张涿技术设计620.docx
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张涿技术设计620
张涿高速公路
1:
2000数字地形图及数字高程模型项目
技术设计书
核工业航测遥感中心
二○○八年四月二十日
张涿高速公路
1:
2000数字地形图及数字高程模型项目
技术设计书
项目承担单位（盖章）：
主要设计人：
审核意见：
设计负责人：
审核人：
年月日
年月日
批准单位：
（盖章）
审批意见：
审核人：
年月日
目录
1概述1
1.1任务来源及内容1
1.2测区自然地理概况1
2基本技术要求1
2.1作业依据1
2.2测图规格及精度2
2.3测区已有资料的分析利用3
3技术方案4
3.1选点与埋石4
3.2平面控制测量5
3.2.1三等GPS控制测量5
3.2.1.1三等GPS控制点的观测5
3.2.1.2三等GPS控制网的平差计算6
3.2.2一级平面控制测量6
3.2.2.1一级GPS测量7
3.2.2.2一级GPS网的平差计算7
3.2.2.3一级导线测量7
3.2.2.4一级导线网平差计算8
3.3高程控制测量9
3.3.1水准测量9
3.3.2四等光电测距三角高程测量10
3.4三等GPS和一级导线在像片上的要求10
3.5像片控制测量10
3.5.1野外像片控制测量11
3.5.1.1野外像片控制点的布点方法11
3.5.1.2野外像片控制点整饰11
3.5.1.3野外像片控制测量的观测与计算12
3.5.1.3.1GPS（高程）测量12
3.5.2解析空中三角测量12
3.5.2.1转点和选点13
3.5.2.2量测和平差计算13
3.5.2.3加密点的整饰13
3.5.2.4提交下工序的成果13
3.6像片调绘14
3.7成图要素采集15
3.8地形图编辑17
3.9数字高程模型20
3.9.1采点原则20
3.9.2特征线20
3.9.3文件格式20
4检查验收、图幅拼接及成果资料上交22
张涿高速公路
1:
2000数字地形图及数字高程模型项目技术设计书
1概述
1.1任务来源及内容
核工业航测遥感中心中交远洲交通科技有限公司设的委托完成张涿高速公路张家口段、保定段测绘工程。
项目包括：
航空摄影，基础控制点埋设，基础控制测量，像片控制测量，像片调绘，1:
2000数字化地形图及数字高程模型测制。
张家口段、保定段正线148.5Km；比较线共41.8Km。
正线和比较线数字化地形图及数字高程模型测制范围为设计线路中心线两侧各400m；互通立交桥测制范围2Km×2Km。
1.2测区自然地理概况
测区为山区和丘陵区，沟壑、河渠众多，地形复杂。
测区最高处1559米，最低处40米，高差达到1519米。
测区内桑干河、拒马河穿过。
路线起于涿鹿县单家堡西南，与在建的京化高速公路连接，途经涿鹿、房山、涞水、涿州四县，止于涿州市榆林村西北接在建的张石三期高速公路，路线位于东经115°16′～115°50′和北纬39°24′～40°25′。
测区内大秦铁路、沙蔚铁路、京原铁路、国道109、国道108、宝平公路穿过。
2基本技术要求
2.1作业依据
本次作业执行以下规范和设计：
（1）《1:
5001:
10001:
2000地形图航空摄影规范》（GB6962-86）
（2）《公路勘测规范》（JTGC10-2007）
（3）《公路勘测细则》（JTG/TC10-2007）
（4）《1:
5001:
10001:
2000地形图图式》（GB/T7929-1995）简称《地形图图式》
（5）《1:
5001:
10001:
2000地形图要素分类与代码》（GB14804-93）
（6）本技术设计书
本技术设计书是依据工程所需和地形限制所编写，当上述规范与本技术设计书矛盾时，以本技术设计书为准。
2.2测图规格及精度
