大地測量學基礎課程設計報告

1、工程測量控制網(wǎng)技術設計說明書 姓名：洪詠波 班級：測繪09-4 學號：07093041 環(huán)境與測繪學院燈湖礦區(qū)控制網(wǎng)設計一、工程控制網(wǎng)設計任務書燈湖礦區(qū)控制網(wǎng)設計任務通知書礦大測繪隊：燈湖礦區(qū)位于XX省XX煤田東北域。本礦區(qū)已列入國家經(jīng)濟建設計劃，準備進行重點開發(fā)。根據(jù)建設計劃，首先需施測80平方公里的1:2000的地圖。所給圖為1:50000地形圖，虛線范圍內(nèi)為1:2000測圖區(qū)。為了加快建井速度，需在豎井間進行對向掘進，最大貫通距離為3km，礦井最大單翼長度為5km，井深一般不超過800m。為了滿足礦山設計、建井、生產(chǎn)三階段測繪各種比例尺地形圖、井巷貫通以及工業(yè)場地施工測量的需要，應在全礦

2、區(qū)建立統(tǒng)一的具有足夠精度密度的平面控制網(wǎng)與高程控制網(wǎng)。要求你隊在任務通知書下達后一周內(nèi)完成控制網(wǎng)技術設計，一月內(nèi)完成建網(wǎng)任。 XX省煤炭管理局 年 月 日 二、測區(qū)自然地理條件及已有測繪成果資料1.地理概本測區(qū)中心位置為東經(jīng)11713，北緯3412。測區(qū)地面高程為+30+244m。位于XX省XX縣境內(nèi)，屬于華東丘陵地帶，南部及中部為山地。其上林木繁茂，不利通視，其余為平原，密布村莊和廠礦，建筑群遍地，影響觀測。燈湖位于測區(qū)東部，湖面開闊，中有大堤。2.交通情況測區(qū)內(nèi)有鐵路支線通過，公路四通八達，村間大道可行汽車，交通方便。3.氣候情況測區(qū)地處華東近海地區(qū)，氣候宜人。全年平均降雨量為1040mm

3、，雨量集中于6、7、8三個月份。全年平均氣溫為+15，夏季氣溫較高，一般為30左右，冬季有雪，但不寒冷，最低氣溫為-5，凍土線深度為0.1m。全年平均風力為23級，夏季略受臺風的影響。宜于野外作業(yè)時間為311月份，年平均作業(yè)時間利用率為21天/月。4.居民及居民點測區(qū)內(nèi)地少人多，人口稠密，多為漢族，少數(shù)為回族。測量作業(yè)所需人力、物力、材料及食宿均可就地解決。三、已有測繪成果資料1.三角成果及其精度國家二等網(wǎng)點3個：點名 等級 x（m） y（m） H（m） 玉 山 二 3793400 20506000 195.4廣具山 二 3790725 20515900 135.0太 山 二 3786800

4、20510250 244.0此點系1959年有XX測繪隊施測，作業(yè)依據(jù)的規(guī)范為一、二、三、四等三角測量細則(1958年)。三點標石保存完好。坐標系統(tǒng)為1954年北京坐標系，三度分帶，中央子午線為117。2.高程網(wǎng)成果及其精度國家等水準路線由西向東橫穿測區(qū)北部。根據(jù)二等水準路線圖，本測區(qū)內(nèi)及附近應有三個二等水準點，依點之記只找到其中的2個標石保存完好：點號 等級 x（m） y（m） H（m）-4 二35.000-2 二46.000該二等水準路線系國家測繪隊于1979年施測。施測精度及埋石質(zhì)量均符合規(guī)范要求。高程為1956年黃海高程系統(tǒng)。3.地形圖資料1984年XX航測隊航測本地區(qū)1:50000地

5、形圖，成圖效果良好，可供技術設計圖上選點使用。地形圖見成果圖。四、坐標系統(tǒng)的選擇和處理 廣具山和玉山為預測區(qū)的兩端，；根據(jù)公式相對變形1:40000,固不需要變換坐標系統(tǒng)；處于下圖的第一區(qū)域，測區(qū)中地面點的高程H和橫坐標Y都滿足測區(qū)所限定的范圍，則不必選擇獨立坐標系。五、平面控制網(wǎng)1.E級GPS首級控制網(wǎng)網(wǎng)首先對測區(qū)的地形地貌有一個大概的了解，根據(jù)上述對GPS網(wǎng)的要求選擇合適的點，除三個已知點之外，還重新選了9個點，一共是12個觀測點，對已知點用0,0,0進行標記，其他點用1-9標記。采用3臺GPS接收機的作業(yè)方法，分為11個時段，獨立基線為22條。設計網(wǎng)型見附錄一。然后對GPS網(wǎng)中的獨立基線

