310国道改造工程设计说明书-本科论文.doc

目 录
摘 要 2
一 测量任务 2
二 测区概况 2
三 作业依据 3
四 已有资料利用及我公司投入仪器设备情况 3
五 平面坐标系统和高程系统及地形图规格 3
六 平面控制及高程控制 3
（一） 首级GPS控制 4
1 布点时应注意以下方面 4
2 进行观测时应注意以下几个问题 5
3 埋石的基本要求 6
4 外业成果基线解算及检核 6
5 无约束平差 7
6 进行GPS网平差数据后要求提供基本信息 8
（二） 一级导线测量 8
（三） 高程测量 9
七 地形图规格及精度要求 9
八 计划安排和经费预算精度估算 10
九 上交资料 11
附表

摘 要
为适应于城市建设的需要和城市规划的要求。更好地发挥路网的整体效益，由灵宝市负责G310国道灵宝市区段的改造建设工作。河南省交通规划勘察设计院负责勘察设计任务，我公司承担了该段线路的测绘工作，测绘1：2000 线路带状图 ，为了能够按时高质量的完成本测区的测绘任务，测绘的地形图符合国家的统一的标准，以国家统一作业标准为依据制作了本次技术设计。主要要进行了首级（GPS）控制测量，一级导线加密，四等水准测量。对平面控制和高程控制精度要求，对测图质量的控制以及内业成图规格的要求。
关键词：首级（GPS）控制 一级导线测量 地形图测绘 地形图规格
质量检核
310国道（灵宝市区段）改造工程
带状图测绘技术设计
一 测量任务
G310国道是贯通河南省东西的重要交通干道，G310国道在灵宝市由东向西从市区中心通过，严重影响到公路的通行能力；不适应于城市建设的需要和城市规划的要求。为更好地发挥路网的整体效益，由灵宝市负责G310国道灵宝市区段的改造建设工作。由河南省交通规划勘察设计院负责勘察设计任务。河南省陆通测绘系统工程有限公司承担了该段线路的测绘工作。测量任务有：
（一） 首级（GPS）控制测量
（二） 一级导线测量
（三） 四等水准测量
（四） 1：2000带状地形图测绘（设计中线两侧各250米）
二 测区概况
测区位于三门峡地区灵宝市市区北约五公里处。东起东水头村北，西至北田村北，成东西走向，东西长约四公里。测区地貌属于豫西黄土高原区，平均高程约450米左右。地形破碎，切割地形明显，多雨裂冲沟，弘农涧河和坝底河由南向北从测区穿过,另外灵宝是有名的苹果生产基地，测区果园密布，百分之七十被果园和树木覆盖通行和通视条件十分困难。
三 作业依据
（一） 《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）
（二） 《公路全球定位系统（GPS）测量规范》（JTJ/066-98）
（三） 《国家三、四等水准测量规范》（GB12898-91）
（四） 《地形图图式1：500；1：1000；1：2000》（GB/T7929-1995）
（五） 《公路勘测规范》（JTJ/066-99）
（六） 如上述规范与图示与该设计有矛盾，以本设计为准，该设计未写入或未提及以及未尽事宜按上述规范设计图示执行。
四 已有资料利用及我公司投入仪器设备情况
（一） 测区南头有灵宝城市GPS控制点，E30，E26，E14，E09与黄河勘察设计院施测的高程点I-2，I-5，I-9。控制点成果为1980年西安坐标系坐标，和1956年黄海高程系高程。城市GPS控制点E30，E26，E14，E09作为测区平面坐标起算点；黄河勘察设计院施测的高程点I-2，I-5，I-9 作为高程起算点。另外，测区还有1：10000的地形图，可以作为控制点选点埋石的参考。
（二） 仪器、软件配置及人员安排
