数字测图系统毕业设计论文.docx

1、数字测图系统毕业设计论文毕业设计数字测图系统第一章 绪论 1第二章 已有资料利用分析1测区概况22作业依据和已有测绘资料2第四章 导线测量1导线测量的主要技术要求112导线网的设计、选点与埋石112.1导线网的布设规定 112.2导线点位的选定规定 113 水平角观测 123.1水平角观测应符合的规定 123.2 方向观测法应符合的规定 123.3 水准角观测方法 123.4水平角观测的测站作业应符合的规定 133.5水平角观测误差超限处理 133.6其他注意事项 134 距离测量 134.1仪器的选用及标称精度 134.2边长测距的主要技术要求 134.3测距作业应符合的规定 145 选用全

2、站仪作导线平差步骤 145.1计算机平差步骤 141.1全站仪测图的仪器安置及测站检核 161.2全站仪测图的测距长度规定 161.3数字地形图测绘需符合的要求 161.4数据采集注意事项 172全站仪碎步点采集 173解析碎步点测量 174碎步点采集的特殊情况 174地形图的修测与编绘275地形图的编绘27参考文献 30附录成果展示第一章 绪 论数字测图(Digital Surveying and Mapping，DSM)系统是以计算机及其软件为核心在外接输入输出设备的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘系统。利用全站仪、GPS等设备进行数据采集，为GIS提供数

3、据源，广泛用于测量工程、水文、工民建、道路桥梁、水利水电工程等建设领域。数字地图(Digital Map)以数字形式存贮在磁盘、磁带、光盘等介质上的地图。数字测图主要作业过程为三个步骤：数据采集、数据处理及地形图的数据输出（打印图纸、提供软盘等）。随着电子全站仪、RTK技术的发展逐步成熟，以及电子计算机的普及，地形图的成图方法正在逐步地由传统的白纸法成图向数字测图方向发展。特别是在我国的东部沿海发达地区，数字测图几乎已占据了大部分的地形图测绘市场。随着测绘科学技术的发展，全数字地形测图在现代机助制图技术支持下已经发展成为了高新的制图技术。而全站仪作为当前应用最为广泛的测绘仪器，是电子技术与光学

4、技术结合发展的光电测量仪器，集测距仪、电子经纬仪的优点于一体。因此全站仪也是目前实用的大比例尺数字化测图工具。针对我们即将走出校门的大三学生，为了夯实我们的基本技能，使我们在工作单位工作的更加顺利和自如，更好的展现我们湖南安全职业技术学院工程测量技术专业的专业素养，学校组织同学们利用大三第二学期实习。时间段分为2010年9月至2011年5月。第二章 已有资料利用分析1 测区概况黄河水利职业技术学院新校区位于河南省开封市西北角，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。新校址东西长782米，南北长965米，南侧有宽约80米贯通南北的地下古城墙遗址，南侧有100米

5、贯通东西的城市绿化带。学校内部地势较为平坦，有教学楼、宿舍楼、食堂、各种运动场、湖泊、河流和假山等主要地物分布其中。新校区距黄河水院老校区（东院教学区）约4.2km，离市中心8km，距火车站约10km，离连霍高速公路开封市出口约3km。数字测图技术是黄河水利职业技术学院的省级精品课程，在河南省享有很高的知名度，学院测绘工程系应生产单位要求，着力发展工程测量学以及数字测图学，培养出更加优秀的毕业生，为国家的基础建设贡献着自己的力量。2作业依据和已有测绘资料 1、黄河水院新校区鸟瞰图。2、黄河水院新校区控制点成果表。3、黄河水院新校区控制点基本位置图4、黄河水院新校区1:1000 地形图（如图1）

6、，可作为测区范围划定与控制测量网形设计及实地选点之用。图1 黄河水院新校区1:1000 地形图5、本次作业的平面坐标系为开封市城建坐标系，属于地方坐标系，其基准与国家参考椭球的基准保持一致。平面控制点：“HY06”、（平面动态RTK 高程四等水准联测）“ HY06”152” （平面动态RTK 高程四等水准联测）保存完好，符合测量要求，能够保证测量精度，且位于测区附近，作为本次测量的基准点（见表1）。 表 1 已知平面控制点 点号纵坐标X（m）横坐标Y（m）高程HY0553433.07847673.66873.837HY0653223.40047674.01473.843 高程控制点： “h01

