控制测量技术设计书

PAGE/NUMPAGESGPS控制测量技术设计书一、目的要求及任务范围1、目的要求应专业的要求，结合测区自然地理条件的特征，选择最佳布网方案，保证在所规定的时间内完成任务。应指导老师要求，布设江西应用技术学院三等控制网。控制网与即要考虑与二等网的联系，又要考虑江西应用技术学院的独立性，充分体现布网的高精度和便利性。按设计要求将江西应用技术学院控制网沿测区周围布设，设计精度为三级。并按主轴线分成四个区域做到每个区域各有两个控制点。测区附近要埋设三个水准点。另外，还要根据布好的控制网实地放样出9个轴线点，并埋设标石。2、任务范围本测区范围：整个江西应用技术学院，占地约3km²。二、测区的自然地理条件1、地理概况本测区为江西应用技术学院，面积约3km²，测区内建筑较多，地势较为平坦，给控制测量带来一定困难。该地区大气能见度良好，地面较平坦，交通便利，给测量带来方便。2、气候条件测区气候湿，早晨多雾，夏季炎日，年降水量580-2000mm，大多集中在春夏两季，全年平均气温已七、八月份最高。最高气温可达+44度，最低气温可至-11.7度，冬季多北风，西北风，夏季多东南风，最大风速为25-32m/s，最大风力可到11级。3、交通情况测区外便是国道105。三．已有测量成果及利用（奥体中心控制测量优化设计和步网）一．实习目的和任务：⑴初测目的：根据测量资料进行纸上定线和相关的内业工作，初步确定采用的路线方案，为编制初步设计提供所需的基础资料。⑵定测目的：通过现场测量并进行优化，再实地放线定桩确定构造物的位置，为施工设计提供资料技术依据：①《控制测量规范》。③GB12898-91《国家三、四等水准测量规范》。四．布网方案一、作业方法1选点：⑴沿路线中心线布设一对GPS点，分布在中心线两侧，对点距离在500米左右。⑵、远离大功率无线电发射源(如电视台、微波站等)，其距离不小于400米，远离高压输电线200米以上；⑶为避免多路径效应，点位附近不应有强烈干扰卫星信号接收的物体，并尽量避开大面积水域；⑷交通方便，有利于其它测量手段扩展和联测；基础稳固，便于点的保存。2埋石与点之记：3使用仪器；外业观测使用仪器标称精度优于5mm+10^-6*D的ASHTECHZ-Xtreme双频接收机,仪器性能可靠，精度满足设计要求。4GPS网的布设：本次实际采用校门口、三食堂这二个已知点，进行GPS联测.共布设GPS点9个，构成9个同步图形。二、外业观测1天线的架设（1）、天线距地面1米以上，严格整平，基座测前经过检验；（2）、严格对中，其对中误差小于等于1毫米。2天线高量取（1）、量取天线高应从标石中心量至天线外边沿标志处；（2）、互成120°各量取一次，较差小于3毫米。3观测的基本技术要求表5-2观测模式静态数据采集间隔20秒卫星截止高度角≥15°天线安置的对中误差1mm有效观测卫星数≥4两次丈量天线高之差3mm观测时段长度≥60分卫星的几何图形强度因子PDOP≤8观测时段数≥1任一卫星的有效观测时间≥15分4外业记簿观测过程中记录员记录以下内容：测站名、测站编号、观测年月、观测员、记录员、时段号、接收机和天线号、天线高、开关机时间、卫星信噪比及天气情况等信息。三、数据处理采用平差软件，外业内业一体化。四、二级导线测量测区呈带状分布，首级控制为二级GPS网，导线布设在两对GPS点之间。每个导线点均埋设混凝土标石。标石尺寸为顶部1212厘米，底部为2020厘米，高45厘米。平均边长为400~500米。测角和测距采用全站式电子速测仪。测角方法为测回法，每站二测回。内业计算采用平差易进行计算，导线精度指标应遵循下表。等级导线长度平均边长（m）方位角闭合差每边测距中误差导线全长相对闭合备注（km）（）（mm）差五、高程控制测量测区首级高程控制网为四等水准，水准网沿导线敷设，每隔1.5公里左右在标石下面加埋盘石作为水准点，水准点高程采用水准测量，高程系统采用1985年国家高程基准，高程网平差采用平差易进行严密平差。五不同布网方案的评价。一．