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大地测量学课程设计报告书

——大地测量学课程设计报告书

之紫山四等控制网设计书

学院：

班级：

姓名：

学号：

指导老师：

2.4交通状况4

十.精度评定14

一．任务概述

1.1任务目的

本次课程设计是在控制测量学课程结束之后进行的，为了让10级测绘工程专业的学生将本学期学习的控制测量学和上学期的平差、CAD等知识综合运用，我院特设紫山四等控制网布设为课设任务，通过本次课程设计，熟悉控制测量技术设计的有关规定，了解控制测量技术设计的基本内容，初步学会四等控制网技术设计方案的编制，使我们对控制测量理论知识有一个较全面、系统的理解和掌握。

1．2任务要求

（1）范围：

在所提供资料（1：

50000地形图）范围内，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》进行四等水准网和高程网的布设。

（3）平面控制测量采用三角测量法，精度达到四等。

（4）整个测图过程从2012年12月26日到2012年1月3日共10天时间。

1.3任务范围

在面积约20平方公里的紫山范围内，根据已知的两个控制点，全面布设四等三角网。

二．测区自然地理概况

2.1地理条件

紫山，位于河北省邯郸县三陵乡陈窑村北100米处，距邯郸市内（以市博物馆为终点）20公里。

邯郸市地处东经114°03'—40'，北纬36°20'—44'之间，中央子午线精度为117°。

紫山又名紫金山、马服山，系太行山余脉，面积约20平方公里，主峰海拔498．4米，是邯郸县的至高点，亦称邯郸第一山。

测区范围东至陈窑村，西至洞上村，南至兴盛庄村，北至长满沟，该测区已有1:

10000的地图，国家三角点13个，均保存完好。

其中3个二等，10个四等三角点。

测区内地势陡峭，通视良好，有一条公路穿过。

2.2气象情况

邯郸市属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。

邯郸6/7月份干热，最高气温一般都在35℃，8月份潮湿闷热，气温也可达35℃左右，九月秋高气爽。

冬季干冷，春季多风沙天气，属于典型的大陆型季风气候。

2.3降水量

邯郸年平均降水量627.2毫米，年最大降水量1575.5毫米，年最小降水量266.8毫米。

2.4交通状况

县境内京广铁路纵贯南北，邯济、邯长铁路横穿东西，京深高速公路、107、309、邯大、邯武、邯临、邯峰等国家、省级公路与县乡公路纵横交错，四通八达，形成便利的交通网。

从邯郸市区乘坐60路公交车可直接到达测区。

测区内大部分地区为山脉，通行不便。

2.5居民分布及人文

由于近年农村人口较少，但农村地比较多，造成很多村只有十几户人家，比较荒凉。

如果进行测量，吃、住会比较困难。

由于测区处于汉民族和少数民族交汇，所以这里的居民既有汉民族的优秀品质，也吸收了很多少数民族的优秀品质，所以办事、处事、处人很豪爽、很大气。

整个测区内几乎全是汉族人，对于测量工作的开展很方便。

2.6测区地形及工作难易程度

由于测区地处山区，农村占很大比例，且大部分地区山路崎岖，通行不便，还有就是山区占一部分，因此对于整体选点，布点及建造觇标造成很大困难。

从整个工作角度来看，测区进行测绘工作的难度较大。

三.测区已有测绘成果资料及利用状况

3.1对其它已有控制成果的利用

实地考察了其它已知点的保存情况及对精度的要求，同时考虑到经济方面的因素，结合具体对点的要求后，现选取以下点，现列表如下：

方案利用成果列表如下：

点名

X（m）

Y（m）

备注

A

4069626.489756113

296514.5906869561

已知点

B

4071210.609321342

296581.5514204300

已知点

3.2平面坐标系统

通过对已有资料的分析及论证，我们决定平面坐标系统采用1980西安国家大地坐标系。

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个二等控制点的坐标，并以此为依据进行水准控制网的设计，及精度估计。

待对该测区进行实测和进行工程建设时，只需确定原点在国家80西安坐标系中坐标，即可延展出所需点坐标。

四．设计的实施方案

4.1布网原则

在地形图上，以已知的两个三角点为基准点，直接布设全面四等三角网，并且布设网的控制点尽量利用已有成果点。

按照有关规范的技术规定，确定控制点的位置和网的基本形式。

具体地说，图上设计对点位的基本要求是：

各等级的首级控制网，宜布设为近似等边三角形的网（锁）。

其三角形的角

应小于30°；当受地形限制时，个别角可放宽，但不应小于25°。

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。

加密的控制网，可采用插网、线形网一、各等级的首级控制网，宜布设为近似等边三角形的网（锁）。

其三角形的内或插点等形式。

各等级的插点宜采用坚强图形布设。

当受条件限制时，单插点对于三等点应有不少于6个内外交会方向，其中外交会方向至少应有两个交角为60°-120°；四等点应有不少于5个内外交会方向，当图形欠佳时，其中至少应有外交会方向。

