《大地测量学》实习指导书新.docx
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《大地测量学》实习指导书新
2009级《大地测量学》实习指导书
测绘工程系
二0一一年十二月
《大地测量学》实习指导书
本实习指导书是根据测绘工程专业2009级教学计划中,测绘工程专业本科生培养目标和《大地测量学实习大纲》特制定的。
本设计的任务是
一、坐标基准设计与坐标转换;
二、一级导线网测量和导线网平差;
三、精密水准测量和水准网平差计算。
一、目的和要求
1、目的:
根据测绘工程专业教学计划有测绘工程专业本科生培养目标和实践教学计划安排,定于2011-2012学年第一学期的15-17周安排一个大地测量学实习,为期三周。
时间:
2011年12月5日至2011年12月24日
2、要求:
掌握大地测量常用基准的概念;
掌握我国大地测量常用基准或地方基准;
掌握精密导线测量方法和平差计算方法;
掌握精密水准测量方法平差计算方法。
3、指导老师:
姚吉利曹俊茹孔维华张海玲王志勇王殷行
二、大地测量实习的内容和实习安排
三、大地测量实习的任务
●坐标基准设计与坐标转换:
计算原来已有点在中央子午线为117度45分的坐标
●一级导线网测量和导线网平差:
每组两个点水平角观测和边长测量;
●精密水准测量和水准网平差计算:
学校内所有点统一平差。
四、实习步骤
第二部分导线网的基准设计
1、设计技术要求和资料准备
本次设计技术要求:
所选基准满足整个***市1:
500地形图和1:
500地籍图有测图需要。
在整个测区内已有控制点,见附录一。
这些点就是本次设计基础数据。
设计一定要规范。
2、基准设计
明确基准的定义和概念,在对已有资料的分析基础上,合理利用,找出基准参数或基准表达的公式。
✧设计好中央子午线:
中央子午线的分必须是5的整数倍(因为中央子午线拫重要,便于记忆,不选秒,只选到分的整5分或整10分,如117度55分可以,117度31分就不好了;
✧每公里和一幅50cm*50cm地图图幅的投影变形:
用y的自然的自然值计算投影变形。
地球平均曲率半径用子午曲率半径和卯酉曲率半径计算MN
R。
投影面引起的变形为负值,和高斯投影变形的符号相反;
✧测区范围:
用平均经度和纬度计算。
✧抵偿投影面设计
✧高程基准设计:
(选择56高程系统或85高程系统都可以。
3、方案论证
以上设计是否合理,要根据国家或行业规范,通过数据来说明,可用MATLAB编程计算,设计报告中可附源程序清单。
可能要编写的程序:
高斯正反算;
平面坐标转换;
三维空间坐标转换;
大地经纬度坐标和空间直角坐标转换。
4、具体步骤
1设计资料准备和有关知识(有关基准的5个理论、MATLAB在测量中和应用的学习;
254和80坐标的相互转换(为了工程使用方便,同时提供54和80坐标,(1用2个以上公共点平差计算转换参数;(2只有54坐标的点80坐标计算;(3只有80坐标的点的54坐标计算;
3计算54和80的经纬度坐标;
4测区范围和测区中心位置的确定、测区大小计算;测区平均曲率半径;
5中央子午线和抵偿面设计,计算投影变形、归算变形、综合变形;
6改中央子午线经度和抵偿面高,用第四步方法设计出多种方案;
7选择出一组合理方案作为最终的设计方案;
8整理相关资料:
原始数据、54和80的6度带坐标、设计方案论证和选择表、最终的设计方案下的高斯坐标(54和80都要提供;
第二部分一级导线测量
一二级导线的主要技术要求如下表:
注意:
1.对角度和边长进行分别测量,也可同时测量。
2.导线点要能长期保存,同时作为精密水准测量的水准点。
3.本次实习导线网比较大,各小组不进行验算,三个班的成果才能构成完整的结点形式的导线网。
4.记录坚决不能涂改和造假,更不能转抄,否则重测,如果记录错误,请将本测站“距离”列标明“作废”,本测站重测,并从下行开始记录。
如有转抄或涂改,实验成绩为“0”分,自然不能参加本课程的考试,因为这是职业道德问题。
5.记录字不能出格。
6.测角主要限差:
同一方向值的2C互差不大于13秒;上下半测回方向值之差不大于9秒;两测回同一方向值之差不在于9秒(一级导线才有此项限差;如果方向多于3个,则归零差不大天8秒,各记录员必须记牢,在一测站结束后必须算完限差,如果各项结果在限差范围之内,才能搬站,否则要重测。
第三部分精密水准测量
数字水准仪的测量限差,应该根据实验所选用的水准级别进行设置。
当所观测的数据超出限差范围时,
3、验算
水准测量验算的目的是检查外业测量成果整体是否达到要求。
若测段路线往返测不符值超限,应先就可靠程度较小的往测或返测进行整测段重测;附合路线和环线闭合差超限,应就路线上可靠程度较小,往返测高差不符值较大或观测条件较差的某些测段进行重测,如重测后仍不符合限差,则需重测其他测段。
由n个测段往返测的高差不符值∆计算往返测高差平均值的每公里偶然中误差为][4121R
nM∆∆±==
∆μ式中,∆是各测段往返测的高差不符值,取mm为单位;R是各测段的距离,取km为单位;n是
测段的数目。
如果此误差大于二等精密水准测量,每公里高差中数中误差,则不合,要重新检查记录,整理成果是否正确?
