内外业一体化数字测图.doc
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1、引 言测绘领域的发展是飞速的,以前的测绘是人力加物力,而现在的测绘已是脑力加科技。随着微电子工业和计算机应用技术的飞速发展,测绘仪器电子化和自动化已成为现实。到现在,传统的测绘仪器如光学经纬仪,大平板仪都已被淘汰,出现在测绘市场的都是新的电子仪器。电子经纬仪、电子全站仪、电子水准仪已不在是测绘中的新名词,甚至还有比它们更新更先进的仪器GPS、RTK。所以现在的测绘将是一个新的时代,对测绘人员也有了更新的要求,以前的一些老测工已被时代的发展淘汰,以前的大平板手工测图也被现在的电子全站仪数字测图所代替。本次毕业设计所用的方法就是“内外业一体化数字测图”,它的数据采集速度快、精度高,成图周期短、质量
2、高、方便修测的特点是我们以后的工作测绘中的主要手段,对于我们测绘专业的学生来说,数字化成图是我们今后走上工作单位所用的最主要的方法,学会它对我们今后的工作具有很重要的意义。 通过此次毕业设计的学习,我们不但在理论上对数字化测图方法有了更好的掌握,而且在实际操作上也有了更强的锻炼。使我们的综合能力水平有了一定的提高。第一章:概 述1.1 测区概况及收集测绘资料本次毕业设计任务分两部分,一是内蒙古农业大学西区校园内首级控制,二是内蒙古霍林河水库溢洪道1:500地形图及断面图编绘。其中,内蒙古农业大学西区校园内首级控制引用的是1997年内蒙古农牧学院工程设计院提供的控制点资料;霍林河水库溢洪道1:5
3、00地形图及断面图编绘引用的是2005年6月霍林河水库测绘提供的测绘资料。1.1.1 测区概况(一)、内蒙古农业大学西区校园概况内蒙古农业大学西区校园(原内蒙古农牧学院),位于呼和浩特市区昭乌达路306号,地理坐标约东经1114北纬4050。学校始建于1952年,是内蒙古自治区创办最早的本科高等学校,至今已有50多年的历史。目前,学校西区校园占地面积约531000平方米。校园总人口近两万三千六百余人。学校交通方便。地形起伏较小,树木覆盖率较高,地物较多,通视条件较差。 (二)、内蒙古霍林河水库测区概况内蒙古霍林河水库位于霍林河市东南约8公里处。地理坐标约东经1194500,北纬453000。平
4、均海拔900米左右。测区多年平均降水量360毫米左右,多集中在6、7、8、三个月,占到全年降水量的75%。多年平均蒸发量1525毫米左右。多年平均气温0.5左右,无霜期90天左右。巴润河横穿测区,测区内人口、地物稀少,植被覆盖率较低,测区地形破碎 ,高差起伏较大。1.1.2 收集到的测绘资料(一)、内蒙古内蒙古农业大学西区校园已收集到的测绘资料1、内蒙古农业大学西区校园附近导线点3个(属呼和浩特市坐标系),水准点1个(呼和浩特高程系),可供平面及高程控制使用。2、内蒙古农业大学西区校园内5导线点四个。具体资料见表1。表 1:收集到的控制点点之记点号觇标类型点之记坐 标农17水泥桩位于农大西区报
5、告厅前沥青路西侧1.05m处,距报告厅东北角13.82m,旧图书馆东南角26.60mX:18394.075Y:22437.898H:1053.625农76300#砼淤滞位于农大西区计算机与信息工程学院楼东北角北偏东2度5分,距离为18.14m,距计算机与信息工程学院东沥青路的西道沿0.47mX:18624.119Y:22498.170H:1054.575点号觇标类型点之记坐 标农78300#砼淤滞位于农大西区报告厅东南角南偏东49度43分,距离为28.74m,距报告厅前南北路的西道沿2.82m 。X:18317.083Y:22461.469H:1053.573农79300#砼淤滞位于农大西区校
