菏泽市D级GPS控制测量设计书说课讲解.docx
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菏泽市D级GPS控制测量设计书说课讲解
菏泽市D级GPS控制测量设计书
菏泽市第二次土地调查（城镇地籍）D、E级GPS控制测量
技术设计书
菏泽市国土资源局
山东省地质测绘院
二○一○年十月
菏泽市第二次土地调查（城镇地籍）D、E级GPS控制测量
技术设计书
项目承担单位：
设计负责人：
审核意见：
主要设计人：
审核人：
年月日年月日
批准单位（盖章）：
审批意见：
审批人：
年月日
附表、附图
附表一：
GPS点之记
附表二：
GPS观测记录手簿
附图一：
菏泽市D级GPS控制点设计图
附图二：
菏泽市牡丹区E级GPS控制点设计图
附图三:
菏泽市四等水准路线设计图
1概述
1.1工作目的与主要任务
1.1.1工作目的
近年来，菏泽市各县（区）都在城区或局部区域布设了D级GPS控制网及以下等级控制网，这些控制网在城镇地籍调查中发挥了重要作用，随着土地调查工作的拓展和深入，这些控制网（点）已不能满足第二次土地调查工作需要。
根据上级主管部门的要求，菏泽市国土资源局决定在菏泽市辖区内全面布设D级GPS控制网和四等水准网，联测已有D级GPS控制网和四等水准网，利用高等级点最新成果对D级GPS控制网和四等水准网进行整体平差，形成菏泽市统一成果和各县（区）新成果，以便更好的满足土地调查与管理、城市与新农村建设等工作需要。
1.1.2主要任务及工作量
（1）D级GPS控制测量
①首先对菏泽市各县（区）2004年以来布设的122个D级GPS控制点进行点位复查，点位破坏的重新埋设标石。
②在菏泽市辖区内全面布设D级GPS控制网并与已有D级GPS控制网衔接，拟新布设D级GPS控制点共计227点。
③对新布设的D级GPS控制网及已有D级GPS控制网进行观测和联测。
④进行全市D级GPS控制网整体平差。
（2）E级GPS控制测量
①在D级GPS控制网下布设牡丹区全区E级GPS控制网，其中菏泽市国土资源局于2005年在牡丹区主城区（控制面积240km2）布设了E级GPS控制点378点，在此基础上本次新布设主城区外围E级GPS点共计151点。
②对新布设的E级GPS控制网及已有E级GPS控制网进行观测和联测。
③进行牡丹区E级GPS控制网整体平差。
（3）四等水准测量
①在一、二、三等水准点（均为华东、华中区域大地水准面精化成果）下布设菏泽全市四等水准路线，联测新布设的D、E级GPS点及已有四等水准网部分结点，组成全市四等水准结点网，新施测四等水准约4000km。
②对全市四等水准网进行整体平差。
（4）已有控制网改算
将整体平差后D级GPS控制点成果换带至各县（区）相应中央子午线成果，利用换带后D级GPS点成果及整体平差后四等水准成果对各县（区）已有控制网进行改算，已达到全市成果统一目的。
主要内容包括：
①E级GPS控制网分区平差。
②一级导线网（或一级GPS网）分区平差。
③等外水准分区平差。
1.2测区自然地理概况
菏泽市位于山东省西南部，与江苏、河南、安徽三省接壤，位于北纬30°39′～35°53′，东经114°48′～116°24′。
辖牡丹区、定陶县、曹县、成武县、单县、巨野县、郓城县、鄄城县、东明县一区八县，面积12238.6km2。
菏泽市地处黄河下游，境内除巨野县有10km2的低山残丘外，其余均为黄河冲积平原，地势平坦，土层深厚，属华北平原新沉降盆地的一部分。
自西南向东北呈簸箕形逐渐降低，海拔高度68～37m，平均坡降为1/4700。
微地貌形态有河滩高地、缓平坡地、决口扇形地、垄岗高地、碟形洼地、沙质河槽地和背河槽洼地，以缓平坡地面积最大。
黄河自河南省兰考县入境，流经辖区内的东明、牡丹区、鄄城、郓城四县区，境内全长157km。
南境沿曹县、单县边界有黄河故道，菏泽市处于古今黄河之间的三角地带内。
菏泽市地处太行山与泰沂山所形成的南北走向狭道之间，属暖温带季风型大陆性气候，光热充足，四季分明。
年无霜期一般为209天，年平均降水量为655mm，年均气温13．5℃～13．9℃，冬季寒冷天气冻土层0.5m，给选点、埋石带来难度。
菏泽市区位优越，交通发达。
