长垣市蒲北测区11000地形图测绘设计.docx
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长垣市蒲北测区11000地形图测绘设计
主要内容、基本要求、主要参考资料等:
主要内容:
1、项目概述
2、设计依据、测量基准的选择
3、相关资料的收集
4、控制测量
5、图根控制测量
6、地形图测绘
7、地形图的检查、拼接与整饰
8、质量检查与成果提交
基本要求:
完成设计是培养学生树立实事求是、科学严谨的学风、虚心好学、严肃认真的工作态度,因此,在写毕业设计前应认真准备材料相关内容,并能全面掌握地形图测绘的各种技术标准。
主要参考资料:
[1]潘正风,杨正尧等编著.数字化测图原理与方法[M].武汉大学出版社,2004.
[2]高井祥,肖本林等编著.数字化测图原理与方法[M].中国矿业大学出版社,2001.
[3]张书华,沙从术等编著.数字地图测绘[M].北京理工大学出版社,2005.
[4]李征航,黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉大学出版社.
[5]刘绍堂.控制测量[M].黄河水利出版社,2006年8月出版.
完成期限:
指导教师签名:
专业负责人签名:
2012年3月10日
目录
中文摘要I
英文摘要II
1项目概述1
1.1项目来源1
1.2测区概况1
2设计依据、测量基准的选择1
2.1设计依据1
2.2测量基准的选择2
2.2.1平面坐标系统2
2.2.2高程系统2
3相关资料的收集2
3.1图件资料2
3.2平面控制资料2
3.3高程控制资料3
4控制测量3
4.1GPS控制网布设3
4.1.1选点及埋石3
4.1.2控制网布设4
4.2平面控制测量5
4.2.1GPS静态测量5
4.2.2GPS外业观测的操作要求5
4.2.3GPS测量数据处理及平差计算6
4.3高程控制测量7
4.3.1水准路线的布设7
4.3.2水准测量的步骤8
4.3.3水准网平差8
5图根控制测量9
5.1图根平面控制测量9
5.1.1GPS-RTK作业方法与步骤9
5.2图根高程控制测量9
5.2.1图根高程测量的技术要求9
5.3图根控制点精度10
6地形图测绘11
6.1地形图精度11
6.2数字地形图碎部点采集11
6.3地形图各要素的表示12
7地形图的检查、拼接与整饰19
7.1地形图的检查19
7.1.1图面检查19
7.1.2野外巡视19
7.1.3设站检查19
7.2地形图的拼接19
7.3地形图的整饰20
8质量检查与成果提交20
8.1质量检查20
8.2成果提交20
致谢22
参考文献23
长垣市蒲北测区1:
1000地形图测绘设计
摘要
随着20世纪80年代以来,人造卫星、计算机、电磁波测距、遥感等高新技术的迅速发展及其在测绘领域的广泛应用,测绘科学技术有了前所未有的巨大发展,一跃成为现代信息科学的重要组成部分之一。
现代测绘技术的发展,使传统的白纸地图转变为数字地图。
我国经过几十年的努力,测绘方面取得巨大成就,已经建立了以遥感、地理信息系统、全球定位系统等技术为核心的数字化测绘技术体系。
大比例尺地形测绘成果被广泛应用到国民经济建设中,大大提高了工作效率。
同时,伴随着数字化工程技术的深入发展及其在各行各业中的广泛应用,大力开展数字化测绘的技术创新将是测绘行业未来的发展方向,也是提高测绘单位自身实力和经济效益的一个重要的手段。
关键词地形图∕控制测量∕全站仪∕GPS-RTK
THE1:
1000TOPOGRAPHIC
MAPPINGDESIGNOF
PUBEI,CHANGYUANAREA
ABSTRACT
Withthe80yearssincethe20thcentury,therapiddevelopmentofsatellites,computers,electromagneticdistance,remotesensingandotherhigh-techwidelyusedinthefieldofsurveyingandmapping,surveyingandmappingscienceandtechnologyhasbeenatremendousandunprecedenteddevelopment,becamethemoderninformationscienceanimportantpartofone.Thedevelopmentofmodernmappingtechnology,thetraditionalwhitepapermapsintodigitalmaps.After30yearsofefforts,ChinaSurveyingandMappingtechnologyhasmadegreatachievements,hasbeenestablishedasthecoretechnologyofremotesensing,geographicinformationsystems,globalpositioningsystems,digitalmappingtechnologysystem.