GPS测量的优点相对于常规测量来说，随着GPS技术的飞速发展，其特点也越来越明显：1.测站之间无需通视，这样就使得选点更加灵活方便，但测站上空要求开阔，以使卫星信号不受干扰。2.不受天气因素的影响，这就使得全天候作业成为可能。3.定位精度高，一般来说，双频GPS接受机静态基线解算精度为±（5mm+10—6D）,而红外测距仪标称精度为±（5mm+5×10—6D）,GPS测量精度与红外测距仪相当，但随着距离的增长，GPS测量的优越性愈加突出。4.观测时间短。在小于20km的短基线上，快速相对定位一般只需5min观测时间即可。5.提供3维坐标，GPS测量在精确测定观测平面位置的同时，可以精确测定观测站的高程。6.由于GPS自动化程度很高，所以其操作简便。在观测中测量员的主要任务是安装并操作仪器，量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。7．利用GPS测量能克服常规控制测量中所存在的缺陷，并提高作业的效率，减轻劳动强度，保证高等级测设质量。在各方面的得到广泛的应用。总GPS点数51必要基线向量102同步三角形50重复基线向量16总基线向量118多余基线向量50独立基线向量68平差选用基线向量79二．边角连续网和导线网的优劣：控制网的四个标准：精度，可靠性，灵敏度和费用。综合考虑得，传统的边角网和导线网精度较高，可靠性好，费用低，技术要求低，费时多。但基于实际情况考虑，无论在时间，还是在精度上，经费上，边角导线网都能很好的满足我们的要求。七．导线连续网的平差方案（见计算的各表格）一．选择导线网CAD画图本方案选择的路线为校门口绕主干道到三食堂二．求出近似坐标和观察角度、距离的近似值三．列出误差方程，求出常数项l的值四．求权矩阵并代入MATLAB运行五．求出协因数Q,坐标改正数x,观察值改正数v,测角中误差1.0555六．算出点位误差小于5mm合格，对坐标进行改正（见表控制测量技术设计书一、任务概述1、测量要求根据工程建设的要求，结合测区自然地理条件的特征，选择最佳布网方案，保证在所规定的期限内完成生产任务。应委托方要求，测量虎石台地区三等控制网与即要考虑与原城镇三等网的联系，又要考虑镇内的个小区的独立性，充分体现布网的高精度和便利性。按设计要求将虎石台控制网沿测区周围布设，设计精度为三级。并按主轴线分成两个区域做到每个区域各有五个控制点。测区附近要埋设六个GPS水准点。另外，还要根据布好的控制网实地放样出19个轴线点，并埋设标石。2、测区范围本测区范围：虎石台镇整部，三条主干道，一条铁路，南至詹屯，北至新城子，东至国道，西至道义开发区。占地约25平方公里。此次控制，地形测量执行以下技术标准，规范及规定﹕GB50026-93《工程测量规范》GB12898-91《国家一、二水准测量规范等》GB/T18314-2001《全球定位系统测量规范》二、测区的自然地理条件1、地理概况本测区为沈阳市沈北新区虎石台镇，面积约25km²，测区地势较为平坦，但高楼、小区及树木等较多给控制测量带来一定困难。该地区大气能见度差，测区内杂草丛生，给外业测量工作带俩很大不便。2、气候条件测区气候干旱，早晨多雾，夏季炎日，年降水量600-920mm，大多集中在夏秋两季，全年平均气温已七、八月份最高。最高气温可达+38度，最低气温可至-19.7度，冬季多北风，西北风，夏季多东南风，最大风速为25-32m/s，最大风力可到11级。3、交通情况测区内中间有国道（南北走向），南侧有城镇道路（东西走向），西侧有铁路，陆路交通方便。三．已有测量成果及利用（虎石台基础控制测量）一．实习目的和任务：⑴初测目的：根据测量资料进行纸上定线和相关的内业工作，初步确定采用的路线方案，为编制初步设计提供所需的基础资料。⑵定测目的：通过现场测量并进行优化，再实地放线定桩确定构造物的位置，为施工设计提供资料二．工程资料（一）、资料的收集利用：1．沈阳测绘局III等以上三角点成果（见下表）。2．沈阳测绘局III等以上水准点成果（见下表）。