位于东部沿海发达地区与中西部地区的过渡地带，东接沿海港口，西连中原腹地。
京九铁路与新亚欧大陆桥在菏泽呈“十”字交汇，105、106、220、327四条国道在境内通过，已建成通车的日照～东明高速、济南～菏泽、菏泽～开封高速，正在建设的德州～商丘、东明～新乡、徐州～菏泽高速形成“米”字型的陆路交通大枢纽。
菏泽市辖40个乡（镇）、1200个村庄，城区、镇区路网纵横交错，建筑物排列密集、不规则，村庄居民点周围及道路、沟渠两侧树木茂密，给GPS选点、埋石带来难度。
1.3已有资料的分析利用
1.3.1图件资料
（1）菏泽市国土资源局2010年编制的1:
22万菏泽市行政区划图；
（2）总参测绘局1980年出版的1:
5万地形图；
（3）菏泽市各县区1:
10万卫片检查影像图。
以上图件拟作为D级、E级GPS控制网及四等水准网设计、选点和生产调度用图。
1.3.2控制资料
（1）平面控制资料
菏泽市C级GPS控制网由山东省国土测绘院第一测绘院承担，观测时间为2006年05月13日至2006年06月14日。
菏泽市C级GPS控制网成果经华东、华中区域大地水准面精化，平面采用1980西安坐标系，中央子午线为117°，菏泽市C级GPS网点位精度情况见表1、表2。
表1：
菏泽市C级GPS网点位精度统计表
分项
Xrms
Yrms
Zrms
Nrms
Erms
Urms
最小值（mm）
1.8
3.5
2.7
1.0
0.9
4.7
最大值（mm）
11.0
8.5
6.9
2.9
8.3
12.8
平均值（mm）
2.7
4.8
3.7
1.3
1.3
6.4
表2：
菏泽市C级GPS网基线精度统计表
分项
Nrms
（mm）
Erms
（mm）
Urms
（mm）
Srms
（mm）
基线相对中误差
最小值
1.2
1.0
5.5
1.0
1.1×10-8
最大值
3.4
8.4
15.4
8.5
4.1×10-7
平均值
1.9
1.8
9.1
1.9
4.2×10-8
C级GPS网点南北方向的精度平均值为±1.3mm，东西方向的精度平均值为±1.3mm，高程方向的精度平均值为±6.4mm。
C级GPS网相邻GPS点基线南北方向分量测量的精度平均值为±1.9mm，东西方向分量测量的精度平均值为±1.8mm；相邻GPS点基线垂直分量测量的精度平均值为±9.1mm。
水平分量最弱基线为PD99-PC06，垂直分量最弱基线为PC52-PC06。
C级GPS网基线相对中误差最大值为4.1×10-7，平均值为
。
菏泽市C级GPS控制网精度符合规范要求，其平面采用1980西安坐标系，中央子午线为东经117°，拟作为菏泽市D级GPS控制网平差的起算数据。
（2）高程控制资料
①一、二等水准路线基本情况
菏泽市境内有一等水准路线“Ⅰ邯兖线”，沿线涉及“Ⅰ邯兖40”、“Ⅰ1595（郓城）”、“Ⅰ邯兖48”等13个一等水准点；另有“Ⅱ东黑线”、“Ⅱ保东线”、“Ⅱ东成线”、“Ⅱ成官线”、“Ⅱ成商线”、“Ⅱ巨成线”6条二等水准路线，沿线涉及“Ⅱ东黑25”、“Ⅱ东成3-1”等55个二等水准点。
一、二等水准路线均由国家测绘局第二大地测量队于2006年10月进行了复测，部分点成果已作为华东、华中区域大地水准面精化时所用三等水准网的起算数据。
②三等水准网精度情况
菏泽市三等水准网由山东省国土测绘院第一测绘院承担，自2006年6月13日开始至2006年11月7日完成。
共施测三等水准路线783.4km（其中三等水准路线18条，共714.6km；三等水准支线21条，共68.8km），水准联测B级网点4座、C级网点44座、三等水准点43座。
菏泽市三等水准网的偶然中误差为：
±1.8mm，路线不符值最大73.4mm，允许±75.77mm。
2007年菏泽市三等水准网纳入山东省三等水准网,由国家大地数据处理中心经过华中、华东网整体平差。
山东省三等水准网按结点划分的平差路线871条，结点788个，起算点298个，待定点490。
山东省三等水准的偶然中误差为：
±1.45mm，平差后每千米单位权中误差为±4.77mm，最弱结点中误差为±31.18mm。
菏泽市一、二、三等水准网精度符合规范要求，其高程采用1985国家高程基准，其成果拟作为菏泽市四等水准网平差的起算数据。
