DJ6型经纬仪施测左、右角各一测回，其圆周角闭合差不应大于40”。

边长采用测距仪单向施测一测回。

4.1.2极坐标法测量（引点法）

采用光电测距极坐标法测量时，应在等级控制点或一次附合图根点上进行，且联测两个已知方向，其主要技术要求，应按下表规定执行。

其边长按测图比例尺：

1：

500不应大于300m；1：

1000不应大于500m；1：

2000不应大于700m。

采用光电测距极坐标法所测得图根点，不应再次发展。

如表4-3：

表4-3极坐标法测量技术指标

DJ6

距离测量

半测回较差（”）

测距读数较差（mm）

高程较差

两组计算坐标较差（m）

1

单向施测一测回

≤30

≤20

≤1/5Hd

0.2×M×0.001

注：

Hd为基本等高距。

4.1.3交会法测量

图根解析补点，可采用有检核的侧边交会。

其交会角应在30º~150º之间，交会边长不宜超过0.5×M（m）。

分组计算所得的坐标较差，不应大于0.2×M×0.001（m）。

4.2图根高程控制测量

本次实习图根点的高程应采用图根水准测量。

图根水准可沿图根点布设为附合路线、闭合路线或结点网。

图根水准测量应起于不低于四等精度的高程控制点上。

当水准路线布设成支线时，应采用往返观测，其路线长度不应大于2.5km。

当水准路线组成单结点时，各段路线长度不应大于3.7km。

图根水准测量限差如表4-4：

表4-4图根水准测量限差

仪器类型

附合路线长度km

i角（”）

视线长度m

观测次数

往返测较差、附合或环线闭合差mm

与已知点联测

附合或闭合线路

平地

山地

DS10

5

≤30

100

往返各一次

往一次

±40√L

±12√n

注：

L为水准路线长度，单位为公里（km）。

n为测站数。

第5章外业数据采集

在采集数据时,数据采集人员要准确应用地物代码,以免在内业成图时出现错误；在观测开始时,相关工作人员需严格按照要求应对测站点进行检查,跑尺人员应严格按照自动成图的要求作业,确保能完整地描述地形地貌的特征点,必须通过绘制草图来表明各个地物碎部点的属性及相互关系,测量陡坎时,要量取其比高,坎下也要进行地形点采集。

当一个测区完成后,如果有必要可把数据备份。

5.1外业数据采集要求

本区测图比例尺为1:

500，作业前各作业员应对相应的规范、规程、图式及设计书认真加以学习，细心领会，以保证工作的顺利开展和成图质量。

1.外业数据采集小组以划定的范围为单位进行地物、地貌要素采集，所有地物点、地貌形点均需实测坐标、高程。

2.测站点应以控制点为基础，作业过程中，仪器应认真对中、整平。

每一测站工作，自始至终加强测站起算数据（核对测站坐标、高程、定向点坐标）的检查，并检核两点实测距离与计算距离是否一致。

3.地物、地貌要素点的测量，边长以全站仪单程测定，水平角、垂直角测半测回。

最大视距不宜大于80m，无棱镜仪器最大视距不得大于50m。

4.要素点棱镜位置安放，应保证与图式符号的定位点或定位线严格一致。

为了减少棱镜常数对细部点的误差影响，应根据棱镜规格不同在全站仪加常数设置中考虑加入棱镜改正常数。

5.测量过程中地物要素的取舍要取决于测图比例尺和《1：

500、1：

1000、1：

2000地形图图式》中相关规定进行，切不可自作主张，为图方便随便舍弃一些重要必测的地物。

各种地物、地貌点采集过程中应注意的要点如下：

（1）点状要素（独立地物）能按比例表示时，应按实际形状采集，不能按比例表示时应精确测定其定位点或定线点。

有方向性的点状要素应先采集其定位点，再采集其方向点（线）；

（2）具有多种属性的线状要素（线状地物、面状地物公共边、线状地物与面状地物边界线的重合部分），只可采集一次，但应处理好多种属性之间的关系（就高不就低原则）；

（3）线状地物采集时，应视其变化测定，适当增加地物点的密度，以保证曲线的准确拟合；

（4）碎部点采集与控制测量同时进行时，碎部点坐标应以经平差后的控制点坐标计算得到，当控制测量成果检核超限时，测量控制点应重测，且重新计算碎部点坐标（一步测量法）；

