工程測量講義

工程測量

海青

新疆維吾爾自治區(qū)第一測繪院

2011年3月1、工程測量的概念

工程測量是用一定的儀器和測量方法，來解決工程建設(shè)中實(shí)際測量問題的一門應(yīng)用學(xué)科，是現(xiàn)代工程建設(shè)不可缺少的質(zhì)量保證。工程測量和工程建設(shè)息息相關(guān)。一般來說，工程建設(shè)可分為三個階段，即：（1）規(guī)劃設(shè)計階段（工程前期階段）；（2）施工階段（工程中期階段）；（3）運(yùn)營管理階段（工程后期階段）。2、工程測量的內(nèi)容

如果按照其服務(wù)的對象來講，它包括工業(yè)建設(shè)測量、鐵路公路測量、橋梁測量、隧道及地下工程測量、水利工程建設(shè)測量、輸電線路與輸油管道測量、城市建設(shè)測量等。工程測量的內(nèi)容工程測量學(xué)的主要內(nèi)容包括：1、模擬或數(shù)字的地形資料的獲取與表達(dá)；2、工程控制測量及數(shù)據(jù)處理；3、建筑物的施工放樣；4、大型精密設(shè)備的安裝和調(diào)試測量；5、工業(yè)生產(chǎn)過程的質(zhì)量檢測和控制；6、工程變形及與工程有關(guān)的各種災(zāi)害的監(jiān)測分析與預(yù)報；7、工程測量專用儀器的研制與應(yīng)用；8、工程信息系統(tǒng)的建立與應(yīng)用等。工程測量的內(nèi)容工程測量學(xué)是一門歷史悠久的學(xué)科，是從人類生產(chǎn)實(shí)踐中逐漸發(fā)展起來的。在古代，它與測量學(xué)并沒有嚴(yán)格的界限。到近代，隨著工程建設(shè)的大規(guī)模發(fā)展，才逐漸形成了工程測量學(xué)(EngineeringSurveying或EngineeringGeodesy)。?

現(xiàn)代工程測量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了為工程建設(shè)服務(wù)的狹窄概念，而向所謂的“廣義工程測量學(xué)”發(fā)展，認(rèn)為“一切不屬于地球測量，不屬于國家地圖集范疇的地形測量和不屬于官方的測量，都屬于工程測量”。工程測量的內(nèi)容工程測量科技人員應(yīng)具備一些工程知識。但是工程的種類很多，我們不可能也不必要對什么工程都懂，只能是在退到具體工程時邊干邊學(xué)。但具備工程力學(xué)和工程制圖知識是十分必要的。了解設(shè)計和施工的方法首先是閱讀設(shè)計圖紙和文件。其次是與設(shè)計和施工人員交談。從而記取與測量有關(guān)的重要事物及數(shù)據(jù)，為制定測量方案收集資料。在了解工程的設(shè)計及施工方法時，測量方案的構(gòu)思就在進(jìn)行。工程測量的內(nèi)容對于一位既有理論基礎(chǔ)又有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的測量工程師，當(dāng)他對工程了解清楚時，測量方案大體上也定下來了。理論基礎(chǔ)主要指誤差分析知識，既包括對測量控制網(wǎng)和測量方法的誤差分析，也包括測量儀器和外界條件的誤差分析。構(gòu)思方案時并不要求精確地計算精度，往往只要做粗略的估算，因此一些簡化的精度估算公式和概略計算技巧是十分有用的。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對制定方案也十分重要。在其它工程中取得的經(jīng)驗(yàn)雖不能照搬，但?？山梃b。經(jīng)驗(yàn)越豐富，思路越廣泛，題能提出解決問題的辦法。水準(zhǔn)測量工業(yè)建設(shè)測量橋梁測量3、工程測量的特點(diǎn)

工程測量與普通測量比較，有如下特點(diǎn)：

1、工程測量的精度根據(jù)具體的工程性質(zhì)和要求而定；而普通測量（包括控制測量和地形圖測繪）的精度則是綜合各種建設(shè)的需要，按統(tǒng)一的規(guī)范進(jìn)行。

2、工程測量控制點(diǎn)在點(diǎn)位的選擇和標(biāo)志的構(gòu)造等方面與一般控制點(diǎn)有所區(qū)別，其是在考慮具體工程使用方便而又便于保存的情況下設(shè)置的。

3、工程測量時間性強(qiáng)，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，涉及其他專業(yè)知識較多，要求測量人員必須具有一定的工程建筑知識和工程制圖等知識。

一般的工程建設(shè)，可分為三個階段

1、工程建設(shè)規(guī)劃設(shè)計階段的測量工作。每項(xiàng)工程建設(shè)都必須按照自然條件（地形、地貌、地質(zhì)等條件）和預(yù)期目的，進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計。在這個階段中的測量工作，主要是提供各種比例尺的地形圖資料或數(shù)據(jù)資料（包括地形圖、縱橫斷面圖以及工程填圖等），以便進(jìn)行圖上的規(guī)劃設(shè)計和挖（填）方計算；另外還要為工程地質(zhì)勘探、水文地質(zhì)勘探以及水文測驗(yàn)等進(jìn)行測量工作。如：在水利工程規(guī)劃設(shè)計階段，除了應(yīng)有水庫庫區(qū)的地形圖，還應(yīng)在可能布設(shè)水利樞紐工程的地區(qū)，也應(yīng)測制1:10000比例尺地形圖，以便正確地選擇壩軸線的位置（工程主體位置）。當(dāng)壩軸線選定以后，還應(yīng)在這個確定的水利樞紐布設(shè)區(qū)域提供1:2000或1:5000比例尺地形圖，以研究各類建筑物（工程細(xì)部位置）的布置方案。

2、工程建設(shè)施工階段的測量工作。每項(xiàng)工程建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計，經(jīng)過討論、審查、批準(zhǔn)之后，即進(jìn)入施工階段。此時，測量人員的主要任務(wù)就是將設(shè)計的工程建筑物的特征點(diǎn)（線）按照施工的要求（方法、精度等），在現(xiàn)場標(biāo)定出來（即所謂定線放樣），作為工程施工的依據(jù)。為了把錯綜復(fù)雜的建筑物依照必要的精度測放到實(shí)地，則必須根據(jù)場地地形、工程性質(zhì)和特點(diǎn)、工程的組織計劃等，建立起適宜的施工控制網(wǎng)，作為定線放樣的基礎(chǔ)。

