本科毕业论文内蒙古弓家塔矿区1500数字化地形图测绘技术设计书.docx
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本科毕业论文内蒙古弓家塔矿区1500数字化地形图测绘技术设计书
主要内容：
（1）已有资料的分析和利用
（2）平面控制测量方案
（3）高程控制测量方案
（4）外业数据采集
（5）内业数据处理
基本要求：
（1）要充分利用已有的资料，根据实地情况布设平面控制网、高程控制网。
（2）测量中要细心一定要保证其精度。
（3）后期资料的整理一定要细致，然后归档。
主要参考资料等：
[1]于彬.数字测图中GPS控制测量实施探讨[J].科技情报开发与经济,2011.11.12,21（36）.
[2]陆保任.关于全站仪采集碎部点的测量方法的探讨[J].科学之友,2009.09（27）:
21-22.
[3]张立军.浅谈北京规划市区1：
500地形图数字化测绘[J].北京测绘,2012（6）:
95-98.
完成期限：
指导教师签名：
专业负责人签名：
年月日
内蒙古弓家塔矿区1：
500数字化地形图
测绘技术设计书
摘要
随着社会的进步，以及科技的发展传统的测绘工作受到了很大的冲击。
对于测绘工作的定义又有了新的发展，更快、更精确、更有效成为当今测绘领域的新的发展方向。
GPS新技术的出现，尤其是RTK的出现提高了数字化测图的精确度、施测的工作效率、较少了工作量。
内蒙古弓家塔矿区位于内蒙古鄂尔多斯市，为了使其顺利的落成。
将对矿区进行1：
500的数字化地形图测绘任务。
特制定此设计书，保证测绘任务的顺利完成。
该项目的实施步骤为：
（1）资料收集和实地踏勘；
（2）编写项目技术设计书；（3）首级控制测量为测区提供基础控制网；（4）图根控制测量；（5）外业数据采集和编辑；（6）内业数据分析和资料整理；（7）成果检查、验收；（8）编写技术总结；（9）提交成果、资料。
关键字GPS/弓家塔/数字测图
INNERMONGOLIAGONGJIATAMINE
1:
500DIGITIZEDTOPOGRAPHICMAPPING
TECHNOLOGYDESIGNDOCUMENT
ABSTRACT
Alongwithsocialprogress,aswellasthedevelopmentoftechnologytraditionalsurveyingandmappingworkhasbeenagreatshock.Definitionofsurveyingandmappingwork,therehasbeenthedevelopmentofnew,faster,moreaccurate,moreefficienttodaythenewdirectionofdevelopmentofthefieldofSurveyingandMapping.GPSemergenceofnewtechnologies,especiallytheemergenceofRTKimprovetheaccuracyofdigitalmapping,Surveyingworkefficiency,lessworkload.
TheGongJiaTamineislocatedinOrdosCity,InnerMongolia,inordertomakeitsuccessfullycompleted.Willmine1:
500thedigitizedtopographicmappingtasks.Speciallyformulateddesigndocumenttoensurethesuccessfulcompletionofthemappingmission.Theimplementationoftheprojectsteps:
（1）datacollectionandfieldreconnaissance;
（2）preparationofprojectdesigndocument;（3）PrimaryControlmeasurementsprovideabasisforthesurveyareacontrolnetwork;（4）rootcontrolmeasurements;（5）fielddatacollectionandediting;（6）withintheindustrydataanalysisanddatacompilation;（7）resultsexamination,inspection;（8）preparationofthetechnicalsummary;（9）submittedtheresults,information.