五、分组情况
大地测量实习每班分8个小组,每组5人,个别同学需要调整到其它组,必须经过指导老师同意,不得擅自改变原来分组。
六、设计报告编写
大地测量设计报告一般按下面大纲进行编写(参考本指导书。
1、前言:
设计的目的和任务、基本要求;2、实习的理论基础;3、实习内容及成果整理;4、实习收获与体会。
附录一基准设计知识
在测量数据处理过程中,经常要进行坐标系变换与基准变换。
坐标系变换就是在不同的坐标表示形式间进行变换。
基准变换是指在不同的参考基准(椭球间进行变换。
1.站心坐标系(也叫水准面切面坐标与经纬度大地坐标关系(建立摄影测量地面坐标系:
以测站P为原点,P点的法线方向为轴(指向天顶为正,轴指向过P点的大地子午线的切线北方向,轴与平面垂直,构成左手坐标系。
⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡∆∆∆⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡ZYXBLBLBLLBLBLBUENsinsincoscoscos0cossincossinsincossin其中
[]:
T
PXYZP测站点的空间直角坐标
[]T
PXYZP'':
测站点
的空间直角坐标
2.高斯投影坐标正算
(
(
(
+-+-+-++-+
+-+
=764275222425322317947961cos504015814185cos1201
1cos6
1
costttBNtttBNtBNBNxηηη((
(
(
+-+-+-++-+
++-++
=864286222426442242254331111385cos40320
3302705861cos720495cos24
cos2tttBNttttBNt
tBNtBNtBlyηηηη3.高斯投影坐标反算
+++++
++----+---+++--+
=8
64286242224284424222242
22
1575409536331385(4032045162107459061(720936635(241(2ytttNty
ttttNtytttNty
N
tBBf
fff
f
ffffffff
f
f
fffffff
fff
ffηηηηηηηη
+----+
+++++---++
=7
64275
2224253
2230720132066261(cos504018624285(cos120121(cos61cos1ytttBNytttBNytBNyBNLLffff
ff
fffff
ff
ff
fffηηη
不同地球椭球坐标系的平面相似转换(见大地测量学理工大学版的第五次课
的PPT文稿
附录二投影变形的处理方法
1、投影变形对工程测量的影响规律
工程测量控制网不但应作为测绘大比例尺图的控制基础,还应作为城市建设和各种工程建设施工放样测设数据的依据。
为了便于施工放样工作的顺利进行,要求由控制点坐标直接反算的边长与实地量得的边长,在长度上应该相等,这就是说由上述两项归算投影改正而带来的长度变形或者改正数,不得大于施工放样的精度要求。
一般来说,施工放样的方格网和建筑轴线的测量精度为1/5000~1/20000。
因此,由投影归算引起的控制网长度变形应小于施工放样允许误差的1/2,即相对误差为1/10000~1/40000,也就是说,每公里的长度改正数不应该大于10mm~2.5cm。
平面控制测量投影面和投影带的选择,主要是解决长度变形问题。
这种投影变形主要是由于以下两种因素引起的:
●实测边长归算到参考椭球面上的变形影响,其值为
m
mRHss-=∆1
●将参考椭球面上的边长归算到高斯投影面上的变形影响,其值为
2
0221⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=∆mmRyss2、投影变形的处理方法有3个
●通过改变mH从而选择合适的高程参考面,将抵偿分带投影变形,这种方法通常称为抵偿投影面的
高斯正形投影;
●通过改变my,从而对中央子午线作适当移动,来抵偿由高程面的边长归算到参考椭球面上的投影变
形,这就是通常所说的任意带高斯正形投影;
●通过既改变mH(选择高程参考面,又改变my(移动中央子午线,来共同抵偿两项归算改正变形,这就是所谓的具有高程抵偿面的任意带高斯正形投影。
3、抵偿投影面的高斯坐标系
在这种坐标系中,依然采用国家30带高斯投影,但投影的高程面不是参考椭球面而是依据补偿高斯投影长度变形而选择的高程参考面。
在这个高程参考面上,长度变形为零。
021222=∆=∆+∆=⎪⎪⎭
⎫⎝⎛-sssRHRysmmmm令可得R
yHm
22=∆,
投影面高程HHHm∆+=投
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