（1）平面坐标系统采用抵偿高程面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系。
为保证测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km，全线共划分五个独立平面坐标系，具体划分如下：
第一坐标系中央子午线115°26′，位于K98处,处于线路K0-K17，K63-K76段，投影面高程650m，坐标变形值最大为23.2mm/km；第二坐标系中央子午线115°26′，位于K98处,处于线路K17-k34，K55-K63段，投影面高程850m，坐标变形值最大为24.7mm/km；第三坐标系中央子午线115°26′，位于K98处,处于线路K34-K55段，投影面高程1100m，坐标变形值最大为16.1mm/km；第四坐标系中央子午线115°26′，位于K98处,处于线路K76-K118段，投影面高程400m，坐标变形值最大为22.0mm/km；第五坐标系中央子午线115°26′，位于K98处,处于线路K118-k150段，投影面高程110m，坐标变形值最大为10.5mm/km；
（2）高程系统采用1985国家高程基准。
（3）地形图的比例尺为1∶2000。
基本等高距为2米，加粗等高距为10米。
（4）地形图根据设计线路的走向采用自由分幅，基本图幅规格为50cm×50cm。
图幅编号自北向南以阿拉伯数字按顺序编号（字头为前进左方向），前面冠以张涿二字缩写“ZZ-”，如：
ZZ-1、ZZ-2、ZZ-3、……。
（5）精度要求：
①三等GPS网最弱点点位中误差不超过±5cm，最弱相邻点边长相对中误差小于1/70000；一级导线最弱点点位中误差不超过±5cm，最弱相邻点边长相对中误差小于1/20000。
②三等水准测量，路线或环线闭合差不大于±15
㎜。
四等光电测距三角高程，附和路线或环线闭合差不大于±25
㎜。
③像片控制点（平高点）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五分之一，高程中误差不应超过基本等高距的十分之一。
（6）图上地物点对最近野外平面控制点或平高控制点的平面位置中误差平地、微丘应小于±0.6mm；重丘、山岭应小于±0.8mm。
（7）高程注记点相对于最近高程控制点高程中误差平地不超过±0.46m，微丘不超过±0.7m，重丘不超过±0.9m，山岭不超过±1.4m；等高线的高程中误差平地不超过1/3基本等高距，微丘不超过1/2基本等高距，重丘不超过2/3基本等高距，山岭不超过1条基本等高距。
（8）中误差的两倍值为最大误差，但最大误差必须是个别的。
2.3测区已有资料的分析利用
（1）大地资料：
测区内的国家等级三角点和水准点成果应进行分析利用。
已有国家控制点如下表：
点名
等级
H
X
Y
天桥山
（Ⅱ）
1644.1
4422893.98
20354553.37
乔刘樊中旺
Ⅱ
36.43
4360274.20
20399822.24
孩儿山
（Ⅱ）
1397.3
4381959.12
20363879.33
高里镇
Ⅱ
34.8
4350904.76
20383349.22
下太府
（Ⅱ）
513.48
4472827.25
20353248.73
Ⅱ易高3-1
Ⅱ
43.480
Ⅱ易高10-1
Ⅱ
35.015
Ⅱ1928
Ⅱ
343.264
Ⅱ岔张4
Ⅱ
988.225
Ⅱ岔张11
Ⅱ
1078.550
（2）地形图资料:
1：
50000地形图资料齐全，由甲方提供。
1∶10000地形图资料齐全。
（3）航空摄影资料：
本测区于2008年4月航摄，航摄仪为RC-10,号码为13099，摄影比例尺为1∶9000，黑白像片，像幅23cm×23cm，焦距为153.12mm，影像比较清晰。