根据该工程的工作内容，为确保工程质量，在本测区拟投入徕卡GPS530型双频接收机4台套，徕卡TCR702型全站仪、徕卡TCR406型全站仪各一台，蔡司NA2自动安平水准仪一台，笔记本电脑两台，打印机一台，汽车两部，HP design jet 3500CP绘图仪；采用南方CASS5.0测图软件等其他测绘仪器。以上测量仪器均经解放军信息工程大学测绘学院检验合格。根据该工程的合同工期和任务量，在确保工程质量的情况下，拟投入8名测量人员。其中，测量高工1人，测量助理工程师3人，技工4人。
五 平面坐标系统和高程系统及地形图规格
（一） 平面坐标系统采用1980年西安坐标系，（3º带，中央子午线为111°）。
（二） 高程系统采用1956年黄海高程系。
（三） 地形图采用正方型分幅，图幅尺寸为50cm×50cm。地形图编号按照图廓西南坐标编号，等高距采用1.0米。
六 平面控制及高程控制
为了限制测量误差的积累，保证精度，使各作业小组的测绘的地形图顺利的拼接到一块。首先在整个测区范围内布设控制点，通过测算，在统一的坐标系统中确定他们的平面位置和高程，以控制点为基础测算其他碎部点的位置及高程。平面控制测量包括首级GPS控制及一级导线测量。
（一） 首级GPS控制
沿线布设三对到四对（能够互相通视两个点为一对）6-8个GPS点与灵宝市城市GPS控制点E30，E26，E14，构成首级GPS控制网，采用1980年西安坐标系；以灵宝市城市GPS控制点E30，E26，E14，作为起算数据。以《公路全球定位系统（GPS）测量规范》 （JTJ/066-98）为依据，采用四台徕卡GPS530型双频接收机在四条基线的两端进行静态定位观测模式，采用边连式布网方案，为了网的可靠性指标，视具体情况形成3~4个同步环，2~3个复测边。
1 布点时应注意以下方面
（1）点位应设在易于安装接受设备、视野开阔 地面基础稳定，易于点的保存
的较高点上。
（2）点位目标要显著，视场周围15度以上不应有障碍物，以减小GPS信号被遮挡或被障碍物吸收。
（3）点位应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200 m；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不小于50m。以避免电磁场对GPS信号干扰。点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星信号接受的物体，以减弱多路径效应的影响。
（4）点位选择应考虑到以后GPS点作为起算边，利用常规测量方法进行加密，进行导线测量时使用方便。应选在交通方便，有利于其他观测手段扩展与联测的地方。
（5）选点人员应按技术设计进行踏勘，在实地按要求选定点位。当利用旧点时，应对旧点的稳定性、完好性，以及可用性进行检查，符合要求重新命名编号后方可利用。
（6）GPS点均应按实地绘制点之记（包括利用的旧点）。并应符合规程的要求。
（7）为了顾及原有城市测绘成果资料以及各种大比例尺地形图的沿用，将获得的WGS—84坐标系改化为原有城市坐标系统。
（8）为了测图时使用方便，尽量布在靠近设计中线的附近。
（9）GPS点的点号命名为GＸＸＸ：如G001 。
2 进行观测时应注意以下几个问题
（1）作业组保证同步观测的是同一组卫星组。
（2）其主要技术指标按照表一执行
表一
卫星高度角（°）
数据采集间隔（s）
观测时间（min）
点位几何强度因子
重复最小基线数（％）
施测
时段
有效卫星 总数
≥15
≥15
≥20
≤6
≥5
≥2
6
（3） 接收机电源电缆和天线电缆应接无误，接收机预置状态应正确，然后方可接通电源，启动接收机进行观测。
（4） 每时段开机前，作业员应量取天线高，并及时输入相关信息（测站名、日期、时段号、天线高、改正数GDOP等）信息，关机时再量取一下天线高作为检核，两次量取的天线高互差不得大于2mm，取平均值作为最后结果，记录在手薄。如果互差超限，应查明原因，提出处理意见记入测量手簿的备注栏中。天线高的量取方法应符合《规程》。