（5）各类建筑物、构筑物及主要附属设施数据均应采集。

房屋以墙为主，临时性建筑物可舍去。

对居民区可视测图比例尺大小或需要适当加以综合。

建筑物、构筑物轮廓凸凹在图上小于0.5mm时，可予以综合；

（6）地上管线的转角点均应实测，管线直线部分的支架线杆和附属设施密集时，可适当取舍；

（7）水系及附属物，应按实际形状采集。

水渠应测记渠底高程，并标记渠深;堤、坝应测记顶部及坡脚高程;泉、井应测记泉的出水口及井台高程，并测记井台至水面深度；

（8）地貌一般以等高线表示，特征明显的地貌不能用等高线表示时，应以符号表示。

山顶、鞍部、凹地、山脊、谷底及倾斜变换处，应测记高程点；

（9）露岩、独立石、梯田坎应测记比高，斜坡、陡坎比高小于1/2基本等高距或在图上长度小于5mm时可舍去。

当坡、坎较密时，可适当取舍；

（10）一年分几季种植不同作物的耕地，以夏季主要作物为准;地类界与线状地物重合时，按线状地物采集；居民地、机关、学校、山岭、河流等有名称的应标注名称。

5.2外业数据采集方法

1.GPS法：

即通过GPS接受机采集野外碎部点的信息数据；

2.航测法：

航空摄影测量和遥感手段采集地形点的信息数据；

3.大地测量仪器法：

即通过全站仪、测距仪、经纬仪等大地测量仪器实现碎部点野外数据采集。

目前大比例尺野外数字测图主要使用全站仪采采集数据。

本次全站仪测图采用测记法。

测图时，当布设的图根点不能满足需要时，可采用全站仪增设少量测站点。

全站仪测图的仪器安置及测站检测，应符合：

仪器对中偏差不应大于5mm，仪器高和反光镜高的量取应精确到1mm;应选择较远的图根点作为测站定向点，并施测另一图根点的坐标和高程，作为测站检核，检核点的平面位置较差不应大于图上0.2mm，高程较差不应大于等高距的1/5；作业过程中和作业结束前，应对定向方位进行检查。

（1）图根加密

由于采用光电测距，测站点到地物、地形点的距离即使在５００米以内也能保证测量精度，故对图根点的密度要求已不很严格，视测区的地形情况而定。

一般以在５００米以内能测到碎部点为原则。

通视条件好的地方，图根点可稀疏些；地物密集、通视困难的地方，图根点可密些（相对白纸测图时的密度），等级控制点尽量选在制高点。

控制测量主要使用导线测量，观测结果（方向值、竖角、距离、仪器高、目标高、点号等）自动或手工输入电子手簿，或电子计算机，并且结算出控制点坐标与高程。

对于图根控制点，还可采用＂辐射法＂和＂一步测量法＂。

辐射法就是在某一通视良好的等级控制上，用坐标法测量方法，按全圆方向观测方式一次测定几个图根点。

这种方法无须平差计算，直接测出坐标。

为了保证图根点精度，一般要进行两次观测。

一步测量法就是将图根导线与碎部测量同时作业．即在一个测站上，先测导线的数据，接着就测碎部点．这是一种少安置一轮仪器、少跑一轮路，大大提高外业工作效率的测量方法。

（2）碎部测量

野外数据采集包括两个阶段，即控制测量和地形特征点（碎部点）采集。

实施数字测图前必须先进行控制测量。

布设控制网应遵循的原则：

分级布网，逐级控制；应有足够的精度；应有足够的密度；应有统一的规格。

控制测量取得合格成果后，即可进行下面的碎部点的采集。

但在出测前必须做好准备工作。

准备工作:

①仪器器材与资料准备实施数字测图前，应准备好仪器、器材、控制成果和技