3、工工程程建建設(shè)設(shè)運(yùn)營營管管理理階階段段的測測量量工工作作。。工工程程經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)收收合合格格交交付付使用用后后，，便便進(jìn)進(jìn)入入了了運(yùn)運(yùn)營營管管理理階階段段。。在在工工程程建建筑筑物物運(yùn)運(yùn)營營期期間間，，為為了了監(jiān)視視其其安安全全和和穩(wěn)穩(wěn)定定的的情情況況，，了了解解其其設(shè)設(shè)計計是是否否合合理理，，驗(yàn)驗(yàn)證證設(shè)設(shè)計計理理論論是否否正正確確，，需需要要對對其其位位移移（水水平平位位移移、、垂垂直直位位移移））、沉沉陷陷、、傾傾斜斜以及及擺擺動動等等進(jìn)進(jìn)行行觀觀測測（即即變變形形觀觀測測））。。如：：對對于于工工業(yè)業(yè)與與民民用用建建筑筑物物的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)而而言言，，主主要要觀觀測測內(nèi)內(nèi)容容是是均勻沉沉陷陷與非均均勻勻沉沉陷陷，從從而而計計算算絕絕對對沉沉陷陷值值、、平平均均沉沉陷陷值值、、相相對對彎曲曲、、平平均均沉沉陷陷速速度度以以及及繪繪制制沉沉陷陷分分布布圖圖，，進(jìn)進(jìn)而而分分析析原原設(shè)設(shè)計計是是否否合理理，，并并監(jiān)監(jiān)視視建建筑筑物物的的安安全全和和穩(wěn)穩(wěn)定定性性。。第一一部部分分、、工工程程建建設(shè)設(shè)中中地地形形圖圖的的測測繪繪1、概述述隨著著國國民民經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)的的發(fā)發(fā)展展，，各各種種工工程程建建設(shè)設(shè)對對于于大大比比例例尺尺地地形形圖圖的的需需求不不斷斷增增加加，，這這就就要要求求測測量量人人員員能能在在短短期期內(nèi)內(nèi)完完成成規(guī)規(guī)定定數(shù)數(shù)量量和和質(zhì)質(zhì)量量的的大比比例例尺尺地地形形圖圖。。對于于大范范圍圍的測測圖圖工工作作，，其其成成圖圖資資料料應(yīng)應(yīng)作作為為國家家基基本本地地形形圖圖的一部部分分，，圖圖的的規(guī)規(guī)格格、、質(zhì)質(zhì)量量，，應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)國家家統(tǒng)統(tǒng)一一的的規(guī)規(guī)范范標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)來確確定定。。1、概述述（續(xù)續(xù)1）對于于較小小范范圍圍的測測圖圖工工作作，，例例如如為為工工礦礦企企業(yè)業(yè)的的設(shè)設(shè)計計而而測測繪繪的的地地形圖圖，，屬屬于于一次次性性專專用用地形形圖圖。。在在企企業(yè)業(yè)建建成成之之后后，，設(shè)設(shè)計計地地區(qū)區(qū)的的原原地地形圖圖與與現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)情情況況相相差差很很大大，，使使原原測測的的地地形形圖圖失失去去保保留留的的價價值值，，此此時，，應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)圖圖的的細(xì)細(xì)致致程程度度、、設(shè)設(shè)計計內(nèi)內(nèi)容容和和地地形形復(fù)復(fù)雜雜程程度度，，確確定定測測圖圖的的方法法和和要要求求。。一般般來來說說，，1:5000比例例尺尺地地形形圖圖可可用用于于規(guī)劃劃設(shè)設(shè)計計，如如廠廠址址選選擇擇、總總體體規(guī)規(guī)劃劃、、方方案案比比較較等等；；1:2000比例例尺尺地地形形圖圖用用于于初步步設(shè)設(shè)計計；1:1000比例例尺尺地地形形圖圖用用于于施工工設(shè)設(shè)計計；1:500比例例尺尺地地形形圖圖用用于于地地形形復(fù)雜雜、、建建筑筑物物密密集集、、精精度度要要求求較較高高的的工礦礦企企業(yè)業(yè)施施工工設(shè)設(shè)計計。1、概述述（續(xù)續(xù)2）大比比例例尺尺地地形形圖圖的測測繪繪方方法法，，目目前前在在我我國國各各工工程程測測量量單單位位，，由由于技技術(shù)術(shù)力力量量、、儀儀器器設(shè)設(shè)備備、、測測圖圖經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)等等方方面面的的差差異異，，所所采采用用的的方方法法不不盡一一致致。。一一般般而而言言，，白白紙紙測測圖圖與與數(shù)數(shù)字字化化成成圖圖并并存存。。其其中中有有平板板儀儀測測繪法法（白紙紙測測圖圖法））、、航空空攝攝影影測測量量法法、內(nèi)外業(yè)一體體化數(shù)字測測圖法等。白紙測圖方方法由于生產(chǎn)工工藝落后，，只能生產(chǎn)產(chǎn)模擬地形形圖，因而，較大的的工程測量量單位目前前已不采用用。1、概述（續(xù)3）航空攝影測測量方法適合于大范范圍的成圖圖，它除了了可以制作作線劃圖外，還還可以制作作影像圖。。但它對測測繪人員的的技術(shù)素質(zhì)質(zhì)、儀器設(shè)備也提出出了較高要要求。一般般而言，大大型工程測測量單位采采用此方法。航測成圖簡簡介航空攝影測測量是以航航片測制地地形圖，它它包括航空空攝影，航航測外業(yè)，，航測內(nèi)業(yè)業(yè)三部分工工作內(nèi)容。。航測外業(yè)業(yè)主要包括括控制測量量和像片調(diào)調(diào)繪。航測測內(nèi)業(yè)則包包括控制加加密和測圖圖?？刂萍蛹用苁窃谕馔鈽I(yè)控制點(diǎn)點(diǎn)基礎(chǔ)上由由室內(nèi)進(jìn)行行的。主要要由電子計計算機(jī)來完完成，俗稱稱“電算加密”。測圖有測測制線劃地地形圖、像像片平面圖圖、影像地地形圖以及及數(shù)字地面面模型（DTM）。航測成成圖方法已已經(jīng)歷全模模擬法、模模擬-數(shù)值法、模模擬-解析法及數(shù)數(shù)字-解析法等幾幾個階段，，如表8-6所示。不同同的儀器，，其測圖的的方法也不不相同，但但其測圖的的基本原理理是一致的的。目前航航測成圖的的常用方法法有：綜合合法和全能能法。?攝影測量基基礎(chǔ)知識航空攝影一、攝影比例尺尺：航攝像片上上一線段與與地面上相相應(yīng)線段水水平距離之比比1/m=l/L=f/H(航高），處處不等比例尺類型航攝比例尺成圖比例尺大比例尺1:2000~1:30001:5001:4000~1:60001:10001:8000~1:120001:20001:5000中比例尺1:15000~1:20000(23*23)1:10000~1:250001:25000~1:35000(23*23)1:10000小比例尺1:20000~1:300001:250001:35000~1:550001:50000航攝比例尺尺與成圖比比例尺的關(guān)關(guān)系航向重疊度度：航線相鄰兩兩張像片的的重疊度123Lxpx旁向重疊度度：相鄰航線像像片的重疊疊度?-1Ⅱ-1Lypy攝影比例尺尺：航攝像片上上一線段為為l與地面上相相應(yīng)線段的的水平距L之比。f為攝影機(jī)主主距，H為航高攝影像片當(dāng)當(dāng)作水像片片，地面取取平均高程程時，這時時像片上的的一段l與地面上相相應(yīng)的水平平距L之比為攝影影比例尺。。aASEPfH攝影機(jī)分類類分類焦距(mm)像場角(2β)短焦距攝影機(jī)<150特寬：>100o中焦距攝影機(jī)150~300寬角：70o~100o長焦距攝影機(jī)>300常角：<=70o像點(diǎn)坐標(biāo)量量測獲取六個外外方位元素素的方法?