上述资料可供航空摄影、选埋点、测量作业参考使用。
3技术方案
3.1选点与埋石
与京化、张石三期高速公路接边处，平面和高程连测三个以上控制点，并分析成果的差异。
基础控制点（即三等GPS和一级导线点）一般在设计路线中心线两侧50～300米的范围内，沿路线每隔500米左右交叉布设，埋石相邻边长一般不超过1∶3，一级导线相邻点之间的距离在平原、微丘区不得小于200米，重丘、山岭区不得小于100米，最大距离不应大于1000米；当受地形限制无法交叉布设时，可在同一侧连续埋设，但一般不超过三个点。
一般每隔4Km左右布设一个三等GPS点，18个1000米以上的隧道（其中正线黑山隧道、煤窑山隧道、分水岭特长隧道、K54+720～K56+220隧道、北龙门二号隧道、太平村隧道、林里隧道、马各庄隧道、佛洞塔一号隧道、上庄隧道、三坡一号隧道、三坡二号隧道、都衙隧道、里堂岭隧道、万佛寺隧道、北山庄隧道；比较线分水岭特长隧道、北山庄隧道）两侧各布设2个以上相互通视的三等GPS点，隧道上访可以不埋设控制点，三等GPS点的距离特别强调不得小于500米。
松口特大桥及大型立交桥处埋设一对三等GPS点。
点位一般选在山头、地头、地边、路边等地基稳定，视野开阔，不易被破坏且能在航空像片上立体刺准点的地方。
三等GPS点远离无线电发射源200米以上，远离高压输电线50米以上，点位周围无大面积水域、无高大树木和房屋遮挡。
各相邻点间应相互通视，困难地段也要保证有一个方向与邻点通视,以方便进行导线测量和工程放样。
基础控制点标石一般现场浇筑，桩面刻绘并用红漆绘出点号，规格为25cm×50cm×60cm（三等GPS点）和15cm×30cm×60cm（一级导线点），标石中心为刻有“+”字的φ14mm钢筋。
标石埋设高于地面应小于5cm，且将土回填夯实,钢筋头高于桩面为2～10mm，钢筋头要挫成水平面。
在不易破损的沥青路面上可用道钉代替标石，不得连续朝过2个，保证钉入地面后钉帽中心刻有“+”字，点之记注明“钉”。
在高山和车辆人员难以到达的地方，可在坚硬、稳固的基石上刻设标志：
表面上刻记□，尺寸与相应等级控制点表面尺寸相同；中心刻“+”字各为3cm长，“+”刻槽宽度不超过2mm，深度不少于1mm，点之记注明“刻”。
三等GPS点、一级导线点均需绘制点之记，同时用数码相机拍照。
三等GPS点编号自北向南依次编号为C01、C02……。
一级导线点编号自北向南依次编号为E001、E002……。
比较线基础控制点编号从主线开始依次编号，前面冠以CB、CC、CD、CE、CI、CJ、EB、EC、ED、EE、EI、EJ，自北向南1～6条，编号为CB01、CB02……、CJ01、CJ02……、EB01、EB02……、EJ01、EJ02……。
各级控制点不得有重号。
标石埋设完毕后，现场作好点之记，在航空像片上用简易立体镜立体观测刺点并绘制略图和文字说明，在附近的明显地物上刷红油漆标记，以便于寻找，地物上的标记要字体正规、美观。
3.2平面控制测量
首级控制网采用三等GPS控制测量，每隔4千米以内埋设1个点，1000米以上的隧道、桥梁两端埋设距离大于500米的一对点，大型互通立交处埋设距离大于500米的一对点。
加密控制网为一级，一级相邻点之间的距离在平原、微丘区不得小于200米，重丘、山岭区不得小于100米，最大距离不应大于1000米。
3.2.1三等GPS控制测量
3.2.1.1三等GPS控制点的观测
三等GPS控制网最弱点点位中误差不大于±5cm，最弱相临点边长相对中误差不大于1/70000，标准差σ=
（D为边长，不足1km的按1km计），同步环、异步环及重复边的闭合差应满足《公路勘测细则》中三等GPS的要求。
三等GPS控制网一般布设为大地四边形，三角点必须双边联测控制网。
