焦作市苏家作乡1500数字化测图设计.docx
《焦作市苏家作乡1500数字化测图设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焦作市苏家作乡1500数字化测图设计.docx（32页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
焦作市苏家作乡1500数字化测图设计
目录
摘要I
AbstractII
1苏家作乡测区概况1
1.1地理位置错误!
未定义书签。
1.2地理环境与交通错误!
未定义书签。
2任务概述1
2.1任务情况错误!
未定义书签。
2.2测绘项目错误!
未定义书签。
3作业依据1
4测量任务要求2
4.1坐标系统2
4.2GPS网的精度要求及分类2
4.3GPS点的密度标准2
5收集测区已有资料3
6GPS接收机选用及其检验4
7首级控制测量的设计4
7.1平面控制测量5
7.1.1控制网的选择5
7.1.2平面控制网布设6
7.1.3卫星定位测量6
7.1.4GPS网的精度要求7
7.2选点要求8
7.3GPS布网设计原则8
7.4埋石要求9
7.5观测及基本技术要求10
7.6GPS野外作业原则10
7.7GPS观测及数据记录10
7.7.1观测计划10
7.7.2作业要求10
7.7.3GPS观测注意事项11
7.8GPS外业观测成果质量检核12
8四等高程控制测量13
9图根控制测量14
9.1图根平面控制测量14
9.2图根高程控制测量15
9.3测站点增补15
101：
500地形图测绘16
10.1地形图及数据文件的命名16
10.2地形图的精度要求16
10.3地形图数据采集16
10.4图形编辑19
11测图质量保证和验收措施19
11.1测图质量保证19
11.2验收措施及要求20
12上交资料20
致谢21
参考文献22
焦作市苏家作乡1:
500数字测图设计
摘要
该设计主要介绍了利用GPS对苏家作乡测区进行首级控制测量、四等高程控制测量以及图根控制测量等内容。
其中包括了GPS控制测量的外业准备工作、资料收集、测区踏勘、拟订外业观测计划，选择合适的GPS接收机以及检验；外业工作包括对GPS点的选埋、观测、数据传输；内业包括了GPS测量数据的处理和基线向量的解算；最后是四等水准测量的图根点布设。
关键词控制测量GPSGPS内业数据处理四等水准测量高程图根点
SUJIAZUOCOUNTYRYOFXINXIANGCITYIN
1:
500TOPOGRAPHICSURVEYTECHNOLOGYDESIGN
ABSTRACT
ThedesignofGPSPrimaryControlmeasurementsontheSujiazuofourotherverticalcontrolsurveyandmappingcontrolmeasurement,IncludingGPScontrolmeasurementsoutsidetheindustrytopreparethesurveyareareconnaissance,datacollection,equipment,equipmentpreparationandstafforganizations,todevelopoutsidetheindustryobservingprograms,theselectionandtestingoftheGPSreceiver.Outsideoftheimplementationoftheobservationresultsoftheelectionburied,observations,datatransmissionanddatapre-processingofGPSpointsqualitycheck.WithintheindustrytohandleGPSdataprocessingandthebaselinevectorsolver;fourthorderlevelingrelatedtechnologiesandMappingPointslaid.