（3）山东省GPS连续运行参考站（SDCORS）
2010年8月山东省GPS连续运行参考站（SDCORS）建成并投入使用，菏泽市境内有“单县”、“东明”、“鄄城”、“菏泽”、“曹县”、“巨野”6个基准站，另外周边县有“梁山”、“金乡”2个基准站，本次D、E级GPS控制网拟利用上述8个连续运行基准站的观测数据和最新成果参与平差计算。
（4）已有控制成果的利用
根据本项目的需要，菏泽市国土资源局提供了2004年以来各县（区）为城区地籍调查而建立的的D、E级GPS控制网、四等水准网、一级导线网等控制资料，有关数据将应用到新布设控制网进行平差、改算。
菏泽市各县（区）2004年以来布设的D、E级GPS控制网基本情况见表3、表4。
表3：
菏泽市各县（区）D、E级GPS控制网情况统计
县（区）
所使用的仪器型号
D级网
E级网
联测B、C级点个数
布设D级点个数
平均
边长（km）
联测B、C、D级点个数
布设E级
点个数
平均
边长（km）
牡丹区
Trimble5700
3
28
3.9
31
378
0.7
郓城
南方NGS9600
3
3
9.0
6
25
2.7
定陶
南方NGS9600
3
3
8.0
6
10
2.3
巨野
南方NGS9600
2
6
9.0
8
12
2.4
东明
南方NGS9600
4
10
8.5
8
13
4.1
曹县
中海达HD8200G
10
45
7.0
4
22
2.0
成武
南方NGS9600
3
2
7.6
5
15
2.1
单县
南方NGS9600
3
3
6.3
6
27
1.5
鄄城
南方NGS9600
3
2
6.1
5
24
1.7
合计
34
102
79
526
表4：
菏泽市各县（区）D级、E级GPS控制网精度统计
县（区）
中央
子午线
等级
同步环（mm）
异步环（mm）
复测基线（mm）
无约束平差基线向量改正数
约束、无约束平差同名基线向量改正数较差
点位中误差
（mm）
边长相对中误差
（1/万）
最大
允许
最大
允许
最大
允许
V△X（mm）
V△Y（mm）
V△Z（mm）
V△X（mm）
V△Y（mm）
最大
允许
最大
允许
最大
允许
最大
允许
最大
允许
牡丹区
115°30′
D级
17.1
57.0
31.2
403.0
8.0
128.0
15.9
256.0
18.0
210.0
17.0
282.0
22.2
214.0
19.0
136.0
2.4
8.8
E级
32.4
68.0
79.3
217.0
42.0
93.0
25.3
112.0
29.0
132.0
12.8
101.0
21.4
86.0
72.5
118.0
2.2
2.2
郓城
115°30′
D级
21.5
73.6
28.6
1092.0
10.0
276.0
7.9
499.0
13.5
239.0
12.3
329.0
7.8
332.8
13.0
332.8
1.6
193.9
E级
29.0
45.3
64.6
316.0
19.0
155.6
17.5
134.0
29.4
60.6
18.2
157.0
19.2
40.4
32.0
40.4
2.0
32.7
定陶
115°30′
D级
38.0
47.0
48.0
703.0
7.0
328.0
19.0
456.0
23.0
250.0
22.0
482.0
26.2
304.0
17.0
166.0
2.8
83.7
E级
19.0
50.0
99.0
337.0
32.0
93.0
29.0
98.0
62.0
132.0
41.0
132.0
29.3
66.0
62.5
88.0
3.1
11.7
巨野
116°04′
D级
35.8
198.4
82.9
354.0
30.0
347.0
22.5
186.0
34.4
534.0
29.8
678.0
21.2
256.0
19.0
131.0
3.0
117.5
E级
20.7
35.4
40.1
439.0
10.0
119.0
10.2
55.6
17.8
202.0
10.9
83.0
14.2
37.1
18.2
134.7
2.1
45.0
东明
115°53′
D级
24.0
537.0
69.0