已知三角点、水准点成果表点号X(m)Y(m)H(m)备注柳岗屯4643004.55545326.7483.20小桥子4644040.64539530.9177.27老金台4649563.17537347.4398.304．高程控制部分：二等水准点有虎石台公园北门（dt31）,建设南一路(dt10)，矿中(dt30)，国道北侧(dt29)四点。（二)、技术依据：①《控制测量规范》。③GB12898-91《国家三、四等水准测量规范》。四．设计方案一、作业方法1测设流程1)平面高程控制系统的确定。2)平面首级控制网的布设。3)高程控制网的布设。4)施测。2埋石与点之记：1)按照标准进行埋石，如图：3使用仪器；外业观测使用仪器标称精度优于5mm+0.1mm,仪器性能可靠，精度满足设计要求。4GPS网的布设本次实际采用小桥子，小岗屯，新城子这三个已知点，进行GPS联测.共布设GPS点12个，构成7个同步图形。埋石示意图二、外业观测1天线的架设（1）、天线距地面1米以上，严格整平，基座测前经过检验；（2）、严格对中，其对中误差小于等于1毫米。2天线高量取（1）、量取天线高应从标石中心量至天线外边沿标志处；（2）、互成120°各量取一次，较差小于3毫米。3观测的基本技术要求表5-2观测模式静态数据采集间隔20秒卫星截止高度角≥15°天线安置的对中误差1mm有效观测卫星数≥两次丈量天线高之差3mm4观测时段长度≥60分卫星的几何图形强度因子PDOP≤8观测时段数≥1任一卫星的有效观测时间≥15分4外业记簿观测过程中记录员记录以下内容：测站名、测站编号、观测年月、观测员、记录员、时段号、接收机和天线号、天线高、开关机时间、卫星信噪比及天气情况等信息。三、数据处理采用平差软件，外业内业一体化。四、二级导线测量测区呈带状分布，首级控制为二级GPS网，导线布设在两对GPS点之间。每个导线点均埋设混凝土标石。标石尺寸为顶部1212厘米，底部为2020厘米，高45厘米。平均边长为400~500米。测角和测距采用TC1610全站式电子速测仪。测角方法为测回法，每站二测回，测站进行温度、气压、加乘常数及投影改正。内业计算采用清华山维公司研制网平差软件NASEW97进行计算，导线精度指标应遵循下表。等级导线长度（km）平均边长（m）方位角闭合差（）每边测距中误差（mm）导线全长相对闭合差备注五、高程控制测量测区首级高程控制网为四等水准，水准网沿导线敷设，每隔1.5公里左右在标石下面加埋盘石作为水准点，水准点高程采用电磁波测距三角高程，施测方法为中丝测高法，对向观测，竖角观测四测回，测距一测回。高程系统采用1985年国家高程基准，高程网平差采用清华山维公司的网平差软件NASEW97进行严密平差。Photoshop学习教程Photoshop介绍Photoshop教程Photoshop快捷键...Photoshop抠图技...Photoshop动态图...(4)选点与埋石工作技术总结。GPS点之记日期：年月日记录者：绘图者：校对者：点名及种类GPS点名土质号相邻点（名,号，通视否）表示说明（单、双层、类型）旧点所在地旧点名交通路线所在图幅号该略位置XYLB（略图）备注三、GPS作业1.仪器类型选择根据观测级别的不同选用不同类型的仪器，仪器的选择要符合下表要求：级别AAABCD,E单频/双频双频/全波长双频/全波长双频双频/单频双频/单频观测量至少有L1L2载波相位L1L2载波相位L1L2载波相位L1载波相位L1载波相位同步观测接收机≧5≧4≧3≧3≧2本测区的GPS网的级别为D级，并且采用边连式，所以可以选用单频L1载波相位的接收机至少三台。2.作业原则与要求GPS外业工作一方面，要有较多的多余观测，以提高观测成果的精度和可靠性，另一方面，还要考虑各待测点的点位精度的均匀性和各观测时段的独立性。因此，GPS外业工作的原则是：①GPS网中各待测点的设站次数应相同；②优先测量点间距离较近的点，同时沿最短距离欠站；③应该联测相距较远的高等级已知点；④GPS网中各待测点每次重复设站都使用不同的接受机。