控制测量课程设计

控制测量课程设计

王焕刚

单位：河北工程大学资源学院

班级:测绘12-02

指导老师：张兆江

目录：

1.前言

1.1 任务来源 (4)

1.2任务要求 (4)

1.3实习的组织与安排 (4)

2.测区概况

2.1 测区位置及面积 (5)

2.2 交通状况 (5)

2.3 气候情况 (6)

2.4 居民及居民点 (6)

2.5 测区进行测绘困难情况 (6)

3测区已有测绘成果资料及利用情况 (6)

3.1对其它已有控制成果的利用 (6)

3.2平面坐标系统 (7)

4.三角测量与平面控制网布设

4.1三角测量等级 (7)

4.2 控制点的选定要求 (7)

4.3 控制点标石规格及埋设结构图 (7)

4.4 踏勘选点 (8)

4.5控制点点之记 (9)

4.6 三角测量的实施 (9)

5．控制网精度估算过程 (10)

6.水准测量

5.1踏勘选点 (13)

5.1.1学校水准路线 (13)

5.1.2 紫山水准路线 (13)

5.2水准测量的实施 (14)

5.3水准测量的主要技术要求 (15)

5.4技术问题和处理方法 (15)

7.三角高程测量 (16)

8.附表、附图 (17)

8.1 紫山控制点坐标 (17)

8.2 学校水准测量成果 (17)

8.3控制点点之记 (17)

9．经费预算 (20)

1.前言

1.1任务来源：

本次课程设计是在控制测量学课程结束之后进行的，为了让12级测绘工程专业的学生将本学期学习的控制测量学和上学期的平差、GPS等知识综合运用，我院特设紫山四等控制网布设为课设任务，通过本次课程设计，熟悉控制测量技术设计的有关规定，了解控制测量技术设计的基本内容，初步学会四等控制网技术设计方案的编制，使我们对控制测量理论知识有一个较全面、系统的理解和掌握。

1.2 任务要求

高精度测定测区内的控制点。

（1）平面控制测量采用三角测量法，精度达到四等。

（2）高程控制测量采用水准测量法，精度达到三等水准。

（3）在水准测量的同时用全站仪进行三角高程测量，以比较水准测量和三角高程测量的精度。

1.3任务范围

在面积约20平方公里的紫山范围内，根据已知的两个控制点，全面布设四等闭合导线。

1.4实习的组织与安排

准备好理论知识，掌握平面控制测量和高程控制测量的技术要求，以及仪器的

使用规范及过程，协调好组与组及组内人员的搭配与分工。以各个班为单位建立测量实习队，5-6人一组，分5个小组。

我组为第七小组。

组长：副组长：

组员:

2.测区概况

2.1 地理概况

测区为邯郸紫山附近，位于邯郸市西北，距市内30余里。如图1所示。测区位于东经114°17′～114°21′、北纬36°41′～36°44′。测区地形属于丘陵。位于环太平洋火山地震带。

图1：测区位置图

2.2 交通状况

县境内京广铁路纵贯南北，邯济、邯长铁路横穿东西，京深高速公路、 107 、309 、邯大、邯武、邯临、邯峰等国家、省级公路与县乡公路纵横交错，四通八达，

形成便利的交通网。从邯郸市区乘205路(环线）公交车可直接到达测区。测区内大部分地区为山脉，通行不便。

2.3 气候情况

测区属暖温带大陆性季风气候，四季分明。春季风多干旱，夏季炎热多雨，秋季温和凉爽，冬季寒冷干燥，年平均气温13.5?，最冷月份（一月）平均气温-2.3?，极端最低气温-19?，最热月份（七月）平均气温26.9?，极端最高气温42.5?，全年无霜期200天，年日照2557小时。邯郸6/7月份干热，最高气温一般都在35?，8月份潮湿闷热，气温也可达35?左右，九月秋高气爽。冬季干冷，春季多风沙天气，属于典型的大陆型季风气候。

2.4 居民及居民点

测区内人口稀少，多为汉族，村庄依傍紫山东西两侧。该区历史文化悠久，战国名将赵奢长眠于此，为有名的风景区。

2.5 测区进行测绘困难情况

由于测区地处小山区，农村占一定比例，且大部分地区为山脉，通行不便，不利于通视，对于整体选点，布点造成很大困难。测区内烟雾有时较大，看不清目标，为测量工作造成很大困难。从整个工作角度来看，测区进行测绘工作的难度较大。紫山由于远离市区，当地居民不多，这给测量工作的用餐造成了困难。