519.0
15.0
384.0
19.0
213.0
33.0
213.0
31.0
213.0
20.0
142.0
30.0
142.0
1.8
103.3
E级
39.0
451.0
53.0
454.0
23.0
167.0
12.0
177.0
28.0
194.0
29.0
234.0
14.0
81.0
30.0
129.0
1.8
79.2
曹县
115°30′
D级
21.5
78.4
45.8
234.0
15.0
156.0
13.5
156.0
38.4
374.0
19.8
378.0
24.2
156.0
21.0
151.0
4.0
78.5
E级
10.3
25.6
30.1
249.0
25.0
150.0
20.2
35.6
14.8
162.0
13.4
93.0
16.6
38.1
15.7
104.7
4.1
75.0
成武
115°30′
D级
27.2
76.9
33.8
705.3
10.0
221.6
10.4
153.0
11.6
235.0
15.9
195.0
9.9
102.4
12.5
156.7
1.4
197.6
E级
33.1
44.0
48.2
502.7
9.0
108.8
13.4
161.0
19.8
147.0
28.4
147.0
13.4
107.6
19.8
97.9
1.8
65.1
单县
116°04′
D级
14.1
47.0
33.6
703.0
7.0
328.0
10.9
456.0
12.0
250.0
7.0
482.0
26.2
304.0
17.0
166.0
2.2
263.0
E级
52.5
60.0
239.3
337.0
32.0
93.0
45.3
98.0
27.0
132.0
22.6
132.0
29.3
66.0
62.5
88.0
2.5
24.8
鄄城
115°30′
D级
71.6
114.0
31.3
340.0
12.0
328.0
24.8
456.0
29.4
250.0
14.1
482.0
26.2
304.0
17.0
166.0
1.6
16.0
E级
19.0
50.0
83.8
337.0
42.0
93.0
26.0
98.0
34.4
132.0
37.6
132.0
29.3
66.0
62.5
88.0
3.0
37.0
2作业依据、基准及主要精度指标
2.1作业依据
（1）GB/T18314—2009《全球定位系统GPS测量规范》；
（2）CJJ8—1999《城市测量规范》；
（3）GB/T12898—2009《国家三、四等水准测量规范》；
（4）GB22021—2008《国家大地测量基本技术规定》；
（5）CH8016—1995《全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规程》；
（6）GB/T16818—2008《中、短程光电测距规范》；
（7）GB/T24356—2009《测绘成果质量检查与验收》；
（8）CH/T2008—2005《全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范》；
（9）CH/T1004—2005《测绘技术设计规定》；
（10）经上级主管部门审批的本项目《技术设计书》。
2.2基准的选择
（1）平面系统：
D级GPS网整体平差采用2000国家大地坐标系，3°分带，中央子午线为东经117°；
E级GPS网采用2000国家大地坐标系，任意分带，中央子午线仍沿用各县区已有控制网的数值。
（2）高程基准：
采用1985国家高程基准。
（3）时间基准：
GPS测量采用世界协调时（UTC时间）。
（4）考虑数据衔接需要，需另提供1980西安坐标系成果。
2.3主要精度指标
（1）D、E级GPS控制网
①相邻点间基线长度精度用下式表示：
σ=
式中：
σ—标准差（基线向量的弦长中误差mm）
a—固定误差（新布设GPS网采用仪器标称精度）
b—比例误差系数（新布设GPS网采用仪器标称精度）
d—相邻点间距离（km）
②同步环闭合差为:
WX≤
σWY≤
σWZ≤
σWs≤0.6σ
③独立闭合环或闭合路线坐标闭合差应满足：
