控制测量技术2.docx
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控制测量技术2
控制测量实施方案
一、项目技术工作方案
1、测区概况
长江之畔，国窖之乡。
%%&%%学府，桃李芬芳。
%%&%%%%&%%职业技术学院（原%%&%%%%&%%专科学校）是经%%&%%省人民政府批准、教育部备案的全日制普通高等学校，隶属于%%&%%省经济和信息化委员会。
学院始建于1953年，办学历史源远流长，是西南地区唯一的历史最悠久、影响最大的%%&%%类高等职业技术学院。
1998年成为%%&%%省首批高职办学试点学校，2003年升格为高职学院，2007年在教育部高职高专人才培养工作水平评估中获得“优秀”级称号。
2012年6月被确定为%%&%%省“省级示范性高等职业院校建设计划”立项建设单位，2015年1月顺利通过省级示范性高职院校建设项目验收获得“优秀”级。
学院是中国石油和化学工业协会、中国%%&%%教育协会“石油和%%&%%行业职业教育与培训全国示范性实训基地”、%%&%%%%&%%职业技能培训中心、%%&%%市“白酒产业高技能人才培养基地”、全国高职高专学校%%&%%专业教学指导委员会委员单位、全国%%&%%教育协会副会长单位、全国%%&%%教育协会西南大区主任单位、全国%%&%%高职高专院校%%&%%单元操作教学指导委员会主任单位、全国%%&%%高职高专院校高分子加工专业教学指导委员会主任学校。
学院位于国家历史文化名城、国家级卫生城市、中国“西部%%&%%城”、省级园林城市——%%&%%省%%&%%市，就读条件优越，多次被评为“园林式学校”、“市级文明单位”和“省级综合治理模范单位”。
2、作业依据
（1）《全球定位系统（GPS）测量规范》GBT18314-2009
（2）《工程测量规范》GB50026-2007
（3）《城市测量规范》（CJJ8-2011）
3、工作内容及坐标系
3.1、工作内容
（1）E级控制网测量
（2）一级导线点测量
（3）四等水准网测量（教学用）
（4）二等水准网测量（竞赛用）
3.2、平面坐标系统
采用2000国家大地坐标系。
3.3、高程系统
采用1985国家高程基准。
4、E级控制网测量
4.1、选点、埋石与编号
根据业主要求，本控制网共6个点，点位均匀分布，覆盖学院东西校区，至少有两组相邻点通视。
4.1.1、选点
（1）点位的选择应符合设计要求，并有利于运用其它测量手段进行扩展；
（2）基础坚实稳固，易于点位的长期保存，此外还应考虑有利于安全作业；
（3）点位应便于安置接收设备和操作，视野应开阔；
（4）须远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不得小于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。
（5）点位附近不应有对电磁波反射（或吸收）强烈的物体，以减少多路径效应的影响；
（6）选站时应尽可能使测站附近的局部环境（地形、地貌、植被）与周围的大环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差。
（7）交通应便于作业，以提高作业效率
此外，有时还需考虑测区内的通讯设施、电力供应等情况，以便于各点之间的联络和设备用电或充电。
4.1.2、埋石与编号
普通标石，标石应设有中心标志。
中心标志应采用不锈钢或铜制作，标志中心应刻有清晰、精细的十字线制作的直径小于0.5毫米的中心点。
标石平面还应刻有点名。
此外还应满足下面要求：
（1）点位选在道路边或公共设施的水泥地面，可在地面钉测量标志并以红油漆标示；
（2）普通点位应埋设永久性标石，具体类型见《城市测量规范》。
埋设时坑底填以砂石，捣固夯实或浇灌混凝土底层，确保点位稳固耐用；
（3）点号按要求统一以GPS为标识，后缀以流水号进行编号，如GPS01、GPS02…GPS06。
（4）实地绘制点之记，并应符合《全球定位系统（GPS）测量技术规范》（GB/T18314-2001）附录B的要求；
（5）标绘控制网图，并表示出相邻点的通视方向。
4.1.3、主要技术指标
平均边长（m）
最弱边边长相对中误差
最弱点点位中误差（cm）
300
≤1/45000
≤5.0
4.1.4、施测
（1）选择经过检验标称精度优于10mm+5ppmd的6台接收机进行同步观测，采用静态或快速静态定位模式；