（5） 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/
（6）接收机开始记录数据后，作业员应注意查看测站信息。 接收卫星数量,卫星号。相位测量残差，实时定位结果，各通道信噪比及存储介质记录情况等。
（7）一个时间段观测过程中不得进行以下操作：关闭接收机并重新启动；进行自动测试；改变卫星高度角；改变数据采样间隔；改变天线位置；按动关闭文件和删除文件等功能键。
（8） 观测员在作业期间不得擅自离开测站，防止仪器受到震动或人为移动，防止人或其他物体靠近天线，遮挡卫星信号。接收机在观测过程中不应在接收机旁边使用对讲机、手机、雷雨过境时应关机停测，并取下天线以防雷击。
（9）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。
（10）观测中应保证接收机工作正常，数据记录正确，要随时查看仪器内存或硬盘容量，每日观测结束后，应及时把数据转存到计算机的硬或软盘上，确保观测数据不被丢失。
（11）认真检查所有规定作业项目均已完成，并符合要求，记录与资料完整方可迁站
3 埋石的基本要求
（1）GPS点以及导线点应埋设具有中心标志的标石，以精确标志点位。
（2）固定桩要选择在永久地物上做标志、带十字丝的钢钉或埋设水泥桩。点位选择在坚硬的铺装路面上时，可采用长15cm、Ø20mm的钢筋钉作为点位标志，在其顶面中心钻一小孔（或刻一个“十”字），刻痕大于一毫米，位于软质地面上的点位，埋设20cm×20cm（顶）、30cm×30cm（底）×60cm（高）的预制水泥桩或现浇，中间钢筋规格为2.0×25下端弯成U
（3）埋桩要标使桩要露出地面50mm。
（4）点的标石和标志必须稳定、坚固以利长久保存和利用。
4 外业成果基线解算及检核
为了确保观测成果和定位结果的预期精度，GPS进行质量检核，利用随机软件进行基线解算也叫进行数据预处理，GPS网相邻点间基线长度精度用下式表示：

式中：σ—标准差,mm；
a—固定误差，mm；
b—比例误差系数；
d—相邻点间距离，mm。
表二
等级
平均距离(km)
a(mm)
b(ppm.D)
最弱边相对中误差
二级
﹤1
≤15
≤20
1／1万
同步环闭合差的检查限差，由于是四台接收机同步观测，形成大量同步环，所有闭合环的分量闭合差限差：

式中：w—同步环坐标分量闭合差 （mm）
异步环闭合差的检查限差:

式中：n—闭合边边数
w—同步环坐标分量闭合差 （mm）
重复观测边的限差:
其任意俩个时段的成果较差
利用随机软件进行基线解算也叫进行数据预处理后，剔除粗差，对不合格的测站数据及时进行补测。需重测的边尽量安排到一块进行观测，
5 无约束平差
在各项质量检核符合要求后，以所有基线组成的闭合图形，以三维基线向量及相应的方差协方差阵作为观测信息以一个点的WGS-84坐标系三维坐标作为起算依据，进行GPS网无约束平差。
无约束平差中,各基线分量的改正数绝对值（、、）应满足下式要求：

式中：σ—为相应等级基线的规定精度。
否则,认为该基线或其附近的基线存在粗差,应在平差中采用软件提供的自动方法或人工方法剔除,直至满足上式要求
在国家统一坐标系统下,利用无约束平差后的可靠观测量,为了与灵宝市城市GPS点保持一致性，选择1980年国家坐标系统下进行二维约束平差。1980年西安坐标系统参考椭球基本参数：
长半径：a=6378140m
短半径：b=6356863.0188
扁率：α=1/298.257
在无约束平差确定的有效观测量基础上进行二维约束平差各基线分量的改正数与经过粗差剔除后的无约束平差结果的同一基线改正数较差绝对值(，，)应满足下式要求：

式中：σ—为相应等级规定的基线精度。
否则,认为作为约束的已知坐标存在一些误差较大的值,应采用自动或人工方法剔除误差较大的约束值,直至满足上式要求。
6 进行GPS网平差数据后要求提供基本信息
（1） 测站基本信息；