Wx≤3
σWy≤3
σWz≤3
σWs≤3
σ
式中：
n为闭合环边数；
④复测基线的长度较差ds应满足：
ds≤2
σ
⑤D、E级GPS网无约束平差后各基线分量的改正数绝对值均应满足：
V△X≤3σ；V△Y≤3σ；V△Z≤3σ
⑥D、E级GPS网约束平差后基线向量的改正数与无约束平差结果的同一基线相应改正数较差的绝对值均应满足：
dV△X≤2σ；dV△y≤2σ；dV△z≤2σ
（2）四等水准网
①四等水准附合路线长度应小于80km，结点间路线长度不大于30km。
②当水准网的环数超过20个时计算每千米高差中数的全中误差，mw≤±10mm。
（3）一级导线
①一级导线网最弱点（相对于起算点）的点位中误差不得超过±5cm。
②一级导线全长相对闭合差≤1/1.4万。
3设计方案
3.1工作步骤及工艺流程
3.1.1工作步骤
（1）编写本项目技术设计书。
（2）准备所需的仪器设备及表格、簿册等用品，并根据需要对所用仪器进行鉴定。
（3）对参加施工人员进行有关技术设计书、测量规范、技术规程的集中培训。
（4）根据设计方案进行选点、埋石，进行D、E级GPS控制网及四等水准网观测。
（5）观测数据处理，资料整理。
（6）检查验收。
3.1.2工艺流程
控制测量的工艺流程见图1。
图1：
控制测量的工艺流程
3.2D、E级GPS控制测量
3.2.1布网方案
（1）全市D级GPS网布设方案
首先对菏泽市各县（区）2004年以来布设的122个D级GPS点进行点位复查，点位破坏的重新埋设标石；在菏泽市各县（区）2004年以来布设D级GPS点基础上布设外围D级GPS控制点约227点。
D级GPS点经加密后全市共计414点，其中9个B级GPS点、56个C级GPS点、349个D级GPS点，相邻点间平均边长为5.3km，控制面积约12239km2。
D级GPS控制点布设情况详见附图一：
“菏泽市D级GPS点设计图”。
（2）E级GPS网布设方案
牡丹区E级GPS控制点经加密后全区共计596点，其中1个B级GPS点、9个C级GPS点、60个D级GPS点、147个新布设E级GPS点、379个已有E级GPS点，相邻点间平均边长为2.7km，控制面积约1370km2。
E级GPS控制点布设情况详见附图二：
“菏泽市牡丹区E级GPS点设计图”。
3.2.2点名、点号命名原则
点名命名：
点名以居民地名称、单位名称、地名命名，当利用旧点点位时，仍沿用旧点名，不得更改。
点号命名：
点号由字母和数字组成，菏泽市D级GPS点统一编号，前缀字母为“HZD”，数字以三位阿拉伯数字顺序编号，例“HZD178”；菏泽市牡丹区E级GPS点统一编号，前缀字母为“HZE”,数字以三位阿拉伯数字顺序编号，例“HZE458”。
3.2.3选点
（1）点位应选择在土质相对稳固、宜于长期保存、满足观测条件的地点。
（2）点位应避开环境变化大，测量标志难以永久保存的地点，如易受水淹的河床、低地、靠近公路、已规划的易受施工影响有剧烈震动的地点。
点位距公路边缘应大于50m。
（3）点位应避开地质环境不稳定的地区，如断裂破碎带边缘、易发生洪水、局部沉降区；有大量物质搬移的矿区；大量取土、地下水剧烈变化的地点。
（4）点位应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；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不得小于50m。
选点时应实地了解发射源和电磁波影响状况，并标注在点之记环视图上。
（5）点位应避开多路径环境影响，避免靠近水面、树冠、高大建筑物、低洼潮湿等地点，应保证15°以上无遮挡。
50m以内的各种固定与变化反射体应标注在点之记环视图上。
（6）点位应顾及水准联测路线，当点位处于河流、湖泊、水库的边缘时，在其位置选择上一定要考虑水准联测的可能性。
3.2.4埋石
（1）标石类型、规格及制作
为满足控制点长期保存需要，D、E级GPS点全部按GPS/水准共用点标石进行预制,
D级GPS点标石尺寸：
上顶30cm×30cm、下底45cm×45cm
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