雷達(dá)、GPS、INS、星象相機(jī)機(jī)地面控制點(diǎn)點(diǎn)反算（單單像空間后后方交會））POS系統(tǒng)空間后方交交會的定義義利用一定數(shù)數(shù)量的地面面控制點(diǎn)，，根據(jù)共線條件方方程式，解求像片片外方位元素素的過程XYZaxyzs(Xs,Ys,Zs)ACBbc共線條件方方程式基本關(guān)系式式已知值：：x0,y0,f,m,X,Y,Z（控制點(diǎn)））觀測值：待求：Xs,Ys,Zs,(由外方位角角元素,,確定）像片的外方方位元素非線性函數(shù)數(shù)模型，線性化遙感影像的的獲取攝影測量：：平臺軌道衛(wèi)星（（500km－）航天飛機(jī)（（240-350km）高高度航空空飛機(jī)（10,000-12,000m）中低高度航航空飛機(jī)（（500-8000m）直升飛機(jī)（（100-2,000m）微型飛機(jī)地面車輛（（0-30m）IKONOS衛(wèi)星多光譜譜影像（4米）（排隊(duì)隊(duì)參觀毛主主席紀(jì)念堂堂的隊(duì)伍隱隱約可見，，花壇信息息沒有，背背景草坪不不清晰）IKONOS衛(wèi)星融合影影像（1米）（排隊(duì)隊(duì)參觀毛主主席紀(jì)念堂堂的隊(duì)伍清清晰可見，，花壇和背背景草坪顯顯示出來，，色調(diào)自然然逼真，連連紀(jì)念堂柱柱子的陰影影都很清楚楚）衛(wèi)星影像測測圖能力現(xiàn)有衛(wèi)星系系統(tǒng)測圖能能力評價德國Hannover大學(xué)的試驗(yàn)驗(yàn)數(shù)碼航空攝攝影測量系系統(tǒng)與LIDAR數(shù)碼像機(jī)：：與光學(xué)像機(jī)機(jī)相比優(yōu)點(diǎn)：直接存儲數(shù)數(shù)字影像，，縮短作業(yè)業(yè)周期無底片變形形問題缺點(diǎn)：成像面積小小：小比例例尺成像存在額外的的電子畸變變數(shù)碼航空影影像數(shù)碼航空攝攝影測量系系統(tǒng)與LIDAR數(shù)碼攝影測測繪技術(shù)已已經(jīng)出現(xiàn)了了，就是實(shí)實(shí)現(xiàn)影像的的數(shù)字獲取取和全數(shù)字字處理。事事實(shí)表明，，數(shù)字航空空攝影是攝攝影測量的的發(fā)展方向向。近年，，國外已研研制出數(shù)字字航攝儀取取代膠片航航空攝影儀儀，實(shí)現(xiàn)攝攝影測量處處理流程的的全數(shù)字化化，數(shù)字?jǐn)z攝影測量也也成為攝影影測量界研研究和應(yīng)用用的一大熱熱點(diǎn)。目前前，國際上上數(shù)字航攝攝儀產(chǎn)品主主要有三種種：美國Z/I公司的DMC、奧地利的的UCD、瑞士徠卡卡公司的ADS-40。但是，進(jìn)進(jìn)口數(shù)字航航攝儀價格格極為昂貴貴，一套在在1000萬元以上，，而且存在在種種不如如人意的地地方，如中中小比例尺尺測繪成圖圖困難；視視場角偏小??；除ADS-40外，其余兩兩款高程精精度不高。。數(shù)碼航空攝攝影測量系系統(tǒng)與LIDAR國內(nèi)研制出出的數(shù)字航航攝儀已不不止一種，，幾乎都是是集成進(jìn)口口面陣4K×5K或7K×5K單數(shù)字航攝攝儀系統(tǒng)，，可惜的是是，這幾款款產(chǎn)品旁向向視場角偏偏小，精度度不夠高，，尤其是高高程精度還還難以滿足足測繪生產(chǎn)產(chǎn)的需求。。中國測繪繪科學(xué)研究究院四維遠(yuǎn)遠(yuǎn)見公司的的SWDC系列數(shù)字航航空攝影儀儀近日通過過專家鑒定定，引起社社會各界的的強(qiáng)烈反響響。這個項(xiàng)項(xiàng)目研制開開發(fā)出具有有我國自主主知識產(chǎn)權(quán)權(quán)的高分辨辨率、高精精度的數(shù)字字航空對地地觀測與定定位系統(tǒng)，，包括數(shù)字字航空攝影影儀和數(shù)據(jù)據(jù)地面處理理部分，填填補(bǔ)了國內(nèi)內(nèi)空白，整整體水平達(dá)達(dá)到了國際際先進(jìn)，這這標(biāo)志著我我國數(shù)字航航空攝影技技術(shù)可以與與國外儀器器產(chǎn)品抗衡衡。數(shù)碼航空攝攝影測量系系統(tǒng)與LIDAR試驗(yàn)結(jié)果證證明，SWDC數(shù)字航攝儀儀不僅能滿滿足測制各各種比例尺尺地形圖，，尤其是國國家基礎(chǔ)測測繪中、小小比例尺地地形圖的精精度要求（（各種指標(biāo)標(biāo)均在規(guī)范范規(guī)定限差差的1/2以內(nèi)），也也能滿足國國民經(jīng)濟(jì)各各行業(yè)對航航空攝影影影像的要求求，填補(bǔ)了了我國目前前沒有能滿滿足測繪要要求的國產(chǎn)產(chǎn)數(shù)字航攝攝儀的空白白。除具有有高分辨率率、高幾何何精度、體體積小、重重量輕等特特性外，SWDC-4數(shù)字航空攝攝影儀像素素達(dá)8K×10K，存儲能力力達(dá)到1000張/架次，采用用40G存儲器可存存放850張影像，空空中更換存存儲器后存存儲能力達(dá)達(dá)到1700張。它可以以更換3種鏡頭，視視場角大，，基高比大大，從而帶帶來高程精精度提高，，飛行高度度降低，對對天氣條件件要求不再再苛刻，陰陰天時能夠夠在云層下下攝影，滿滿足從1：500至1：1萬比例尺常常規(guī)航空攝攝影。數(shù)碼航空攝攝影測量系系統(tǒng)與LIDAR激光掃描方方法不僅是是軍內(nèi)獲取取三維地理理信息的主主要途徑，，而且通過過該途徑獲獲取的數(shù)據(jù)據(jù)成果也被被廣泛應(yīng)用用于資源勘勘探、城市市規(guī)劃、農(nóng)農(nóng)業(yè)開發(fā)、、水利工程程、土地利利用、環(huán)境境監(jiān)測、交交通通訊、、防震減災(zāi)災(zāi)及國家重重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)項(xiàng)目等方面面，為國民民經(jīng)濟(jì)、社社會發(fā)展和和科學(xué)研究究提供了極極為重要的的原始資料料，并取得得了顯著的的經(jīng)濟(jì)效益益，展示出出良好的應(yīng)應(yīng)用前景。。低機(jī)載LIDAR地面三維數(shù)數(shù)據(jù)獲取方方法與傳統(tǒng)統(tǒng)的測量方方法相比，，具有生產(chǎn)產(chǎn)數(shù)據(jù)外業(yè)業(yè)成本低及及后處理成成本的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。目前，，廣大用戶戶急需低成成本、高密密集、快速速度、高精精度的數(shù)字字高程數(shù)據(jù)據(jù)或數(shù)字表表面數(shù)據(jù)，，機(jī)載LIDAR技術(shù)正好滿滿足這個需需求，因而而它成為各各種測量應(yīng)應(yīng)用中深受受歡迎的一一個高新技技術(shù)。數(shù)碼航空攝攝影測量系系統(tǒng)與LIDARLIDAR是一種集激激光，全球球定位系統(tǒng)統(tǒng)(GPS)和慣性導(dǎo)航航系統(tǒng)(INS)三種技術(shù)與與一身的系系統(tǒng)，用于于獲得數(shù)據(jù)據(jù)并生成精精確的DEM。這三種技技術(shù)的結(jié)合合，可以高高度準(zhǔn)確地地定位激光光束打在物物體上的光光斑。它又又分為目前前日臻成熟熟的用于獲獲得地面數(shù)數(shù)字高程模模型(DEM)的地形LIDAR系統(tǒng)和已經(jīng)經(jīng)成熟應(yīng)用用的用于獲獲得水下DEM的水文LIDAR系統(tǒng)，這兩兩種系統(tǒng)的的共同特點(diǎn)點(diǎn)都是利用用激光進(jìn)行行探測和測測量，這也也正是LIDAR一詞的英文文原譯，即即：LIghtDetectionAndRanging-LIDAR。