三等GPS测量拟使用4台TRIMBLESPS780双频GPS接收机（标称精度5mm+1ppm×D）；4台NAVACOM3010S双频GPS接收机（标称精度5mm+1ppm×D）。
采用快速静态模式，作业执行的主要技术指标如下：
（1）每时段观测时间≥40分钟
（2）采样间隔为15秒
（3）卫星截止高度角≥15°
（4）同步观测卫星数≥4颗，一般不少于6颗
（5）卫星几何图形强度因子PDOP值≤6
（6）每点平均重复设站数≥2次
（7）施测时段数≥1
GPS观测严格按照GPS操作规程执行，认真填写《GPS观测记录手簿》，随时保持联系以确保同步观测时间不少于40分钟，保证每一站的观测质量。
3.2.1.2三等GPS控制网的平差计算
GPS基线解算和控制网的平差计算使用随机软件。
GPS控制网的计算程序主要如下：
（1）每日收测后对当天的观测数据进行处理，解算基线向量，以确认其是否为固定双差分解。
（2）每日对合格基线用软件试算，求得同步环和异步环的闭合差，以检查基线向量的可靠性，特别是经过编辑观测数据得到的基线。
（3）GPS控制网的所有基线完成后进行控制网的平差计算。
①首先进行WGS-84坐标系的三维无约束平差。
②试进行1980西安坐标系的二维约束平差，分析各已知三角点之间的符合性。
③先把国家三角点坐标转换为抵偿高程面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系坐标。
④正式进行1980西安坐标系及抵偿高程面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系坐标的二维约束平差。
通过控制网的二维约束平差，得到各GPS控制点的平面直角坐标、大地坐标、空间坐标及各GPS控制点的点位中误差、边长相对中误差等，并对各主要精度指标进行统计与分析。
3.2.2一级平面控制测量
一级平面控制测量使用4台TRIMBLESPS780双频GPS接收机（标称精度5mm+1ppm×D）；4台NAVACOM3010双频GPS接收机（标称精度5mm+1ppm×D）；3台南方NTS-352全站仪（标称精度2″，±（2mm+2ppm×D））。
3.2.2.1一级GPS测量
一级GPS控制网最弱点点位中误差小于±5cm，标准差σ=
（D为边长，不足1km的按1km计），同步环、异步环及重复边的闭合差应满足《公路勘测细则》中一级导线的要求。
一级GPS控制网可采用边连式和点连式布网，控制网的两端与三等GPS点联结，不可隔点联结。
采用快速静态或静态模式，作业执行的主要技术指标如下:
（1）快速静态每时段观测时间≥25分钟；静态每时段观测时间≥45分钟。
（2）采样间隔为15秒
（3）卫星截止高度角≥15°
（4）同步观测卫星数≥4颗，一般不少于6颗
（5）卫星几何图形强度因子PDOP值≤6
（6）平均每点重复设站数≥1.4次
（7）施测时段数≥1
GPS观测严格按照GPS操作规程执行，认真填写《GPS观测记录手簿》，随时保持联系以确保同步观测时间符合要求，保证每一站的观测质量。
3.2.2.2一级GPS网的平差计算
一级GPS基线解算和控制网的平差使用随机软件进行。
一级GPS控制网的平差计算程序参照〈3.2.1.2三等GPS控制网的平差计算〉执行。
控制网平差结束后对各主要精度指标进行统计与分析。
3.2.2.3一级导线测量
在GPS测量受限制地段，采用一级导线测量。
导线测量的主要技术要求见下表：
测量等级
附和导线长度（km）
边数
每边测距中误差（mm）
单位权中误差（″）
导线全长相对闭合差
方位角闭合差（″）
一级
≤6
≤12
≤±14
≤±5.0
1/17000
≤
注：
1.表中n为测站数。
2.以测角中误差为单位权中误差。
3.导线网节点间的长度不得大于表中长度的0.7倍。
