北京至化稍营公路京冀界至陈家洼段技术设计书.docx
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北京至化稍营公路京冀界至陈家洼段技术设计书
北京至化稍营公路京冀界至陈家洼段
1:
2000数字地形图及数字高程模型项目
技术设计书
核工业航测遥感中心
二○○六年二月二十七日
目录
1概述
1.1任务来源及内容
1.2测区自然地理概况
2基本技术要求
2.1作业依据
2.2测图规格及精度
2.3测区已有资料的分析利用
3技术方案
3.1选点与埋石
3.2平面控制测量
3.2.1三级GPS控制测量
3.2.1.1三级GPS控制点的观测
3.2.1.2三级GPS控制网平差计算
3.2.2四级GPS（一级导线）测量
3.2.2.1四级GPS（一级导线）的测量
3.2.2.2四级GPS（一级导线）网平差计算
3.3高程控制测量
3.3.1四等水准测量
3.4三级GPS和四级GPS（一级导线）在像片上的要求
3.5像片控制测量
3.5.1野外像片控制测量
3.5.1.1野外像片控制点的布点方法
3.5.1.2野外像片控制点整饰
3.5.1.3野外像片控制测量的观测与计算
3.5.1.3.1GPS（高程）测量
3.5.2解析空中三角测量
3.5.2.1转点和选点
3.5.2.2量测和平差计算
3.5.2.3加密点的整饰
3.5.2.4提交下工序的成果
3.6像片调绘
3.7成图要素采集
3.8地形图编辑
3.9数字高程模型
3.9.1采点原则
3.9.2特征线
3.9.3文件格式
4检查验收、图幅拼接及成果资料上交
北京至化稍营公路京冀界至陈家洼段
1:
2000数字地形图及数字高程模型项目技术设计书
1概述
1.1任务来源及内容
核工业航测遥感中心受京化高速公路项目筹备组的委托完成北京至化稍营公路京冀界至陈家洼段测绘工程。
项目包括：
航空摄影，基础控制点埋设，基础控制测量，像片控制测量，像片调绘，1:
2000数字化地形图及数字高程模型测制。
北京至化稍营公路京冀界至陈家洼段推荐线127.6Km，比较线15Km，另加6条连接线20.4Km,共163Km。
推荐线和比较线数字化地形图及数字高程模型测制范围为设计线路中心线两侧各400m；10个互通立交桥（北辛堡互通、青山庄互通、土木互通、怀来互通、大黄庄互通、涿鹿互通、岔道互通、桃花堡互通、吉家庄互通、陈家洼互通）测制范围2Km×2Km；6条连接线（北辛堡连接线、青山庄连接线、怀来连接线、涿鹿连接线、桃花堡连接线、吉家庄连接线）测制范围为设计线路中心线两侧各200m。
1.2测区自然地理概况
测区为山区和丘陵区，沟壑、河渠众多，地形复杂。
测区最高处1270多米，最低处470多米，高差达到800多米。
测区内壶流河、桑干河、大洋河穿过。
路线起于京冀界下营村西，与已开工建设的110国道德胜口至下营段高速公路连接，途经怀来、涿鹿、蔚县三县，止于蔚县的陈家洼西接在建的张石高速公路，路线位于东经114°40′～115°47′和北纬40°04′～40°27′。
测区内大秦铁路、京包铁路、国道109、国道110、省道342、宝平公路、京银公路、京张高速穿过，交通较为方便。
2基本技术要求
2.1作业依据
本次作业执行以下规范和设计：
（1）《1:
5001:
10001:
2000地形图航空摄影规范》（GB6962-86）
（2）《公路勘测规范》（JTJ061-99）
（3）《公路摄影测量规范》（JTJ065-97）
（4）《公路全球定位系统（GPS）测量规范》（JTJ/066-98）
（5）《1:
5001:
10001:
2000地形图航空摄影测量内业规范》
（GB7930-87）
（6）《1:
5001:
10001:
2000地形图航空摄影测量外业规范》
（GB7931-87）
（7）《1:
5001:
10001:
2000地形图图式》（GB/T7929-1995）