KEYWORDSGPS,GongJiaTa,digitalmapping
1任务概述
1.1任务来源
为了使内蒙古弓家塔矿区的顺利落成，需要对将近10平方公里的测区进行勘查，并完成测区1：
500数字化地形图的测绘任务。
为保质保量按期完成该项目，特制定本设计书。
1.2测区概况
弓家塔矿区位于内蒙古自治区西南部，鄂尔多斯高原东端，蒙晋陕三省交界带，准格尔旗境内。
全旗地形地貌基本呈西高东低，由西向东倾斜，海拔在1070-1556米之间。
属温带大陆性气候，大陆度69%，干旱、风大、少雨、寒冷、温热、温差大，是温带干旱草原向荒漠草原的过渡地带。
准格尔旗旗交通便捷，区位优越，公路总里程1900.5公里，已基本形成集公路、铁路、航空于一体的立体交通网络。
本测区所属汇能集团，面积约为10平方公里，测区地形以平坦为主，地表植被多位草场，测区气候为温带大陆性气候。
1.3测区已有成果资料的分析与利用
1.3.1控制资料
测区内已有汇能集团提供的八个原有控制点，可作为测区布设首级控制测量平面控制和高程控制的起算点。
1.3.2地形资料
由汇能集团提供的覆盖测区的1:
500航片，可用于图根选点和安排生产，按照其提供坐标准确标绘在本次所测绘地形图上。
1.4作业依据
1）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）；
2）《卫星定位城市测量技术规范》（CJJ/T73-2010）
3）《城市测量规范》（CJJ/T8-2011）
4）《测绘成果质量检查与验收》
5）《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》（CH/T2009-2010）
6）《1：
5001：
10001：
2000外业数字测图技术规程》（GB/14912-2005）；
7）国家基本比例尺地形图图式《第1部分：
1:
5001:
10001:
2000地形图图式》（GB/T20257.1－2007）；
8）《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》（GB/T18316－2001）。
1.5平面坐标和高程系统
1.5.1平面坐标系统
平面坐标系统采用1980西安坐标系。
1.5.2高程系统
高程系统采用1985国家高程基准。
1.5.3基本等高距
基本等高距为1.0米。
1.6拟投入设备及人员
本次作业计划拟投入人员包括：
高级工程师1人，工程师2人，技术工人7人。
其中，高级工程师主要负责生产技术管理和质量检查控制、技术指导，处理重大技术质量问题。
工程师负责过程检查或担任作业组长，参与生产作业。
技术人员负责保证作业的正确及有效率的实施。
计划拟投入的设备有：
GPS接收机6台，用于起算数据和D级控制网的观测；RTK设备2台及全站仪2台，用于图根控制测量；水准仪2台，用于高程测量；笔记本电脑6台，主要用于外业数据的处理和内业成图；打印机1，用于打印图纸。
所有仪器设备均需相关部门鉴定且在检定有效期内，各项精度指标均符合《规范》要求，技术总结中必须附上所有仪器的仪器检定证书。
1.7质量目标
依据《测绘成果质量检查与验收》之规定，本项目成果质量实行二级检查、一级验收方式进行控制。
质量目标如下：
数据成果：
控制点布设要合理、观测要正确、记录要齐全规范、计算要正确。
图件成果：
地形图内容要完整、表示要合理、注记要标准。
文字成果：
报告格式要规范，结构要清晰，内容要完整。
存储介质：
成果光盘存储的数据成果要完整，存储介质要完好。
总体质量：
最终成果质量要求达到优良级。
2地形测绘
2.1基本要求
2.1.1测图比例尺和测区成图方法
本测区比例尺采用1：
500；采用全野外数字化成图方法进行地形图的测绘任务，内业处理绘图采用南方CASS2008成图软件。
2.1.2图幅分幅与编号
本测区地形图依照鄂尔多斯市地形图分幅标准和图幅整饰标准，采用尺寸50cm×50cm的正方形分幅图幅；取图内较大单位或小区名做为图名，编号采用图幅左下角纵、横坐标公里数表示（保留两位整数和两位小数），中间用“-”连接，纵坐标在前，横坐标在后，如：
23.00-29.00。
3平面控制测量
为了保证测图和施工的精度以及速度，本次的测绘任务将严格遵守“从整体到局部，先控制后碎步”的原则进行实施。
所以将平面控制网的布设分为两个部分：
首级控制网布设和图根控制网布设。
控制测量的作用：
1）在测区建立一个统一的平面控制网或高程控制网。
2）使测量误差的积累、传播得到控制。