7、9”、“h051”，位于测区附近，点位保存完好，可作为本测区高程控制起算点之用。 第三章 平面及高程控制设计1 平面坐标及高程系统的选择1、 平面坐标系及基准测区平均高程73m，中央子午线精度为114，本次作业的平面坐标系为开封市城建坐标系，属于地方坐标系，其基准与国家参考椭球的基准保持一致。2、 高程基准本次作业采用1985国家高程基准。上交成果的高和必须为正常高。2 主要精度指标 本测区主要精度指标如下： 1、各等级平面控网中最弱点相对于起算点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0.5mm

8、，邻近地物点间距中误差不大于图上0.4mm； 4、图上高程注记中误差,在铺装地面不大于图上0.07m，在一般地面不大于0.15m。 3 平面控制测量 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：分级布设，逐级控制；具有足够的精度；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。 本次平面控制测量分二级布设，先布设一级 GPS 网作为本测区首级平面网，再用 RTK加密图根点；或者使用导线网做首级控制网，再直接全站仪加密图根点 。对两种方案进行对比论证，选择其中一个合理的方案，以满足测图需要。 3.1 方案一：GPS作首级平面网，R

9、TK加密图根点 一级GPS网测量:主要技术要求见表2 表2 一级GPS网测量的基本技术要求等级平均边长（KM）卫星高度角有效观测卫星数平均重复设站数各时段有效观测时间长度（min）数据采样间隔（s）PDOP值一级1.01541.615 106注：本技术要求出自 工程测量规范（GB 50026-2007）。 布网方案： 利用“GPS-1160”、“GPS-1151”、“GPS-1152”三个D级 GPS控制点为起算点，在测区内沿主要道路布设一级 GPS点，要求点位分布均匀，相邻点间平均边长约 500m，网形结构为边连式的多边形网。选点、埋石、编号及点之记 : A、选点 （1）点位应远离大功率无线

10、电发射源（如微波站），其距离不得小于 200米，并应远离高压输电线其距离不得小于50米； （2）附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体； （3）点位应便于安置接收设备和操作，视野开阔，周围建筑物的高度角小于15度； （4）一级GPS点点位原则上落地布设，选择土质坚实的地方，有利于长期保存和使用； （5）一级GPS点点位应能保证至少有两个点通视良好，有利于低级网加密。 （6）GPS点位选定后，应绘制GPS 网选点图。 B、埋石 视不同的埋设条件，应选择相应类型的埋设标志，可参考表3 表3 各类型埋设标志各类型埋设标志等级埋设条件标志类型埋设方法备注一级水泥路面8-12cm铸铁标志冲击钻打孔，混凝土

11、现浇与路面齐沥青路面20cm铸铁标志直接打入路面与路面齐碎石路面土质路面预制混凝土标石挖坑,做20cm碎石垫层放置标石，四周捣固压实。略高于地面3-5cmC、编号 一级 GPS点编号采用自然数顺序编号，前面冠以罗马字母“G”。D、点之记 选点埋石后应绘制点之记，其样式应符合GPS 规程要求。要求点之记采用Word 制作，其中的略图可采用CAD制作，但应转换为影像格式插入到Word文档中，标志面照片也转换为数字影像插入到Word文档中。 提交监理检查的资料：点之记成果1套，首页为GPS网选点图，对应的数据拷贝。 一级GPS控制网测量完成后，应提交以下资料： （1）GPS观测手簿； （2）一级GP

12、S控制网展点图； （3）一级GPS点点之记； （4）仪器鉴定资料； （5）一级GPS网平差计算资料及成果表。 图根控制测量 在一级GPS控制网的基础上，直接布设图根控制点，图根点利用RTK技术直接采集三维坐标。 点位选择尽量避开高压线、高大建筑物、茂密树林、大面积水域等因素对测量的影响。 图根点一般采用木桩和小铁钉标志，农田、土路上采用小木桩，在水泥、沥青路面上可用 8-12cm 长的铁钉。编号采用自然数顺序编号，前面冠以大写英号。最后图根控制点测量应提交以下资料：图根点成果表。 3.2 方案二：导线网作网作首级控制，全站仪加密图根点 导线测量: 考虑到本测绘院能配套使用的GPS设备不是很齐全

13、，需要外借。而且使用GPS做控制的费用比较大。因此本次还可以考虑采用全站仪测一级导线做首级控制网。为了保证精度，测量是采用带三脚架的棱镜，全站仪使用5的拓普康全站仪。并直接使用全站仪进行图根点加密。 导线网的设计步骤 : 、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。 、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

