測(cè)繪學(xué)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、一.設(shè)計(jì)任務(wù)及目的設(shè)計(jì)任務(wù)：做校園平面圖的測(cè)圖設(shè)計(jì)目的：1培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用測(cè)量理論知識(shí)，分析和解決本專業(yè)中一般測(cè)量問題的能力；復(fù)習(xí)和鞏固課程所學(xué)的理論知識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)該課程理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)。2熟悉本專業(yè)中一般測(cè)量工作流程3熟悉用多種方法測(cè)量步驟，并進(jìn)行比較，選出一種快捷，簡單，省錢的測(cè)圖方法4對(duì)一般測(cè)量工作作出預(yù)算，合理安排測(cè)量任務(wù)，二.測(cè)區(qū)概況及相關(guān)資料內(nèi)蒙古科技大學(xué)坐落在首批全國文明城市、美麗的草原鋼城包頭，包頭市地處內(nèi)蒙古高原的南端，陰山山脈橫貫市區(qū)中部，形成北部高原、中部山地、南部平原三個(gè)地形區(qū)域。黃河流經(jīng)該市南緣，而內(nèi)蒙古科技大學(xué)處于包頭市的南部，因而整個(gè)校區(qū)地勢(shì)平坦，最大高差不

2、超過5m。 目前，學(xué)校占地121萬平方米，建筑面積65萬平方米，其中，教學(xué)行政用房31萬平方米。校本部西校區(qū)屬于我組測(cè)區(qū)。該區(qū)地勢(shì)平坦，建筑物較多，且包含幾條校主道。參照我組2012年6月所測(cè)地形圖及其它歷次測(cè)圖資料，我組決定：圖根平面控制網(wǎng)采用導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)，圖根高程控制網(wǎng)采用環(huán)水準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)，碎步測(cè)量采用全站儀測(cè)繪法，相關(guān)技術(shù)要求執(zhí)行地形圖測(cè)量規(guī)范規(guī)定。三.首級(jí)控制網(wǎng)控制網(wǎng)具有控制全局，限制測(cè)量誤差累積的作用，是各項(xiàng)測(cè)量工作的依據(jù)。對(duì)于地形測(cè)圖，等級(jí)控制是擴(kuò)展圖根控制的基礎(chǔ)，以保證所測(cè)地形圖能互相拼接成為一個(gè)整體。對(duì)于工程測(cè)量，常需布設(shè)專用控制網(wǎng)，作為施工放樣和變形觀測(cè)的依據(jù)。等級(jí)平均邊長/m導(dǎo)線

3、長度/km測(cè)角中誤差/測(cè)距中誤差/mm水平角觀測(cè)方位角閉合差/導(dǎo)線全長相對(duì)閉合差DJ2DJ6一級(jí)3003.651524101/14000二級(jí)2002.481513161/10000三級(jí)1201.5121512241/6000包括：平面控制測(cè)量，是為測(cè)定控制點(diǎn)平面坐標(biāo)而進(jìn)行的；高程控制測(cè)量，為測(cè)定控制點(diǎn)高程而進(jìn)行的； 控制測(cè)量：在測(cè)區(qū)內(nèi)，按測(cè)量任務(wù)所要求的精度，測(cè)定一系列控制點(diǎn)的平面位置和高程，建立起測(cè)量控制網(wǎng)，作為各種測(cè)量的基礎(chǔ)， 在一定的區(qū)域內(nèi)為地形測(cè)圖或工程測(cè)量建立控制網(wǎng)（區(qū)域控制網(wǎng)）所進(jìn)行的測(cè)量工作。分為平面控制測(cè)量和高程控制測(cè)量。平面控制網(wǎng)與高程控制網(wǎng)一般分別單獨(dú)布設(shè)。測(cè)區(qū)的高級(jí)控制點(diǎn)