（2）主要技术要求
卫星高度角
有效观测卫星数
平均重复设站数
时段长度
数据采样间隔
PDOP
≥15
≥4
≥1.6
≥40min
15s
6
注：
1、观测时段长度应视点位周围障碍物情况、基线长短而作调整，
2、可不观测气象要素，但应记录雨、晴、阴、云等天气状况。
（3）保证GPS作业观测工作顺利进行，保障观测成果达到预定的精度，提高作业工效，在进行GPS外业观测之前，应事先编制GPS卫星可见性预报表。
预报表应包括可见卫星号、卫星高度角和方位角、最佳观测卫星组、最佳观测时间、点位图形几何强度因子等内容。
（4）作业组在观测前应根据参加作业的GPS接收机台数、网形及卫星预报表编制作业调度表，其内容应包括观测时间、测站号、测站名称以及接收机号等项内容。
（5）天线基座应严格对中整平；天线高测前、测后各量取一次，较差应≤3mm，取中数使用；天线高是指观测时天线平均相位中心至测站中心标志面的高度，分为上、下两段：
上段是指相位中心至天线底面的高度，这是常数hc，由厂家给出；下段是从天线底面至测站中心标志面的高度，由观测员在现场采用倾斜测量方法直接量取。
具体方法是：
从三脚架三个空档（互成120°）测量天线底盘下表面至测站中心标志面的距离，互差应小于3mm，取平均值为L，天线底盘半径为R，再利用厂家提供的hc，按天线高
求出。
（6）观测组应严格按调度表规定的时间进行作业，以保证同步观测同一卫星组。
当情况有变化需修改调度计划时，应经作业队负责人同意，观测组不得擅自更改计划。
（7）观测员在作业期间不得擅自离开测站，并防止仪器受震动和被移动，防止人和其它物体靠近天线，遮挡卫星信号；
（8）一个时段观测过程中不得进行以下操作：
关闭接收机以重新启动；进行自测试（发现故障除外）；改变卫星截止高度角；改变数据采样间隔；改变天线位置；按动关闭文件和删除文件等功能；
（9）接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机和手机等通讯设备；雷雨过境时应关机停测，并卸下天线以防雷击；
（10）观测中应保证接收机工作正常，数据记录正确，每日观测结束后，应及时将数据转存至计算机硬盘上，确保观测数据不丢失。
4.1.5、外业观测记录
（1）外业记录项目应包括下列内容：
①测站名、测站号；
②观测月、日/年积日、天气状况、时段号；
③观测时间应包括开始与结束记录时间，宜采用协调世界时UTC，填写至时、分；
④接收机设备应包括接收机类型及号码，天线号码；
⑤近似位置应包括测站的近似经、纬度和近似高程，经、纬度应取至1′，高程应取至0.1m；
⑥天线高应包括测前、测后量得的高度及其平均值，均取至0.001m；
⑦观测状况应包括电池电压、接收卫星号及其信噪比（SNR）、故障情况等。
（2）记录应符合下列要求：
①原始观测值和记事项目应按规格现场记录，字迹要清楚、整齐、美观，不得涂改、转抄；
②外业观测记录各时段结束后，应及时将每天外业观测记录结果录入计算机硬盘；
③接收机内存数据文件在下载到存贮介质上时，不得进行任何剔除与删改，不得调用任何对数据实施重新加工组合的操作指令。
4.1.5、数据处理
1）基线解算及其质量检验
（1）基线解算以双差固定解作为最终结果，双差固定解的可靠性由以下两项指标来判别，即固定解的单位权中误差（Rms）和整周模糊度检验倍率（Ratio），其检验值见下表。
根据下表判别时，Rms必须首先符合要求，而Ratio值越大表示固定值越可靠。
静态GPS基线固定解可靠性判别表
基线长度（km）
≤5
5～10
＞10
Rms（m）
≤0.010
≤0.012
≤0.015
Ratio
≥2.5
≥2.1
≥2.0
（2）同步多边形闭合差检验
对于采用同一种数学模型的基线解，其同步时段中任一三边同步环的坐标分量相对闭合差和全长相对闭合差不宜超过下表的规定。
对于采用不同数学模型的基线解，其同步时段中任一三边同步环的坐标分量闭合差和全长相对闭合差按独立环闭合差要求检核。
同步时段中的多边形同步环，可不重复检核。
同步环坐标分量及环线全长相对闭合差的规定（1×10-6）
等级
限差类型
E级
坐标分量相对闭合差
6.0
环线全长相对闭合差
10.0
（3）重复基线边检验
重复基线的长度较差不宜超过下式的规定：
式中：
为E级GPS控制网规定的精度（按实际平均边长计算）
（4）独立环闭合差检验
