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矿业与煤炭学院《大地测量学基础》----课程设计班级：13级测绘一班姓名：张世杰学号：1372143115指导老师：王翔时间：2015.8.31—2015.10.1一、课程设计的目的和意义大地测量学基础是研究精确测定和描绘地面控制点空间位置及其变化的学科，大地测量学基础课程设计是与其配套的重要的辅助教学。通过课程设计总结和检核《大地测量学基础》基础知识的学习情况，通过布设控制网的技术实践，深化已有知识，拓宽新的知识，掌握工程设计控制网设计的方法；将《大地测量学基础》课程中涉及的名词、概念、术语、原理及理论，按照课程设计通知书的要求，经过演绎与归纳、分析与综合、抽象与具体的逻辑结合，完成技术设计任务，达到培养和提高学生逻辑思维能力和创造性思维能力的目的；技术设计说明书是对工程设计记行解释与说明的书面材料，是一种技术性文件。设计者通过对自然语言——文字和人工语言——图像、表格、公式等各种书面符号的综合运用，可进行科技写作的锻炼，培养科技写作的能力。二、测区概况1、地理位置矿区所处位置为华北地区南缘华熊台缘坳陷的崤山—鲁山拱褶断束。它与西侧的小秦岭和崤山基底隆起区成岛链状列布。熊耳山隆起区东侧以三门峡—鲁山深断裂为界，与嵩县地台相毗邻，南侧以石门—潘河—马超营深大断裂为界，紧邻北秦岭褶皱带。结晶基底变形变质强烈，岩浆活动频繁，岩浆岩广泛分布，该区域是多金属矿成矿的有利地区。2、气候本区海拔较高，深居内陆，属大陆性气候，气候干旱。据大柴旦地区1972～1974年气象资料，年平均气温1.6℃，最高气温+29.6℃，最低气温-28.5℃，平均温差30.8℃，全年平均日温差16.7℃，最大日温差35.3℃；年降水总量平均80mm，最高96.1mm，降水时间集中在6～8月；年蒸发总量2281～2369mm，为降雨量的23～29倍；年平均相对湿度34％左右，年平均绝对湿度2.9；风力变化较大，春季每日下午几乎都有三级风，最大可达十级。其他季节风力很小，冬季连二级风都很少见。风向一般傍晚至第二天天明多出现东北风，白天尤其是午后，多吹偏西风，年平均风速2.3～2.6m/s；海拔4500m的高山终年积雪，每年12月至次年2月地表为封冻期，厚度约1～1.5m.三、已有成果及资料有1:10000石门沟地形图测区图纸一幅、已知控制点2个，将地图上格线控制点作为已知点。已知点坐标如图所示：点名X坐标Y坐标高程H备注A…………B………………………四、执行的规范及要求1、平面控制的方法及其相关要求1）仪器全站仪，三脚架、反光棱镜，皮尺、小卷尺，纸张，铅笔等。2）平面控制方法及要求方法：(1)平面控制网布设的原则：应因地制宜，既从当前需要出发，又适当考虑发展。(2)平面控制网建立的测量方法有三角测量法、导线测量法、三边测量法等。(3)平面控制网的等级划分：三角测量、三边测量依次为二、三、四等和一、二级小三角、小三边；导线测量依次为三、四等和一、二、三级。各等级的采用，根据工程需要，均可作为测区的首级控制。(4)平面控制网的坐标系统，应满足测区内投影长度变形值不大于2．5cm／km。(5)平面控制网的基本精度，应使四等以下的各级平面控制网的最弱边边长中误差不大于0．1mm。要求：(1)导线测量法的主要技术要求：1)当导线平均边长较短时，应控制导线边数。2)导线宜布设成直伸形状，相邻边长不宜相差过大。3)当导线网用作首级控制时，应布设成环形网，网内不同环节上的点不宜相距过近。(2)三边测量的主要技术要求：1)各等级三边网的起始边至最远边之间的三角形个数不宜多于10个。2)各等级三边网的边长宜近似相等，其组成的各内角应符合规定。(3)三角测量的网(锁)布设，应符合下列要求：各等级的首级控制网，宜布设为近似等边三角形的网(锁)，其三角形的内角不应小于30℃；当受地形限制时，个别角可放宽，但不应小于25℃。加密的控制网，可采用插网、线形网或插点等形式，各等级的插点宜采用坚强图形布设。