6、進行圖上測量，用CAD實現(xiàn)，換算到實際距離，然后對每條獨立基線定權，設計基線向量的觀測精度為：則基線向量的觀測中誤差為：取平均基線長度的中誤差為單位權中誤差，根據(jù)此式將每條獨立基線的權值確定。如下：認真領悟間接平差的實質(zhì)，取每個未知點的橫縱坐標為參數(shù)，每條基線向量列出兩個誤差方程：取橫縱坐標為參數(shù)的系數(shù)即可得出系陣B，如上表所示；然后將P陣和B陣導入到MATLAB中進行運算，計算出Nbb后轉(zhuǎn)置，即得出協(xié)因素陣Qxx；協(xié)方差陣Dxx=，見附表一所示。由表可以看出9號點的中午差最大大13.2mm20mm;固此E級GPS測圖控制網(wǎng)次設計合理！首級控制網(wǎng)設計所涉及到的權陣P，Qxx，Nbb見附表二所示

7、。主要技術依據(jù)：2.一級導線加密網(wǎng) 在視野較開闊，離礦井較近的的區(qū)域進行加密。采用全站儀按規(guī)范要求進行測角量邊。設計的導線網(wǎng)如圖所示由于用導線網(wǎng)加密，固測角測邊的中誤差都相等，邊和角的權都是1.編寫如下MATLAB程序計算：B=zeros(19,18); % 給誤差方程系數(shù)陣的元素賦0,行數(shù)是觀測值個數(shù),列數(shù)是未知數(shù)個數(shù).JKH=1,-1,2;2,3,1;3,2,4;4,3,5;5,4,6;6,7,5;7,6,8;8,7,9;9,8,-2;%觀測角的端點編號9JK=1,-1;1,2;2,3;3,4;4,5;6,5;6,7;7,8;8,9;9,-2;%觀測邊的端點編號10XYJS=92600,6

8、200;92000,6600;90500,6800;91300,6650;90000,7200;89550,8000;88800,7900;88100,7860;87700,8450;93400,6000;86800,8850;%各點近似坐標%9個未知，2個已知ro=2062.65;i=1; while 1 if i=10;%觀測角的個數(shù)是9,因此i=10時中斷 break; endj=JKH(i,1);k=JKH(i,2);h=JKH(i,3); if j=0 j=9+abs(j);%未知點個數(shù)是9個 end if k=0 k=9+abs(k);%未知點個數(shù)是9個 end if h=0 h=

9、9+abs(h);%未知點個數(shù)是9個 end dxjk=XYJS(k,1)-XYJS(j,1);dyjk=XYJS(k,2)-XYJS(j,2); dxjh=XYJS(h,1)-XYJS(j,1);dyjh=XYJS(h,2)-XYJS(j,2); sjk0=dxjk*dxjk+dyjk*dyjk; sjh0=dxjh*dxjh+dyjh*dyjh; j=JKH(i,1);k=JKH(i,2);h=JKH(i,3); if j=0 & k=0 A=0; end if j=0 B(i,k*2-1)=-ro*dyjk/sjk0;B(i,k*2)=ro*dxjk/sjk0; end if k=0 B

10、(i,j*2-1)=ro*dyjk/sjk0;B(i,j*2)=-ro*dxjk/sjk0; end if k=0 & j=0 B(i,j*2-1)=ro*dyjk/sjk0;B(i,j*2)=-ro*dxjk/sjk0;B(i,k*2-1)=-ro*dyjk/sjk0;B(i,k*2)=ro*dxjk/sjk0; end if j=0 & h=0 A=0; end if j=0 B(i,h*2-1)=ro*dyjh/sjh0;B(i,h*2)=-ro*dxjh/sjh0; end if j=0 & h=0 & h=0 B(i,j*2-1)=B(i,j*2-1)-ro*dyjh/sjh0;B(