Largescaletopographicsurveyingandmappingresultsarewidelyappliedtotheconstructionofthebuildingofthenationaleconomy,greatlyimprovingtheworkefficiency.Thesametime,withthein-depthdevelopmentofdigitalengineeringtechnologywidelyusedinallwalksoflife,andvigorouslycarrydigitalmappingtechnologyinnovationwillbethefuturedirectionofdevelopmentofthesurveyingandmappingindustry,butalsoimproveitsownpowerandeconomicbenefitsofsurveyingandmappingunitisanimportantmeans.
KEYWORDStopographic,controlmeasure,mappingtotalstation,GPS-RTK
1项目概述
1.1项目来源
随着近年来长垣市蒲北区经济建设的迅速发展,该地区的面貌已发生较大变化,原有地形图上的地物、地貌已无法满足城乡规划对地形图的要求。
为满足蒲北区的规划和开发需要,长垣市国土局委托我们小组对该规划区进行1:
1000地形图测绘。
项目工作内容包括:
基础控制测量、图根控制测量、全野外1:
1000地形图测绘。
测区面积约7平方千米。
1.2测区概况
1、长垣市属新乡市,位于河南省东北部,为黄河冲积平原的一部分。
蒲北区位于长垣市城区北部。
境内新荷铁路、省道213等公路纵横交错,交通便利,四通八达。
2、长垣市属暖温带大陆性季风气候,四季分明,季节性降水差异较大,春季多风少雨,夏季多雨较热,秋季气候凉爽,冬季较冷少雪。
3、蒲北地区土地肥沃,水利条件较好,有一定的农业基础。
矿产资源相对贫乏,经济发展日新月异。
随着宏力大道、工业大道和亿隆大道的北延和城张公路的开通,蒲北经济发展的框架将进一步拉大,基础设施和投资环境也将不断得到改善。
2设计依据、测量基准的选择
2.1设计依据
1、《国家三、四等水准测量规范》,GB/12898-91
2、《全球定位系统(GPS)测量规范》,GB/T18314-2001
3、《l:
5001:
10001:
2000地形图图式》,GB/T7929-1995
4、《1:
5001:
10001:
2000地形图要素分类与代码》,GB/14804-93
5、《城市测量规范》,CJJ8-99
6、《测绘产品检查验收规定》,CH1002—95
7、《数字测绘产品检查验收规定与质量评定》,GB/T18316—2001
2.2测量基准的选择
2.2.1平面坐标系统
综合该测区的实际情况,采用1980国家大地测量坐标系,按3°分带。
1980国家大地测量坐标系参考椭球基本几何参考数据如下:
长半轴a=6378140m
短半轴b=6356755m
扁率α=1/298.257
第一偏心率平方e2=0.00669438499959
第二偏心率平方e´2=0.00673950181947
2.2.2高程系统
综合测区的实际情况,采用1985国家高程基准,等高距为1米。
3相关资料的收集
3.1图件资料
在开展测绘工作之前,收集测区的相关影像图资料和道路交通图作为参考,了解测区的基本情况。
另外,测区内有2008年编绘的长垣市1:
10000地形图,可用于外业踏勘、选点埋石和编制技术设计书。
3.2平面控制资料
测区内及周边有2008年施测的D级GPS控制点,精度可靠,经现场踏勘,证实点位保存完好,可作为本测区的平面控制起算点。
控制点:
KZ1x:
3898299.720y:
556315.837
KZ2x:
3897974.512y:
560417.611
3.3高程控制资料
测区内有四等水准点,精度可靠,经现场踏勘,证实点位保存完好,可作为本测区四等水准测量的起算数据。
四等水准点:
DS01h:
60.95
DS02h:
61.77
4控制测量
4.1GPS控制网布设
4.1.1选点及埋石
4.1.1.1选点