KEYWORDSControlandmeasuring,GPS,dataprocessing,Fourthorderleveling,Elevation,MappingPoints
1苏家作乡测区概况
1.1地理位置
苏家作乡隶属于焦作市高新区，位于焦作市区西南15公里，东距博爱县城10公里，辖区面积20.16平方公里，全乡有苏家作、车家作、吉庄、南石涧、东齐等7个行政村，总人口3.2万，耕地面积1.5万亩
1.2地理环境与交通
苏家作乡地理位置优越，交通、通讯十分便利，焦晋高速公路和新（乡）焦（作）济（源）高速公路在此交汇。
省道郑常公路与市道焦温公路傍乡而过，市道焦张公路贯穿全乡南北。
被誉作“怀川大宅门”的明清民居就位于该乡的寨卜昌村，有着丰富的文化和历史内涵，是远近闻名的旅游景点。
2任务概括
2.1任务情况
为了满足苏家作乡新农村规划以及工程建设需要，现对该地区1:
500数字化测图的方案进行设计。
2.2任务项目
项目名称：
焦作市苏家作乡1:
500数字化测图设计
3作业依据
依据：
（1）《卫星定位城市测量技术规程》CJJ73—2010;
（2）《测绘技术设计规定》CH/T1004—2005;
（3）《城市测量规范》中华人民共和国建设部（CJJ-99）；
（4）《三、四等水准测量规范》国家标准（GB12898-91）;
（5）《1:
500、1:
1000和1:
2000的地形图图式》国家标准（GB/T7929-1995）;
（6）《全球定位系统城市测量技术规程》中华人民共和国建设部（GJJ-73-97）;
（7）《大比例尺地形图机助制图规范》中华人民共和国国家标准（GB149112-94）;
（8）《地籍测量规范》中华人民共和国国家标准（CH5002一94）;
（9）《房地产测量规范》中华人民共和国国家标准（GB/T17986-2000）；
（10）《1：
500，1：
1000，1：
10000地形图要求分类与代码》（GB/4804-P3）；
（11）《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314——2001
4测量任务要求
4.1坐标系统
设计中采用了1954年北京坐标系统和1985年国家高程基准，平面是采用的高斯正投影，按3度分带，中央子午线为39度，基本等高距H=0.5米。
4.2GPS网的精度要求及分类
国家基本大地测量的GPS网精度可参考《规范》中AA、A、B、C级的精度分级，见表4-1
表4-1GPS测量精度分级
级别
主要用途
固定误差a（mm）
比例误差b（ppm.D）
AA
全球的地球动力学研究、地壳形变测量和精度定轨
≤3
≤0.01
A
区域性的地球动力学研究和地壳形变测量
≤5
≤0.1
B
局部变形监测和各种精密工程测量
≤8
≤1
C
大、中城市及工程测量基本控制网
≤10
≤5
D.E
中、小城市及测图、物探、建筑施工等控制测量
≤10
≤10-20
关于GPS网精度的主要因素有：
（1）基线质量。
（2）独立基线的数量和分布。
（3）GPS测量的同质性（单频和双频结果等）。
（4）其它测量观测值（距离、角度等）。
提高GPS网精度的方法：
（1）为了获得网中距离较近的点的直接观测基线，要进行同步观测。
（2）可以建立框架网。
（3）最小异步环边数小于等于6。
（4）适当的引入高精度测距边。
（5）如果进行高程拟合，水准点密度要高，分布要均匀，要将拟合区域包围起来。
（6）可以适当延长观测时间或增加观测时段。
4.3GPS点的密度标准
对一般城市和工程测量布设点的密度主要满足测图加密和工程测量的需要，平均边长往往在几千米以内。
[1]因此，现行《规程》对各级GPS网相邻点的平均距离做了规定。
见表4-2：
表4-2GPS网中相邻点间距离单位：
km
AA
A
B
C
D
E
相邻点最小距离
300
100
15
5
2
1
相邻点最大距离
2000
1000
250
40
15
10
相邻点平均距离
1000
300
70
15—10
10—5
5—2
5收集测区已有资料
在进行现场踏勘和资料收集后，整理测区内及附近已有测量资料。
尽量保证数据的实时更新，一定做到准确无误。
经过有关网络资料的寻找，以及已有测绘资料的查询，获得有关资料的如下：
该地区的行政区域：
（见图5-1）
图5-1苏家作乡行政地图
已有测量资料详细数据见表5-1
表5-1已有测量资料一览表
类别
名称
数量
施测年代
所有权
控制资料
二、四等GPS点
5
2005
一级点
3
2005
二、三等水准点
5
2001
四等水准点
8
2001
6GPS接收机选用及其检验
根据测区实际情况，GPS接收机选用可参考表6-1、表6-2：
表6-1接收机的选用
级别
AA