（8）《1:
5001:
10001:
2000地形图航空摄影测量数字化测图规范》（GB15967-1995）
（9）《1:
5001:
10001:
2000地形图要素分类与代码》（GB14804-93）
（10）《国家三、四等水准测量规范》（GB12898-91）
（11）本技术设计书
本技术设计书是依据工程所需和地形限制所编写，当上述规范与本技术设计书矛盾时，以本技术设计书为准。
2.2测图规格及精度
（1）平面采用投影于抵偿高程面上的高斯正形投影，任意带平面直角坐标系统。
为保证测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km，全线共划分三个独立平面坐标系，具体划分如下：
第一坐标系中央子午线位于K25处（115°32′），东至K0，西至K70，投影面高程620m，坐标变形值最大为24.4mm/km；第二坐标系中央子午线位于K76处（115°09′），东至K70，西至K82，投影面高程980m，坐标变形值最大为19.9mm/km；第三坐标系中央子午线位于K127处（114°40′），东至K82，西至K127+600，投影面高程1000m，坐标变形值最大为20.2mm/km。
以上三个坐标系内坐标变形值均小于2.5cm/km，满足规范要求。
（2）高程系统采用1985国家高程基准。
（3）地形图的比例尺为1：
2000。
基本等高距为2米，加粗等高距为10米。
平原地区应加绘半距等高线。
（4）地形图根据设计线路的走向采用自由分幅，基本图幅规格为50cm×50cm。
图幅编号自东向西以阿拉伯数字按顺序编号（字头为前进左方向，大致朝南），前面冠以“JH-”，如：
JH-1、JH-2、JH-3、……。
成图范围为设计线路中心线两测各400米，另外每个互通立交处保证2000米×2000米。
（5）精度要求：
①三级GPS网最弱点相对点位中误差不超过±5cm；四级GPS网或一级导线最弱点相对点位中误差不超过±5cm。
②基础控制点的高程以四等水准测量施测，路线或环线闭合差不大于±20
㎜。
其它困难地段，基础控制点可以水准测量和GPS高程拟合相结合的方法施测，附和路线或环线闭合差不大于±25
㎜，但需请示和报告。
③像片控制点（平高点）对最近基础控制点的平面位置中误差不应超过地物点平面位置中误差的五分之一，高程中误差不应超过基本等高距的十分之一。
（6）图上地物点对最近野外平面控制点或平高控制点的平面位置中误差平地、微丘应小于±0.6mm；重丘、山岭应小于±0.8mm。
（7）高程注记点相对于最近高程控制点高程中误差平地不超过±0.35m，微丘、重丘不超过±0.9m，山岭不超过±1.4m；等高线的高程中误差平地不超过1/2基本等高距，微丘、重丘不超过2/3基本等高距，山岭不超过1条基本等高距。
（8）中误差的两倍值为最大误差，但最大误差必须是个别的。
2.3测区已有资料的分析利用
（1）大地资料：
测区内的国家等级三角点和水准点成果应进行分析利用。
（2）地形图资料:
1：
50000地形图资料齐全，由中国人民解放军总参谋部测绘局1971～1983年出版，由核工业航测遥感中心档案馆提供。
1：
10000地形图资料齐全。
（3）航空摄影资料：
委托中国人民解放军61363部队于2006年3～4月航摄，摄影比例尺为1：
8000，航摄仪焦距为152mm，黑白摄影。
（4）线路线位资料:
由北京交科公路勘察设计研究院有限公司提供。
上述资料可供航空摄影、选埋点、测量作业参考使用。
3技术方案
3.1选点与埋石
基础控制点（即三级GPS和四级GPS或一级导线点）一般在设计路线中心线两侧50～150米的范围内，沿路线每隔500米左右交叉布设，埋石相邻边长尽量不超过1：
3；当受地形限制无法交叉布设时，可在同一侧连续埋设，但一般不超过三个点。