6、园内距教学主楼西北角22.8m距沥青路东道崖0.4m距主楼北人行道1m处X:18591.140Y:22385.337H:1054.350在此控制点的基础上我们又做了整个西区校园的首级平面和高程控制点9个。具体资料见表2。表2:首级控制点点之记点号觇标类型点之记坐 标ND07水泥桩 位于农大西区旧图书馆东北角北偏东51度58分,距离为25.79m,距旧图书馆前南北路的东道沿2.82mX: 18491.472Y: 22417.756H: 1054.106ND08水泥桩位于农大西区饮食服务公司楼东北角北偏东56度26分,距离为19.02m,距农大北墙栅栏杆11.03m,西面车棚东南角8.33mX:1
7、8741.651 Y:22332.906 H:1054.644ND09水泥桩位于农大西区新图书馆西北角北偏西31度13分,距离为58.32m,距图书馆北沥青路的北道沿2.65m。距西面路灯8.01m X:18782.753Y:22454.529 H:1055.112ND10铁桩位于农大西区理学院楼西南角南偏西7度10分,距离为22.06m,距“ND07”12.81m,距理学院前沥青与水泥交界1.08m X:18502.585 Y:22411.384H:1053.965ND13铁桩位于农大西区校园内, 新教学楼西北草坪小路砖缝中,距西区报告厅东南角55.96m,距新教学楼西北角30.57mX:1
8、8287.769 Y:22468.256 H:1053.629ND11铁桩位于农大西区校园内,主楼东南31.60m,机电院主楼西北角6.85m X:18539.300 Y:22539.522 H:1054.369ND14水泥桩位于农大西区校园内, 距新教学楼西北角北偏东7度10分,距离为41.73m, 距新教学楼前沥青路北道沿8.57m,东道沿15.20m X:18304.927 Y:22491.464 H:1053.607点号觇标类型点之记坐 标ND15水泥桩位于农大西区校园内, 距乳制品研究培训中心楼北偏东55度36分,距离为25.88m, 距新教学楼前沥青路西道沿8.01m,距草坪中的塑
9、像18.28m X:18355.220 Y:22579.949 H:1053.707(二)、霍林河市巴润河水库已收集到的测绘资料(1)、1:25000地形图3幅,图名:两万平,图号:125096甲4;图名:托修,图号:125096丙2;图名:瑙道敏达巴,图号:125096丁1。测绘单位:中国人民解放军总参谋部测绘局。1981年10月航摄,1982年6月调绘,1984年第一版。1954年北京坐标系,1956年黄海高程系,等高距为5米,1971年版图式。(2)、内蒙古自治区测绘局科技情报馆提供国家三角点成果5个(等一0一二,等一00八,等八九六高地, 等一0六七高地, 等乡霍鄂博南山),水准点成果
10、2个(乌鲁11-1,乌鲁12)。1.2 电子全站仪的认识(型号、内存、精度)1.2.1 电子全站仪的简介本次毕业设计中所采用的测量仪器是索佳SET510(NO:26316)全站仪。全站仪:是一个测站的全部测量工作由都一台仪器所完成。全站仪的望远镜瞄准轴与测距光轴同轴,一次瞄准能同时测出距离和角度。内置竖盘自动补偿器,能测出补偿后的天顶距,通过内部的探测设备能敏锐的检测出仪器的微小倾斜并自动给予改正。仪器正反两侧均有键盘通过选择按键,能在正反液晶显示窗内显示出水平角、天顶距、斜距、水平距离、高差、高程及X、Y坐标。能进行连续测量、跟踪测量、放样测量、悬高测量,两目标间的水平距离测量,在任何方向上