一、二级小三角的布设，可采用线形锁，线形锁的布设，宜近于直伸。3）平面控制测量的精度平面控制测量的精度及具体规范，详见下表：国家三角锁、网布设规格及其精度等级平均边长km图形强度限制测角中误差三角形最大闭合差起算元素精度最弱边长相对中误差单三角形任意角中点多边形任意角大地四边形任意角最小角起算边长相对中午差天文观测一20-2540°30°30°25°±0.7″±2.5″1:350000M(α)：±0.5″M（β）：±0.3″M（γ）：±0.3″1：150000二1330°30°25°±1.0″±3.5″1:350000同上1：150000三830°30°25°±1.8″±7.0″1：80000四2-630°30°25°±2.5″±9.0″1：400004）测角方法水平角观测使用全站仪，采用方向观测法。J2型经纬仪测角应符合下列规定：①照准部旋转轴正确性指标：不超过1格。②光学经纬仪行差及隙动差指标：不大于2″③水平轴不垂直于垂直轴之差指标：不超过15″④补偿器的补偿要求在仪器补偿器的补偿区间对观测成果能进行有效补偿。⑤垂直微动旋转使用时，视准轴在水平方向上不应产生偏移。⑥仪器的基座在照准部旋转是的位移指标：不超过1″⑦光学对中器的视准轴于竖轴的重合度不大于1mm具体观测方法：当测站上的方向观测数在3个及以上时，一般采用方向观测法，如下图所示，测站点为O点，观测方向有A，B，C，D四个，在O点安置好仪器，在A，B，C，D四个目标中选择一个标志清晰的点作为零方向，例如以A点方向为零方向，一测回观测的操作程序如下：（1）上半测回操作。盘左，瞄准目标A，将水平度盘读数配置调制在0°左右（成A点方向为零方向），检查瞄准情况后读取水平方向度盘，记入观测手簿。松开制动螺旋，顺时针转动照准部，依次瞄准B，C，D点的照准标志进行观测，其观测顺序依次为A→B→C→D→A，最后返回到零方向A的操作称为上半测回归零，再次观测零方向A的读数称为归零差。规范规定，对于DJ6经纬仪，归零差不应大于18″。（2）下半测回操作。纵转望远镜，盘右瞄准照准标志A，读取数据，记入观测手簿。松动制动螺旋，逆时针转动照准部，一次瞄准D，C，B，A点的照准标志后进行观测，其观测顺序为A→D→C→B→A，最后返回到零方向A的操作称下半测回归零，至此。一测回的观测操作完成。如需观测几个测回，各测回岭方向应以180°/n为增量配置水平度盘读数。5）距量方法距离测量的方法有钢尺测量、视距测量、光电测量以及GPS测量方法等。根据实际地形的限制，随着电磁波测距技术的发展，方案计划采用电测波测距法。2、规范1）密度、边长规范各种比例尺测图对平面控制的密度要求：测图比例尺每幅图要求点数每个三角点控制面积（km*2）三角网平均边长（km）等级1：500003约15013二等1：250002-3约508三等1：100001约202-6四等电磁波测距导线的主要技术要求等级复合导线长度（km）平均边长（m）每边测距中误差（mm）测角中误差（″）导线全长相对闭合差三等153000181.51/60000120四等101600182.51/40000一级3.63001551/14000二级2.42001581/10000三级1.512015121/60002）选点、造标、埋石的方法及要求选点时使用的工具：望远镜、小平板、测图器具、花杆、通讯工具和清除障碍的工具。选点的方法及要求：1选点一级GPS、二级GPS点位的选择应做到：GPS接收机的点位选在视野开阔，障碍物较少的地方。远离大功率无线电发射源。避开大面积水域。交通方便，易于到达和联测之处。地面基础稳定，易于点的保存之处。高程控制路线选择：水准路线应选择沿坡度较小、土质坚实、施测方便的道路布设，并避免通过大河、湖泊、沼泽与峡谷等障碍物。水准点位应选择在坚实稳固与安全僻静之处，墙脚水准点位应选设于永久性的建筑或构筑物上，点位应便于寻找、长期保存和引测。要求：在已知的起始点二、三等点应埋设柱石和盘石，两层标石中心的最大偏差，不应超过3mm；四等以下的各级控制点，可不埋设盘石，但柱石高度应适当增大。