一般每隔5Km左右，及特大桥（黑山沟口大桥、岔道高架桥、尤家园高架桥、下关高架桥、壶流河大桥）两侧布设一对相互通视的三级GPS点。
三级GPS点的距离在500～600米的范围内，特别强调一般不能小于500米。
点位一般选在山头、地头、地边、路边等地基稳定，视野开阔，不易被破坏的地方。
三级GPS点远离无线电发射源400米以上，远离220kv以上高压输电线50米以上，点位周围无大面积水域、无高大树木和房屋遮挡。
各相邻点间应相互通视，方便进行导线测量和工程放样。
基础控制点标石一般现场浇筑，规格为15cm×25cm×60cm（三级GPS点）和12cm×20cm×60cm（四级GPS点或一级导线点），标石中心为刻有“+”字的φ12mm钢筋。
标石埋设高于地面应小于5cm，且将土回填夯实。
在不易破损的沥青路面上可用道钉代替标石，钉帽中心刻有“+”字，点之记注明“钉”。
在高山和车辆人员难以到达的地方，可在坚硬、稳固的基石上刻设标志：
表面上刻记□，尺寸为外框10cm×10cm；中心刻“+”字各为5cm长，“+”刻槽宽度不超过1mm，深度不少于1mm，点之记注明“刻”。
三级GPS点、四级GPS点或一级导线点均需绘制点之记。
三级GPS点编号自东向西依次编号为GPS01、GPS02……。
四级GPS点和一级导线点编号自东向西依次编号为I001、I002……。
连接线点编号从主线开始依次编号，前面冠以L，从东向西1～6条，编号为L101、L102……L601、L602……。
各级控制点不得有重号。
标石埋设完毕后，现场作好点之记，并在附近的明显地物上刷大红油漆，以便于寻找。
3.2平面控制测量
3.2.1三级GPS控制测量
3.2.1.1三级GPS控制点的观测
三级GPS控制网最弱点相对点位中误差不大于±5cm，最弱边相对中误差不大于1/40000，GPS相邻点间弦长精度应满足σ≤
（D为边长，不足1km的按1km计），同步环、异步环及重复边的闭合差应满足《公路全球定位系统（GPS）测量规范》中三级GPS的要求。
三级GPS控制网一般布设为大地四边形，应同附近等级高的国家平面控制网点联测，联测点数应不少于3个，并力求分布均匀，且能控制本控制网。
三角点应双边联结控制网。
三级GPS测量拟使用3台ASHTECHZ12双频GPS接收机（标称精度5mm+1ppm×D）；4台NAVCOM3010双频GPS接收机（标称精度5mm+1ppm×D）；6台北极星9600单频GPS接收机（标称精度5mm+1ppm×D）。
采用静态差分作业模式，作业执行的主要技术指标如下：
（1）每时段观测时间≥45分钟
（2）采样间隔为15秒
（3）卫星截止高度角≥15°
（4）同步观测卫星数≥4颗，一般不少于6颗
（5）卫星几何图形强度因子PDOP值≤6
（6）重复测量的最少基线数≥5％
（7）施测时段数≥1
GPS观测严格按照GPS操作规程执行，认真填写《GPS观测记录手簿》，随时保持联系以确保同步观测时间不少于45分钟，保证每一站的观测质量。
3.2.1.2三级GPS控制网的平差计算
GPS基线解算和控制网的平差计算使用随机软件。
GPS控制网的计算程序主要如下：
（1）每日收测后对当天的观测数据进行处理，解算基线向量，以确认其是否为固定双差分解。
（2）每日对合格基线用软件试算，求得同步环和异步环的闭合差，以检查基线向量的可靠性，特别是经过编辑观测数据得到的基线。
（3）GPS控制网的所有基线完成后进行控制网的平差计算：
①首先进行WGS-84坐标系的三维无约束平差。
②试进行1954年北京坐标系的二维约束平差，分析各已知三角点之间的符合性。
③通过联测的国家三角点，把GPS网的WGS—84坐标转换为1954年北京坐标系坐标。
④先把国家三角点坐标转换为投影于抵偿高程面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系坐标，再通过这些三角点把GPS网的WGS—84坐标转换为投影于抵偿高程面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系坐标。