确定观测时段时，需要分析最新的星历预报并与实地结合的原理选定，选择合适的PDOP值以保证观测精度，确保工作顺利进行，减少作业返工量。各级GPS外业测量均有技术要求，本次控制测量采用D级GPS网,按照规程规范，其基本技术要求按下表中相应规定执行：四等GPS相对定位测量的主要技术规定同时观测有效卫星数≥4卫星截止高度角15?有效观测卫星总数≥4观测时间段≥1.6观测时段长度/min≥10数据采样间隔5～15时段中任一卫星有效观测时间/min≥3点位几何图形强度因子/PDOP<83.GPS观测及数据记录天线安置完成后，在离开天线适当位置的地面上安放GPS接收机，接通接收机与电源、天线、控制器的连接电缆，即可启动接收机进行观测。接收机锁定卫星并开始记录数据后，观测员可按照仪器随机提供的操作手册进行输入和查询操作。通常来说，在外业观测工作中，仪器操作人员应注意以下事项：Ⅰ当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后，方可接通电源，启动接收机。Ⅱ开机后接收机有关指示显示正常并通过自检后，方能输入有关测站和时段控制信息。Ⅲ接收机在开始记录数据后，应注意查看有关观测卫星数量、卫星号、相位测量残差、实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。Ⅳ一个时段观测过程中，不允许进行以下操作：关闭又重新启动；进行自测试(发现故障除外)；改变卫星高度角；改变天线位置；改变数据采样间隔；按动关闭文件和删除文件等功能键。Ⅴ每一观测时段中，气象元素一般应在始、中、末各观测记录一次，当时段较长时可适当增加观测次数。Ⅵ在观测过程中要特别注意供电情况，除在出测前认真检查电池容量是否充足外，作业中观测人员不要远离接收机，听到仪器的低电压报警要及时予以处理，否则可能会造成仪器内部数据的破坏或丢失。对观测时段较长的观测工作，建议尽量采用太阳能电池板或汽车电瓶进行供电。Ⅶ仪器高一定要按规定始、末各量测一次，并及时输入仪器及记入测量手簿之中。Ⅷ接收机在观测过程中不要靠近接收机使用对讲机；雷雨季节架设天线要防止雷击，雷雨过境时应关机停测，并卸下天线。Ⅸ观测站的全部预定作业项目，经检查均已按规定完成，且记录与资料完整无误后方可迁站。Ⅹ观测过程中要随时查看仪器内存或硬盘容量，每日观测结束后，应及时将数据转存至计算机硬、软盘上，确保观测数据不丢失。观测所需填写的记录手簿表格如下：GPS作业调度表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/名测站号/名机号机号机号机号机号机号12GPS测量外业观测通知单观测日期年月日组别：操作员：接收机号：点位所在图幅：测站编号/名：观测时段：1：2：3：4：5：6：安排人：年月日四、数据处理方案GPS测量数据处理需要经过如下图所示的基本步骤：1.数据预处理为了获得GPS观测基线向量并对观测成果进行质量检核，首先要进行GPS数据的预处理，根据预处理结果对观测数据的质量进行分析并做出评价，以确保观测成果和定位结果的预期精度。GPS网数据处理分基线向量解算和网平差两个阶段。各阶段数据处理软件均采用随机所带软件。处理的主要内容有：GPS卫星轨道方程的标准化、时钟多项式的拟合和标准化。2.基线解算及GPS网平差Ⅰ基线解算基线数据解算采用随机软件包GPPS（Ver5.2）或Solution(Ver2.1)软件求解，基线解算采用消电离层的双差浮点解或加点离层改正的双差整数解（固定解），其主要技术参数如下：卫星截止高度角≥150电离层模型为：Standard模型对流层模型为Hopfiled或Computed模型。星历为广播星历或精密星历采用L1频率或L1L2两个频率ⅡGPS网平差GPS网的平差计算应用Solution2.6软件在WGS-84空间直角坐标系下进行三维无约束平差，以检查本次GPS网的内符合精度。同时为将WGS-84坐标系下的GPS基线观测值投影到高斯平面上，并转换到1980西安坐标系或1954北京坐标系中（或地方独立坐标系），采用GPSADJ（Ver2.0）软件包或Solution(ver2.1)软件包进行二维约束平差。