地籍控制测量.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流地籍控制测量.精品文档.地籍控制测量一、地籍控制网基本要求     地籍控制网是为开展地籍细部测量以及日常地籍测量而布设 的测量控制网。地籍控制网的布设，在精度上要满足测定界址点 坐标精度的要求，在密度上要满足辖区内地籍细部测量的要求， 在点位埋设上要顾及日常地籍管理的需要。     地籍控制测量坐标系统尽量采用国家统一坐标系统。地籍控 制测量坐标系最好选择国家统一的3°带平面直角坐标系，使城 镇地籍控制网成为国家网的组成部分，使地籍测量能充分利用国 家控制点的成果。在条件不具备的地区，地籍控制网可采用地方 坐标系或任意坐标系。采用任意坐标系时，起算数据应在较大比 例尺的地形图或土地利用现状图上图解获取。     在进行地籍控制测量时，应将实地观测值统一投影到高斯正 射投影平面上，进行各项改正。为使不同高度海平面的观测值在 统一的平面上计算，要求把各项观测值归化至参考椭球面上（或 平均海平面上），防止引起距离变形。在这一因素的影响下，换 算到参考椭球面上 （或平均海平面上） 的两点坐标反算出的距 离，往往与实地上两点间的水平距离不一致（未顾及测量误差的 影响），这就是坐标系统的长度变形问题。地籍平面控制网的任 何两点坐标的要求长度变形小于某个限值，例如，每 km 长度变 形小于 2.5cm（即相对变形小于 1/40 000）时，这有利于正确测 定界址点的坐标、计算面积等。因此，各地区应根据当地的具体 情况，选择合适的坐标系统。 二、首级地籍控制网的布设     首级地籍控制网应能长期使用，因此布设首级地籍控制网的 范围应覆盖中长期的城市规划区域。随着全球定位系统（ GPS ） 技术的广泛应用以及 GPS 定位技术具有精度高、速度快、费用 省、操作简便、控制点间勿需通视等优势，首级平面控制网应优 先以 GPS 网形式布设，采用 GPS 接收机测定控制点的坐标。特 殊情况下，也可以用导线网、边角网、三角网等地面控制网布设 方法，采用全站仪等测定控制点的坐标。首级地籍控制网的精 度，要能保证四等网中最弱相邻点的相对点位中误差，以及四等 以下各等级控制点相对于上级控制点的点位中误差不超过 ± 5cm 。布设首级地籍控制网时，必须先制定技术设计方案，经 上级业务主管部门批准后方可实施。 三、加密控制网的布设     加密控制网应按地籍细部测量的要求安排计划，可分期、 分片布设，也可以一次整体布设完成。加密控制网可以采用 GPS 网或导线网的形式布设。当调查区域范围较大，并要求一 次整体布设加密控制网时，一般多采用 GPS 网形式布设，布设 导线网时，导线宜布设成直伸形状，当复合导线长度超过城 镇地籍调查规程规定时，应布设成结点网。结点与结点、结 点与高级点之间的导线长度 ， 不应超过复合导线长度的 0.7 倍。由于目前全站仪和 GPS 接收机的广泛应用， GPS 网和地 面控制网计算平差软件的功能增强，因此，加密控制网的等级 一般不再分级，计算时应整体平差。与地形测量相比，地籍测 量要求平面控制点有较高的密度。一般说来，地籍平面控制点 的密度每 km 2 不少于 10 点。 四、地籍图根控制网的布设     为满足地籍细部测量和日常地籍管理的需要，在基本控制 （首级网和加密控制网）点的基础上，加密的直接供测图及测量 界址点使用的控制网称为地籍图根控制网。 （一）地籍图根控制网的特点     与地形测绘的图根控制网 相比 ，地籍图根控制网有下述 特点： （ 1 ）地形测绘的图根控制网布设规格（点位密度、精度等） 由当时的测图比例尺决定，不同成图比例尺图根控制网的规格相 差很大。地籍图根控制网布设规格，应满足测量界址点坐标的精 度要求，与地籍图的比例尺大小基本无关。 （ 2 ）地形测会的图根控制点，是为地形细部测量而布设的， 测图（整个项目）完成后，便失去了其作用。因此，埋点时原则 上设临时性标志。而地籍图根控制点不仅要为当前的地籍细部测 量服务，同时还要为日常地籍管理（各种变更地籍测量、土地有 偿使用过程中的测量等）服务，因此地籍图根控制点原则上应埋 设永久性或半永久性标志。