數(shù)碼航空攝攝影測量系系統(tǒng)與LIDAR激光本身具具有非常精精確的測距距能力，其其測距精度度可達(dá)幾個個厘米，而而LIDAR系統(tǒng)的精確確度除了激激光本身因因素，還取取決于激光光、GPS及慣性測量量單元(IMU)三者同步等等內(nèi)在因素素。隨著商商用GPS及IMU的發(fā)展，通通過LIDAR從移動平臺臺上（如在在飛機(jī)上））獲得高精精度的數(shù)據(jù)據(jù)已經(jīng)成為為可能并被被廣泛應(yīng)用用。概述（續(xù)））內(nèi)外業(yè)一體體化數(shù)字測測圖方法隨著電子測測量技術(shù)和和計算機(jī)技技術(shù)的迅速速發(fā)展，近近年來發(fā)展展很快。為為滿足微機(jī)機(jī)處理各種種地面信息息以及建立立各種信息息系統(tǒng)（如∶礦山山信息系統(tǒng)統(tǒng)等）的需要，必必然要求測測量人員提提供數(shù)字產(chǎn)產(chǎn)品。因?yàn)闉閿?shù)字產(chǎn)品品不但便于于保管、運(yùn)運(yùn)輸，又利利于更新、、修測。內(nèi)外業(yè)一體體化數(shù)字測測圖大平板測圖圖小平板測圖圖超站儀全站儀（激激光測距））陀螺儀GPS大比例尺地地形圖的精精度分析本節(jié)主要討討論平板儀儀模擬法地地形圖與全全站儀數(shù)字字法地形圖圖的平面位位置精度和和高程精度度。地形圖的平平面位置精精度可用地地物點(diǎn)相對對于鄰近解解析圖根點(diǎn)點(diǎn)的點(diǎn)位中中誤差來衡衡量，高程程精度即指指等高線所所表示的高高程的精度度。精度分析過過程是按工工序逐次分分析，并予予綜合的。。一、平板儀儀模擬法測測繪地形圖圖的精度1.地形圖平面面位置的精精度工序過程：：展繪控制點(diǎn)點(diǎn)m展→圖解圖根點(diǎn)點(diǎn)m圖→瞄準(zhǔn)方向m向→視距m視→刺點(diǎn)m刺這5道工序是互互相獨(dú)立的的，故總誤誤差是這5項(xiàng)誤差平方方和的平方方根。即：：1）展繪控制制點(diǎn)的誤差差－m展該工序含兩兩個獨(dú)立的的過程，即即用方格網(wǎng)網(wǎng)尺繪制方方格網(wǎng)、用用有機(jī)玻璃璃直尺展繪繪控制點(diǎn)。。繪制格網(wǎng)網(wǎng)點(diǎn)的中誤誤差為±0.1mm，用直尺按按縱、橫坐坐標(biāo)進(jìn)行展展點(diǎn)的誤差差為±0.15mm，則：2）圖解圖根根點(diǎn)的測定定誤差－m圖依據(jù)實(shí)驗(yàn)，，對圖解圖圖根點(diǎn)進(jìn)行行解析測定定，其圖上上點(diǎn)位中誤誤差為0.25－0.3mm。故對于大大比例尺地地形圖，取取m圖＝0.3mm。3）測定地物物點(diǎn)的視距距誤差－m視平板儀的視視距精度受受觀測條件件的影響及及觀測方法法的影響等等較大，未未有嚴(yán)密公公式。以下下是綜合原原冶金部各各勘測單位位提供的資資料，分析析得出的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)公式：：式中：α－豎角，m100、m150…m350分別是100、150…350m的視距中誤誤差。從上式可以以看出，視視距精度受受視線傾角角影響較大大，這主要要是視距尺尺傾斜的影影響。故在在工作時應(yīng)應(yīng)注意把尺尺扶直，尤尤其在山區(qū)區(qū)，α一般較大，，更應(yīng)注意意。平板儀大比比例尺地形形測圖的最最大視距長長度見表1-2。表1－2比例尺最大視線長度（m）重要而明顯地物次要或不明顯地物、地形點(diǎn)1：10001：20001：50001001803001502503504）測定地物物點(diǎn)的方向向誤差－m向此項(xiàng)誤差來來源于圖板板的對中、、整平、定定向誤差以以及照準(zhǔn)誤誤差等。根根據(jù)試驗(yàn)結(jié)結(jié)果，方向向誤差mβ大致為6′，則由方向誤誤差引起的點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為為：綜合1)－5)，平坦地區(qū)用用平板儀測大大比例尺地形形圖的點(diǎn)位中中誤差見下表表。較平坦地區(qū)（（0°～6°）地形圖上地地物點(diǎn)平面位位置的中誤差差表1－3式中：s－最大視距長長度(m)；N－測圖比例尺尺分母；mβ＝±6′，ρ＝3438′5）在地形圖上上刺定地物點(diǎn)點(diǎn)的刺點(diǎn)誤差差－m刺此項(xiàng)誤差主要要有在尺上的的讀數(shù)誤差和和依此的刺點(diǎn)點(diǎn)誤差組成，，一般為0.2mm。比例尺地物類別最大視距(m)m展(mm)m圖(mm)m視(mm)m向(mm)m刺(mm)m物(mm)1：1000重要次要1001500.180.180.30.30.390.610.180.260.20.20.590.781：2000重要次要1802500.180.180.30.30.390.640.160.220.20.20.580.791：5000重要次要3003500.180.180.30.30.360.510.100.120.20.20.550.66綜合1)－5)，平坦地區(qū)用用平板儀測大大比例尺地形形圖的點(diǎn)位中中誤差見下表表。較平坦坦地區(qū)區(qū)（0°～6°）地形形圖上上地物物點(diǎn)平平面位位置的的中誤誤差比例尺地物類別最大視距(m)m展(mm)m圖(mm)m視(mm)m向(mm)m刺(mm)m物(mm)1：1000重要次要1001500.180.180.30.30.390.610.180.260.20.20.590.781：2000重要次要1802500.180.180.30.30.390.640.160.220.20.20.580.791：5000重要次要3003500.180.180.30.30.360.510.100.120.20.20.550.66經(jīng)緯儀儀分度度規(guī)測測圖法法與平平板儀儀測圖圖法的的精度度相當(dāng)當(dāng)，此此處不不再討討論。。從上上表可可見，，地形圖圖平面面誤差差主要要來源源于視視距誤誤差，應(yīng)盡盡量提提高其其精度度。需要提提出的的是：：以上上分析析點(diǎn)位位的精精度是是地形形原圖圖的精精度，，若用用此圖圖蘭曬曬或復(fù)復(fù)制，，根據(jù)據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)，此此項(xiàng)誤誤差約約為0.3mm。因此，，在顧顧及蘭蘭曬或或復(fù)制制誤差差的情情況下下，對對于較較平坦坦地區(qū)區(qū)1/1000比例尺尺的復(fù)復(fù)制圖圖，重重要地地物點(diǎn)點(diǎn)的點(diǎn)點(diǎn)位中中誤差差為±0.66mm，次要要地物物點(diǎn)的的點(diǎn)位位中誤誤差為為±0.88mm；至于于1：2000、1：5000比例尺尺的復(fù)復(fù)制圖圖，地地物點(diǎn)點(diǎn)的平平面位位置中中誤差差均未未超過過±1mm。等高線線高程程中誤誤差比例尺Smax(m)等高距(m)傾角α（°）m控(m)m形(m)m概(m)m移(m)m繪(m)m等(m)1：100015010－66－1212以上0.100.100.100.060.140.330.070.260.430.040.150.350.050.160.290.150.380.711：200025020－66－1212以上0.200.200.200.100.270.590.090.340.560.080.290.640.100.320.570.270.641.201：500035050－66－1212以上0.500.500.500.170.501.080.130.470.790.170.591.230.260.791.440.631.302.37從上表表可見見：地地形概概括誤誤差的的影響響是比比較大大的，，因此此，要要提高高等高高線的的精度度，除除了要要提高高測定定地形形點(diǎn)的的高程程精度度外，，還必必須使使地形形點(diǎn)保保證一一定的的密度度。