測繪學(xué)基礎(chǔ)課程設(shè)計

1、一.設(shè)計任務(wù)及目的設(shè)計任務(wù)：做校園平面圖的測圖設(shè)計目的：1培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用測量理論知識，分析和解決本專業(yè)中一般測量問題的能力；復(fù)習(xí)和鞏固課程所學(xué)的理論知識，加強學(xué)生對該課程理論知識的理解和認(rèn)識。2熟悉本專業(yè)中一般測量工作流程3熟悉用多種方法測量步驟，并進行比較，選出一種快捷，簡單，省錢的測圖方法4對一般測量工作作出預(yù)算，合理安排測量任務(wù)，二.測區(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，因而整個校區(qū)地勢平坦，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)屬于我組測區(qū)。該區(qū)地勢平坦，建筑物較多，且包含幾條校主道。參照我組2012年6月所測地形圖及其它歷次測圖資料，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)，碎步測量采用全站儀測繪法，相關(guān)技術(shù)要求執(zhí)行地形圖測量規(guī)范規(guī)定。三.首級控制網(wǎng)控制網(wǎng)具有控制全局，限制測量誤差累積的作用，是各項測量工作的依據(jù)。對于地形測圖，等級控制是擴展圖根控制的基礎(chǔ)，以保證所測地形圖能互相拼接成為一個整體。對于工程測量，常需布設(shè)專用控制網(wǎng)，作為施工放樣和變形觀測的依據(jù)。等級平均邊長/m導(dǎo)線

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

4、一般不可能滿足大比例尺測圖的需要，這時應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的地形控制點，作為測圖控制用。地形控制測量的方法，可根據(jù)測區(qū)的條件，布設(shè)中點多邊形、線形鎖，還可以根據(jù)地形隱蔽情況，布設(shè)導(dǎo)線、經(jīng)緯儀測角交會等。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（包括已知高級控制點）的個數(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)定圖根點密度見表：測圖比例尺1:5001:10001:20001:5000圖根點密度(點/km2)150501521.平面控制網(wǎng)用導(dǎo)線測量、交會法建立。 比例尺附合導(dǎo)線長度/m平均邊長/m導(dǎo)線相對閉合差測回數(shù)方位角閉合差

5、/（）測距DJ6光電測距儀方法與測回數(shù)1:500900801/4000140級單程一測回1:100018001501:20003000250導(dǎo)線測量導(dǎo)線測量布設(shè)簡單，每點僅需與前后兩點通視，選點方便，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。隨著電磁波測距儀的發(fā)展，導(dǎo)線測量的應(yīng)用日益廣。等級附合導(dǎo)線長度(km)平均邊長(km)每邊測距中誤差(mm)測角中誤差(²)導(dǎo)線全長相對閉合差方位角閉合差 (²)測回數(shù)DJ1DJ2DJ6三等302.0131.81/55 000610四等201.0132.51/35 00046一級100.5175.01/15 0002

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

7、展直接用于地形測圖的圖根控制網(wǎng)(點)的基礎(chǔ)。此外，交會定點法也是加密平面控制點的一種方法。在2個以上已知點上對待定點觀測水平角,而求出待定點平面位置的，稱為前方交會法;在待定點對3個以上已知點觀測水平角，而求出待定點平面位置的，稱為后方交會法。 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，控制點的密度大，點位絕對誤差較小，精度較高。對于區(qū)域性平面控制網(wǎng)，根據(jù)測區(qū)面積、因地制宜、經(jīng)濟合理的原則，在保證控制點的必要精度和密度的情況下，可以一次全面布網(wǎng)，也可以分級布網(wǎng)。分級布網(wǎng)通常先布設(shè)大范圍的首級網(wǎng)，再分階段進行低級控制點的加密。分級布網(wǎng)可以采用同一種測量方法，也可以采用不同的測量方法。設(shè)計時

8、，應(yīng)進行精度估算，測圖控制網(wǎng)要求全網(wǎng)的精度相對比較均勻。工程測量專用控制網(wǎng)，有時需在大范圍控制網(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)。若測區(qū)內(nèi)無已知控制點可以利用時，可在網(wǎng)中任選一點用天文測量方法觀測其經(jīng)緯度，換算成高斯-克呂格爾直角坐標(biāo),作為起算坐標(biāo)。又觀測該點至另一點的天文方位角，將其換算成坐標(biāo)方位角，作為起算方位角。在個別情況下，小測區(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距儀器直接測出。一、坐標(biāo)計算的基本公式1根據(jù)已知點的坐標(biāo)及已知邊長和坐標(biāo)方位角計算未知點的坐標(biāo)，即坐標(biāo)的正算。如下圖所示，設(shè)A為已