⑤正式进行1954年北京坐标系及投影于抵偿高程面上的高斯正形投影任意带平面直角坐标系坐标的二维约束平差。
通过控制网的二维约束平差，得到各GPS控制点的平面直角坐标、大地坐标、空间坐标及各GPS控制点的点位中误差、边长相对中误差、误差椭球参数等；并对各主要精度指标进行统计与分析。
3.2.2四级GPS（一级导线）测量
3.2.2.1四级GPS（一级导线）的测量
四级GPS控制网最弱点相对点位中误差小于±5cm，GPS相邻点间弦长精度应满足σ≤
（D为边长，不足1km的按1km计），同步环、异步环及重复边的闭合差应满足《公路全球定位系统（GPS）测量规范》中四级GPS的要求。
四级GPS控制网可采用边连式和点连式布网，控制网的两端与三级GPS点联结，不可隔点联结。
四级GPS测量使用的仪器同于三级GPS，采用静态差分作业模式，作业执行的主要技术指标符合〈3.2.1.1三级GPS控制点的观测〉的要求，观测时间不少于40分钟。
GPS观测严格按照GPS操作规程执行，认真填写《GPS观测记录手簿》，随时保持联系以确保同步观测时间不少于40分钟，保证每一站的观测质量。
3.2.2.2四级GPS（一级导线）网的平差计算
四级GPS基线解算和间网的平差使用随机软件进行。
四级GPS控制网的平差计算程序参照〈3.2.1.2三级GPS控制网的平差计算〉执行。
控制网平差结束后对各主要精度指标进行统计与分析。
3.3高程控制测量
为满足像片高程控制测量和路线及其构筑物的高程控制并提高其精度，本测区的高程控制测量以四等水准测量为基础。
3.3.1四等水准测量
测区内一般基础控制点均应以四等水准测量的方法施测（困难地段经请示也可用GPS高程拟合）。
四等水准测量使用DZS3-1自动安平水准仪或DS3等水准仪，联想掌上电脑或PC-1500，1cm刻划木制三米水准标尺和铸铁尺垫。
本测区四等水准测量采用单程双转点或双路单转点的方法，各固定点两路高差之较差一般不大于5毫米。
附和路线长度应满足规范要求。
四等水准测量的观测应符合以下规定：
水准测量的观测要求
等级
最大视线长度（m）
前后视距差（m）
前后视累计差（m）
视线高度
（m）
红黑面读数差（mm）
红黑面高差较差（mm）
检测差（mm）
四等
100
3
10
0.3
3
5
5
水准测量的主要精度要求（mm）
等级
往返测
较差
平原微丘闭合差
重丘山岭闭合差
MΔ
Mw
四等
±20
±20
±25
±6.0
±10
注：
L—水准路线的长度，以Km计；
MΔ—每Km水准测量偶然中误差；
Mw—每Km水准测量全中误差。
四等水准测量主要规程如下：
（1）每站观测结束、水准记录程序提示合格后方可搬站。
（2）每个观测段结束后由水准记录程序计算双路较差，较差符合精度要求后开始下一段的观测。
（3）当结点网形成后及时计算两条水准路线的较差，符合精度要求后开始下一段的测量。
（4）在完成两个等级水准点的联测后即进行附和路线或结点网的平差，以便及时发现可能存在的问题。
（5）完成整个测区水准线路后，全网统一平差。
四等水准测量的平差计算完成后对各主要精度指标进行统计与分析。
3.4三级GPS和四级GPS（一级导线）在像片上的要求
三级GPS和四级GPS点要于实地在像片上刺点，绘制刺点略图，并详细作出刺点说明，若来不及使用像片时,可先用1：
1万图选点,待拿到像片后再去实地补刺点、略图及刺点说明,内业加密时参加定向和平差，内业测图时参加定向。
3.5像片控制测量
像片控制点布设为平高点，丘陵和山区（K0～K20；K60～K90）采用单航线布点、内业加密的方法。
野外控制点间距不得超过3条基线。
平坦地区（K20～K60；K90～K127+600）原则上全野外布点。
3.5.1野外像片控制测量