双插点的交会方向数应为上述规定的22倍，但其中不应包括两待定点间的对向观测方向。

当采用边角联合交会时，多余观测数必须与上述各等级插点规定相同。

一、二级小三角插点的内外交会方向数不应少于4个或外交会方向数不应少于3个。

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。

狭地

布设一条线形锁时，按传距角计算的图形强度的总和值，应以对数六位取值，

不得小于60°。

具体布设方法和步骤如下：

展绘已知点；

按上述对点位的基本要求，从已知点开始扩展；

判断和检查点间的通视；

估算控制网中各推算元素的精度；

据测区的情况调查和图上设计结果，写出文字说明，并拟定作业计划。

4.2布网依据的原则

1、平面采用1980西安坐标系

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》

4.3控制点位的选定要求

（1）从技术指标方面考虑

控制点所构成的边长、角度、图形结构应完全符合规范要求。

点位选在视野开阔、展望良好的地方，以便于扩展和加密低等点。

为保证观测目标的清晰和减弱水平折光（旁折光）的影响，实现应尽量避免烟胁迫或大河、大湖的岸边通过，并超越（或旁离）障碍物一定距离。

点的位置应选在土质坚硬，易排水的高地，以便于点位的长期保存。

（2）从经济指标方面考虑

充分利用旧点，以便节省造标埋石费用，也不造成点位的混乱。

充分利用制高点和高建筑物等有利地形地物，以降低建标费用。

（3）从安全生产方面考虑

点位应选在便于造标和观测的地方。

点位离公路、铁路和其他建筑物以及高压电线等应有一定的距离。

4.4控制点标石规格及埋设结构图

标石是三角点永久性的点位标志，标石中心应嵌入中心标志，中心标志代表三角点的中心位置。

本次实习标石采用四等三角点标石，标石材料可采用磁质或金属等材料制作。

标石埋设如图2所示。

四等三角点埋设双层标石，埋设双层标石时，两层标石中心严格在同一铅垂线中。

五．控制网精度估算过程及结果

估算公式及过程

1.椭球面元素归算到高斯平面坐标正算：

2.间接平差的平差模型：

3.间接平差的随机模型

4.间接平差的平差准则

VTPV=min

5.j、k是两个待定点，它们的近似坐标为

。

根据这些近似坐标可以计算j、k两点间的近似坐标方位角

和近似边长

。

设这两点的近似坐标改正数为

，则有

坐标方位角的改正数为

观测角度的误差方程式

按照上式列出观测角度的误差方程，共12个观测角度的误差方程式。

6.测得待定点间的边长

，设待定点的坐标平差值

、

、

和

为参数，令

测边的误差方程

按照上式列出测边误差方程，共列出8个测边误差方程。

7.定权方法：

设先验单位权方差为

，测角中误差为

，测边中误差为

，则定权公式为

当角度为等精度观测时

。

定权时一般令

，即以测角中误差为导线网平差中的单位权观测值中误差，得

，

8.根据列出的观测角度误差方程和测边误差方程，共20个方程，写成矩阵形式，即间接平差模型，再求出以下：

9.协因数阵：

10.待定点的纵、横坐标中误差：

，

11.待定点的纵、横坐标的方差：

12.点位方差：

13.误差椭圆：

极大值与极小值：

表示极大值方向：

六．现标及标石规格、材料和埋设方法

1）各等级三角点均应建立永久性的测量标志。

2）标石是三角点永久性的点位标志，标石中心应嵌入中心标志，中心标志代表三角点的中心位置。

3）建造的觇标必须标形端正，标心和圆筒应与铅垂线平行，结构牢固；内架与基板结构密合；基面平整；内外架无接触。

觇标的圆筒中心、回光台中心、标石中心应位于同一铅垂线上，其最大偏离以标石中心的铅垂线为准，不得超过0.1m。

4）应在橹柱的适当位置用色漆注明三角点的点名、等级、建造单位、建造年月；无外架的墩标，则用红漆写在仪器墩向南的侧面上。

5）造标埋石时要将点之记的点位说明，标石断面图的相关高度和有关数据填注清楚。

标石采用四等三角点标石。

标石材料：

三角点标石应用混凝土灌制，或用相同规格的花岗石、青石等坚硬石料代替。

标石埋设要求：

（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3mm。

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。

七．观测纲要

7.1仪器的选择

序号

仪器名称

仪器型号

精度

1

经纬仪

DJ2

一测回水平方向中误差2mm

2

全站仪

KTR440r

2mm+2×1ppm

7.2水平角观测

（一）、水平角观测所用的光学经纬仪，在作业前，应进行下列项目的检验：

（1）、照准部旋转轴正确，各位置气泡读数较差，DJ1型仪器不应超过二格，DJ2型仪器不应超过一格；

（2）、光学测微器行差及隙动差，DJ1型仪器不应大于1″，DJ6型仪器不应大于6″；

（3）、水平轴不垂直于垂直轴之差，DJ1型仪器不应超过10″，DJ2型仪器不应超过15″DJ6级不应超过20〃。

（4）、垂直微动螺旋使用时，视准轴在水平方向上不产生偏移；

（5）、仪器的底部在照准部旋转时，无明显位移；

（6）、光学对点器的对中误差，不应大于1mm。

（二）、水平角观测前或观测后，应测定归心元素。

测定时，投影示误三角形的最长边，对于标石、仪器中心的投影不应大于5mm；对于照准圆筒中心的投影不应大于10mm。

投影完毕后，除标石中心外，其他各投影中心均应描绘两个观测方向。