11、i,j*2)=B(i,j*2)+ro*dxjh/sjh0;B(i,h*2-1)=ro*dyjh/sjh0;B(i,h*2)=-ro*dxjh/sjh0; end i=i+1; end while 2 if i=20;%觀測角加上觀測邊的總數(shù)是19,因此i=20時中斷 break; endj=JK(i-9,1);k=JK(i-9,2);%減去觀角的個數(shù),9 if j=0 j=9+abs(j);%未知點個數(shù)是9個 end if k=0 k=9+abs(k);%未知點個數(shù)是9個 end dxjk=XYJS(k,1)-XYJS(j,1);dyjk=XYJS(k,2)-XYJS(j,2); sjk0=s

12、qrt(dxjk*dxjk+dyjk*dyjk); j=JK(i-9,1);k=JK(i-9,2);%減去觀角的個數(shù),9 if j=0 & k=0 A=0; end if j=0 B(i,k*2-1)=dxjk/sjk0;B(i,k*2)=dyjk/sjk0; end if k=0 B(i,j*2-1)=-dxjk/sjk0;B(i,j*2)=-dyjk/sjk0; end if k=0 & j=0 B(i,j*2-1)=-dxjk/sjk0;B(i,j*2)=-dyjk/sjk0;B(i,k*2-1)=dxjk/sjk0;B(i,k*2)=dyjk/sjk0; end i=i+1; end

13、P=blkdiag(1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1);%觀測角和觀測邊的權陣 Nbb=B*P*B;Qxx=inv(Nbb);計算得出Nbb，Qxx，Dxx=。最弱點為第三點，邊中誤差Dxx= 3.30502115;從玉山到石紅村的一級導線加密設計合理！主要技術依據(jù)見下表：六、高程控制網(wǎng)以國家二等水準點II-2,II-4起始點，布設一條三等水準附合路線，作為礦區(qū)高程首級控制網(wǎng)。途徑石紅和上村兩處。所布網(wǎng)型見附錄二。運用間接平差的方法，計算出點的高程平差值.=X1-X2;得出 B陣如下所示。根據(jù)相鄰水準點間的距離確定權陣P；取水準點之間的距離平均值的權作

14、為單位權。計算Nbb=B*P*B,Qxx=inv(Nbb), Dxx=;最弱點為第15號點，中誤差Dxx=2.55120120;相關協(xié)因素陣DXX為：相關技術依據(jù)：七、技術依據(jù)及作業(yè)方法1、現(xiàn)行測量規(guī)范（供參考）：（1）全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范，GB/T 18314-2009。（2）全球定位系統(tǒng)城市測量技術規(guī)程，CJJ73-97。（3）工程測量規(guī)范，GB50026-2007。（4）城市測量規(guī)范，CJJ8-99。（5）國家一、二等水準 測量規(guī)范，GB12897-91。（6）國家三、四等水準 測量規(guī)范。GB12898-91（7）1:500 1:1 000 1:2 000地形圖圖式GB/T20

15、257.1-2007；2、選校儀器（1）外業(yè)觀測使用儀器標稱精度優(yōu)于10mm+*D的GPS雙頻接收機,儀器性能可靠，精度滿足設計要求.（2）徠卡公司生產(chǎn)的TPS1100系列全站儀（TCA2003自動全站儀）。（3因瓦基線尺，DS1水準儀儀器檢視（外觀檢視）圓水準器安置正確性的檢校（使各方向位置氣泡都居中）光學測微器效用正確性和分劃值的檢定3、埋石造標（鋼標）4、觀測方法及限差GPS觀測模式靜態(tài)數(shù)據(jù)采集間隔20秒衛(wèi)星截止高度角15天線安置的對中誤差1mm有效觀測衛(wèi)星數(shù) 4兩次丈量天線高之差3mm觀測時段長度40分衛(wèi)星的幾何圖形強度因子PDOP8觀測時段數(shù)11任一衛(wèi)星的有效觀測時間15分表1. G