另另外，，內(nèi)插插和勾勾繪等等高線線的誤誤差影影響也也不小小，在在繪圖圖時還還必須須認(rèn)真真仔細(xì)細(xì)地勾勾繪等等高線線。當(dāng)用經(jīng)經(jīng)緯儀儀測圖圖時，，其視視距高高程精精度與與平板板儀視視距高高程精精度相相近，，故經(jīng)經(jīng)緯儀儀與平平板儀儀在測測圖方方面的的高程程精度度亦接接近。。因此此，亦亦可代代表經(jīng)經(jīng)緯儀儀測圖圖時等等高線線高程程中誤誤差。。數(shù)字法法測繪繪地形形圖的的精度度1.數(shù)字化化地形形圖平平面位位置的的精度度工序過過程：：對中m中→定向m定→觀測m測→鏡偏m偏（棱鏡鏡中心心偏離離地物物點(diǎn)））這4道工工序序是是互互相相獨(dú)獨(dú)立立的的，，故故總總誤誤差差是是這這4項(xiàng)誤誤差差平平方方和和的的平平方方根根。。即即：：1）對對中中誤誤差差對對地地物物點(diǎn)點(diǎn)平平面面位位置置的的影影響響－－m中對中中誤誤差差包包括括測測站站對對中中誤誤差差m1和定定向向?qū)χ兄姓`誤差差m2。OQAPSAδ1δ2β′βSPθe1圖1OAA′e2SAδ3θ′圖2對角角度度或或方方向向的的影影響響為為右右式式對點(diǎn)點(diǎn)位位的的影影響響為為：：在地地形形測測圖圖中中，，可可設(shè)設(shè)e1=e2＝e、SAP＝2SP則儀器器、、定定向向點(diǎn)點(diǎn)的的對對中中誤誤差差對對點(diǎn)點(diǎn)位位的的共共同同影影響響為為（（1－25）式式。。同同時時可可取取e＝5mm。2）定定向向誤誤差差對對地地物物點(diǎn)點(diǎn)平平面面位位置置的的影影響響－－m定設(shè)兩兩個個圖圖根根點(diǎn)點(diǎn)之之間間的的相相對對中中誤誤差差為為mxy，且且m2Δx0＝m2Δy0=m2xy/2，則則：：式中中：：a、b－測測距距儀儀的的固固定定誤誤差差和和比比例例誤誤差差，，mβ－測測角角中中誤誤差差。。3）觀觀測測誤誤差差對對地地物物點(diǎn)點(diǎn)平平面面位位置置的的影影響響－－m測4）棱棱鏡鏡中中心心與與待待測測地地物物點(diǎn)點(diǎn)不不重重合合對對地地物物點(diǎn)點(diǎn)平平面面位位置置的的影影響響－－m偏此項(xiàng)項(xiàng)誤誤差差可可控控制制在在2.0cm以內(nèi)內(nèi)，，故故可可取取m偏＝2cm。一般般情情況況下下，，SP/SA≤1.5，mxy可取取2.0cm，分分別別代代入入（（1－25）、、（（1－28）式式得得m定＝2.1cm、m中＝0.5cm。綜合合1)－4)，可可得得數(shù)數(shù)字字化化測測圖圖的的地地物物點(diǎn)點(diǎn)平平面面位位置置中中誤誤差差(cm)，見見表表1－6。儀器標(biāo)稱精度半測回測角中誤差平距（m）5010015020030040010003mm+2ppm×D,2″4″3.03.03.13.13.13.13.65mm+5ppm×D,6″12″3.03.13.23.23.53.86.55mm+10ppm×D,10″20″3.13.23.43.64.25.010.2數(shù)字字法法測測圖圖地地物物點(diǎn)點(diǎn)平平面面位位置置中中誤誤差差（（cm）數(shù)字字法法測測圖圖地地物物點(diǎn)點(diǎn)平平面面位位置置中中誤誤差差（（cm）從上上表表可可看看出出，，數(shù)數(shù)字字化化測測圖圖在在距距離離400m以內(nèi)內(nèi)，，測測定定地地物物點(diǎn)點(diǎn)的的平平面面位位置置精精度度均均不不超超過過5.0cm。因因此此，，在在地地籍籍、、房房產(chǎn)產(chǎn)、、管管網(wǎng)網(wǎng)等等測測量量中中該該法法得得到到普普遍遍應(yīng)應(yīng)用用。。2.數(shù)字字化化地地形形圖圖的的高高程程精精度度數(shù)字字化化地地形形圖圖的的高高程程精精度度主主要要取取決決于于地地形形點(diǎn)點(diǎn)高高程程的的測測定定精精度度，，這這里里對對此此予予以以細(xì)細(xì)述述。。測定定地地形形點(diǎn)點(diǎn)高高程程的的誤誤差差來來源源主主要要有有：：測測距距和和測測豎豎直直角角誤誤差差、、量量取取儀儀器器高高和和目目標(biāo)標(biāo)高高誤誤差差、、球球氣氣差差等等。。根根據(jù)據(jù)分分析析，，測測距距誤誤差差和和球球氣氣差差影影響響較較小小，，可可忽忽略略。。因因此此，，地地物物點(diǎn)點(diǎn)相相對對于于鄰鄰近近解解析析圖圖根根點(diǎn)點(diǎn)的的高高程程中中誤誤差差可可表表示示為為：：儀器標(biāo)稱精度半測回天頂距中誤差平距（m）5010015020030040010003mm+2ppm×D,2″6″0.70.80.90.91.11.43.05mm+5ppm×D,6″18″0.81.11.51.92.73.68.85mm+10ppm×D,10″30″1.01.62.33.04.45.914.6量取取儀儀器器高高和和目目標(biāo)標(biāo)高高的的中中誤誤差差一般不會0.5cm，故取mi=mv=0.5cm。將此值及及不同級別別儀器的精精度指數(shù)代代入（1－30）式，可得得測定地形形點(diǎn)的高程程誤差，見見下表。數(shù)字法測圖圖地形點(diǎn)（（實(shí)地）高高程中誤差差（cm）大比例尺地地形圖數(shù)據(jù)據(jù)采集四種作業(yè)模模式:全站儀+電子手簿記記錄,繪草圖,人機(jī)交互編編碼全站儀+PDA/手提電腦,現(xiàn)場交互編編碼全站儀記錄錄,繪草圖,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,人機(jī)交互編編碼GPSRTK,繪草圖,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,人機(jī)交互編編碼野外數(shù)據(jù)采采集草圖草圖是編碼碼間接計算算的依據(jù)點(diǎn)號和記錄錄點(diǎn)號一致致,相對位置正正確草圖上地形形要素以符符號繪制或或用注記說說明地形測繪采采點(diǎn)地貌取點(diǎn)方方法圖地形測繪采采點(diǎn)2、測圖控制網(wǎng)網(wǎng)的布設(shè)2.1、測圖平面首首級控制網(wǎng)網(wǎng)的等級選選擇為工程建設(shè)設(shè)的規(guī)劃設(shè)設(shè)計而進(jìn)行行的測圖工工作，測區(qū)區(qū)面積大小小不一，對測圖圖的要求也也各有不同同。因此，，為這些測測圖而布設(shè)設(shè)的控制網(wǎng)，精度要要求也隨情情況而變。。各測區(qū)的的首級控制制網(wǎng)，可因因地制宜選選用不同的等等級。如：測區(qū)范范圍不大，，精度要求求不是很高高，則可以以選擇一、二級級小三角〔或一、二（三）級導(dǎo)線〕、E級GPS控制網(wǎng)作為測區(qū)的首首級控制。。2.1、測圖平面首首級控制網(wǎng)網(wǎng)的等級選選擇（續(xù)1）在我國現(xiàn)行行的《城市測量規(guī)規(guī)范》和《全球定位系系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》(2009版)中，將平面面控制網(wǎng)的的等級依次次劃分為：：二、三、、四等三角角或C級、D級、E級GPS控制網(wǎng)，一一、二級小小三角或一一、二、三三級導(dǎo)線（或一、二二級導(dǎo)線））。