14、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。 、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。 三级导线网的主要技术指标如下：序号项目指标1方位角闭合差24n2测角中误差123导线全长绝对闭合差13cm4导线全长相对闭合差不低于1/60005最弱点点位中误差5cm（2）三级导线外业测量技术要求序号项目技术指标1NIKKON 全站仪2”,3mm+2ppmD2水平角测回数13半测回归零差8”4一测回2C较差13”5边长测回数单程一测回6气温测量最小读数0.57气压测量最小读数100pa8改边垂直角测回数2选点 : （1）为了保证测

15、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。 （2）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。 (3)相邻点之间应通视良好，一级导线网视线超越障碍物距离要大于0.5m，以能保证成像清晰、便于观测为原则。 (4)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。 （5）在选点的同时要按要求进行做控制点的点之记。 （6）选完控制点后要绘出首级导线网。 全

16、站仪加密图根点 在首级导线网的基础上，使用全站仪进行加密图根点。全站仪加密时要注意支站不要超过三级，仪器操作时要严格要求精度，尤其是后视棱镜要扶准扶正，后视定向尽量对准对中杆底部。 3.3平面控制两种方案的论证 GPS网做首级控制网 本测区位于武汉郊区鄂江下游丘地，地形地物很复杂，测区通视条件一般，GPS信号比较好，测区有D级 GPS 控制点可以利用，而且GPS观测时需要时间不多，耗人力也少，精度也符合测区要求。因此可以使用方案一做平面控制。 导线网做首级控制网 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，所以经

17、过论证比较决定使用方案二做平面控制。 4 高程控制测量 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。HY05、HY06两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。4.1 仪器设备及施测方法 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。 4.2 四等水准测量要求

18、布网要求： 本测区四等水准网，在测区附近两个三等水准点的基础上，沿平坦地区的D级GPS 点及一级GPS点采用附合路线或结点网形式进行布设。 水准测量工作结束后水准测量工作结束后，应提交，应提交以下资料以下资料 : （1）四等水准路线略图； （2）外业观测手簿； （3）内业计算资料及成果表； （4）仪器i 角检验资料； 第四章 导线测量1导线测量的主要技术要求1.各等级导线测量的主要技术要求，应符合下表的规定。导线测量的主要技术要求表注：1 表中n 为测站数。2 当测区测图的最大比例尺为1：l000，一、二、三级导线的导线长度、平均边长可适当放长，但最大长度不应大于表中规定相应长度的2 倍。2

19、当导线平均边长较短时，应控制导线边数不超过表331 相应等级导线长度和平均边长算得的边数；当导线长度小于表331 规定长度的13 时，导线全长的绝对闭合差不应大于13cm。3 导线网中，结点与结点、结点与高级点之间的导线段长度不应大于表5中相应等级规定长度的07 倍。2导线网的设计、选点与埋石2.1导线网的布设规定导线网的布设应符合下列规定：1 导线网用作测区的首级控制时，应布设成环形网，且宜联测2 个已知方向。2 加密网可采用单一附合导线或结点导线网形式。3 结点间或结点与已知点间的导线段宜布设成直伸形状，相邻边长不宜相差过大，网内不同环节上的点也不宜相距过近。2.2导线点位的选定规定 导线

20、点位的选定，应符合下列规定：1 点位应选在土质坚实、稳固可靠、便于保存的地方，视野应相对开阔，便于加密、扩展和寻找。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15m；四等13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过大。5 充分利用旧有控制点。3 水平角观测3.1水平角观测应符合的规定 水平角观测所使用的全站仪、电子经纬仪和光学经纬仪，应符合下列相关规定：1 照准部旋转轴正确性指标：管水准器气泡或电子水准器长气泡在各位置的读数较差，1级仪器不应超过2 格

21、，2级仪器不应超过1 格，6级仪器不应超过15 格。2 光学经纬仪的测微器行差及隙动差指标：1级仪器不应大于1，2级仪器不应大于2。3 水平轴不垂直于垂直轴之差指标：1级仪器不应超过10，2级仪器不应超过15，6级仪器不应超过20。4 补偿器的补偿要求，在仪器补偿器的补偿区间，对观测成果应能进行有效补偿。5 垂直微动旋转使用时，视准轴在水平方向上不产生偏移。6 仪器的基座在照准部旋转时的位移指标：1级仪器不应超过03，2级仪器不应超过1，6级仪器不应超过15。7 光学(或激光)对中器的视轴(或射线)与竖轴的重合度不应大于1mm。3.2 方向观测法应符合的规定水平角观测宜采用方向观测法，并符合下