由于GPS网不要求相邻两点之间都相互通视,所以选点比一般的测量更简单,但点位的选择对于保证观测工作的顺利进行和保证测量结果的可靠性有着重要的意义。
所以在实地选点时,应遵循以下几点原则:
1、周围应便于安置接收设备及进行操作,视野开阔,视场内障碍物的高度角不宜超过15°;
2、远离大功率无线电发射源,其距离不小于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;
3、尽量远离会强烈反射卫星信号的物件,(如大型建筑物等);
4、交通便利,且便于利用其他测量方法进行扩展和联测;
5、地面基础稳定,便于点位的保存;
6、AA、A、B级GPS点,应选在能长期保存的地点;
7、充分利用符合要求的已有控制点;
8、选站时应尽可能使测站附近的小环境(地形、地貌、植被等)与周围的大环境保持一致,以减少气象元素的代表性误差;[1]
4.1.1.2标志埋设
标志设计为三种规格:
普通标石、现场浇筑的墩标和钢钉。
标志埋设应注意以下几点:
1、在能够挖深的地面上,应埋设预制好普通的梯形标石。
顶面低于地平面5cm,四周夯实。
2、在建筑物上,应在点位现场浇筑,并注意养护,待水泥完全凝固后,方可使用。
3、在水泥和沥青路面上,应打入高度为10cm、直径5cm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。
[2]
4.1.2控制网布设
根据测区的实际情况,布设控制网,如下图所示:
在实际布网设计时还要注意以下几个原则:
1、尽管GPS网不要求两点之间通视,但是为了满足常规测量加密时的需要,每点应有一个以上通视方向。
2、为了利用原有城市测绘资料以及各种大比例尺地形图资料,应尽量采用原有城市坐标系统。
应充分利用满足要求的已有GPS点。
3、GPS网必须由非同步独立观测边构成闭合环或附合路线。
各级GPS网中每个闭合环或附合路线中的边数应符合下表的规定:
表1闭合环或附合路线边数的规定
等级
二
三
四
一级
二级
闭合环或附合路线边数
≤6
≤8
≤10
≤10
≤10
4.2平面控制测量
4.2.1GPS静态测量
GPS作业时采用静态模式观测。
所谓GPS静态测量,是指利用测量型GPS接收机进行定位测量的一种,主要用于建立各种控制网。
在测量中,GPS静态测量的具体观测模式是多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测。
[3]
4.2.2GPS外业观测的操作要求
1、接收机天线利用脚架和光学对点器安置在标志中心的垂线方向线上,其偏差不大于3mm;圆气泡必须居中,定向标志线指向正北,误差不大于±5°,观测前对点器必须经过检验和校正。
2、作业人员需严格遵守操作要求和调度安排,按规范对同一组卫星进行同步观测,在观测过程中,应坚守工作岗位,不能擅自离开,以便及时发现问题,并采取相应的处理措施解决问题。
3、外业记录手册必须当场填写,保证数据准确、内容齐全。
每时段前后应各量一次天线高,两次较差不大于3mm,取其中数填入记录手薄中。
4、接收机记录数据后,应查看测站信息、信噪比、相位残差及存储介质记录等,根据采集数据的质量,采取相应的措施。
5、外业观测应严格按照操作手册进行,存储在仪器上的数据文件应及时拷贝到计算机中;接收机内存储的数据文件在转录时,不得轻易进行任何剔除和删改,不得进行人为的编造和加工。
6、一时段观测过程中,不允许进行以下操作:
a、接收机关闭又重新启动;
b、进行自测试;
c、改变卫星仰角限;
d、改变数据采样间隔;
e、改变天线位置;
f、按动关闭文件和删除文件等功能键;[4]
4.2.3GPS测量数据处理及平差计算
4.2.3.1外业数据预处理
数据预处理是对原始记录数据作检查,删掉已废除标记的记录和删除与图形生成无关的记录,补充碎部点的坐标计算并修改有错误的信息码。
首先检查外业记录手簿内容是否规范、齐全。
对照外业记录手簿,通过软件DateTransfer,将接收机中外业采集的数据传输至计算机中,同时完成测点点号、天线高类型、天线高量测方式、天线高等数据的输入。
数据预处理后生成点文件,点文件以点为记录单元,记录内容是点号、符号码、点之间的连接关系码和点的坐标。
4.2.3.2基线向量解算