其中三角測測量的等級級，是沿用用《國家三角測測量規(guī)范》所規(guī)定的測角精度度指標(biāo)（二、三三、四等等三角網(wǎng)網(wǎng)測角角中誤誤差分分別規(guī)規(guī)定為±1.0″″、±1.8″、±2.5″″）。這里沒有有列一等三三角，A級、B級GPS控制網(wǎng)這些些等級，是是因?yàn)楣こ坛虦y量測區(qū)區(qū)面積一般般較小，上上列的二等等、三等、、四等三角角和C級、D級、E級GPS控制網(wǎng)已經(jīng)經(jīng)夠用。2009版規(guī)范2001版規(guī)范2.2、測圖控制網(wǎng)網(wǎng)的設(shè)計1、收集測區(qū)內(nèi)內(nèi)已有的平平面、高程程控制和地地形圖等測測繪資料。。在收集資料料時應(yīng)查明明施測年代代、作業(yè)單單位、依據(jù)據(jù)規(guī)范、采采用的基準(zhǔn)和成果精度等。其中，，基準(zhǔn)和成果精度是應(yīng)重點(diǎn)查查明的因素素。當(dāng)已知點(diǎn)之之間的距離離投影到測區(qū)所在的的位置或測區(qū)平均高高程面所引起的邊邊長變形值值不低于網(wǎng)網(wǎng)中最弱邊邊精度要求求（如四等網(wǎng)網(wǎng)為1/4.5萬）時，則可對對其換算后后加以利用用。否則，，應(yīng)考慮重重新確定已已知點(diǎn)。2.2、測圖控制網(wǎng)網(wǎng)的設(shè)計（續(xù)1）2、測圖控制網(wǎng)網(wǎng)的圖上設(shè)設(shè)計。測圖控制網(wǎng)網(wǎng)的設(shè)計一一般在小比比例尺圖上進(jìn)行行。對于面面積較大的的測區(qū)，可可在1:50000比例尺圖上上進(jìn)行。而面積較小小的，測圖圖精度要求求又較高的的測區(qū)，則則多在1:10000比例尺圖上進(jìn)行。。3、測圖控制制網(wǎng)的精度度估算。測圖控制網(wǎng)網(wǎng)的精度估估算一般在在微機(jī)上利用已已有的程序序，只需輸輸入各控制制點(diǎn)的設(shè)計計坐標(biāo)概略略值、觀測測量的預(yù)計精精度及必要要的基準(zhǔn)，，即可計算算出坐標(biāo)協(xié)協(xié)因數(shù)陣，，并按需要要輸出點(diǎn)位誤誤差橢圓要要素、方向向、邊長誤誤差等精度度指標(biāo)。2.3、測圖控制網(wǎng)網(wǎng)設(shè)計（優(yōu)化）的質(zhì)量準(zhǔn)則則1、網(wǎng)的精度度。網(wǎng)中點(diǎn)位中中誤差、邊邊長相對中中誤差以及及最弱邊相對中誤差差等，應(yīng)符符合相應(yīng)等等級的精度度要求。2、網(wǎng)的可靠靠性?？刂凭W(wǎng)的可可靠性是指指網(wǎng)中有足足夠數(shù)量的的多余觀測，使其其具有探測測（檢測）出觀測值中中粗差的能能力和抵抗抗觀測值中殘存粗差差對平差成成果的影響響的能力。。3、網(wǎng)的成本本?？刂凭W(wǎng)的成成本一般包包括用于設(shè)設(shè)計、埋石石、交通運(yùn)輸、儀器器設(shè)備購置置、觀測、、計算、檢檢查驗(yàn)收等等各項(xiàng)費(fèi)用用。4、監(jiān)監(jiān)測測網(wǎng)網(wǎng)的的靈靈敏敏度度。。這是是對對變變形形觀觀測測網(wǎng)網(wǎng)設(shè)設(shè)計計提提出出的的要要求求。。監(jiān)監(jiān)測網(wǎng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)點(diǎn)變變形的能能力稱作作監(jiān)測網(wǎng)網(wǎng)的靈敏敏度。2.4、測圖控制制網(wǎng)的布布測方法法1、采用導(dǎo)線網(wǎng)、、附合導(dǎo)導(dǎo)線等形式布布測控制制網(wǎng)。2、采用GPS靜態(tài)測量量技術(shù)布測控制制網(wǎng)。當(dāng)當(dāng)采用GPS靜態(tài)測量量技術(shù)布設(shè)設(shè)控制網(wǎng)網(wǎng)時，在在充分考考慮測區(qū)區(qū)情況的的前提下下，可以以采用邊聯(lián)式、點(diǎn)聯(lián)聯(lián)式等形式布布設(shè)。3、采用GPSRTK定位技術(shù)術(shù)布測控制制網(wǎng)。4、采用經(jīng)經(jīng)典的三角網(wǎng)形形式布測控制制網(wǎng)。3、地形圖的的測繪3.1、地形圖測測繪方法法在規(guī)劃設(shè)設(shè)計階段段的工程程測量中中，地形形圖的測測繪一般般采用平板儀測繪法（（白紙測測圖）、、航空攝攝影測量量法、內(nèi)內(nèi)外業(yè)一一體化數(shù)數(shù)字測圖圖法等。目前，由由于白紙測圖圖生產(chǎn)工藝藝落后，，只能生生產(chǎn)模擬擬地形圖圖，因而，較大大的工程程測量單單位已不不采用。。另外，由由于航空攝影影測量方方法只適合于于大范圍圍的成圖圖，成圖圖周期相對較較長，且且它對測測繪人員員的技術(shù)術(shù)素質(zhì)、、儀器設(shè)設(shè)備也提提出了較較高要求，因因此，該該方法不不具有代代表性。。3.1、地形圖測測繪方法法（續(xù)））內(nèi)外業(yè)一一體化數(shù)數(shù)字測圖圖技術(shù)不但可以以提供數(shù)數(shù)字產(chǎn)品品，且產(chǎn)產(chǎn)品便于保管、、運(yùn)輸，，又利于于更新修修測，而而且可以以滿足建建立各種種信息系系統(tǒng)的需要，，因此大大比例尺尺內(nèi)外業(yè)業(yè)一體化化數(shù)字測測圖技術(shù)術(shù)近幾年年發(fā)展很很快。測圖比例例尺的選選擇測圖比例例尺影響響著控制制網(wǎng)的布布設(shè)方案案、觀測測精度、、地形點(diǎn)點(diǎn)密度、、以及等等高線間間隔，比比例尺的的大小又又影響著著圖面所所表示的的內(nèi)容的的精確程程度、詳詳細(xì)程度度和明晰晰程度這這些都是是影響設(shè)設(shè)計工作作的基本本盡速因因素。測測圖比例例尺的選選擇，是是工程測測量中的的一個重重要問題題。第二部分分、施工工測量1、施工測測量的任任務(wù)工程建設(shè)設(shè)經(jīng)過勘勘測設(shè)計計階段，，為工程程提供了了施工圖和設(shè)計圖資資料，作為工工程施工工的依據(jù)據(jù)。在工工程施工工階段，，施工測量量的任務(wù)務(wù)就是把圖紙上上的設(shè)計計工程在在實(shí)地付付諸實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。這時時，測量量人員的的主要任任務(wù)，就是是按照設(shè)設(shè)計要求求為工程程建筑進(jìn)進(jìn)行施工工測量，，即建立施工工控制網(wǎng)，并進(jìn)行行施工放樣樣。2、施工控控制網(wǎng)的的主要特特點(diǎn)（1）施工控控制網(wǎng)控控制范圍圍小，控控制點(diǎn)密密度大，，精度要要求較高高。與測圖區(qū)區(qū)域比較較，工程程施工范范圍較小小，一般般是2~3倍的關(guān)系系，所以，施工工控制的的控制范范圍也比比較小。。2、施工控控制網(wǎng)的的主要特特點(diǎn)（續(xù)1）（2）施工控控制網(wǎng)使使用頻繁繁。在施工過過程中，，控制點(diǎn)點(diǎn)直接用用于放樣，且是是隨著工工程施工工的進(jìn)展展而不斷斷進(jìn)行著著，一個個控制點(diǎn)點(diǎn)在放樣樣過程中可能能使用多多次，乃乃至幾十十次。這這樣，對對于控制制點(diǎn)的穩(wěn)穩(wěn)定性、、使用的方方便性性以及及點(diǎn)位位在施施工期期間保保存的的可能能性要要求比比較高高。（3）施工工干擾擾大?！