A
B
C
D、E
单频/双频
双频/全波长
双频/全波长
双频
双频或单频
双频或单频
观测量至少有
L1、L2载波相位
L1、L2载波相位
L1、L2载波相位
L1载波相位
L1载波相位
同步观测接收机数
≥5
≥4
≥3
≥3
≥2
表6-2接收机的选用
级别
项目
二
三
四
一级
二级
单频/双频
双频或单频
双频或单频
双频或单频
双频或单频
双频或单频
标称精度
≤（10mm+2ppmD）
≤（10mm+3ppmD）
≤（10mm+3ppmD）
≤（10mm+3ppmD）
≤（10mm+3ppmD）
观测量
载波相位
载波相位
载波相位
载波相位
载波相位
同步观测接收机数
≥2
≥2
≥2
≥2
≥2
GPS接收机的性能和数量与测量结果的精度有关。
GPS接收机及相关设备的检定、测试主要有：
（1）接收机的检定：
零基线的检定
短基线的检定
利用基线场进行仪器检定
（2）其它设备的检定：
基座的检定
尺的检定
7首级控制测量的设计
7.1平面控制测量
根据测区范围内苏家作村、苏家作乡政府、吉庄村3个办事处3个一级GPS点作为起算点，在测区内布设4-6个四等点。
可以用Trimble双频GPS机作静态观测，然后用Trimble商用软件进行平差处理，提供1954年北京坐标系，大部分测区内四等点可以用四等水准联测，作为四等网高程拟合的起算点。
建立四等点三维坐标系统。
7.1.1控制网的选择
GPS控制网的图形设计主要内容是如何把各个同步图形连接为一个整体，从而达到图形的强度高、精度好、可靠性强和观测效率高的目的。
[2]GPS控制网是由同步图形作为基本图形扩展得到的，网的形状结构和连接方式有关。
布设GPS网的结构形式根据用途可以分为：
星行网、点连式图形、边连式图形、网连式图形、边点混连式图形、导线连接图形和三角锁连接图形等几种形式。
[3]网的结构取决按照工程所要求的精度、外业观测条件和GPS接收机数量等因数。
（1）星行网
星形网不容易检验，不过它的直接观测边中不构成闭合图形。
主要优点是作业简单，观测中只需两个接收机。
[4]
（2）点连式网
点连式是指相连同步图形之间只有一个公共点的连接。
主要优点是作业效率高、图形扩展迅速。
但其几何图形强度弱，几乎没有异步图形闭合条件，所以一般不单独采用。
（3）边连式网
边连式是指同步图形之间由一条公共基线边相连接。
优点是网形的几何强度很高，有较多的重复边和异步图形闭合条件。
[5]在相同的仪器台数条件下，不过比点连式图形观测时段数多。
（4）网连式
网连式的相近同步图形由二个或者以上的公共点相连接。
它的几何强度和可靠性指标相当高，一般仅用于较高精度的控制网测量。
不过花费和时间多。
（5）边点混连式
边点混连式是指相邻的同步图形有2个以上的公共点相连。
其优点是图形几个强度最高，但其作业率太低。
[6]
7.1.2平面控制网布设
关于平面控制网布设，要考虑下面的情况：
（1）首级控制网布设时候要想到所测地区的情况；要是和国家坐标系统进行联测的话，要计划好联测方案。
[7]
（2）首级控制网的等级，要考虑工程的具体要求来确定。
（3）加密控制网的时候,可以越级来布设或者同等级的扩展。
7.1.3卫星定位测量
各等级控制网的基线精度
应满足：
式中
----基线长度中误差（mm）；
A----固定误差（mm）；
B---比例误差系数（mm／Km）
d----平均边长（km）。
（2）控制网的测量中误差，应满足相应等级控制网的基线精度要求，并符合下式的规定。
m≤
卫星定位测量的主要技术要求
各等级卫星定位测量控制网的主要技术指标应符合下表的规定。
[8]
表7-1卫星定位测量控制网要的主要技术要求
等级
平均边长（㎞）
固定误差A
（mm）
比例误差系数B
（mm／㎞）
约束点间的边长相对中误差
约束平差后最弱边相对中误差
二等
9
≤10
≤2
≤1／250000
≤1／120000
三等
4.5
≤10
≤5
≤1／150000
≤1／70000
四等
2
≤10
≤10
≤1／100000
≤1／40000
一级
1
≤10
≤20
≤1／40000
≤1／20000
二级
0.5
≤10
≤40
≤1／20000
≤1／10000
本次设计中四等网作为测区骨干控制，全网共有7个点组成，其中有怀村、车家作、南石涧、北石涧、封庄、东齐村，其中苏家作，吉庄，司家寨共3个作为坐标系转换的已知点。
网型用中心多边型，采用同步图形扩展方式布网。
具体设计网型如下图7-1所示：
图7-1苏家作乡地区设计网型
7.1.4.GPS网的精度要求
GPS网相邻点间基线长度精度用下式表示，并按表7-2执行。
式中：
σ-标准差，mm;
a-固定误差，mm;
b-比例误差系数；
d-相邻点间距离，mm.