无论采用单基线模式或多基线模式解算基线，都应在整个GPS网中选取的独立基线构成独立环，各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差应符合下式的规定：
式中:
:
为闭合环边数；
:
为E级GPS控制网规定的精度（按实际平均边长计算）
2）补测与重测
（1）无论何种原因造成一个控制点不能与两条合格的独立基线相连接，则在该点上应补测或重测不得少于一条独立基线。
（2）可以舍弃在重复基线较差、同步环闭合差、独立环闭合差中超限的基线，但应保证舍弃基线后的独立环所含基线数不超过规范的规定，否则应重测该基线或者有关的同步图形。
（3）由于点位不符合GPS测量要求而造成一个测站多次重测仍不能满足各项技术规定时，可按技术设计要求另增选新点进行重测。
3）GPS网平差
（1）起算数据与坐标系统
首先要了解测区中央子午线经度，起算数据的带号，采用的坐标系等。
高程系统采用1985国家高程基准。
（2）三维无约束平差
当GPS基线各项质量检验符合要求时，应以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其协方差阵作为观测信息，以一个点的WGS－84系三维坐标作为起算依据，进行GPS网的三维无约束平差。
以提供各GPS控制点在WGS－84坐标系下的三维坐标，各基线向量三个坐标差观测值的改正数，基线边长以及点位和边长的精度信息，并生成GPS高程拟合的数据文件。
在三维无约束平差中，基线向量的改正数（Vδx、Vδy、Vδz）绝对值应满足下式要求：
Vδx≤3
Vδy≤3
Vδz≤3
式中：
为E级GPS控制网规定的基线的精度。
当超限时，可认为该基线或其附近存在粗差基线，应采用软件提供的方法或人工方法剔除粗差基线，直至符合上式要求。
（3）二维约束平差
在无约束平差确定的有效观测量基础上，以起算数据中提供的已知点作为强制约束的固定值，进行二维约束平差。
平差结果就输出各GPS控制点在前述的坐标系统中的二维平面坐标，基线向量改正数，基线边长、方位以及坐标、基线边长、方位的精度信息，转换参数及其精度信息。
约束平差中，应将已知坐标点组合成不同的约束条件，以发现作为约束的已知坐标与GPS网不兼容（即约束平差结果严重扭曲GPS无约束平差结果的精度）。
4.1.6、提交资料
E级GPS网测量工作结束后，应提交以下资料：
（1）外业观测记录；
（2）数据处理报告及成果表；
（3）所有原始数据资料；
（4）GPS网示意图；
（5）GPS点点之记；
（6）技术总结及成果验收报告；
5、一级导线测量
5.1、主要技术要求
等级
闭合环或附合导线长度（Km）
平均边长（m）
测距中误差（mm）
测角中误差（）
导线全长相对闭合差
最弱点点位中误差（cm）
一级
≤3.6
≤300
≤15
≤5.0
≤1/14000
≤5.0
5.2、结点网导线长度
导线网中结点与高级点间或结点间的导线长度不应大于附合导线规定长度的0.7倍。
5.3、短导线
当附合导线长度短于规定长度的1/3时，导线全长的绝对闭合差不应大于13cm。
4.4、布设点位
根据业主的要求设计一级导线网或单一附合路线。
要求布设48个点，覆盖学院东西校区，分布尽量均匀，以满足实际需要。
为方便导线的测设，尽量在道路交叉口、巷道口、建筑出入口等地布设点位。
4.4.1、埋石
普通标石，标石应设有中心标志。
中心标志应采用不锈钢或铜制作，标志中心应刻有清晰、精细的十字线制作的直径小于0.5毫米的中心点。
标石平面还应刻有点名（点名命名规则：
DS01-DS48）
埋石还应遵循以下规定：
1）相邻导线点间须通视，平均边长在50米至150米区间。
2）导线点选在土质坚硬、稳定的地方，以便于保存点的标志和安置仪器。
3）导线点选在地势较高，视野开阔的地方，以便于进行加密、扩展。
4.4.2、导线测量技术要求
各等级导线测量的主要技术要求，应符合下表的规定。
等级
导线长度km
平均边长km
测角中误差（秒）
测距中误差（㎜）
测距相对中误差
测回数
方位角闭合差（秒）
导线全长相对闭合差
1秒级仪器
2秒级仪器
6秒级仪器
一级
4
0.5
5
15
1/30000
—
2
4
10
≦1/15000
注：
1表中n为测站数。
1、当导线平均边长较短时，应控制导线边数不超过表相应等级导线长度和平均边长算得的边数；当导线长度小于表规定长度的1/3时，导线全长的绝对闭合差不应大于13㎝。