三.测区已有测绘成果资料及利用状况

3.1对其它已有控制成果的利用

实地考察了其它已知点的保存情况及对精度的要求，同时考虑到经济方面的因素，结合具体对点的要求后，现选取以下点，现列表如下：

3.2平面坐标系统

通过对已有资料的分析及论证，我们决定平面坐标系统采用 1980 西安国家大地坐标系。在图上设计时我们则暂时取图纸的西南角为坐标原点，定出测区内 2 个二等控制点的坐标，并以此为依据进行水准控制网的设计，及精度估计。待对该测区进行实测和进行工程建设时，只需确定原点在国家 80 西安坐标系中坐标，即可延展出所需点坐标。

4.三角测量与平面控制网布设

4.1三角测量等级

采用四等三角平面控制测量。

4.2 控制点的选定要求

（1）相邻点之间应通视良好，宜保证便于观测。

（2）按规定的标准埋石，安全作业。

（3）控制点应便于保存、扩展和寻找，做好点之记。

4.3 控制点标石规格及埋设结构图

标石是三角点永久性的点位标志，标石中心应嵌入中心标志，中心标志代表三角点的中心位置。本次实习标石采用四等三角点标石，标石材料可采用磁质或金属等材料制作。标石埋设如图2所示。四等三角点埋设双层标石，埋设双层标石时，两层标石中心严格在同一铅垂线中。.

图2：三、四等平面控制点标石埋设图

在本次实习中，由于经费和其他因素，控制点只好采用埋木桩，如图所示：

4.4 踏勘选点

根据测区的地形情况和通视情况，遵循选点的要求以及网形结构，选择了四个控制点04、A4、B4、C4。控制点组成的网形如图3：

图3：控制网网形

4.5控制点点之记

见附图1。

4.6 三角测量的实施

仪器：科利达KTS-440R全站仪花杆测钎

测回数：6个测回

(1)水平角观测（方向观测法）

方向观测法：

①在测站上安置全站仪，对中、整平。

②在其他各站上安置花杆或测钎，保证其直立。

③打开全站仪电源，上下转动望远镜、水平旋转仪器进行初始化，设置为角度测量状态。

④盘左望远镜十字丝照准a方向，水平方向设置为0°0′50″，读记水平角。

⑤盘左依次照准b…N号方向，同法测记。

⑥盘右望远镜十字丝照准N号方向，读记水平角。

⑦盘右依次照准N-1…1号方向，同法测记。

⑧上面④～⑦为第一个测回的观测，照准第1方向，设置水平度盘，同法测完全部6测回。

⑨检查记录，关闭仪器。本站结束。

（2）三角测量的主要技术要求

表1：观测限差表

(3)实测精度统计表

(4)注意事项

①应选择远近适中，易于瞄准的清晰目标作为起始方向。

②记录者要认真记录

5．控制网精度估算过程及结果

估算公式及过程

1.椭球面元素归算到高斯平面坐标正算：

2.间接平差的平差模型：

3.间接平差的随机模型

4.间接平差的平差准则V T PV = min

5.j、k是两个待定点，它们的近似坐标为

0000

,,,

j j k k

X Y X Y。根据这些近似坐标可以计算

j、k两点间的近似坐标方位角

jk

a

和近似边长

jk

S

。设这两点的近似坐标改正数为

????

,,,

j j k k

x y x y，则有;

坐标方位角的改正数为:

观测角度的误差方程式:

按照上式列出观测角度的误差方程，共12个观测角度的误差方程式。

6.测得待定点间的边长i L ，设待定点的坐标平差值j X ?、j Y ?、k X ?和k Y ?为参数，令

测边的误差方程

i k jk

jk

k jk

jk j jk

jk

j jk

jk i l y

S

Y x

S

X y

S

Y x

S

X v -?+?+?-?-

=????00

000

0 按照上式列出测边误差方程，共列出8个测边误差方程。 7.定权方法：

设先验单位权方差为2

0σ，测角中误差为i

β

σ，测边中误差为

i

S

σ，则定权公式为

当角度为等精度观测时

β

βββσσσσ====n

2

1

。定权时一般令

2

20β

σσ=，即以测角中误差为导线网平差中的单位权观测值中误差，得

122==β

ββσσi

p ，2

2

i

i

S S p σσβ

=

8.根据列出的观测角度误差方程和测边误差方程，共20个方程，写成矩阵形式，即间接平差模型，再求出以下：

PB B N T t

t bb =?