，F(xiàn)代工工程施施工，，常采采用立立體交交叉作作業(yè)的的方法，工工地上上各種種建筑筑物的的施工工高度度相差差懸殊殊，加加之施施工機(jī)機(jī)械林林立，，運(yùn)輸車車輛、、施工工人員員往來來頻繁繁，嚴(yán)嚴(yán)重地地影響響了控控制點(diǎn)點(diǎn)之間間以及及控制制點(diǎn)與諸諸放樣樣點(diǎn)之之間的的通視視條件件。2、施工工控制制網(wǎng)的的主要要特點(diǎn)點(diǎn)（續(xù)2）（4）施工工控制制網(wǎng)采采用施施工坐坐標(biāo)系系。工程設(shè)設(shè)計總總平面面圖上上，建建筑物平平面位位置采采用施施工坐坐標(biāo)系系統(tǒng)（也稱稱建筑筑坐標(biāo)標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)）的坐標(biāo)標(biāo)來表示。。為了了計算算放樣樣數(shù)據(jù)據(jù)的方方便，，施工工控制制網(wǎng)也也采用用施工坐坐標(biāo)系系統(tǒng)，即即坐標(biāo)標(biāo)軸與與建筑筑主垂垂線重重合或或平行行的坐坐標(biāo)系系統(tǒng)。布設(shè)設(shè)施工工控制網(wǎng)時時，應(yīng)應(yīng)盡可可能將將這些些主要要軸線線包括括在控控制網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)，，使其其成為為控制網(wǎng)的的一條條邊。。施工控控制坐坐標(biāo)系系經(jīng)常常采用用獨(dú)立立坐標(biāo)標(biāo)系由于工工程的的軸線線是工工程的的骨架架，為為便于于工程程施工工，通通常選選用軸軸線的的方向向作為為施工工控制制網(wǎng)的的軸系系方向向，原原點(diǎn)選選在合合適的的位置置處，，這樣樣建立立的坐坐標(biāo)系系即屬屬于獨(dú)獨(dú)立的的坐標(biāo)標(biāo)系。。為實(shí)實(shí)現(xiàn)這這種坐坐標(biāo)系系與測測量坐坐標(biāo)系系的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，，就必必須建建立相相應(yīng)的的數(shù)學(xué)學(xué)轉(zhuǎn)換換模型型。見見圖5－1。模型型為：：XPOABYO'abyxXO'YO'α圖5－1式中：：α－獨(dú)立立坐標(biāo)標(biāo)系A(chǔ)BO’的縱軸軸A在測量量坐標(biāo)標(biāo)系XYO中的方方位角角，XO′′、YO′′是獨(dú)立立坐標(biāo)標(biāo)系的的原點(diǎn)點(diǎn)O′在測量量坐標(biāo)標(biāo)系XYO中的坐坐標(biāo)。。施工控控制的的投影影面有有時是是任意意的當(dāng)按標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)投投影不不能滿滿足投投影精精度要要求（（一般般為1/40000）時，，經(jīng)常常設(shè)計計一種種投影影面或或投影影帶來來滿足足投影影要求求。高斯投投影變變形一、距距離的的改化化目的，，把某一一高程程面上上的平平距化化算為為高斯斯平面面上的的長度度。主要內(nèi)內(nèi)容：：參考橢橢球體體投影影改化化和高高斯距距離改改化。。1.橢球體體投影影改化化:目的：：是把把某一一高程程面上上的平平距化化算為為參考考橢球球體面面(或似大大地水水準(zhǔn)面面)上的平平距。。2.高斯距距離改改化:根據(jù)高高斯投投影的的幾何何意義義和高高斯平平面的的特點(diǎn)點(diǎn)，參參考橢橢球體體面上上的邊邊(弧長)投影成成高斯斯平面面上時時的邊邊長會會變形形。s=l-s不改化化的條條件s很小，，要求求不高高。ym<20km,s<1km獨(dú)立坐坐標(biāo)系系的特特點(diǎn)中央子子午線線通常常為通通過當(dāng)當(dāng)?shù)刂兄醒氲氐貛У牡慕?jīng)線線投影面面通常常為平平均高高程面面坐標(biāo)軸軸的指指向根根據(jù)需需要確確定可能還還存在在一定定的尺尺度變變化地面點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)換帶帶的概概念一、換換帶的的目的的1.解決投投影帶帶的統(tǒng)統(tǒng)一性性。2.解決投投影變變形大大的問問題。。高斯平平面的的特點(diǎn)點(diǎn)1)投影后后的中中央子子午線線NBS是直線線，長度不不變。2)投影后后的赤赤道ABC是直線線，保持ABC⊥NBS。3)離開中中央子子午線線的子子午線線投影影是以以二極極為終終點(diǎn)的的弧線線，離離中央央子午午線越越遠(yuǎn)，，弧線線的曲曲率越越大，，說明明離中央央子午午線越越遠(yuǎn)投投影變變形越越大。參心坐坐標(biāo)系系到獨(dú)獨(dú)立坐坐標(biāo)系系的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換①①步驟將參心心坐標(biāo)標(biāo)按要要求投投影到到指定定的投投影面面上橢球膨膨脹法法的基本本思想想是膨膨脹前前后橢橢球中中心保保持不不動，，橢球球扁率率保持持不變變，橢橢球長長半軸軸變化化，對對橢球球進(jìn)行行縮放放，使使得縮縮放之之后的的參考考橢球球的橢橢球面面與獨(dú)獨(dú)立坐坐標(biāo)系系所選選定的的平面面相切切。參心坐標(biāo)標(biāo)系到獨(dú)獨(dú)立坐標(biāo)標(biāo)系的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換指定參考考橢球和和投影高高程面的的平面坐坐標(biāo)計算算方法橢球膨脹脹法在不改變變扁率（（偏心率率）的前前提下，，改變橢橢球的長長半軸，，使改變變后的橢橢球面與與平均高高程面重重合，然然后在改改變參數(shù)數(shù)后的橢橢球基礎(chǔ)礎(chǔ)上進(jìn)行行投影。。dN=h+參心坐標(biāo)標(biāo)系到獨(dú)獨(dú)立坐標(biāo)標(biāo)系的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換①橢球平移移法的基本思思想是將將國家參參考橢球球沿獨(dú)立立坐標(biāo)系系的原點(diǎn)點(diǎn)所在的的法線進(jìn)進(jìn)行平移移，使橢橢球面與與該點(diǎn)相相切，將將坐標(biāo)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換到基基于平移移后的參參考橢球球的坐標(biāo)標(biāo)參照系系，以平平移后的的橢球?yàn)闉橐罁?jù)，，對坐標(biāo)標(biāo)進(jìn)行投投影變換換，得到到指定高高程面上上的坐標(biāo)標(biāo)。參心坐標(biāo)標(biāo)系到獨(dú)獨(dú)立坐標(biāo)標(biāo)系的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換指定參考考橢球和和投影高高程面的的平面坐坐標(biāo)計算算方法橢球平移移法不改變橢橢球形狀狀，將橢橢球沿局局部中心心所在法法線進(jìn)行行平移，，使橢球球面與平平均高程程面重合合，然后后在改變變參數(shù)后后的橢球球基礎(chǔ)上上進(jìn)行投投影。橢球平移移法參心坐標(biāo)標(biāo)系到獨(dú)獨(dú)立坐標(biāo)標(biāo)系的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換①橢球變形形法的基本思思想是先先將橢球球面沿基基準(zhǔn)點(diǎn)的的法線方方向膨脹脹到所定定義的參參考面，，橢球中中心保持持不動，，在變化化新橢球球的扁率率，使得得基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)處的法法線方向向派生前前后重合合?