4、一般不可能滿足大比例尺測(cè)圖的需要，這時(shí)應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的地形控制點(diǎn)，作為測(cè)圖控制用。地形控制測(cè)量的方法，可根據(jù)測(cè)區(qū)的條件，布設(shè)中點(diǎn)多邊形、線形鎖，還可以根據(jù)地形隱蔽情況，布設(shè)導(dǎo)線、經(jīng)緯儀測(cè)角交會(huì)等。導(dǎo)線應(yīng)盡量布設(shè)成直伸形狀，相鄰邊長不宜相差太大。地形控制點(diǎn)（包括已知高級(jí)控制點(diǎn)）的個(gè)數(shù)，應(yīng)根據(jù)地形的復(fù)雜、破碎程度或隱蔽情況而決定其數(shù)量。一般平坦而開闊的地區(qū)，每平方公里范圍內(nèi)，相關(guān)規(guī)定圖根點(diǎn)密度見表：測(cè)圖比例尺1:5001:10001:20001:5000圖根點(diǎn)密度(點(diǎn)/km2)150501521.平面控制網(wǎng)用導(dǎo)線測(cè)量、交會(huì)法建立。 比例尺附合導(dǎo)線長度/m平均邊長/m導(dǎo)線相對(duì)閉合差測(cè)回?cái)?shù)方位角閉合差

5、/（）測(cè)距DJ6光電測(cè)距儀方法與測(cè)回?cái)?shù)1:500900801/4000140級(jí)單程一測(cè)回1:100018001501:20003000250導(dǎo)線測(cè)量導(dǎo)線測(cè)量布設(shè)簡單，每點(diǎn)僅需與前后兩點(diǎn)通視，選點(diǎn)方便，特別是在隱蔽地區(qū)和建筑物多而通視困難的城市，應(yīng)用起來方便靈活。隨著電磁波測(cè)距儀的發(fā)展，導(dǎo)線測(cè)量的應(yīng)用日益廣。等級(jí)附合導(dǎo)線長度(km)平均邊長(km)每邊測(cè)距中誤差(mm)測(cè)角中誤差(²)導(dǎo)線全長相對(duì)閉合差方位角閉合差 (²)測(cè)回?cái)?shù)DJ1DJ2DJ6三等302.0131.81/55 000610四等201.0132.51/35 00046一級(jí)100.5175.01/15 0002

6、4二級(jí)60.3308.01/10 00013三級(jí)20.01/2000121.閉合導(dǎo)線，由某一高級(jí)控制點(diǎn)出發(fā)最后又回到該點(diǎn)，組成一個(gè)閉合多邊形。它適用于面積較寬闊的獨(dú)立地區(qū)作測(cè)圖控制。2. 閉合導(dǎo)線所示，自某一高級(jí)控制點(diǎn)出發(fā)最后附合到另一高級(jí)控制點(diǎn)上的導(dǎo)線，它適用于帶狀地區(qū)的測(cè)圖控制，此外也廣泛用于公路、鐵路、管道、河道等工程的勘測(cè)與施工控制點(diǎn)的建立。3.支導(dǎo)線從一控制點(diǎn)出發(fā)，即不閉合也不附合于另一控制點(diǎn)上的單一導(dǎo)線，這種導(dǎo)線沒有已知點(diǎn)進(jìn)行校核，錯(cuò)誤不易發(fā)現(xiàn)，所以導(dǎo)線的點(diǎn)數(shù)不得超過23個(gè)。小三角測(cè)量是在小測(cè)區(qū)建立平面控制網(wǎng)的一種方法，它多用于小測(cè)區(qū)的首級(jí)平面控制或三、四等三角網(wǎng)以下的加密，作為擴(kuò)