水平角观测的主要技术要求见下表：
测量等级
半测回归零差（″）
同测回中
2C较差（″）
同一方向各测回间较差（″）
测回数
一级
≤12
≤18
≤12
≥2
光电测距的主要技术要求见下表：
测量等级
观测次数
每边测回数
一测回读数间较差（mm）
单程各测回较差（mm）
往返较差
一级
≥1
≥2
≤7
≤10
≤
（a+b*D）
注：
1.测回是指照准目标一次,读数四次的过程。
2.表中a为固定误差，b为比例误差系数，D为水平距离km。
作业要求：
观测前应严格整平对中，对中误差应小于1mm；观测过程中，气泡中心位置偏离不得超过1格；气泡偏离接近1格时，应在测回间重新整置仪器。
水平角观测方向数大于3个时应归零。
水平角方向观测应在通视良好、成像清晰稳定时进行。
在观测过程中，2倍照准差（2C）的绝对值不得大于30″。
测量温度时应量取空气温度。
气压表应置平，指针不应受阻。
3.2.2.4一级导线网平差计算
采用武汉测绘科技大学研制的现代测量控制网数据处理通用软件包（CODAPS）进行严密平差。
3.3高程控制测量
首级控制网为三等水准，山区为四等光电测距三角高程导线。
3.3.1水准测量
三等水准测量使用1台拓普康DL-111C电子水准仪（标称精度±0.3mm/km）DZS2自动安平水准仪观测，联想掌上电脑记录。
三等水准测量的技术要求应符合下表规定:
等级
附合路线长度（km）
检测已测测段高差之差（mm）
路线全长高程闭合差（mm）
三等
60
20
15
注：
L为路线长，以千米计。
三等水准测量的观测应符合以下规定：
水准测量的观测要求
等级
最大视线长度（m）
前后视距差（m）
前后视累计差（m）
视线高度
（m）
红黑面读数差（mm）
红黑面高差较差（mm）
检测差（mm）
三等
75
3
6
0.3
2
3
5
三等水准测量主要规程如下：
（1）每站观测结束、水准记录程序提示合格后方可搬站。
（2）每个观测段结束后由水准记录程序计算双路较差，较差符合精度要求后开始下一段的观测。
（3）当结点网形成后及时计算两条水准路线的较差，符合精度要求后开始下一段的测量。
（4）在完成两个等级水准点的联测后即进行附和路线或结点网的平差，以便及时发现可能存在的问题。
（5）完成整个测区水准线路后，全网统一平差。
三等水准测量的平差计算完成后对各主要精度指标进行统计与分析。
3.3.2四等光电测距三角高程测量
四等光电测距三角高程导线使用三台南方NTS-352全站仪。
四等光电测距三角高程导线技术要求应符合下表规定：
等级
附合路线长度（km）
检测已测测段高差之差（mm）
路线全长高程闭合差（mm）
四等
25
30
25
四等光电测距三角高程导线观测要求应符合下表规定。
等级
测回数
各测回天顶距较差
同一方向指标差较差（″）
最大倾角（°）
最大视线长度（m）
四等
4
5
15
600
四等光电测距三角高程导线测量注意事项：
每站必须精确丈量仪器高、觇标高。
量取两次，较差不应大于2mm。
直反觇高差不符值不应大于45
mm（L为边长）。
完成整个测区四等光电测距高程导线后，分段平差。
平差计算完成后对各主要精度指标进行统计与分析。
3.4三等GPS和一级导线在像片上的要求
三等GPS和一级导线点要用简易立体镜于实地在像片上刺点，绘制刺点略图，并详细作出刺点说明，若来不及使用像片时,可先用1∶1万图选点,待拿到像片后再去实地补刺点、略图及刺点说明,解析空中三角测量时参加定向和平差，内业测图时参加定向。
3.5像片控制测量
像片控制点布设为平高点，丘陵和山区采用单航线布点、内业加密的方法。
野外控制点间距不得超过4条基线，相邻航线所布像控点尽量共用。
平坦地区全野外布点。
3.5.1野外像片控制测量
3.5.1.1野外像片控制点的布点方法
一般布点规定：