9.协因数阵：

T

bb L L B BN Q 1??-=

∑=-=

=n

i i

bb X X p

N Q 1

1??1

10.待定点的纵、横坐标中误差：

?0??i

X σσ=

，

?0??i

Y σ

σ=

11.待定点的纵、横坐标的方差：

??

?

?

??

?====yy y

y

xx x x Q p Q p 2

020

22

02

0211σσ

σσσσ

12.点位方差：

)(20

2yy xx P Q Q +=σσ

13.误差椭圆：

1

2

22

2=+

F

y E

x e

e

)

(21

)

(21

21K Q Q Q K Q Q Q yy xx FF yy xx EE -+==++==λλ 2

24)(xy

yy xx Q Q Q K +-=

极大值与极小值：

FF

EE Q F Q E 00σσ==

E ?表示极大值方向：

yy EE xy xy xx

EE E Q Q Q Q Q Q -=

-=?tan

5.水准测量

5.1踏勘选点 5.1.1学校水准路线

在学校周围选择四个水准点A 、B 、C 、D ，组成闭合的水准路线。 点之记见附图2。水准路线如图4所示：

图4：学校水准路线

5.1.2 紫山水准路线

紫山水准测量所需水准点采用所选的四个控制点04、A4、B4、C4，水准路线如图5所示：

图5：紫山水准路线

5.2水准测量的实施

仪器：DS1水准仪双面水准尺

等级：三等水准测量

（1）整平仪器使望远镜绕竖轴旋转时，水准气泡两端分离不大于1毫米；

（2）将望远镜对准后视标尺黑面，转倾斜螺旋使水准气泡准确居中，读记下丝、上丝和中丝的标尺读数。计算后视视距，计算上下丝中数与中丝之差，并判断是否超限；

（3）将望远镜照准前视标尺黑面，转倾斜螺旋使水准气泡准确居中，先读记中丝标尺读数，再读记下丝、上丝标尺读数。计算前视视距、前后视距差、视距差累计值，判断是否超限。计算上下丝中数与中丝之差，并判断是否超限；（4）照准前视标尺红面，转倾斜螺旋使水准气泡准确居中，读中丝标尺读数。计算前视黑、红面读数之差（黑+K-红），并判断是否超限；

（5）照准后视标尺红面，转倾斜螺旋使水准气泡准确居中，读中丝标尺读数。计算后视黑、红面读数之差（黑+K-红），并判断是否超限；

（6）计算黑、红面所测高差及高差之差，判断是否超限；

（7）检核：后视“黑+K-红”-前视“黑+K-红”=黑红面所测高差之差；

（8）计算本站高差（黑红面所测高差中数）。本站观测结束，指挥后尺和观测员搬站。

5.3水准测量的主要技术要求

表2:水准测量技术要求表

5.4技术问题和处理方法

①立尺：立尺要立在尺垫上，将尺垫踩实，尺子一定要垂直，否则就会造成读数偏大或偏小。在实习中立尺时尺子一定要垂直，在读数完成之后及时通知立尺人员，这样可以使人稍微休息一下，有更好的精力进行下面的工作。

②记录与计算：水准的记录数据很多，如果记错，就会造成很大的误差。所以测量时严格按照各步骤进行检验，发现错误及时更正，计算时也是由两个人计算并且检验，做到个步骤严格把关，使不出现计算错误。

6.三角高程测量

仪器：全站仪棱镜小钢尺三脚架

外业观测与检核：

（1）在测站点上安置全站仪，对中、整平。

（2）量取仪器高、目标高。

（3）测量竖直角δ

（4）测量平距D或斜距L

（5）两点间的高差进行往返观测，两次高差互差不大于0.1D（D以km为单位）。

8.附表、附图

8.1 紫山控制点坐标

8.2 学校水准测量成果

8.3 控制点点之记附图1：控制点点之记

9．经费预算