角度元素应量至15″，长度元素应量至1mm。

（三）、水平角观测宜采用方向观测法。

当方向数不多于3个时，可不归零。

各测回间度盘和测微器位置的变换，应按规范执行。

二等三角点水平角观测可采用全组合测角法。

（四）、当测站的方向总数超过6个时，可进行分组观测。

分组观测应包括两个共同方向（其中一个为共同零方向）。

其两组观测角值之差，不应大于同等级测角中误差的2倍。

分组观测的最后结果，应按等权分组观测进行测站平差。

（五）、水平角观测过程中，气泡中心位置偏离整置中心不宜超过1格。

四等以上的水平角观测，当观测方向的垂直角超过±3°的范围时，宜在测回间重新整置气泡位置。

7.3距离测量：

a.一级及以上等级控制网的边长，应采用中、短程全站仪或电磁波测距仪测距。

b.测距仪器及相关的气象仪表，应及时校验。

当在高海拔地区使用空盒气压表时，

宜送当地气象台（站）校准。

各等级控制网边长测距的主要技术要求，应符合下表的规定。

注：

1测回是指照准目标一次，读数2-4次的过程。

2困难情况下，边长测距可采取不同时间段测量代替往返观测。

c.测距作业，应符合下列规定：

测站对中误差和反光镜对中误差不应大于2mm。

当观测数据超限时，应重测整个测回，如观测数据出现分群时，应分析原因，采取

相应措施重新观测。

四等及以上等级控制网的边长测量，应分别量取两端点观测始末的气象数据，计算时应取平均值。

测量气象元素的温度计宜采用通风干湿温度计，气压表宜选用高原型空盒气压表；读数前应将温度计悬挂在离开地面和人体1．5m以外阳光不能直射的地方，且读数精确至0．2℃；气压表应置平，指针不应滞阻，且读数精确至50Pa。

八．经费预算

项目单价

单位

数量

单价

（元）

预算费用

（元）

合计

（元）

觇标

座

5

500

2500

5900

标石

座

5

500

2500

数据处理

天

7

100

700

200

200

其他补助

九．上交资料清单

1、设计图一张以及误差椭圆图纸

2、技术设计书

3、精度评定成果

十．精度评定

网形及精度统计表

项目

单位

数据

备注

平面已知点数

个

2

平面未知点数

个

3

方向观测设站数

站

3

边长观测数

条

7

最大边长

m

1737.902331

DA

最小边长

m

1032.429181

EB

验前平面单位权中误差

s

1.155

验前测角中误差

"

1.55

最大平面点位中误差

0.954669

最弱边相对误差

4.94517E-05

ED

最弱点误差

m

0.00954669

D

测角中误差

"

0.8

经过精度评定，该控制网设计符合四等水准测量要求。

附表：

各点坐标

点名

坐标（m）

X

Y

A（已知）

4069626.49

296514.5907

B（已知）

4071210.609

296581.5514

C

4071398.032

298218.0859

D

4069895.486

298231.5515

E

4070467.491

297298.2704

各边边长

方向

边长

CB

1647.230247

CD

1502.596106

DA

1737.902331

EA

1149.537143

EB

1032.429181

EC

1308.421089

ED

1094.616495

角度观测值

β1

40°33′32″

β2

46°23′4″

β3

52°34′9″

β4

38°47′56″

β5

45°10′53″

β6

57°58′57″

β7

40°24′29″

β8

38°6′59″

β9

93°3′24″

β10

88°37′55″

β11

76°50′10″

β12

101°28′31″

点位位中误差

点号

C

D

E

Xc

Yc

XD

YD

XE

YE

中误差

0.00661844

0.00482096

0.00788701

0.00537906

0.00322986

0.00207945

点位误差

0.00818812

0.00954669

0.00384137

误差椭圆参数

边长中误差

边长

QL^L^

中误差

相对中误差

CB

3.28352E-07

0.000458416

2.78295E-07

CD

5.28071E-07

0.000581348

3.86896E-07

DA

5.1071E-07

0.000571712

3.28967E-07

EA

1.50427E-07

0.000310279

2.69916E-07

EB

8.55185E-08

0.000233948

2.266E-07

EC

2.41025E-07

0.000392754

3.00174E-07

ED

4.57831E-07

0.000541306

4.94517E-07

点号

K

E

F

ψ（°）

C

4.71162E-05

0.006971364

0.004294825

66.49592945

D

6.01119E-05

0.008050182

0.00513165

15.06953348

E

1.14833E-05

0.003326167

0.001927189

16.74523163

各点误差椭圆：

C点：

D点：

E点：

GoogleEarth测区截图