（2） 观测值数据和测站数据剔除率；
（3） 平差采用坐标系统和基本常数；
（4） 起算数据和数据处理方法；
（5） 平差结果和平差精度；
（二） 一级导线测量
在前期工作的基础上，选择以GPS点为起算依据，布设符合导线,根据1:10000地形图,实地踏勘选点，点尽量选在能够长期保存, 点位稳定，便于扩展加密的地方，平均边长300M，导线点不少于20个，为了测图时使用方便，导线点尽量布设在设计中线附近,确定点位后埋设预制混凝桩,规格和GPS桩相同,统一编号,画点之记.在同一条符合导线中边长不要相差很大,尤其要避免由长边突然变为短边情况,短边和长边的比例尽量不要小于7/10.就边长和装折角采用徕卡TC702型2"全站仪进行测量。
其主要技术指标如表三：
表三
测回数
半测回差
一测回2C互差
测回差
2
9"
13"
6"
边长要按往返观测，一测回读书较差不超过5mm，边长往返较差不超过10mm。其各项技术指标均应符合规范要求。野外测量记录、计算必须清晰、正规，不得涂改，不得就字改字和擦刮。
（三） 高程测量
GPS点和导线点的高程用水准测量的方法获得，以黄河勘察设计院施测的高程点I-2，I-5，I-9 作为高程起算依据，以《国家三、四等水准测量规范》（GB12898-91）为标准。布设成闭合路线,当条件复杂时,可布设为支水准路线,支水准路线不得超过4千米.进行往返观测,进行水准测量时,可征求选点人员意见，合理的安排工作。水准路线应尽量沿坡度小的道路布设，以减弱前后视折光的影响，尽量避免跨越河流等障碍物。当水准路线和高压输电线、地下电缆平行时，至少远离50M，以避免电磁效应对成果的影响。
其主要术指标如表四：
表四
水准仪
视线长度
（m）
前后视距差
（m）
前后视距累计差（m）
视线离地面高 （m）
附合线闭合差 （m）
蔡司NA2
≤100
≤3
≤10
≥0.2
≤25√L
L为线路长度，以公里为单位。
测量记录、计算必须清晰、正规，不得涂改，不得就字改字和擦刮。
七 地形图规格及精度要求
使用全站仪采集地形特征点的坐标和高程，使用HP design jet 3500CP绘图仪进行草图绘制；采用南方CASS5.0成图软件进行内业成图。施测之前正确输入已知测站点和定向点、检查点的坐标和高程,经检核正确后方可作业. 作业一段时间后重新定向。
（一）各种天然形成和人工修建的坡、坎的测绘按图式表示，当修建正规而明显的坡、坎比高小于0.3m图上长度短于5mm的和不正规明显的坡、坎比高小于0.5m图上长度短于15mm的均可舍去。陡坎、斜坡的源头，要从应该表示的高程开始测绘，曲线不能直穿陡坎、斜坡，要错位相接，且应与高程相符。本区有冲沟、雨裂，准确采集沟宽和沟头，图上沟宽小于0.5mm用单线雨裂表示；0.5mm以上用双线双表示；1.5mm以上用陡坎表示；5mm以上需测绘沟底等高线，没有明显上边沿线平缓冲沟（变陡线不明显）以等高线表示。
（二）农村居民地，测绘时要求准确的测定村庄外轮廓内部房屋可不逐个表示，工厂、仓库及零星分布的建筑物、分散式名房逐个按图式标定。打谷场井房、温室菜窑花房水池加固粪池安实测绘砖瓦窑坟地路边厕所安实测绘 坟群可测范围线
（三） 管线及附属设施，地面下的管线 、电力线、通讯线均要表示。
电力线、通讯线应准确标出电杆、铁塔位置,确定线路走向并进行连线。电力线应正确区分高压、低压。
（四） 供水站要表示,依比例尺绘出相应的房屋,内绘出水龙头符号,有名称的加注名称,个别室外水龙头一般不表示。
（五）成图时自然河流、水库、湖泊水面的水涯线描绘。水面有名称的注记名称,无名称的池塘注“塘”字。单双线沟渠用《图式》8.3.1表示,有堤岸的视具体情况,其堤按《图式》8.3.2中之a、b分别表示。