3）是碎步测量的基准。
3.1GPS控制测量简述
GPS定位技术被广泛应用于建立各种级别、不同用途的GPS控制网。
GPS在野外作业中用于控制网点的测量，有利于提高控制网的测量精度、选点的灵活性，以及具有费用低、全天候作业、观测时间短、观测和数据处理全自动化等特点。
用户的需求、布网所需的费用和时间、人员的投入以及布网作业中所投入接收机的类型、费用等条件决定了GPS网的图形设计。
GPS的布网形式通常分为4种基本方式，分别为：
点连式、边连式、网连式、混连式，另外在特殊的情况下布网的形式也可以为星形连接或是三角锁连接。
根据我国2001年颁布的《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001），GPS基线向量网被分成了AA、A、B、C、D、E六个级别。
下表是有关GPS网精度等级的有关内容。
表3-1GPS网精度等级
级别
固定误差a/mm
比例误差系数b
相邻点之间的平均距离/km
AA
≤3
≤0.01
1000
A
≤5
≤0.1
300
B
≤8
≤1
70
C
≤10
≤5
10~15
D
≤10
≤10
5~10
E
≤10
≤20
0.2~5
GPS网的精度指标，通常是以网中相邻点之间的距离误差来表示的，其具体形式为：
（3-1）
式中，
为网中相邻点间的距离中误差（mm）；a为固定误差（mm）；b为比例误差系数；
D为相邻点间的距离（mm）。
3.2GPS控制网布网原则
1）按照“从整体到局部、高级控制低级”的布设原则进行严格施测。
2）为了提高GPS控制网的可靠性，闭合图形由独立观测变构成。
3）GPS控制网应该与原有地面控制网有3个以上分布均匀的重合点。
4）尽量与水准点重合。
5）控制点应该设置在容易发现的地方。
6）为了方便建立联测方向，可在控制点附近设立些通视的方位点。
7）由于GPS测量的不同用途，GPS网的独立观测边均应构成一定的几何图形。
3.3GPS控制网布网方案
一般来说GPS网布网的方式有三种，分别为：
点连式、边连式和网连式。
三种布网方式的区别，如下表：
布网方法
概念
特点
点连式
相邻的同步图形间只通过一个公共点相连接
作业的效率较高，图形可以迅速扩展；由于图形的强度较低，导致容易出现错误
边连式
相邻的同步图形间有一条边（即两个公共点）相连
图形的强度较为稳固，作业的效率较高，成本适中
网连式
相邻的同步图形间至少有三个公共点相连
在三个布网形式中具有最高的图形强度，但是其作业的效率比较低
根据本次作业的特点及需要将采用效率较高，成本适当的边连式布网方法进行布网。
3.4选点原则
1）测站四周视野开阔，高度角15°以上不允许存在成片的障碍物。
测站上应便于安置GPS接收机和天线，可方便地进行观测。
2）远离大功率的无线电信号发射源（如电台、电视台），防止接收机天线的损害。
原理变压器，以防止信号的丢失。
3）为了防止多路径效应的产生，测站点应该避免于房屋、上坡、大面积平静水面、广告牌等地方布设。
4）测站应位于地质条件好、点位稳定、易于保护的地方，并尽可能顾及交通等条件。
5）充分利用符合要求的原有控制点的标石和观测墩。
6）应尽可能使所选测站附近的小环境（指地形、地貌、植被等）与周围的大环境保持一致，以避免或减少气象元素的代表性误差。
3.5埋石原则
1）点位优先考虑观测条件和交通便利性。
控制点编号，由北向南，依次排列，点名前冠以“D”，不足四位用0补齐。
2）标石规格：
顶面20×20cm，底面40×40cm，高40cm。
点位标志采用φ12mm×120mm的钢钉，钢钉顶部有φ15mm的圆弧顶盖，中心铸以小铜块标志作为标志中心。
3）当点位选在硬化路面上时，应该打入统一的钢钉作为标志，地面石刻20*20cm的方框，填入红色油漆，方向朝北，书写点号。
3.6首级控制网的布设
首级控制网采用D级GPS网进行布设，首级GPS控制网测量包括准备工作、测量方案设计、选点埋石、观测与数据处理及平差计算五个部分。
下图为首级控制网的布设方案图（图3-1）。
图3-1首级控制网布设方案图
3.7首级控制网的观测
首级GPS控制网测量作业的基本技术要求，如下表：
等级
D级
卫星高度角（°）
静态
≥15
有效观测卫星数
静态
≥4
观测时段长度（min）
静态
15~45
数据采样间隔（s）
静态
10~30
点位几何图形强度因子PDOP
≤6
3.7.1注意事项：
1）观测人员必须按照GPS接收机操作手册的规定进行作业。
2）天线宜利用脚架对中。
当精度要求较低时，可用带支架的对中杆对中。
对中允许偏差为3mm。