；鶞?zhǔn)準(zhǔn)點(diǎn)的經(jīng)經(jīng)緯度不不發(fā)生變變化。三種方法法結(jié)果對對比首先保持持WGS84橢球的中中心和軸軸向不變變，將橢橢球面沿沿點(diǎn)上橢橢球面法法線方向向移動使使參考點(diǎn)點(diǎn)的大地地高變?yōu)闉閔-Δh（與投影影面在點(diǎn)點(diǎn)相切）），以維維持點(diǎn)的的不變；；再同時時改變橢橢球長半半徑和偏偏心率，，以保證證點(diǎn)的三三維直角角坐標(biāo)保保持不變變。這樣樣確定的的區(qū)域性性橢球稱稱為E3橢球。進(jìn)一步發(fā)發(fā)展到區(qū)區(qū)域橢球球由上述方方法所得得的E3橢球面與與投影面面在參考考點(diǎn)處相相合，但但兩個面面之間仍仍有一定定偏離，，而且隨隨著與點(diǎn)點(diǎn)之間的的距離越越遠(yuǎn)，偏偏離的程程度也會會越大。。引起這這種偏差差的主要要原因是是區(qū)域性性橢球面面與投影影面之間間存在著著傾斜。。為消除除兩個面面之間的的傾斜，，可須以以參考點(diǎn)點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)中心繞繞地平正正北和正正東方向向作兩次次旋轉(zhuǎn)，，使新橢橢球面在在點(diǎn)處的的法線方方向趨近近于垂線線方向。。在參考點(diǎn)點(diǎn)上地平平直角坐坐標(biāo)系進(jìn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的同時時，E3橢球當(dāng)然然也隨之之進(jìn)行旋旋轉(zhuǎn)，則則新橢球球在位置置基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)上法線線與垂線線重合，，恰好消消除區(qū)域域橢球面面與投影影面的傾傾斜。區(qū)域橢球球面與常常規(guī)方法法的比較較常規(guī)方法法建立區(qū)區(qū)域獨(dú)立立坐標(biāo)系系主要通通過兩種種手段，，一是建建立抵償償面，二二是移動動中央子子午線。。采用抵抵償高程程面法是是使測區(qū)區(qū)中心附附近某點(diǎn)點(diǎn)的邊長長高程歸歸化值與與高斯投投影改化化值相等等,由此來確確定抵償償面的高高程。計計算表明明，該方方法確定定的區(qū)域域坐標(biāo)系系，在高高程為500米時，其其控制的的東西范范圍僅26公里，，適用于于100平方公里里左右的的區(qū)域，，其控制制面積較較小。而而相同條條件下，，建立區(qū)區(qū)域橢球球控制面面積可達(dá)達(dá)萬余平平方公里里，優(yōu)勢勢較為明明顯。區(qū)域橢球球面與常常規(guī)方法法的比較較當(dāng)采用GPS技術(shù)建立立控制網(wǎng)網(wǎng)時,在將基線向量量投影到高斯斯平面的過程程中,已進(jìn)行了高斯斯投影方向改改化,而在建立抵償償面坐標(biāo)系時時，往往并未未考慮高斯投投影方向改化化。因此，角角度畸變的產(chǎn)產(chǎn)生是不可避避免的。計算算數(shù)據(jù)表明,由實(shí)測水平角角到投影角度度所產(chǎn)生的角角度畸變最大大可達(dá)到2″，雖然測量規(guī)規(guī)范中對投影影角度變形值值未加限制，，但在高精度度的工程控制制網(wǎng)中是不可可忽視的。抵抵償面坐標(biāo)系系在理論上具具有近似意義義，而區(qū)域橢橢球在理論上上是嚴(yán)密的，，適用于高精精度的工程控控制網(wǎng)。參心坐標(biāo)系到到獨(dú)立坐標(biāo)系系的轉(zhuǎn)換④指定參考橢球球和投影高程程面的平面坐坐標(biāo)計算方法法平面上的坐標(biāo)標(biāo)變換方法相似變換拓?fù)渥儞Q斜圓柱投影應(yīng)應(yīng)用于工程測測量我國的基礎(chǔ)地地形圖均采用用橫軸圓柱投投影，就是將將圓柱面橫套套在地球面的的表面，并與與其中的一條條子午線相切切，其特點(diǎn)是是：“根據(jù)保角變換換條件，進(jìn)行行等角投影；；#中央子午線長長度保持不變變，離開中央央子午線愈遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離變形愈愈大。為減少少離開中央子子午線過遠(yuǎn)而而引起的長度度變形，一般般采用分帶投投影，即使如如此，在投影影帶邊緣的長長度變形仍然然較大，如我我國的3度帶邊長的變變形達(dá)到1/3000。對于工程施工工測量控制點(diǎn)點(diǎn)來說,既希望其長度度變形控制在在1/40000以內(nèi),又希望其為同同一坐標(biāo)系內(nèi)內(nèi),這樣會為施工工的數(shù)據(jù)計算算帶來極大便便利且不易搞搞錯.在東西跨度較較大的工程范范圍內(nèi),利用高斯-克呂格投影對對GPS空間直角坐標(biāo)標(biāo)的轉(zhuǎn)換結(jié)果果難以達(dá)到上上述要求,如果采用斜軸軸圓柱投影，，將圓柱面與與線路中心線線相切進(jìn)行投投影，就能有有效解決投影影改正的問題題。斜圓柱投影應(yīng)應(yīng)用于工程測測量(1)采用斜圓柱投投影可有效解解決長條形工工程,因東西跨度大大,采用常規(guī)高斯斯-克呂格投影帶帶來長度變形影響,但斜圓柱投影影的結(jié)果將會會與國家坐標(biāo)標(biāo)系統(tǒng)不一致致,其間存在換算算問題.(2)采用斜圓柱投投影時,投影中心線應(yīng)應(yīng)盡量選在長長條形區(qū)域的的中心線,確保工程均處處在投影中心心線的有效偏距(25km)內(nèi);點(diǎn)位偏離投影影中心線愈遠(yuǎn)遠(yuǎn),投影變形愈大大.(3)選用投影圓球球時,注意將投影高高度面取在施施工平均高度度上.(4)這種投影有效效地解決了長長度變形問題題,但投影中心線線未必會與設(shè)設(shè)計坐標(biāo)系的的坐標(biāo)軸一致致;使用時還會遇到平面面轉(zhuǎn)換,但不會引起長長度變形.EGM2008重力場模型的的應(yīng)用GPS測量技術(shù)可得得到相對于WGS84橢球的大地高高,目前由該技術(shù)術(shù)所獲得的大大地高的精度度可以達(dá)到厘厘米級甚至亞亞毫米級,而中國多采用用正常高系統(tǒng)統(tǒng)且以似大地地水準(zhǔn)面為參參考基準(zhǔn),因此有必要將將GPS獲得的大地高高轉(zhuǎn)換為正常常高,以滿足實(shí)際工工程建設(shè)的需需要。將GPS大地高轉(zhuǎn)換為為正常高的方方法有很多,基于區(qū)域似大大地水準(zhǔn)面模模型的轉(zhuǎn)換就就是其中的方方法之一。目前高精度的的區(qū)域似大地地水準(zhǔn)面的確確定主要還是是通過聯(lián)合地地球重力場模模型、地面重重力觀測數(shù)據(jù)據(jù)、數(shù)字地形形模型以及一一定密度的GPS/水準(zhǔn)數(shù)據(jù)獲得得的,但在很多缺乏乏地面重力數(shù)數(shù)據(jù)以及高精精度和高分辨辨率數(shù)字地形形模型的測區(qū)區(qū),該方法的應(yīng)用用受到了一定定程度的限制制。EGM2008重力場模型的的應(yīng)用另一種簡化的的區(qū)域似大地地水準(zhǔn)面的確確定方法是只只采用高階地地球重力場模模型以及一定定密度的GPS/水準(zhǔn)數(shù)據(jù),但由于現(xiàn)有的的地球重力場場模型的精度度和分辨率以以及GPS/水準(zhǔn)點(diǎn)密度的的限制(如360階的EGM96地球重力場模模型的分辨率率也只有約50km),由該方法所獲獲得的區(qū)域似似大地水準(zhǔn)面面模型的精度度也受到了一一定程度的制制約。EGM2008重力場模型的的應(yīng)用EGM2008是近來由