7、展直接用于地形測(cè)圖的圖根控制網(wǎng)(點(diǎn))的基礎(chǔ)。此外，交會(huì)定點(diǎn)法也是加密平面控制點(diǎn)的一種方法。在2個(gè)以上已知點(diǎn)上對(duì)待定點(diǎn)觀測(cè)水平角,而求出待定點(diǎn)平面位置的，稱為前方交會(huì)法;在待定點(diǎn)對(duì)3個(gè)以上已知點(diǎn)觀測(cè)水平角，而求出待定點(diǎn)平面位置的，稱為后方交會(huì)法。 區(qū)域控制網(wǎng)同國家控制網(wǎng)相比較，前者控制面積較小，控制點(diǎn)的密度大，點(diǎn)位絕對(duì)誤差較小，精度較高。對(duì)于區(qū)域性平面控制網(wǎng)，根據(jù)測(cè)區(qū)面積、因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理的原則，在保證控制點(diǎn)的必要精度和密度的情況下，可以一次全面布網(wǎng)，也可以分級(jí)布網(wǎng)。分級(jí)布網(wǎng)通常先布設(shè)大范圍的首級(jí)網(wǎng)，再分階段進(jìn)行低級(jí)控制點(diǎn)的加密。分級(jí)布網(wǎng)可以采用同一種測(cè)量方法，也可以采用不同的測(cè)量方法。設(shè)計(jì)時(shí)

8、，應(yīng)進(jìn)行精度估算，測(cè)圖控制網(wǎng)要求全網(wǎng)的精度相對(duì)比較均勻。工程測(cè)量專用控制網(wǎng)，有時(shí)需在大范圍控制網(wǎng)內(nèi)部建立較高精度的局部控制網(wǎng)。 區(qū)域控制網(wǎng)一般在國家控制網(wǎng)下加密，或以國家控制網(wǎng)為起算數(shù)據(jù)，以便統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)。若測(cè)區(qū)內(nèi)無已知控制點(diǎn)可以利用時(shí)，可在網(wǎng)中任選一點(diǎn)用天文測(cè)量方法觀測(cè)其經(jīng)緯度，換算成高斯-克呂格爾直角坐標(biāo),作為起算坐標(biāo)。又觀測(cè)該點(diǎn)至另一點(diǎn)的天文方位角，將其換算成坐標(biāo)方位角，作為起算方位角。在個(gè)別情況下，小測(cè)區(qū)也可采用假定坐標(biāo)和磁北定向。三角網(wǎng)所需的起始邊長可用測(cè)距儀器直接測(cè)出。一、坐標(biāo)計(jì)算的基本公式1根據(jù)已知點(diǎn)的坐標(biāo)及已知邊長和坐標(biāo)方位角計(jì)算未知點(diǎn)的坐標(biāo)，即坐標(biāo)的正算。如下圖所示，設(shè)A為已

9、知點(diǎn)，B為未知點(diǎn)，當(dāng)A點(diǎn)的坐標(biāo)(XA, YA)和邊長DAB、坐標(biāo)方位角aAB均為已知時(shí)，則可求得B點(diǎn)的坐標(biāo)XB、YB。由圖可知： 其中，坐標(biāo)增量的計(jì)算公式為： 式中DXAB，DYAB的正負(fù)號(hào)應(yīng)根據(jù)cosaAB、sinaAB的正負(fù)號(hào)決定，所以式(6-1)又可寫成： 導(dǎo)線坐標(biāo)計(jì)算示意圖2由兩個(gè)已知點(diǎn)的坐標(biāo)反算其坐標(biāo)方位角和邊長，即坐標(biāo)的反算如圖所示，若設(shè)A、B為兩已知點(diǎn)，其坐標(biāo)分別為XA、YA和XB、YB則可得： 或 DAB = 上式中，DXAB = XB = XA，DYAB = YB - YA。aAB。aAB求得后，又可算出兩個(gè)DAB，并作相互校核。如果僅尾數(shù)略有差異，就取中數(shù)作為最后的結(jié)果。需