2、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中相应等级规定长度的0.7倍。
4.4.3、水平角观测
1）水平角观测所使用的全站仪，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，2〞级仪器不应超过1格，6〞级仪器不应超过1.5格。
（2）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〞。
（3）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。
（4）垂直微动旋转使用时，视准轴在水平方向上不产生偏移。
（5）仪器的基座在照准部施转时的位移指标：
1〞级仪器不应超过0.3〞，2〞级仪器不应超过1〞，6〞级仪器不应超过1.5〞。
（6）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1㎜。
水平角观测宜采用方向观测法，并符合下列规定：
水平角方向观测法的技术要求
等级
仪器精度等级
光学测微器两次重合读数之差（秒）
半测回归零差（秒）
一测回内2C互差（秒）
同一方向值各测回较差（秒）
一级及以下
2秒级仪器
—
12
18
12
6秒级仪器
—
18
—
24
注；
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。
当观测方向的垂直角超过±30的范围时，该方向2C互差可按相邻测回同方向进行比较，其值应满足表中一测回内2C互差的限值。
当观测方向不多于3个时，可不归零。
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。
各测回间应配置度盘。
度盘配置应符合规范的规定。
水平角的观测值应取各测回的平均数作为测站成果。
2）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。
左角平均值与右角平均值之和与3600之差，不应大于本规范中相应等级导线测角中误差的2倍。
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±30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，可不受此款限制。
（3）如受外界因素（如地震）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15ˊ，长度元素应量至1mm。
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2C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1/3时，应重测该测回。
当重测的测回数超过总测回数的1/3时，应重测该站。
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。
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。
4.4.4、距离测量
（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。
规范对中、短程测距仪器的划分：
短程为3km以下，中程为3～15km。
测距仪器的标称精度，按下式表示。
mD=a＋b×D
式中，mD—测距中误差（㎜）
a—标称精度中的固定误差（㎜）
b—标称精度中的比例误差系数（㎜/km）
D—测距长度（km）
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。
测距的主要技术要求
平面控制网等级
仪器精度等级
每边测回数
一测回读数较差（㎜）
单程各测回较差（㎜）
往返测距较差（㎜）
往
返
一级
10mm级仪器
2
—
≦10
≦15
—
二、三级
10mm级仪器
1
—
≦10
≦15
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。
（2）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2㎜。
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。