表7-2基线长度精度要求
级别
固定误差
比例误差系数
四等
10
10
7.2选点要求
选点的好坏对测量工作的进行和测图的精度有很大联系，所以选点工作还应遵守以下原则：
（1）点位要方便安装接受机，最好在视野开阔的地方。
（2）点位目标明显，在电位周围不要有障碍物，以保障GPS信号。
（3）点位周围不要有大面积水域，不要有能够影响卫星信号东西，减小多路径效应的影响。
（4）点位最好在路边，这样可以方便用别的观测方法来扩展与联测。
（5）选点的标志要方便保存。
（6）利用旧点时候，要检查准确性。
（7）网形要方便进行同步观测边、点联结。
7.3GPS布网设计原则
设计GPS图形，图形设计非常多样，主要考虑工程精度、经费、时间、人力、以及投入接收机的类型、数量等。
[9]
（1）可能GPS点需要在常规测量时候加密，最好每个点都要有一个通视方向。
（2）最好采用原有城市坐标系统，可以充分利用符合要求的旧点。
（3）GPS网必须由非同步独立观测边构成若干个闭合环或符合线路。
各级GPS网中每个闭合环或符合线路中的边数应符合下表：
（表7-3）
表7-3最简独立闭合环或符合线路边数的规定
级别
A
B
C
D
E
闭合环或符合线路的边数
≤5
≤6
≤6
≤8
≤10
（4）布设首级控制网时要因根据当地情况，如果要和国家坐标系统联测时，应考虑联测方案。
7.4埋石要求
GPS网点要有中心标志的标石，来保障标志点位的精确。
标志埋设有三种规格：
普通标石，现场浇铸的墩标和钢钉。
[10]
图根控制采用GPS直接测定三维坐标。
图根点标志要采用固定标志。
在水泥地或者沥青地的普通图根点，可以用水泥钉、铆钉当中心标志，用红漆在周围绘出方框及点号。
图根点埋设形式和规格如下图所示。
图7-1（水泥钉、铆钉图根点）图7-2（埋石图根点）
刻石规格：
刻石要求正规，用红漆编上点号和测量单位。
埋设：
（1）在能够深挖的地面上，应埋设预制好的普通的梯形标石。
顶面低于地平面5cm。
四周夯实。
（2）在建筑物上，应在点位现场浇铸，并注意养护，待水泥完全凝固，方可使用。
（3）在水泥和沥青路面上，应打入高度为10cm直径5mm以上的金属钢钉。
要求钢钉砸入地面后，顶面与地面基本持平，略高出地面不超过5mm，并在顶面刻十字线，深度大于1mm.
（4）埋桩时，桩要露出地面50mm。
（5）点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存和利用。
7.5观测及基本技术要求
GPS点作业应符合以下的要求：
如表7-4所示，不同级别GPS作业，其中不同项目的规格要求需根据要求进行。
表7-4GPS点作业应符合下表的要求
级别
项目
AA
A
B
C
D
E
卫星截止高度角（度）
10
10
15
15
15
15
同时观测有效卫星数
≥4
≥4
≥4
≥4
≥4
≥4
有效观测卫星总数
≥20
≥20
≥9
≥6
≥4
≥4
观测时段数
≥10
≥6
≥4
≥2
≥1.6
≥1.6
7.6GPS野外作业原则
考虑到观测成果的质量，在GPS测量时最好有多余观测，又因为待测点直接点位精度要差不多一样和观测时段要互不干涉。
[11]要遵循以下工作原则：
（1）在每个待测点间的设站次数要一样。
（2）要先测那些点位距离近的点。
（3）距离远高等已知点要联测。
（4）在一个待测点重新架站时候要用不一样仪器。
7.7GPS观测及数据记录
7.7.1.观测计划
外业观测步骤：
（1）在没开始测量时候，要先有GPS卫星的预报表。
（2）开始观测时候，要根据现场情况做出观测计划。
在实施中，有错误要及时作出调整。
（3）观测完成后，要画出联测的草图。
7.7.2作业要求
作业要求主要有一下内容：
（1）观测组要按约定的时间进行同步观测作业。
（2）测量员要依据接收机的说明进行观测作业。
（3）在脚架上安置天线对中整平时，精度要求是1mm.