16、PS網(wǎng)測量精度分級等級平均距離（km）a（mm）b（ppmD）最弱邊相對中誤差二91021/12萬三51051/8萬四210101/4.5萬一級110101/2萬二級110201/1萬加密網(wǎng)采用附和導線表2. 導線測量的主要技術要求等 級導線長度(km)平均邊長(km)測角中誤差（”）測距中誤差（mm）測距相對中誤差測回數(shù)方位角閉合差（”）相對閉合差DJ1DJ2DJ6三等3031.8201/1500006103.6n1/55000四等201.52.5181/80000465n1/35000一級100.74101/70000248n1/20000二級60.38101/300001316n1/10

17、000三級12151/70001224n1/5000高程控制采用四等閉合水準網(wǎng)表3. 水準測量的主要技術標準等級每千米高差全中誤差(mm)路線長度(km)水準儀的型號水準尺觀 測 次 數(shù)往返較差或閉合差與已知點聯(lián)測附合或環(huán) 線平地(mm)山地(mm)二等2DS1因瓦往返往 返4L三等650DS1因瓦往 返往測12L4nDS3雙面往 返四等1016DS3雙面往 返往測20L6n五等15DS3單面往 返往測30L5、工作量綜合計算及工作進程計劃整個任務計劃由6名測繪人員5天內(nèi)共同完成。第一天：全體隊員深入測區(qū)了解現(xiàn)場情況，踏勘選點，依據(jù)規(guī)范埋石造標。第二、三天：3名隊員組成平面組，進行GPS觀測；

18、3名隊員組成高程組，進行水準觀測。第四天：全體隊員進行內(nèi)業(yè)計算，平面組和高程組進行互檢。第五天：（對超限部分進行補測，重新平差）起草，修訂技術說明書。6、經(jīng)費預算項目數(shù)目價格（人民幣）費用（人民幣）GPS單頻接收機3臺1.5萬4.5萬DSI水準儀1臺0.8萬0.8萬全站儀1臺2萬2萬標石21個100元0.21萬生活補貼6人100元0.3萬住、行6人200元0.6萬其他1萬合計9.41萬人民幣。衛(wèi)星遙感影像圖上進行控制網(wǎng)設計一、任務書對選定的一幅衛(wèi)星遙感影像圖，面積約100200平方千米，標定已知控制點，設計測繪地形圖（1：5000）工程所需控制點，按課程設計大綱要求進行控制網(wǎng)設計。二、測區(qū)概況

19、簡述本測區(qū)中心位置為東經(jīng)117，北緯34，測區(qū)地處城鎮(zhèn)，交通發(fā)達，建筑密集。測區(qū)中心予以面積約為7平方公里的湖泊，湖中有一條路，南北走向平分湖泊。其他自然資料和人文資料不詳。三、已有資料圖中D025,D026，D018為D級GPS控制點，其高斯平面坐標和水準高程如下表示：（1980年西安坐標系、中央子午線經(jīng)度117度）序號點號X（米）Y（米）H（米）備注1D01837926703951822240.446平面坐標為D級GPS點高程為國家二等水準點2D02537897333951101538.6633D026378900739515904182.514四、坐標系統(tǒng)的選擇和處理D018和D025為

20、測區(qū)的兩端，；根據(jù)公式相對變形1:40000,固不需要變換坐標系統(tǒng)；處于下圖的第一區(qū)域，測區(qū)中地面點的高程H和橫坐標Y都滿足測區(qū)所限定的范圍，則不必選擇獨立坐標系。五、平面控制網(wǎng)1.E級GPS首級控制網(wǎng)網(wǎng) 首先對測區(qū)的地形地貌有一個大概的了解，根據(jù)上述對GPS網(wǎng)的要求選擇合適的點，除三個已知點之外，還重新選了9個點，一共是12個觀測點，對已知點用0,0,0進行標記，其他點用1-9標記。采用4臺GPS接收機的作業(yè)方法，分為6個時段，獨立基線為18條。設計網(wǎng)型見附錄三。然后對GPS網(wǎng)中的獨立基線進行圖上測量，實際距離，然后對每條獨立基線定權，設計基線向量的觀測精度為：則基線向量的觀測中誤差為：用間

21、接平差的方法對設計網(wǎng)型進行平差估計，估算出最弱點中誤差。各控制點坐標為點號緯度經(jīng)度XYD02534145.87117 715.003789798.5231511132.5217D026341342.081171026.023789072.5429516022.3625D018341540.811171156.853792735.2995518339.91481341513.87117 722.473791894.0743511321.16472341555.72117 750.573793184.5211512038.4837334162.61117 96.093793399.50825139