当利用旧点时，应对旧点的稳定性、完好性、可用性一起觇标的安全性进行检查，符合同级埋石要求，且能长期保存。当所选点位需要进行水准联测时，选点人员应实地踏勘水准路线，提出有关建议：点名应取居民地名，需向当地政府部门或群众进行调查后确定。新旧点重合时，最好采用原有旧点名，如需更改应在新点名后括号内附上旧点名。点名书写采用汉字，已知高等点号编排按照YJDG1开始顺序往后编号。布设的四等导线点从1开始编号。埋石：的相关方法及要求四等导线测量的标石由两块标石组成，下面一块叫做盘石，上面叫柱石，盘石和柱石一般用钢筋混凝土预制，然后运到实地埋设。预制时，应在柱石预面上印字注明埋设单位以及时间。标石也可以用混凝土现场浇灌或者石料加工。盘石和柱石中央埋有中心标志。埋石时候必须使盘式和柱石上的标志位于同一铅垂线上。挖基坑，坑底要整平夯实，再填砂石捣固，浇底层混凝土树盘石，然后再盘石上放1-2cm粗沙，树柱石，用混凝土加固，注意两层标石中心的最大偏差不应超过3mm。若在基岩层上或坚硬的混凝土路面上，可以直接钻孔，将刻有中心标志的胀锚螺栓打入孔内。网点一般应埋设具有中心标志的标石，以精确标志点位。点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存和利用。在基岩露头地区，也可直接在基岩上嵌入金属标志。每个点位标石埋设结束后，填写点之记。点之记样式应符合《工程测量规范》要求。对设置在田间或乡间道路旁的标志墩需修筑砖（石）台基以避免车辆碰撞标志。台基边墙距点位不少于1米、四周围用砖（石）块砌筑、基宽不得少于30厘米，地面以上高不得少于50厘米，构筑砂浆不得低于7.5#。对设立在楼顶、水塔等建筑物顶部的标石、观测台需涂刷5厘米宽的红白相间油漆，并在建筑物女儿墙或护栏内侧安装标志保护宣传牌。2埋石一级、二级GPS点的标石埋设应做到：沙、石、水泥现场浇灌，尺寸一般为高60厘米，顶面15*15厘米，底面18*18厘米，标心为直径10mm钢标。选择部分坚固房屋平台布设，方法为模具浇灌。位于水泥地，沥青地的一、二级GPS点，必须刻十字或用钢钉作为其中心标志，周边用红油漆绘出方框及并写清点号。不要求全部通视，但每一点应至少和周边点中的一个通视（含一、二级）。RTK点、图根点标石埋设应做到：沙、石、水泥现场浇灌，尺寸一般为高50厘米，顶面12*12厘米，底面15*15厘米，标心为直径10mm钢标选择部分坚固房屋平台布设，方法为刻石，必须正规刻出十字方框。位于水泥地，沥青地的图根点，必须刻十字或用钢钉作为其中心标志，周边用红油漆绘出方框及并写清点号。当图幅内没有埋石点时，至少应埋设2个图根埋石点，并与另一埋石控制点（二级以上）通视。上述固定点或埋石点每平方公里不少于30个。五、方案实施及其相关规定1、图纸布设网缩略图如下：2、所需工具：铅笔、直尺、量角器、橡皮等。3、布设三角网的相关要求三角网的主要技术要求等级平均边长测角中误差起算边相对中最弱边相对中（km）（″）误差误差二等9±1.01/3000001/120000三等5±1.81/200000(首级)1/120000（加密）1/80000四等2±2.51/120000（首级）1/80000（加密）1/45000一等小三角二等小三角10.5±5±101/400001/200001/200001/100004、精度估算精度估算的目的是推求控制网中边的边长、方位角或点位坐标的中误差。它们都是观测测量平差值的函数，统称为推算元素。估算的方法采用公式估值法。此法是针对某一类型网导出某种推求计算某种推求元素的普遍公式。由于这种推求的方式相当复杂，需要经过许多简化才能得出有价值的实用公式，所以得出的结果都是近似的。而对于一些另外的推算元素，则难以得出有实用意义的公式。公式估算的好处是，不仅能定量的估算精度值，而且能定性的表达出各主要因素对最后结果的影响，从而为控制网的设计提供有用的参考。推导估算公式的方法是以最小二乘法中条件分组