11、水平度盘都可置零。测量的各种数据信息,可直接由内部存储器存储,并通过标准接口被电子外业手簿自动记录和处理,然后输入或传送到计算机内,借助与相应的编图软件进行绘图作业。 索佳全站仪操作界面电源系统电源可充锂电池BDC46,7.2V,1300mAhBDC46可充电池单电池连续工作时间(25时)角度和距离同测约5小时(约600点),单次精测,30秒间隔,仅测角度约7小时单电池充电时间70分钟 (使用CDC61/62充电器)自动关机有效(30/15/10/5分钟无任何操作自动关机)/无效(可选)望远镜镜筒尺寸170mm物镜孔径45mm放大倍率30成像正像分辨率3最短焦距1.0m测角部角度单位 H&V3
12、60制/400制/密位制(可选)最小显示 H&V1/5(可选)测量时间小于0.5秒精度|SO/D|S12857-2 H&V5双轴自动补偿器补偿(V和H/V)/不补偿(可选)视准误差改正改正/不改正(可选)显示模式H顺时针/逆时针(可选)具有角度锁定、设置或置零功能V天顶0/水平0/水平0/90和坡度(%)(可选)测距部测距范围A:一般条件:薄雾,能见度约20km晴天,大气轻微浮动G:良好条件:无雾,能见度约40km多云,无大气浮动AP011单棱镜 A1m2400m G1m2700mAP013三棱镜 A1m3100mG1m3500m距离单位米/英尺/英寸(可选)测距模式精测/(单次/多次/平均)
13、/粗测/(单次/多次)/跟踪(可选)最小显示精测:0.001m/粗测0.001m/跟踪0.01m精度(D为距离mm单位)*使用棱镜精测:(2+310-6*D)mm粗测:(5+510-6*D)mm气象改正、输入温度、气压值 、输入ppm值 、不改正(可选)温度输入范围-30+60 (每档1)气压输入范围(5001400)hpa(每档1hpa)/(3751050)mmHg(每当1mmHg)Ppm输入范围-499ppm+499ppm(每档1 ppm)棱镜常数改正值-99mm+99mm(每档1mm)地球曲率与折射改正改正(k=0.142/k=0.20/不改正)(可选)软件和数据传输内藏程序悬高测量、偏
14、心测量、三维坐标测量、三维坐标放样、对边测量、后方交会、面积计算、方位角设置等数据内存约10000点水准器灵敏度照准部水准器30/2mm | 圆水准器10/2mm光学对中器成像:正像,放大倍率3,最短焦距0.3m工作温度-20+501.2.2 索佳SET510 全站仪技术指标简介第二章:基础测量的应用2.1 角度测量(水平角、竖直角)2.1.1 水平角测量(一)、水平角的观测方法观测水平角的方法,一般根据测量工作要求的精度和施测时所用的仪器及目标数的多少而定。常用的方法有测回法和方向观测法两种。1、测回法这种观测方法适用于观测两个方向之间的单角。为了消除仪器的2C及其它误差的影响,在水平角测量
15、中一般用盘左和盘右两个位置进行观测。盘左即观测者对着望远镜的目镜时,竖盘在观测者的左边,又称正镜,测得的角值为上半测回;盘右又称反镜,测得的角值为下半测回。盘左测角是顺时针旋转到下一个目标物,盘右测角是逆时针旋转到下一个目标物。上半测回(盘左)和下半测回(盘右)两个半测回组成一个测回,两个半测回角值之差称为半测回差,要求不能超过规定限差,即36,如果限差满足要求,可取两值的平均值作为观测者第一测回的角值。在秒值取平均的时候,要遵循“奇进偶舍”的原则。例如:(12+15)/2=13.5取14;(15+10)/2=12.5取12。为了提高测角精度,常常观测几个测回。每个测回均不得改变零方向,但必须
16、改变起始读数,起始读数递增值为180/N,目的是为了消除水平度盘分划不均匀的影响。各测回角值都满足要求后应相互比较,若各测回差限差满足要求,即24,则取各测回角值的平均值作为最后结果。2、方向观测法当观测角方向数大于两个时应采用方向观测法,其方法速度快,精度高。其中需归零的方向观测法叫全圆测回法。测量规范要求,当观测方向数大于三个时,必须进行归零。零方向的两次读数之差叫半测回归零差,其值不得超出规范要求的限差。限差要求参看下表3:表3:方向观测法水平角观测限差: 仪器类型项目 DJ2DJ6半测回归零差824一测回2C变动范围1336各测回同一归零方向值互差924光学测微器两次重合差3(二)、用