基线解算以同步观测时段为单位进行。
当基线长度≤15km时,须采用双差固定解,当基线长度﹥15km时,在双差固定解与双差浮点解中选择最优结果。
基线解算结束后应进行复测基线、同步环、异步环各自独立的检验工作。
基线测量精度及所组成的异步环的坐标差分量闭合差及环闭合差应符合下式规定:
[5]
、
、
、
式中:
a=10mm
b:
为比例误差因子,对应四等、5″、8″时分别取20、30、40ppm
d:
为基线长度,单位为公里
Wx、Wy、Wz为坐标差分量闭合差
W:
为环闭合差
n:
为环闭合差
ΔS:
为复测基线长度差
当结果符合GPS测量规范相关要求后,方可进行网平差计算。
基线向量解算使用随机软件或专业软件进行。
4.2.3.3GPS网平差计算
GPS网三维无约束平差在WGS-84坐标系下进行,三维约束平差统一在1980西安坐标系下进行。
为确保成果的可靠性,对三维无约束平差和三维约束平差的处理结果,应进行认真分析、比较,剔除有粗差的数据。
平差结果应满足各项精度指标要求,且应有精度评定报告。
4.3高程控制测量
4.3.1水准路线的布设
综合该测区的实际情况,采用四等水准进行观测,通过中丝读数法直接读距离。
观测顺序为后-前-前-后,水准路线尽量布设成附合路线,在已知水准点较少的情况下可采用闭合环。
水准路线为附合路线或闭合环时采用单程测量。
水准测量路线如下图所示:
4.3.2水准测量的步骤
4.3.2.1仪器及其检验
水准观测使用DS3以上级别水准仪,配3米水准尺。
在水准观测前应对水准标尺和仪器的i角进行检验,符合要求后方可使用。
4.3.2.2水准观测与记录
1、水准观测采用中丝法测高,直接读视距,单程观测;
2、水准观测在呈像清晰,视线稳定的条件下进行,前后视距应≤80米,外业条件欠佳时应缩短视距;
3、观测时仪器脚架按牢,尺台踩实,沿公路进行施测时,仪器和标尺安在路边土基上;
4、采用电子手簿记录,各测段均是偶数测站。
4.3.2.3四等水准观测的技术要求[6]
表2四等水准技术要求
等级
路线长度(km)
视距(m)
前后
视距差(m)
前后视距累积差(m)
红黑面读数差(mm)
红黑面所测高差之差(mm)
路线闭合差(mm)
四等
≤15
≤100
≤5
≤10
≤3
≤5
20
4.3.3水准网平差
在水准网内业平差计算前,首先应对外业观测记录手簿进行100%的检查,经核实手簿中的各项数据计算无误后,摘取各测段高差,绘制水准网计算略图,并计算环(附合路线)闭合差的大小。
同时根据附合路线或闭合环线长度检验闭合差是否超限,对于超限的测段应及时进行补测。
当水准环数多于20个时,外业观测结束应根据附合路线或闭合环闭合差按下式计算每公里水准测量全中误差Mw:
Mw=±
W—水准环闭合差(mm);
F—水准环线周长(km);
N—水准环数。
5图根控制测量
5.1图根平面控制测量
本次图根控制测量要求在首级控制下加密,一般不超过二级图根,采用GPS-RTK方法测定。
图根点是直接提供地形图测绘的依据,应在以上各等级控制点基础上加密布设。
图根点的密度应以满足测图需要,建筑物密集地区应适当增加,空旷地区可适当减少,但要保证测图需要的控制密度。
精度要求点位中误差≤5mm。
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,编号采用自然顺序编号,前面冠以大写英语字母。
最后图根控制点测量应提交资料:
图根成果表。
5.1.1GPS-RTK作业方法与步骤
GPS-RTK的一般作业流程:
[7]
1、收集资料
2、求定测区转换参数
3、基准点的安置与测定
(1)应有正确的已知坐标
(2)地势高且交通方便、视野开阔
(3)周围不产生多路径效应的影响和其他干扰源,以防止数据链丢失
4、流动站观测
5.2图根高程控制测量
5.2.1图根高程测量的技术要求
图根点高程主要采用用图根水准的方法测定。
当条件困难时,可布设图根水准支线,图根水准支线长度应小于等于4.0km,且必须进行往返测。
图根水准同级附合不得超过两次。
图根水准测量的主要技术要求如下表:
[8]
表3图根水准测量的主要技术要求
路线长度
视线长度
前后
视距差
m
附合路线或环线闭合差
附合路线
km
结点间
km
支线
km
仪器
类型
视距
m
平地或丘陵
mm