（1）平高点除航线首末外，必须布设在立体影象的三度重叠区内。
（2）平高点在像片上的位置偏离通过像主点且垂直于方位线的直线的距离不大于10mm，困难时个别点位应不大于15mm；距像片边沿不小于15mm；离方位线的距离不小于50mm。
（3）野外平高点选择的特别注意事项:
①野外控制点以判点为主，刺点为辅。
②点位尽可能选择在影象反差较大的地方，实地判点误差应小于图上0.1mm。
刺点应刺透，不得有双孔。
③点位尽可能选择在高程变化较小的地方,当点位选刺在高出地面的地物时，量注至地面的比高，并在像片反面绘出正规、详细的示意图。
④弧形地物、阴影、围墙等内业难以量测的地物不得作为刺点目标。
⑤不固定的地物不作为刺点目标。
⑥在地物稀少的地区，点位可选择在线状地物的端点或点状地物的中心。
全野外布点，每像对布设4个平高点，除满足一般布点规定外，还需要能够控制测图面积。
单航线布点根据全数字摄影测量系统解析空中三角测量的实际需要，以航线为单位，每隔4条基线布设一对平高点。
高山困难地区可向两侧偏离一条基线，并力求其中一个不偏离，且尽量避免向同侧偏离；不得不同侧偏离时，不得超过一条基线。
3.5.1.2野外像片控制点整饰
野外像片控制点（平高点）全测区统一编号，以“P”开头，其后加四位数，前两位为航线号，后两位为顺序号。
如P0101、P0102、……P1501、P1502……，加密像控点点号前位为航线号，后两位为顺序号。
如101、102、……1501、1502……。
基础控制点及测图范围内的三角点应尽量准确判刺，水准点要准确刺出。
刺有像控点的刺点片在像片正面做直径为7mm的红色圆圈整饰，并注记点名和高程，三角点、水准点及各等级基础控制点依规范进行整饰。
像片反面用铅笔在现场详细绘制点位略图，注上点号，简要说明刺点位置、刺点者、检查者及刺点日期。
控制像片仅整饰刺点片。
航带间公用的点只在相邻航带的主片上转标，并注上点号和说明刺点片号。
3.5.1.3野外像片控制测量的观测与计算
像片控制点中误差不超过重要地物点平面位置中误差的1/5（0.24m），对最近基础控制点的高程中误差不超过基本等高距的1/10（0.2m）。
野外像片控制测量可以采用GPS（高程）测量。
3.5.1.3.1GPS（高程）测量
GPS（高程）测量使用的仪器同于三等GPS或马克拾。
采用静态差分（或RTK）作业模式，作业参照执行的主要技术指标同〈3.2.2.1一级导线的测量〉。
观测时间不少于15分钟，基线长度不超过8Km。
GPS像片控制测量采用“星形”控制网；各等级基础控制点均可作为起算点；一台GPS作为固定站，其它作为流动站，流动站独立作业；如果两台流动站有公共观测时间，则进行闭合环的解算，如闭合环精度满足要求，则参加控制网的平差。
当采用RTK进行像片控制测量时，数据采集必须使用固定解数据及至少5个以上数据的平均值。
GPS基线解算使用随机软件进行；像片控制网的平差计算过程与<3.2.1.2三等GPS控制网的平差计算>相同。
3.5.2解析空中三角测量
解析空中三角测量（内业加密）是为测图提供足够数量的定向点，以及作业所需的仪器安置元素数据。
在全数字摄影测量工作站（JX-4、Virtuozo）上以数字化影像数据为基础，按照《公路勘测细则》要求，分航线或分区域进行平差计算。
3.5.2.1转点和选点
野外像片控制点只转标不转刺，作业中依据像片上野外刺孔、绘制详细的点位略图和说明，在室内进行影象判读。
内业加密点选刺在本片和邻片影像都清晰、明显、易转刺和量测的目标点上。
选点的一般要求和注意事项参见<3.5.1.1野外像片控制点的布点方法>。
另外，如果野外平高点实际在立体中的影象不清晰、位置不理
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