10、要指出的是：按計(jì)算出來的坐標(biāo)方位角是有正負(fù)號(hào)的，因此，還應(yīng)按坐標(biāo)增量 DX和 DY的正負(fù)號(hào)最后確定AB邊的坐標(biāo)方位角。即：若按式計(jì)算的坐標(biāo)方位角為： 則AB邊的坐標(biāo)方位角aAB應(yīng)為：在第象限，即當(dāng) DX ，DY 0時(shí)，在第象限，即當(dāng) DX，DY時(shí)，在第象限，即當(dāng) DX，DY時(shí)， 在第象限，即當(dāng) D X 0，DY 0時(shí)，也就是當(dāng) DX 0時(shí)，應(yīng)給 a¢ 加360° ；當(dāng) DX < 0時(shí)，應(yīng)給 a¢ 加180° 才是所求AB邊的坐標(biāo)方位角。二、坐標(biāo)方位角的推算為了計(jì)算導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)，首先應(yīng)推算出導(dǎo)線各邊的坐標(biāo)方位角(以下簡稱方位角)。如果導(dǎo)線和國家控制點(diǎn)

11、或測(cè)區(qū)的高級(jí)點(diǎn)進(jìn)行了連接，則導(dǎo)線各邊的方位角是由已知邊的方位角來推算；如果測(cè)區(qū)附近沒有高級(jí)控制點(diǎn)可以連接，稱為獨(dú)立測(cè)區(qū)，則須測(cè)量起始邊的方位角，再以此觀測(cè)方位角來推算導(dǎo)線各邊的方位角。如圖所示，設(shè)A、B、C為導(dǎo)線點(diǎn)，AB邊的方位角aAB為已知，導(dǎo)線點(diǎn)B的左角為 b左 現(xiàn)在來推算BC邊的方位角aBC。圖6-6坐標(biāo)方位角推算示意圖由正反方位角的關(guān)系，可知：aBC = aAB - 180°則從圖中可以看出：aBC = aAB+ b左 = aAB - 180° + b左 根據(jù)方位角不大于360° 的定義，當(dāng)用上式算出的方位角大于360°，則減去360°

12、 即可。當(dāng)用右角推算方位角時(shí)，如圖所示：aBA = aAB + 180°則從圖中可以看出aBC = aBA + 180° - b右 用(6-10)式計(jì)算 aBC時(shí)，如果 aAB + 180° 后仍小于 b右 時(shí)，則應(yīng)加360° 后再減 b右。根據(jù)上述推導(dǎo)，得到導(dǎo)線邊坐標(biāo)方位角的一般推算公式為： 式中：a前、a后 是導(dǎo)線點(diǎn)的前邊方位角和后邊方位角。如圖所示，以導(dǎo)線的前進(jìn)方向?yàn)閰⒖迹瑢?dǎo)線點(diǎn)B的后邊是AB邊，其方位角為 a前；前邊是BC邊，其方位角為a前。坐標(biāo)方位角推算示意圖坐標(biāo)方位角推算標(biāo)準(zhǔn)圖180° 前的正負(fù)號(hào)取用，是當(dāng)a后180° 時(shí)

13、，用“+”號(hào)；當(dāng)a后180° 時(shí)，用“-”號(hào)。導(dǎo)線的轉(zhuǎn)折角是左角(b左)就加上；右角(b右)就減去。交會(huì)法：1.前方交會(huì)如果已知A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)，為了計(jì)算未知點(diǎn)P的坐標(biāo)，只要觀測(cè)A和B即可。這種測(cè)定未知點(diǎn)P的平面坐標(biāo)的方法稱為前方交會(huì)。 2.側(cè)方交會(huì)若觀測(cè)A和P或B和P，同樣可以測(cè)定未知點(diǎn)P的平面坐標(biāo)，這種方法稱為側(cè)方交會(huì)。3.后方交會(huì)若在未知點(diǎn)P上瞄準(zhǔn)A、B、C三個(gè)已知點(diǎn)，測(cè)得和，也可確定未知點(diǎn)P的平面坐標(biāo)，這種方法稱為后方交會(huì)。二、前方交會(huì)法加密控制點(diǎn)已知條件A、B兩點(diǎn)坐標(biāo)分別為(xA,yB)、(xB,yB)，求p點(diǎn)的坐標(biāo)。待求數(shù)據(jù)p點(diǎn)的坐標(biāo)(Xp,Yp) 觀測(cè)數(shù)據(jù)為確定P點(diǎn)的位