（4）在观测的时候要注意不要动天线或者挡着信号。
（5）要在现场写观测记录。
（6）迁站要保证观测都完成了并且都已经记录过了。
（7）每天工作结束后，将数据保存在磁盘上并将磁盘贴上标号保存。
7.7.3GPS观测注意事项
天线装好以后，要在距离天线适当的地方安置GPS接收机。
[12]
在外业观测工作时候，测量员要注意下面的要求：
（1）作业时间要准确。
这样可以保证同步观测时候用的是同一卫星组。
（2）看到接收机的预置状态在说明要求正确时候，再开始打开接收机来进行观测。
（3）每个观测时段在打开接收机机前，作业员要量一下天线的高度，然后再输入相关信息，关机的时侯再量一下天线高，两次量取的天线高之间差别不大于3mm，然后用把平均值记在手薄上。
如果超限了，要查明原因，把处理意见记入测量手簿的备注栏中。
[13]
（4）在接收机开始工作后，作业员要注意查看测站信息.接收卫星数.卫星号.各通道信噪比.实时定位结果和存储介质记录情况等。
（5）仪器工作正常后，作业员要把测量手簿中的各项内容分别填写，如果观测时间超过了一个小时，要半个钟头记录一次。
（6）在一个时间段观测中不要关闭接收机或者重新启动，也不要进行自动测试除非发生故障了，更不要改变卫星高度角或者改变天线的位置，不要关闭文件和删除文件。
（7）观测员在观测期间不能离开机器。
（8）不要在接收机边用能干扰信号的仪器。
在外业观测工作中，全部的资料都要妥善记录。
主要有以下两种记录形式：
（1）由GPS接收机自动进行记录在存储介质上，其主要内容有：
载波相位观测值及相应的观测历元；
同一历元的测码伪距观测值；
GPS卫星星历及卫星钟差参数；
实时绝对定位结果；
测站控制信息及接收机工作状态信息。
（2）测量手簿，这是是要观测者自己随时填写的。
这种记录格式在《规范》和《规程》中有一点差别，要根据具体工作看适合哪种格式。
根据仪器及工作要求需记录内容如表7-5，表7-6：
点号
点名
图幅编号
观测员
日期段号
观测日期
接收机名称
及编号
天线类型
及其编号
存储介质编号数据文件名
近似纬度
°′″N
近似精度
°′″E
近似高程
m
采样间隔
s
开始记录时间
hmin
结束记录时间
hmin
天线高测定
天线高测定方法及略图
点位略图
测前：
测后：
测定值m
修正值m
天线高m
平均值m
表7-5外业记录手薄
时段
编号
观测
时间
测站号/名
测站号/名
测站号/名
测站号/名
测站号/名
机号
机号
机号
机号
机号
1
2
表7-6GPS作业调度表
7.8GPS外业观测成果质量检核
观测成果外业检核：
为保证外业成果达到相应的精度，外业观测要及时对当天观测数据进行处理和检核，对于不合格测站数据应进行补测，以保证外业数据真实可靠。
重复观测边的检核内容包括在同一条基线边要是进行了多个时段观测，能得到多个边长结果，也就是重复观测边。
[14]
（1）同步观测环检核内容有当环中各边是由多台接收机进行同步观测时，因为各个边间是不独立的，所以要求的闭合差为零。
不过这种模型误差和软件的没那么高精度，所以同步环的闭合差实际上不可能是零。
这不过闭合差一般数值很小，，所以也能够把它作为检核标准。
（2）异步观测环的检核不管是用单基线模式或者多基线模式解算基线，都要在整个GPS网中选取一组完全独立的基线构成独立环，各独立环的坐标分量闭合差和全长闭合差要符合要求。
8四等高程控制测量
高程控制测量中，标石的埋设和相关技术参数需按照规定一一进行，如下表8-1，8-2：
表8-1四等水准测量技术要求
等级
（mm）
（mm）
标石类型
仪器选择
视距
（m）
前后视距差（m）
前后视距累积差（m）
红黑面读数差（mm）
红黑面高差之差（mm）
四等
5.0
10.0
混凝土普通标石
DS3
≤100
≤5
≤10
≤3.0
≤5.0
表8-2该测区路线的限差选择表：
等级
测段、路线往返测高差不符值
测段、路线的左、右路线高差不符值
附合路线或环线闭合差
检测已测测段高差的差
平原
山区
四等
±20
±14
±20
±25
±30
注：
K为路线或测段的长度，km；
L为附合路线（环线）长度，km；
升级会员 