当测距边用电磁波测距三角高程测量方法测定的高差进行修正时，垂直角的观测和对向观测高差较差要求，可按本规范电磁波测距三角高程测量的有关规定放宽1倍执行。
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。
4.4.5、导线测量数据处理
当观测数据中含有偏心测量成果时，应首先进行归心改正计算。
1）水平距离计算，应符合下列规定：
（1）测量的斜距，须经气象改正和仪器的加、乘常数改正后才能进行水平距离计算。
（2）两点间的高差测量，宜采用水准测量。
当采用电磁波测距三角高程测量时，基高差应进行大气折光改正和地球曲率改正。
（3）水平距离可按下式计算：
DP=
式中，DP---测线的水平距离（m）
S---经气象及加、乘常数等改正后的斜距（m）
h---仪器的发射中心与反光镜的反射中心之间的高差（m）
2）导线网水平角观测的测角中误差，应按下式计算；
mβ=
式中，fβ---导线环的角度闭合差或附合导线的方位角闭合差（秒）
n---计算fβ时的相应测站数；
N---闭合环及附合导线的总数。
测距边的精度评定，应按A、B式计算；当网中的边长相差不大时，可按C式计算网的平均测距中误差。
（1）单位权中误差：
μ=
A
式中，d—各边往、返测的距离较差（㎜）
n—测距边数；
P—各边距离的先验权，其值为
，σD为测距的先验中误差，可按测距仪器的标称精度计算。
（2）任一边的实际测距中误差：
mDI=μ
B
式中，mDI---第i边的实际测距中误差（㎜）
Pi—第i边距离测量的先验权。
（3）网的平均测距中误差：
mDI=
C
式中，mDI---平均测距中误差（㎜）。
（4）测距边长差的归化投影计算，应符合下列规定：
归算到测区平均高程面上的测距边长度，应按下式计算：
DH=DP（1＋
）
式中，DH—归算到测区平均高程面上的测边长度（m）；
DP—测线的水平距离（m）；
HP---测区的平均高程（m）；
HM—测距边两端点的平均高程（m）；
RA---参考椭圆体在测距边方向法截弧的曲率半径（m）.
3）归算到参考椭圆球面上的测距边长度，应按下式计算：
DO=DF（1－
））
式中，DO—归算到参考椭圆面上的测距边长度（m）；
Hm-=---测区大地水准面高出参考椭圆面的高差（m）；
4）测距边在高斯投影面上的长度，应按下式计算：
Dg=D0（1＋
＋
）
式中，Dg+---测距边在高斯投影面上的长度（m）
Ym---测距边两端点横坐标的平均值（m）
RM---测距边中点处在参考椭圆球面上的平均曲率半径（m）；
∆y---测距边两端点横坐标的增量（m）.
一级及以上等级的导线网计算，应采取严密平差法；
导线网平差时，角度和距离的先验中误差，可分别按上面的方法计算，也可用数理统计等方法求得的经验公式估算先验中误差的值，并用以计算角度及边长的权。
平差计算时，对计算略图和计算机输入数据应进行仔细校对，对计算结果应进行检查。
打印输出的平差成果，应包括起算数据、观测数据以及必要的中间数据。
平差后的精度评定，应包含有单位权中误差、点位误差椭圆参数或相对点位误差椭圆参数、边长相对中误差或点位中误差等。
当采用简化平差时，平差后的精度评定，可作相应简化。
内业计算中数字取位，应符合下表的规定。
内业计算中数字取位要求
等级
观测方向值及各项修正（秒）
边长观测值及各项修正数（m）
边长与坐标（m）
方位角（秒）
三、四等
0.1
0.001
0.001
0.1
一级及以下
1
0.001
0.001
1
4.4.6、提交资料
一级导线测量工作结束后，并应提交以下资料：
1、外业观测记录；
2、数据处理报告及成果表；
3、一级导线点展点图；
4、一级导线点点之记；
5、技术总结及成果验收报告。
6、四等水准测量
6.1、水准路线
根据要求，直接利用一级导线点施测四等水准。
6.2、技术要求
四等水准附合路线或环线长度应≤15Km。
附合路线或环线闭合差应≤20Lmm（L为附合路线或环线长度，以Km计）。
每千米高差中数偶然中误差应≤5mm，每千米高差中数全中误差应≤10mm。
最弱点的高程中误差≤2cm。
6.3、仪器要求
四等水准使用N2水准仪和双面区格式木质标尺进行施测。
施测前必须对水准仪及水准标尺进行检验。
水准仪的i角误差检查，其值应≤20。
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