14、置，經(jīng)緯儀分別安置A、B兩點(diǎn)，用測(cè)回法觀測(cè)A、B坐標(biāo)計(jì)算根據(jù)A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)和A、B，P點(diǎn)坐標(biāo)為 2.高程控制網(wǎng)主要用水準(zhǔn)測(cè)量和三角高程測(cè)量方法建立。 水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)每公里高差中數(shù)中誤差/mm符合路線長度/km水準(zhǔn)儀類型測(cè)段往返測(cè)高差不符值/mm附合路線或環(huán)繞閉合差/mm圖根±208DS10±40用水準(zhǔn)測(cè)量方法建立的高程控制網(wǎng)稱為水準(zhǔn)網(wǎng)。區(qū)域性水準(zhǔn)網(wǎng)的等級(jí)和精度與國家水準(zhǔn)網(wǎng)一致。高程控制網(wǎng)可以一次全面布網(wǎng)，也可以分級(jí)布設(shè)。各等級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量都可作為測(cè)區(qū)的首級(jí)高程控制。首級(jí)網(wǎng)一般布設(shè)成環(huán)形網(wǎng)，加密時(shí)可布設(shè)成附合線路或結(jié)點(diǎn)網(wǎng)。測(cè)區(qū)高程應(yīng)采用國家統(tǒng)一高程系統(tǒng)。小測(cè)區(qū)聯(lián)測(cè)有困難時(shí)，也可用

15、假定高程。 HB常 HA 常 = + + 3.平差計(jì)算建立平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)時(shí)，為了進(jìn)行檢核和提高精度，常有一定數(shù)量的多余觀測(cè)。對(duì)觀測(cè)值按最小二乘法原理進(jìn)行平差計(jì)算，消除各觀測(cè)值之間的矛盾，求得最可靠的結(jié)果和評(píng)定測(cè)量結(jié)果的精度。對(duì)于觀測(cè)精度較低的控制測(cè)量，可采用近似法進(jìn)行平差計(jì)算經(jīng)緯儀導(dǎo)線測(cè)量內(nèi)業(yè)計(jì)算：1.閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計(jì)算(1)j角度閉合差的計(jì)算與調(diào)整fb=測(cè)理=測(cè)（n2）×180坐標(biāo)方位角前=后+左180。（側(cè)左角）前=后左+180。（測(cè)左角）在推算過程中必須在注意：（1） 360時(shí)，則應(yīng)減去360（2） 0時(shí)，則應(yīng)加360（3） 最后推算出的起始邊坐標(biāo)方位角與原來的已知坐標(biāo)方

16、位角值相等，否則應(yīng)從新檢查計(jì)算。坐標(biāo)增量閉合差計(jì)算及其調(diào)整四.分幅及編號(hào)為便于測(cè)繪、使用和管理地形圖，需要將大面積的地形圖進(jìn)行分幅，并將分幅的地形圖進(jìn)行有系統(tǒng)的編號(hào)。地形圖的分幅可分為兩大類：（1）按經(jīng)緯線分幅的梯形分幅法；（2）按坐標(biāo)格網(wǎng)劃分的矩形分幅法。梯形分幅11：100萬比例尺地形圖的分幅及編號(hào)1：100萬比例尺地形圖的分幅編號(hào)采用國際統(tǒng)一的規(guī)定。作法是將整個(gè)地球表面用子午線分成60個(gè)6º的縱列，由經(jīng)度180º起，自西向東用阿拉伯?dāng)?shù)字160編列號(hào)數(shù)。同時(shí)，由赤道起分別向南向北直至緯度88º止，以每隔4º的緯度圈分成許多橫行，這些橫行用大寫的拉丁字