五、提交的成果资料GPS测量任务完成后，上交如下资料：⒈测量任务书与专业设计书；⒉点之记、环视图和测量标志委托保管书；⒊外业观测记录（包括原始记录的存储介质及其备份）、测量手簿及其它记录（包括偏心观测）；⒋接收设备、气象及其它仪器的检验资料；⒌外业观测数据质量分析及野外检核计算资料；⒍数据加工处理中生成的文件（含磁盘文件）、资料和成果表；⒎GPS网展点图；⒏技术总结和成果检查报告。∑[(3)+(8)]—2[(6)+(7)]=∑[(15)十(16)]=2∑(18)±0．100②视距部分在每页上，后视距总和与前视距总和之差应等于本页末站视距差累积值与上页末站视距差累积值之差。校核无误后，可计算水准路线的总长度。∑(9)—∑(10)=本页末站之(12)—上页末站之(12)，水准路线总长度=∑(9)+∑(10)4、成果整理三、四等水准测量的闭合路线或附合路线的成果整理，首先其高差闭合差应满足表7-10的要求。然后，对高差闭合差进行调整，调整方法可参见第二章有关部分，最后按调整后的高差计算各水准点的高程。若为支水准路线，则满足要求后，取往返测量结果的平均值为最后结果，据此计算水准点的高程。5、四等水准采用塔尺进行观测的步骤如下：后（上、下、中）---前（上、下、中）----改变仪器高----前（中）--后（中）注：第2章2.3节介绍的图根水准测量成果处理方法是一种近似的成果处理方法，他不能用于三、四等水准测量的成果处理。《城市测量规范》规定，各等级高程控制网(指一、二、三、四等水准网)应采用条件平差或间接平差进行成果计算，条件平差或间接平差是符合最小二乘原理的严密平差方法，本书没有介绍它们的内容，所以，三、四等水准测量成果处理的方法已经超出了本书的范围。如果需要，可以使用专用平差计算软件如武汉大学测绘学院开发的“科傻”软件或南方测绘公司的“平差易”软件进行计算。§7-8三角高程测量(trigonometricleveling)原因：1、丘陵地区和山区，地面高低起伏较大2、水准点位于较高建筑物上。方法：测距仪三角高程测量（可以代替四等水准测量）、全站仪三角高程测量、经纬仪三角高程测量（主要用于山区图根高程控制）一、三角高程测量的原理已知：A点高程观测：仪器高i、觇标高l、竖直角α、A、B两点间的水平距离DAB则可求得A、B两点间的高差hAB=DABtanα+i–l上述公式没有考虑地球曲率和大气折光的影响，适合于两点距离小于200m的高差计算。二、三角高程测量的等级及技术要求对于三角高程控制测量，—般分为两级，即四等和五等三角高程测量，它们可作为测区的首级控制。其技术要求见表。三、地球曲率和大气折光的影响（球气差改正数）在做三角高程测量时，在一定情况下，还需要考虑地球曲率和大气折光对所测高差的影响，即要进行地球曲率和大气折光的改正，简称球气两差改正。1．地球曲率的改正在用三角高程测量两点间的高差时，若两点间的距离较长(超过300m)，则图7-15中的大地水准面不能再用水平面来代替，而应按曲面看待，因此还应考虑地球曲率影响的改正，简称为球差改正，其改正数用f1表示。2、大气折光的改正在观测竖直角时，由于大气的密度不均匀，视线将受大气折光的影响而总是成为一条向上拱起的曲线，这样使所测得的竖直角(水平方向与视线的切线方向)总是偏大，因此，要进行大气折光的改正，简称气差改正，其改正数用f2表示3、三角高程严密计算公式的推导4、措施球气两差在单向三角高程测量中，必须进行改正。对于双向三角高程测量(又称对向观测或直反觇观测，即5、三角高程测量的观测和计算先在已知高程的A点安置经纬仪，在另一B点立觇标，测得高差hAB，称为直觇。然后再在B点安置经纬仪，A点立觇标，测得高差hBA，称为反觇。若将直、反觇测得的高差值取平均值，可以抵消球气两差的影响，所以三角高程测量一般都用对向观测，且宜在较短的时间内完成。（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）