22、列规定：1. 方向观测法的技术要求，不应超过下表的规定。水平角方向观测法的技术要求表注：1. 全站仪、电子经纬仪水平角观测时不受光学测微器两次重合读数之差指标的限制。2. 当观测方向的垂直角超过3的范围时，该方向2C 互差可按相邻测回同方向进行比较，其值应满足表十一测回内2C互差的限值。2. 当观测方向不多于3 个时，可不归零。3. 当观测方向多于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。4. 水平角的观测值应取各测回的平均数作为测站成果。3.3 水准角观测

23、方法三、四等导线的水平角观测，当测站只有两个方向时，应在观测总测回中以奇数测回的度盘位置观测导线前进方向的左角，以偶数测回的度盘位置观测导线前进方向的右角。左右角的测回数为总测回数的一半。但在观测右角时，应以左角起始方向为准变换度盘位置，也可用起始方向的度盘位置加上左角的概值在前进方向配置度盘。3.4水平角观测的测站作业应符合的规定水平角观测的测站作业，应符合下列规定：1) 仪器或反光镜的对中误差不应大于2mm。2) 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。四等及以上等级的水平角观测，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。有垂直轴补偿器的仪器，可不受此

24、款的限制。3) 如受外界因素(如震动)的影响，仪器的补偿器无法正常工作或超出补偿器的补偿范围时，应停止观测。4) 当测站或照准目标偏心时，应在水平角观测前或观测后测定归心元素。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，对于照准标志中心的投影不应大于lOmm。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。3.5水平角观测误差超限处理水平角观测误差超限时，应在原来度盘位置上重测，并应符合下列规定：1) 一测回内2C 互差或同一方向值各测回较差超限时，应重测超限方向，并联测零方向。2) 下半测回归零差或零方向的2

25、C 互差超限时，应重测该测回。3) 若一测回中重测方向数超过总方向数的13 时，应重测该测回。当重测的测回数超过总测回数的13 时，应重测该站。3.6其他注意事项1)首级控制网所联测的已知方向的水平角观测，应按首级网相应等级的规定执行。2)每日观测结束，应对外业记录手簿进行检查，当使用电子记录时，应保存原始观测数据，打印输出相关数据和预先设置的各项限差。4 距离测量4.1仪器的选用及标称精度1)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，一级以下也可采用普通钢尺量距。2)中、短程测距仪器的划分，短程为3km 以下，中程为315km。3) 测距仪器的标称精度，按()式表示

26、。mDa+bD ()式中 mD测距中误差(mm)；a标称精度中的固定误差(mm)；b标称精度中的比例误差系数(mmkm)；D测距长度(km)。4) 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。4.2边长测距的主要技术要求 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。各等级控制网边长测距的主要技术要求注：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。4.3测距作业应符合的规定测距作业，应符合下列规定：1) 测站对中误差和反光镜对中误差不应大于2mm。2) 当观测数据超限时，应

27、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。3) 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。4) 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15m 以外阳光不能直射的地方，且读数精确至02；气压表应置平，指针不应滞阻，且读数精确至50Pa。注： 每日观测结束，应对外业记录进行检查。当使用电子记录时，应保存原始观测数据，打印输出相关数据和预先设置的各项限差。5 选用全站仪作导线平差步骤5.1计算机平差步骤平差有两种方法：一种是手工平差，另一种是计算机平差软件平差

28、。本次测量任务我们主要是训练我们的专业技能。所以我们用两种平差方式同时进行平差，这样也检验了我们的平差精度。下面将计算机平差软件平差步骤展示如下：本次测量我们做的是闭合导线，所以在打开平差软件后选择闭合曲线如下图然后将野外测得数据填写在表格的相应位置，如图：当检查输入无误后，便可以进行计算了。第五章 碎部点野外数据采集 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/T 14804-93）； (4) 大比例尺地形图机助制图规范（GB 14912-94）； (5) 工程测量规范（GB 50026-2007）等; 1 全站仪测图方法与技术要求1.1全站仪测图的仪器安置及测站检核全站仪测图