17、母A、B、CV標(biāo)明。以兩極為中心，以緯度88º為界的圓，用Z標(biāo)明。一張1：100萬比例尺地形圖，是由緯差4º的緯圈和經(jīng)差6º的子午線所形成的梯形。每一幅1：100萬比例尺的梯形圖圖號(hào)是由橫行的字母與縱列的號(hào)數(shù)組成，如J-51。21：50萬比例尺、1：25萬或1：20萬比例尺地形圖的分幅及編號(hào)將一幅1：100萬比例尺地形圖分為四幅，則圖幅的經(jīng)差為3º，緯差為2º，構(gòu)成以A、B、C、D為代號(hào)的1：50萬比例尺地形圖（圖15-3）。如J-51-A。將一幅1：100萬比例尺地形圖分為16幅，則圖幅的經(jīng)差為1.5º，緯差為1º，構(gòu)成以

18、1、2、316為代號(hào)的16幅1：25萬比例尺的地形圖。將一幅1：100萬比例尺地形圖分為36幅，則圖幅的經(jīng)差為1º，緯差為40，構(gòu)成以（1）、（2）、（3）（36）為代號(hào)的36幅1：20萬比例尺的地形圖（圖15-4）。如J-51-（1）。 40º 40º A B 38º 38º C D 36º 36º 120º 123º 126º 120º 123º 126º31：10萬、1：5萬、1：2.5萬比例尺地形圖的分幅及編號(hào)將一幅1：100萬比例尺地形圖分為144幅（即劃

19、分為12行12列）1：10萬比例尺的地形圖，則圖幅的經(jīng)差為30，緯差為20。將一幅1：100萬比例尺地形圖分為576幅（即劃分為24行24列）1：5萬比例尺的地形圖，則圖幅的經(jīng)差為15，緯差為10。將一幅1：100萬比例尺地形圖分為2304幅（即劃分為48行48列）1：2.5萬比例尺的地形圖，則圖幅的經(jīng)差為7.5，緯差為5。41：1萬比例尺地形圖的分幅及編號(hào)一幅1：100萬比例尺地形圖內(nèi)有144幅1：10萬比例尺的地形圖，以1、2、144表示。每幅1：10萬比例尺地形圖劃分為64幅（即8行8列）1：1萬比例尺地形圖，以（1）、（2）（64）表示。每幅1：1萬的經(jīng)差為345，緯差為230。其編號(hào)

20、為：1：100萬比例尺地形圖編號(hào)-1：10萬比例尺地形圖代號(hào)-1：1萬比例尺地形圖代號(hào)。如：J-51-5-（24）。5大比例尺地形圖的分幅及編號(hào)1：5000和1：2000比例尺地形圖是在1：1萬比例尺的基礎(chǔ)上進(jìn)行分幅編號(hào)的。每幅1：1萬比例尺地形圖分成4幅1：5000比例尺地形圖，其緯差為115，經(jīng)差為152.5。其編號(hào)是在1：1萬后加上小寫英文字母a、b、c、d。矩形分幅大比例尺地形圖的圖幅通常采用矩形分幅，一般規(guī)定在1：5000比例尺時(shí)采用縱、橫各40cm，即實(shí)地為2km的分幅。每個(gè)小方格為10cm，每幅圖16格。1：2000、1：1000、1：500比例尺測(cè)圖時(shí)圖幅縱橫各50cm，每個(gè)小方格為10cm。每幅圖共25格，以整公里坐標(biāo)進(jìn)行分幅。如果測(cè)區(qū)為狹長帶狀，為了減少圖幅和接圖，也可采用任意分幅。各種比例尺地形圖的圖號(hào)，均用該圖圖廓西南角的坐標(biāo)以公里為單位表示。五.測(cè)圖碎步測(cè)量六.圖紙的整飾拼接檢查地形圖的拼接：當(dāng)側(cè)區(qū)面積較大時(shí)，需要分幅測(cè)繪。由于測(cè)量和繪圖誤差的存在，在相鄰