17、全站仪观测水平角步骤 安置全站仪,进行对中,整平。 先用盘左照准零方向目标A,在全站仪测量模式第二页菜单下按方位角,输入所需值按回车。顺时针旋转到下一个目标点B,精确瞄准后,仪器所显示的“HAR”即为目标点B的方向值,然后读数、记录。再用盘右照准目标B,逆时针旋转到零方向目标点A,读数、记录。即完成一测回。(三)、水平角测量中产生的误差及消减办法1、产生的误差: 照准部偏心误差(由于水平度盘刻划中心与照准部旋转中心不重合造成的)。 视准轴不垂直于横轴误差(2C值) 横轴不水平误差 2、消减办法: 观测水平角时,采用盘左盘右两次观测取平均值即可消除误差。(四)经纬仪的检验与校正1、照准部水准管的
18、检验和校正 (1)、检验方法转动照准部,使水准管轴平行于任意一对脚螺旋,调节脚螺旋,使水准器泡居中,然后,将照准部绕轴旋转180,如气泡仍居中,说明条件满足;如气泡偏离水准管中点,则说明条件不满足,应进行校正。(2)、校正方法转动两个脚螺旋,使气泡向中央移动偏离格值的一半,然后,用校正针(拨针)拨动水准管一端的校正螺丝(花眼螺丝),使气泡居中。此项检验、校正必须反复进行,直到气泡居中后,再转动180后,气泡偏离在规定范围以内为止。2、十字丝竖丝垂直于横轴的检验和校正(1)、检验方法整平仪器,用十字丝竖丝的最上端照准一固定点,拧紧照准部制动螺旋和望远镜制动螺旋。转动望远镜微动螺旋,使望远镜上下移
19、动,如果目标不离开竖丝,说明此条件满足,否则需要校正。(2)、校正方法卸下目镜的分划板护罩,用螺丝刀松开四个十字丝固定螺丝,转动十字丝环,使竖丝处于铅直位置,然后把四个螺丝拧紧。2.1.2 竖直角测量1、由角度测量原理可知,竖直角是空间直线和同一竖直面内的水平线所夹的角度。因此和水平角观测一样,竖直角也是两方向读数之差。但是,由于视线水平时,在竖直度盘上的读数为常数(90或270称为始读数),故只要在瞄准目标时,读一次数,便可确定该目标的竖直角。竖直角测量也有盘左和盘右之分。具体计算公式:盘左:= L始- L读 = 90- L读盘右:= R读 - R始 = R读 - 270目标方向线在水平线以
20、上称仰角,竖直角角值为正值,目标方向线在水平线以下称俯角,竖直角角值为负值。竖直角角值都小于等于90。2、竖直角测量中产生误差的原因及消除方法 指标差:当望远镜视线水平、竖盘指标水准管气泡居中时指标视线所指的读数比起始读数大了或小了一个值X,此值X称为竖盘指标差。 消减方法:用盘左盘右两个位置观测竖直角,取其平均值,可以消除竖盘指标差X的影响。2.2 距离及高差测量2.2.1 分 类按照所使用的仪器,工具和方法的不同,距离测量可分为距离丈量、视距测量和电磁波测距。距离丈量:用丈量工具在地面上量测两点之间的距离。视距测量:用有测量视距装置的测量仪器,按光学和三角学原理测定水平距离和高差的方法。2
21、.2.2 视距测量1、用索佳SET510全站仪进行距离测量前先完成以下四项设置:1)测距模式均值精测()、单值精测、重复粗测、单次粗测、跟踪测量、重复精测2)反射镜类型棱镜、反射片3)棱镜常数改正值(可以编辑)4)气象改正值温度、气压2、视距及高差测量原理1) 视线水平时的公式如图1所示,从与AFB的相似关系中可得= 即:d=因此水平距为:D=d+(+c)=+(+c) 令=K +c=q 则:q其中 K为视距乘常数,通常K =100;q为视距加常数,对于外对光望远镜一般为0.3m左右,对于外对光望远镜一般q=0。,T、E两点间高差。图1 视距及高差测量原理2) 视线倾斜时的公式:D= 3、测距步
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