（六） 田埂宽度在图上大于1毫米的用双线表示,小于1毫米的用单线表示,田埂过密时可进行取舍。水稻田内不绘等高线。坎、梯田坎比高在1米以上,长度大于10米均应表示。田埂与道路重合时,用道路符号表示。垄或堤与道路重合时,要视情况而选择表示。测区内林地按《图式》11.3规定表示。公路两旁的行树不表示,大车路、水沟两边的行树应表示。
（七） 大车道按其实宽以比例尺测绘、乡村路按实际宽度依比例测绘 、小路测中心涵洞桥梁实测、路标里程碑实测标住里程消火栓实测变压器实测、沟渠应实测外肩线，地下灌渠只测绘出水口
（八） 内业成图结束后立即成图，进行调绘。对于漏测的地物及时进行补测，绘制补测草图，内业处理时把补测的坐标数据展到原地形图上，进行地形图的修补；对于一些特殊地物如电线杆等的连接关系也进行了详细的检查，并绘制草图，以备内业处理。
（九） 根据测图规范要求，图根点对于最近控制点的平面位置中误差不得超过图上±0.1mm，换算成实地点位误差为±20cm，碎部点对于邻近图根点的平面位置中误差不应超过图上±0.6mm。
（十） 图幅的接边差不得大于平面、高程中误差的二倍
（十一） 成图时点名、点号、注记字体按图式规定为准。各种地物、地貌元素应按图式规定的尺寸大小，线条粗细正规绘制。高程等各种注记的字体的大小，位置应按图式规定执行自然地理名称要选择合适、明显的地方注出，当容纳不下时，可简化注记，简注名称须能准确反映单位权属和性质。仍注不下时可移至地物旁，无法移位不得不压盖地物时，可以压盖，可压盖直线部分线段，线划不得中断，等高线遇植被符号时不中断。
（十二） 图幅号、方格网坐标、测图者、测图时间以及图幅外的一切整饰，按图式规定的格式、书写正规、齐全、不能遗漏。
八 精度估算和计划安排及经费预算
地物点精度：地物点对最近野外平面控制点的点位中误差图上不大于0.5mm，地物点间距中误差不大于图上0.4mm，山地、高山地和实测困难的旧街坊内部放宽0.5倍，即点位中误差不大于图上0.75mm，邻近地物点间距中误差不大于图上0.6mm。
高程注记点和等高线精度（m）：城市建筑区和平坦地区，铺装地面高程注记点相对临近图根点的高程中误差不大于0.15m。等高线插求点对于邻近图根点的高程中误差平地不大于1／3等高距，丘陵地不大于1／2等高距，山地不大于2／3等高距，高山地不大于1倍等高距，困难地区可放宽50﹪。平面控制点和对最近基础控制点的平面位置中误差不超过地物点平面中误差的1/5即1:2000为0.20m，。高程控制点对最近基础控制点的高程中误差不超过基本等高距的1/10，平面控制点对最近基础控制点的平面位置中误差不超过地物点平面中误差的1/5 1:2000为0.20m，1:1000为0.10m。高程控制点对最近基础控制点的高程中误差不超过基本等高距的1/10。随着静态GPS定位技术的成熟，2″仪器很容易达到要求精度。
作业区交通不便，地形复杂，测区较长，实施 不太方便。
工作量：三月四号踏勘布点，三月五号点位布设完毕，开始进行GPS测量，1～2天将布设的GPS点测量完毕，结束外业测量后进行内业解算，八号根据GPS的成果资料。进行导线加密，十号进行水准测量，十一号进行内业处理，十二号开始野外碎部点采集，两个作业组同时从两端相向作业，一周后结束外业工作，二十号进行内业数据处理和内业出图，二十一号进行外业调绘，遗漏的地物地貌及时进行补测。二十二号整饰出图。
经费预算：仪器电脑等硬件折旧消耗约1000元，车每天耗油及折旧150元，人员消耗每人每天150，如果按期交工共计消耗约3万元。预期盈利2万余元。
九 上交资料
（一） 技术设计书纸质、电子文档各一份；
（二） 技术总结纸质、电子文档各一份；
（三） GPS点、一级导线点成果表；GPS点、一级导线点点之记纸质、电子文档各一份；
（四） 最终检查验收报告
（五） 1：2000地形图纸质图一套；
（六） 数字化地形图光盘二套；

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