3）每次观测前后应各量取一次天线高。
两次量测较差不应大于3mm，符合要求取平均值作为天线高。
由于特殊原因关闭接收机的，应做好记录，并重新量取仪器高。
4）测量开始后，确认GPS在记录测量数据。
不得无故关闭接收机，造成测量数量不充足。
备有重组的电源，保证电源能够满足当天测量的需求。
观测时应按规定逐项填写观测手簿，同时应注意仪器的警告信息，及时处理各种特殊情况。
5）观测过程中不得关闭接收机又重新启动。
6）观测过程中不得进行自测试（发现故障除外）。
7）观测过程中不得改变接收机预置参数。
8）观测过程中不得改变天线位置。
9）观测过程中不得按关闭和删除文件功能键。
10）不应在天线附近使用无线电通讯设备﹝必须使用时，对讲机、手机应距天线10m以上，车载台应距天线50m以上﹞。
3.7.2外业记录要求
1）在观测的过程中记录人员需要及时记录测量过程中的各项细节，在记录的过程中书写应工整便于观看、字迹要清晰可见、美观。
2）应使用铅笔进行记录，不得进行随意的修改。
如果必须进行修改，则将错误的记录整齐划掉，并写明修改原因。
随即写上正确的记录。
3）手簿整饰，存储介质注记和各种计算一律使用篮黑墨水书写。
4）外业观测中接收机内存储介质上的数据文件应该即使的进行备份处理，以免有丢失情况。
在备份的同时外部存储器表面应该有所备注，即注明：
网区名、点名、点号、观测单元号、时段号、文件名、采集日期、测量手簿编号等。
备份的文件应该得到妥善保存，避免放置于潮湿、有静电的地方。
5）当接收机中的数据移动到外部存储时，应避免随意删除和修改，不得有任何非正常的改动。
6）测量手簿应事先连续编印页码并装订成册，不得缺损。
7）其他纪录，亦应分别装订成册。
[1]
3.7.3观测完成
再关闭GPS接收机前，确保前后点位有充足的相对观测时间。
检查测量记录，包括点名、开机时间、仪器高、与关机时间。
每日观测结束后，应及时将数据转存至计算机上，做好备份并不得随意改动。
3.7.4意外情况的处理方法
1）如果仪器意外倾倒则立即关机重新架设，并记录关机及开机时间。
2）如果突然断电，则立即换取新电池，记录断电及重开机时间。
3）若有本身无法排除之困难，则立即回报并记录状况。
3.8首级控制网外业数据处理
首级控制网的数据处理分为基线解算及外业数据质量检核。
3.8.1首级GPS控制网的基线解算
1）应有适当数量的已知控制点作为首级控制网的起算数据。
2）基线解算应在WGS-84坐标系统下进行，以软件自动选定的控制点作为起算点。
3）将GPS接收机中的数据传输到计算机中，并输入相应的点名和天线高等数据，然后进行基线解算。
3.8.2基线解算出的向量应符合下列要求：
1）同一时段观测值的数据剔除率不宜大于10%。
2）同一条边复测成果的较差应小于GPS接收机标称精度的
倍。
3）同步环应进行闭合差检验，闭合差应符合一下规定：
、
、
（3-2）
（3-3）
式中：
、
、
——坐标分量闭合差；
——环的全长闭合差；
——基线测量中误差，采用外业使用GPS接收机的标称精度；边长按实际平均边长计算；
——闭合环的边数。
或者同步环全长相对闭合差的限差W≤15ppm或W≤1/150000。
4）异步环应进行闭合差检验，应符合以下规定：
、
、
（3-4）
（3-5）
（3-6）
式中：
、
、
、W、
、n意义同上。
当检验或数据处理时发现观测数据不能满足要求，应对成果进行全面的分析，并对其中部分数据进行补测或重测。
5）复测基线的长度较差应满足
。
3.8.3GPS网平差处理检验
GPS网平差计算采用南方公司GPS/NETWORK/ADJUSTMENT软件：
1）GPS网在WGS-84坐标系三维无约束平差中，基线向量的改正数绝对值应满足：
（3-7）
2）GPS网在地方坐标系的约束平差中，基线向量的改正数与剔除粗差后的无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差应满足：
（3-8）
符合以上要求，并且最弱边相对中误差不大于1/20000时，说明首级GPS控制网是合格的。
3.9图根控制测量
为了满足大比例尺测图的需要，所以应该在首级控制网下布置数量适当的图根控制点，直接供测图使用。
图根控制测量是在首级控制下，用小三角测量、交会定点方法等加密满足测图需要的控制点。
图根控制点的高程通常用三角高程测量或等外水准测量方法测定。
地形复杂和破碎程度直接影响了图根控制点个数的选取。
在一般情况下，即在地形较为平坦的情况下，图根控制点的密度为：
测图比例尺为1：