山地
mm
8
6
4
DS3
≤100
≤30
≤±40
≤±12
注1:
山地是指每千米图根水准测量超过16站的路线或环线所在区域;
注2:
L为路线长度,以km计,n为测站数;
注3:
图根水准测量按中丝读数法单程观测(黑面一次读数),估读至毫米。
支线按往返测。
当用图根光电测距高程导线代替图根水准测量的技术要求如下表:
表4图根光电测距离高程导线代替图根水准测量技术要求
附合路线
总长km
平均边长
m
测回数
垂直角
指标差之差
垂直角测回差
对向观测
高差较差
m
路线闭合差
mm
J2
J6
J2
J6
J6
≤5
≤300
1
2
15″
25″
25″
≤0.02S
≤±40
注1:
S为边长,以hm(百米)计,不足1hm按1hm计算;
注2:
L为路线总长,以km(千米)计,不足1km按1km计算;
注3:
与图根水准交替使用时,路线闭合差允许值也为(mm);
注4:
当L大于1km且每km超过16站时,路线闭合差允许值为(mm),n为测站数;
注5:
觇标高、仪器高量至毫米;
注6:
高程计算至毫米,取至厘米。
5.3图根控制点精度
图根点相对于图根起算点的点位中误差不得大于图上0.1mm,高程中误差不得大于测图基本等高距的1/10。
6地形图测绘
6.1地形图精度
1、图上地物点相对于临近图根点的点位中误差与临近地物点间距中误差规定如下表所示:
表5
地区分类
点位中误差
临近地物点间距中误差
城市建筑区和平地、丘陵地
≤0.5mm
≤0.4mm
施测困难地
≤0.75mm
≤0.6mm
2、地形图上的高程精度应符合以下规定:
[9]
a、城市建筑区和坚实地区高程注记点相对于临近图根点的高程中误差不得大于0.15m。
b、其他地区高程注记点高程精度按等高线插求点的高程中误差来衡量。
c、等高线插求点相对于临近图根点的高程中误差规定如下表所示:
表6
地形类别
平地
丘陵地
山地
高程中误差
≤1/3
≤1/2
≤2/3
6.2数字地形图碎部点采集
综合该测区的实际情况,采用动态GPS系统(RTK)直接采集地形特征点。
碎部点采集过程中应注意以下几点:
1、参考站设置应严格按照操作规范进行,确认建立的测量系统准确无误后,方可进行流动站操作。
2、流动站按操作程序建立与参考站相同的测量系统。
3、流动站初始化完成后,规定在已知点上进行坐标检查,坐标重合差应符合限差规定,合格后方可作业。
4、作业完成后,应及时将数据输入计算机,并做好数据文件名的编写。
6.3地形图各要素的表示
1、测量控制点
(1)测区各等级平面控制点按成果文件展点。
(2)水准点平面位置的精度不低于二类地物点的要求,坐标取位到cm。
(3)居民地内不埋石的图根点因注记压盖可选择表示。
2、居民地和栏栅
(1)房屋以墙基轮廓为准,一般应逐个表示。
按结构和层次的不同,主要房屋和附属房屋应分割表示,并注记层次和建筑材料。
(2)房屋建筑结构分类严格按下表:
表7房屋建筑结构分类
分类
内容
简注
编号
名称
1
钢、钢结构
承重的主要构件是用钢材建筑的,包括悬索结构。
钢
2
钢、钢筋混凝土结构
承重的主要构件是用钢、钢筋混凝土建造的,如一幢房屋一部分梁柱采用钢、钢筋混凝土构架建筑。
砼
3
钢筋混凝土结构
承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的,包括薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。
4
混合结构
承重的主要构件是用钢筋混凝土和砖木建造的,如一幢房屋的梁是用钢筋混凝土制成,以砖墙为承重墙,或者梁是用木材建造,柱是用钢筋混凝土建造。
混
5
砖木结构
承重的主要构件是用砖、木材建造的,如一幢房屋是木制房架,砖墙、木柱建造的。
砖
6
其他结构如:
木、竹、土坯结构
凡不属于上述结构的房屋都归此类。
木竹土或简
7
建筑中的房屋
指已建屋基或虽基本成型但未建成的一般房屋。
建
8
破坏房屋
指破坏或半破坏的房屋,不分建筑结构。
破
9
棚房
指有棚顶,四周无墙或仅有简陋墙壁的建筑物。
棚
(
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- 长垣 市蒲北测区 11000 地形图 测绘 设计