9、知點，B為未知點，當(dāng)A點的坐標(biāo)(XA, YA)和邊長DAB、坐標(biāo)方位角aAB均為已知時，則可求得B點的坐標(biāo)XB、YB。由圖可知： 其中，坐標(biāo)增量的計算公式為： 式中DXAB，DYAB的正負(fù)號應(yīng)根據(jù)cosaAB、sinaAB的正負(fù)號決定，所以式(6-1)又可寫成： 導(dǎo)線坐標(biāo)計算示意圖2由兩個已知點的坐標(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，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：按計算出來的坐標(biāo)方位角是有正負(fù)號的，因此，還應(yīng)按坐標(biāo)增量 DX和 DY的正負(fù)號最后確定AB邊的坐標(biāo)方位角。即：若按式計算的坐標(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，在第象限，即當(dāng) DX，DY時，在第象限，即當(dāng) DX，DY時， 在第象限，即當(dāng) D X 0，DY 0時，也就是當(dāng) DX 0時，應(yīng)給 a¢ 加360° ；當(dāng) DX < 0時，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算導(dǎo)線點的坐標(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

11、或測區(qū)的高級點進行了連接，則導(dǎo)線各邊的方位角是由已知邊的方位角來推算；如果測區(qū)附近沒有高級控制點可以連接，稱為獨立測區(qū)，則須測量起始邊的方位角，再以此觀測方位角來推算導(dǎo)線各邊的方位角。如圖所示，設(shè)A、B、C為導(dǎo)線點，AB邊的方位角aAB為已知，導(dǎo)線點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，如圖所示：aBA = aAB + 180°則從圖中可以看出aBC = aBA + 180° - b右 用(6-10)式計算 aBC時，如果 aAB + 180° 后仍小于 b右 時，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)線點的前邊方位角和后邊方位角。如圖所示，以導(dǎo)線的前進方向為參考，導(dǎo)線點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)號取用，是當(dāng)a后180° 時

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

14、置，經(jīng)緯儀分別安置A、B兩點，用測回法觀測A、B坐標(biāo)計算根據(jù)A、B兩點的坐標(biāo)和A、B，P點坐標(biāo)為 2.高程控制網(wǎng)主要用水準(zhǔn)測量和三角高程測量方法建立。 水準(zhǔn)測量等級每公里高差中數(shù)中誤差/mm符合路線長度/km水準(zhǔn)儀類型測段往返測高差不符值/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)，也可以分級布設(shè)。各等級水準(zhǔn)測量都可作為測區(qū)的首級高程控制。首級網(wǎng)一般布設(shè)成環(huán)形網(wǎng)，加密時可布設(shè)成附合線路或結(jié)點網(wǎng)。測區(qū)高程應(yīng)采用國家統(tǒng)一高程系統(tǒng)。小測區(qū)聯(lián)測有困難時，也可用

15、假定高程。 HB常 HA 常 = + + 3.平差計算建立平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)時，為了進行檢核和提高精度，常有一定數(shù)量的多余觀測。對觀測值按最小二乘法原理進行平差計算，消除各觀測值之間的矛盾，求得最可靠的結(jié)果和評定測量結(jié)果的精度。對于觀測精度較低的控制測量，可采用近似法進行平差計算經(jīng)緯儀導(dǎo)線測量內(nèi)業(yè)計算：1.閉合導(dǎo)線坐標(biāo)計算(1)j角度閉合差的計算與調(diào)整fb=測理=測（n2）×180坐標(biāo)方位角前=后+左180。（側(cè)左角）前=后左+180。（測左角）在推算過程中必須在注意：（1） 360時，則應(yīng)減去360（2） 0時，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)從新檢查計算。坐標(biāo)增量閉合差計算及其調(diào)整四.分幅及編號為便于測繪、使用和管理地形圖，需要將大面積的地形圖進行分幅，并將分幅的地形圖進行有系統(tǒng)的編號。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1：100萬比例尺地形圖的分幅編號采用國際統(tǒng)一的規(guī)定。作法是將整個地球表面用子午線分成60個6º的縱列，由經(jīng)度180º起，自西向東用阿拉伯?dāng)?shù)字160編列號數(shù)。同時，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是由橫行的字母與縱列的號數(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

20、為：1：100萬比例尺地形圖編號-1：10萬比例尺地形圖代號-1：1萬比例尺地形圖代號。如：J-51-5-（24）。5大比例尺地形圖的分幅及編號1：5000和1：2000比例尺地形圖是在1：1萬比例尺的基礎(chǔ)上進行分幅編號的。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比例尺時采用縱、橫各40cm，即實地為2km的分幅。每個小方格為10cm，每幅圖16格。1：2000、1：1000、1：500比例尺測圖時圖幅縱橫各50cm，每個小方格為10cm。每幅圖共25格，以整公里坐標(biāo)進行分幅。如果測區(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，均用該圖圖廓西南角的坐標(biāo)以公里為單位表示。五.測圖碎步測量六.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，需要分幅測繪。由于測量和繪圖誤差的存在，在相鄰