22、7070117 914.293791184.0140514183.30555341356.28117 858.253789506.5285513775.33196341451.731171031.023791218.9268516146.63867341430.491171212.483790569.2747518744.12468341615.571171034.933793802.5175516242.21179341333.501171143.353788811.7504518002.0571認真領悟間接平差的實質(zhì)，取每個未知點的橫縱坐標為參數(shù)，每條基線向量列出

23、兩個誤差方程：取橫縱坐標為參數(shù)的系數(shù)即可得出系數(shù)陣B：取平均基線長度的中誤差為單位權中誤差，根據(jù)此式將每條獨立基線的權值確定。Nbb=B*P*B;Qxx=inv(Nbb);計算得出Nbb，Qxx，Dxx=。最弱點為第9點，邊中誤差Dxx= 18.1。2.一級導線加密網(wǎng)如圖在首級網(wǎng)的控制點3和D018間布設一級導線加密網(wǎng)。各加密點的坐標為點號緯度經(jīng)度XY-134162.60117 96.103793399.2005513970.4358-2341615.571171034.933793802.5175516242.21171341552.14117 919.403793077.402651431

24、167117 924.503792570.1016514442.42713341552.69117 944.633793095.3580514956.60594341534.73117101.283792542.6338515383.47205341553.321171014.033793116.0010515708.71526341553.771171039.393793130.9771516357.4761編寫MATLAB程序估算最弱點中誤差：B=zeros(13,12); % 給誤差方程系數(shù)陣的元素賦0,行數(shù)是觀測值個數(shù),列數(shù)是未知數(shù)個數(shù).JKH=1,-1,2;

25、2,3,1;3,2,4;4,3,5;5,4,6;6,-2,5;%觀測角的端點編號6JK=1,-1;1,2;2,3;3,4;4,5;6,5;6,-2;%觀測邊的端點編號7XYJS=3793077.4026,514311.1714;3792570.1016,514442.4271;3793095.3580,514956.6059;3792542.6338,515383.4720;3793116.0010,515708.7152;3793130.9771,516357.4761;3793399.2005,513970.4358;3793802.5175,516242.2117;%各點近似坐標%8個點

26、，6個未知，2個已知ro=2062.65;i=1; while 1 if i=7;%觀測角的個數(shù)是6,因此i=7時中斷 break; endj=JKH(i,1);k=JKH(i,2);h=JKH(i,3); if j=0 j=6+abs(j);%未知點個數(shù)是9個 end if k=0 k=6+abs(k);%未知點個數(shù)是9個 end if h=0 h=6+abs(h);%未知點個數(shù)是9個 end dxjk=XYJS(k,1)-XYJS(j,1);dyjk=XYJS(k,2)-XYJS(j,2); dxjh=XYJS(h,1)-XYJS(j,1);dyjh=XYJS(h,2)-XYJS(j,2)

27、; sjk0=dxjk*dxjk+dyjk*dyjk; sjh0=dxjh*dxjh+dyjh*dyjh; j=JKH(i,1);k=JKH(i,2);h=JKH(i,3); if j=0 & k=0 A=0; end if j=0 B(i,k*2-1)=-ro*dyjk/sjk0;B(i,k*2)=ro*dxjk/sjk0; end if k=0 B(i,j*2-1)=ro*dyjk/sjk0;B(i,j*2)=-ro*dxjk/sjk0; end if k=0 & j=0 B(i,j*2-1)=ro*dyjk/sjk0;B(i,j*2)=-ro*dxjk/sjk0;B(i,k*2-1)=-ro*dyjk/sjk0;B(i,k*2)=ro*dxjk/sjk0; end if j=0 & h=0 A=0; end if j=0 B(i,h*2-1)=ro*dyjh/sjh0;B(i,h*2)=-ro*dxjh/sjh0; end if j=0 & h=0 & h=0 B(i,j*2-1)=B(i,j*2-1)-ro*dyjh/sjh0;B(i,j*2)=B(i,j*2)+ro*dxjh/sjh0;B(i,h*2-1)=ro*dyjh/sjh0;B(i,h*2)=-ro*dxjh/sjh0; end i=i+1;