3.5.1.1野外像片控制点的布点方法
一般布点规定：
（1）平高点除航线首末外，必须布设在立体影象的三度重叠区内。
（2）平高点在像片上的位置偏离通过像主点且垂直于方位线的直线的距离不大于1.5cm；距像片边沿不小于1.5cm；距像主点不小于5cm。
（3）野外平高点选择的特别注意事项:
①野外控制点以判点为主，刺点为辅。
②点位尽可能选择在影象反差较大的地方
③点位尽可能选择在高程变化较小的地方,当点位选刺在高出地面的地物时，量注至地面的比高，并在像片反面绘出正规、详细的示意图。
④弧形地物、阴影、围墙等内业难以量测的地物不作为刺点目标。
⑤不固定的地物不作为刺点目标。
⑥在地物稀少的地区，点位可选择在线状地物的端点或点状地物的中心。
全野外布点，每像对布设4个平高点，除满足一般布点规定外，还需要能够控制测图面积。
单航线布点根据全数字摄影测量系统解析空中三角测量的实际需要，以航线为单位，每隔3条基线布设一对平高点。
高山困难地区可向两侧偏离一条基线，并力求其中一个不偏离，且尽量避免向同侧偏离；不得不同侧偏离时，不得超过一条基线。
3.5.1.2野外像片控制点整饰
野外像片控制点（平高点）全测区统一编号，以“P”开头，其后加四位数，前两位为航线号，后两位为顺序号。
如P0101、P0102、……P1501、P1502……。
内业加密像控点点号为四位数。
前两位为航线号，后两位为顺序号。
如0101、0102、……1501、1502……。
基础控制点及测图范围内的三角点应尽量准确判刺，水准点要准确刺出。
刺有像控点的刺点片在像片正面做直径为7mm的红色圆圈整饰，并注记点名，三角点、水准点及各等级基础控制点依规范进行整饰。
像片反面用铅笔在现场详细绘制点位略图，注上点号，简要说明刺点位置、刺点者、检查者及刺点日期。
控制像片仅整饰刺点片。
航线间公用的点只在相邻航带的主片上转标，并注上点号和说明刺在哪一片上。
3.5.1.3野外像片控制测量的观测与计算
像片控制点对最近基础控制点的平面位置中误差不超过地物点平面位置中误差的1/5，对最近基础控制点的高程中误差不超过基本等高距的1/10。
野外像片控制测量可以采用GPS（高程）测量。
3.5.1.3.1GPS（高程）测量
GPS（高程）测量使用的仪器同于三级GPS和四级GPS和马克拾。
采用静态差分（或RTK）作业模式，作业执行的主要技术指标同〈3.5.1.1四等GPS控制点的观测〉，观测时间不少于30分钟，基线长度不超过8Km。
GPS像片控制测量采用“星形”控制网形状；各等级基础控制点均可作为起算点；一台GPS作为固定站，两台作为流动站，流动站独立作业；如果两台流动站有公共观测时间，则进行闭合环的解算，如闭合环精度满足要求，则参加控制网的平差。
当采用RTK进行像片控制测量时，数据采集必须使用固定解数据及至少5个以上数据的平均值。
GPS基线解算使用随机软件进行；像片控制网的平差计算过程与<3.5.1.2三级GPS网的平差计算>相同。
3.5.2解析空中三角测量
解析空中三角测量（内业加密）是为测图提供足够数量的定向点，以及作业所需的仪器安置元素数据。
在全数字摄影测量工作站（JX-4、Virtuozo）上以数字化影像数据为基础，按照《航内规范》要求，分航线进行区域平差计算。
3.5.2.1转点和选点
野外像片控制点只转标不转刺，作业中依据像片上野外刺孔、绘制详细的点位略图和说明，在室内进行影象判读。
内业加密点选刺在本片和邻片影像都清晰、明显、易转刺和量测的目标点上。
选点的一般要求和注意事项参见<3.4.1.1野外像片控制点的布点方法>。
另外，如果野外平高点实际在立体中的影象不清晰、位置不理想或其他原因，可在其附近选点代替。
3.5.2.2量测和平差计算
解析空中三角测量的量测注意加入三角点、水准点及各等级基础控制点的量测。
内定向框标坐标量测误差一般左片为0.004mm，最大0.02mm；右片为0.004mm，最大0.02mm。