2000，图根点数目不少于15个/km2；测图比例尺1：
1000，图根点数目不少于50个/km2；测图比例尺为1：
500，图根点数目不少于150个/km2。
数字测图方法图根控制点的密度为：
图比例尺为1：
2000，图根点数目不少于4个/km2；测图比例尺1：
1000，图根点数目不少于16个/km2；测图比例尺为1：
500，图根点数目不少于64个/km2。
3.9.1图根控制点布设方法
由于本测区的地势较为平坦、起伏较小且通视良好，有利于电台信号的接受和传输。
所以，将采用GPS-RTK仪器进行图根控制点的布设。
在居民区等信号受到干扰的地区，将采用全站仪进行施测。
GPS-RTK在图根控制测量中的优点：
1）GPS-RTK可以在不受通视条件限制的情况下24小时全天候的进行观测。
2）传统的测量方法所需要的人数较多，且效率较低容易出现错误。
而使用GPS-RTK进行作业，只需一人就可以进行流动站的测量。
所以GPS-RTK在进行观测时，使用人员少、速度快且效率较高。
3）利用GPS-RTK进行图根控制测量其点位误差不累积、不传播、测量的精度较高。
GPS-RTK图根控制测量的技术要求：
1）在地面上布设的点位应该与建筑物等大型的障碍物保持一定的距离，并且保证拥有不少于5颗的有效观测卫星，同时还应确保卫星的高度角应大于15°
2）图根点的位置应该与基准参考站保持不大于10km的距离，保证图根点在基准站控制转换范围内。
3）在确保地面已知点和已测点符合精度要求后才可以继续进行施测工作。
4）对于每个图根点，皆应观测两个小时时段，时段间隔不小于6h，应其平面较差小于图上0.2mm（实地10cm），高程较差小于0.05m（即5cm），取其中数作为结果。
5）数据处理：
GPS-RTK数据处理使用随机数据处理软件。
3.9.2图根点的精度要求及选取
1）精度要求
图根点相对于图根起算点的中误差，不得大于图上0.1mm（实地5cm）；当图根点的密度不够，增补测站点时，测站点相对图根点的点位中误差，不得大于图上0.3mm（实地15cm）；高程中误差不得大于1/10等高距（实地5cm）。
2）图根点的选取
沿弓家塔矿区主要的公路及铁路等进行布设。
点位应选取在较为明显，且利于保存的地方。
点间的距离应该在150~400m之间。
点标志用水泥桩埋入土中或使用钢钉打入路面，并在其旁边用红漆注明点号。
3.9.3使用GPS-RTK进行图根控制测量的作业过程：
1）GPS-RTK基站的设置
基站应该尽量设置在测区的中间位置且平坦利用放置没有干扰的地方，这样有利于移动站信号的接收。
建立基站是应该记录仪器的天线高等原始数据，有利于数据的检核和遗漏点的补测。
基站建立的成功与否直接影响到移动站工作的效率以及对测量的质量起着至关重要的作用。
所以在建立基站的过程中应该注意的事项有：
a.建立基站的位置应该稳固，易于点的保存。
b.应尽量将放置与相对地势较高的地方，这样有利于电台的作用距离。
c.基站的周围不应有电视发射塔、雷达电视发射天线等强电磁辐射源，避免造成设备的信号干扰，影响数据的接受和精度。
d.在10°截止高度角以上的空间部应没有障碍物。
e.如将基站设置于树木较多或对电磁传播影响较大的物体下时，接收机在接收信号是数据可能发生畸变，影响RTK的差分质量。
2）GPS-RTK移动站的设置
本次测绘任务较多，测区面积较大。
为了更快、更有效率的完成本次测绘任务，所以准备使用2台RTK移动站分组对本测区的图根点进行观测。
分别将2台RTK移动站成功连接好基站，天线，铡杆后。
再进行测量的类型，电台的配置等工作的设定，最后输入移动站的天线高，输入观测时间、次数，设置机内精度，机内精度指标预设为点位中误差±1.0cm，高差中误差±2.0m，PDOP<6。
设置完成后就可进行控制点的外业观测。
3）检校测量
由于基准站设置于未知点上，因此必须对已知点进行校正测量，才能在手簿上求解出WGS-84坐标与当地坐标系之间的转换参数。
利用控制点求取坐标转换参数。
在手簿中输入校正点的当地坐标，流动站置于校正点上测量出该点的WGS一84坐标，将所选的校正点逐一测量后，通过手簿上的点校计算即可求解出转换参数。
求出坐标转换参数后，测量控制器即可实时解算定位点的独立坐标。
点校正测量结束后，先在已知点上测量，检查转换参数无误时点位中误差为±1.22cm。
一旦实测精度达到预没精度指标，手簿将提示测量人员记录。
实测记录后，将测到的坐标、高程及
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