相对定向残余上下视差、左右视差不大于（重丘山岭区）0.008mm。
模型的连接较差为，平面位置中误差不大于0.6米,高程中误差不大于0.4米。
绝对定向后，基本定向点残差为加密点中误差的0.75倍，多余控制点的不符值为加密点中误差的1.25倍，公共点的较差为加密点中误差的2倍。
内业加密点的平面位置中误差的限差为±1.1米（重丘山岭区），高程中误差为±0.8米（重丘山岭区）。
平差计算完毕后，计算出内业加密点的中误差及其他精度指标，并打印出解析空中三角测量平差计算手簿。
3.5.2.3加密点的整饰
刺有加密像控点的刺点片在像片正面做直径为7mm的蓝色圆圈整饰，并注记点名，像片反面用铅笔详细绘制点位略图，注上点号，简要说明刺点位置、刺点者、检查者及刺点日期。
所有像控点成果以航线为单位整理，绘制像控点结合图，编制像控点成果表。
3.5.2.4提交下工序的成果
（1）经检查验收的加密质量控制及成果打印文本，打印的航线点位略图。
（2）控制像片及有关定向数据。
3.6像片调绘
像片航摄比例尺为1:
8000；像片比例尺较大，调绘采用等大像片覆膜调绘的方法。
调绘范围为成图范围。
像片调绘注意的几个事项：
（1）调绘片的划分不分割重要工业设施和密集居民地,不顺延线状地物和压盖点状地物。
（2）相邻调绘片之间认真接边,不一致的地方作业员协商解决,重大问题（如村名、地下管线、境界等）必须到现场解决。
（3）符号的使用符合《地形图图式》的规定，不使用不规范的符号和语言。
（4）调绘片整饰规范,字迹工整。
调绘内容所遵循的主要要求如下：
（1）居民地:
居民地的调绘，房屋要注性质，A为混凝土结构，B为砖石，C为土瓦房，D为简单房屋，E为棚房，二层以上房屋注楼层，一层不注楼层。
房屋应分幢表示，村镇普通民房密集区，图上间距小于1mm时，可以进行综合，综合后的房屋不注性质和楼层，但是居民地内街区，通道等应突出表示。
独立房屋需逐一调绘。
（2）独立地物:
独立地物，如烟囱、水塔、路标、水井等必须调绘，地下建筑物一般不表示。
坟地要调出范围，并注个数；独立坟需逐个调绘。
（3）道路及附属设施:
道路等级及路面性质要调绘，铁路、公路的构造物，如桥、涵洞、里程碑等需调绘；道路通过居民地时不中断；大车路要调绘，乡村路用小路表示。
当实地宽度大于2m时应尽量用双线表示，当调绘片上容纳不下双线时，可用单线表示，但必须注明宽度，交叉处关系应交待清楚。
（4）管线及垣栅；高压线及低压线（低于1万伏为低压）、通讯、地下光缆及管道，其转折和分岔处应准确调绘，高压铁塔和大于3.5万伏的电杆应逐杆调绘，影像清晰的高压、低压线和通讯电杆要尽量表示，各线之间关系应交待清楚。
在工矿企业、城镇、电力排灌区等低压线较多时可适当取舍，通讯线可只调绘通往市镇的主要线路，对穿越设计路线的低压线和乡级以下的通讯线，当电线数较多时也必须调绘；10Kv以上的高压线要标注电压伏数；地下管线应表示，并标明走向。
（5）水系及附属设施：
河流、水库水涯线以摄影时为准；河流、水渠及干沟图上宽度大于1mm用双线表示，小于1mm用单线表示；水井逐个表示，并标注名称和流向。
（6）境界：
县级以上境界实地调查。
两级以上境界重合时，只表示高一级境界符号。
（7）地貌和土质：
路堤、路堑及人工修筑的坎要调绘，并注明性质，其它天然坡、坎及比高由内业测注；不能用等高线反映的天然或人工地貌元素，按图式规定调绘。
（8）植被：
调绘范围线，并加注说明，大面积植被可在调绘片调绘面积线外用文字加以说明。
要注意区分果园、幼林及菜地、水浇地、旱地、林地、塑料大棚。
（9）地理名称：
所有名称注记必须实地询问，正确标注在调绘片上。
地名、居民地、工厂、企事业单位、河流、沟渠、水库、国道等名称应尽量调注准确，名称很长
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