地籍图根控制点在内业处理时，应有 示意图、点之记描述。 （ 3 ） 由于地籍图根控制点密度是根据界址点位置及其密度 决 定的，几乎所有的道路上都要敷设地籍图根导线。一般说来，地 籍图根控制点密度比地形图根控制点密度要大 ， 通常每 km 2 应 布设 100400 个地籍图根控制点。 （二）地籍图根控制网布设方式     在城镇建成区，通常采用导线布设地籍图根控制网。为减少图 根控制点的二次扩展，应优先布设导线网，以一个或几个街区为单 位，布设一级地籍图根导线网，然后采用二级复合导线或导线网加 密。在建筑物稀少、通视良好的地区，可以布设地籍图根三角网。 （三）关于地籍图根导线布设的几点特殊规定 （ 1 ）当导线长度小于允许长度的 1/3 时，只要求导线全长的 绝对闭合差小于 13cm ，而不作导线相对闭合差的检查。 （ 2 ）当单导线中的边长短于 10m 时，允许不作导线角度闭 合差检查，但不得用该导线的边长及方位作为起算数据布设低一 级导线或支点。 （ 3 ）当用电磁波测距仪或电子全站仪测量导线的边长时，导 线总长允许放宽。但这时导线全长绝对闭合差不得大于± 22cm, 而相对闭合差：一级地籍图根导线不得大于 1/5 000 ，二级地籍 图根导线不得大于 1/3 000 。 五、地籍平面控制网的技术指标     地籍平面控制网的常规布设方法主要是三角网、三边网、 导线网和边角混合网。三角网是把控制点按三角形的形式连接 起来，测定三角形的所有内角以及部分边长，通过计算，得出 控制点的坐标。三边网网形结构和三角网相同，只是测定三角 形的所有边长，计算各内角，得到控制点的坐标。导线网是把 控制点连成一系列折线，或构成相连接的多边形，测定各边的 边长和相邻边的夹角，计算导线控制点的坐标。边角混合网是 指在一个网中，包含有多种网形式（包括三角网、三边网、导 线网），这种布网形式很灵活，但对控制网平差软件的性能要 求较高。三角网、三边网和导线网的主要技术指标如表 3-1 至表 3 - 5 所示。 表 3-1 三边网的主要技术指标 等级 平均边长 (km) 测距中误差（ mm ） 测距相对中误差 二等 三等 四等 一级 二级 9 4.5 2 1 0.5 ± 36 ± 30 ± 20 ± 25 ± 25 1 / 25 万 1 / 15 万 1 / 10 万 1 / 4 万 1 / 2 万 表 3-2 三角网的主要技术指标 等级 平均边长 (km) 测角中误差 ( ) 起始边边长 相对中误差 最弱边边长 相对中误差 二等 三等   四等   一级 二级 9 5   2   1 0.5 ± 1.0 ± 1.8   ± 2.5   ± 5.0 ± 10.0 1 / 30 万 ( 首级 ) 1 / 20 万 ( 首级 ) 1 / 12 万 ( 加密 ) 1 / 12 万 ( 首级 ) 1 / 8 万 ( 加密 ) 1 / 4 万 1 / 2 万 1 / 12 万   1 / 8 万 1 / 4.5 万   1 / 2 万 1 / 1 万 表 3-3 电磁波测距导线的主要技术指标 等级 导线长度 (km) 平均边长 (km) 测距中误 差 (mm) 测角中误 差 ( ) 方位角闭 合差 ( ) 导线全长相对 闭合差 三等 15 3 ± 18 ± 1.5 ± 3 n 1/60 000 四等 10 1.6 ± 18 ± 2.5  5 n 1/40 000 一级 3.6 0.3 ± 15 ± 5.0 ± 10 n 1/14 000 二级 2.4 0.2 ± 15 ± 8.0 ± 16 n 1/10 000 表中 n 为测站数 表 3-4 导线线路间距 等级 线路间距 下级导线为单导线（ m ） 下线导线为导线网（ m ） 三等 四等 一级 二级 5 000 6 000 1 700 2 000 800 1 000 500 600 6 000 8 000 2 000 2 400 1 000 1 200 表 3-5 图根导线的主要技术要求 级别 导线长 度（ km ） 平均边 长（ m ） 测回数 测回差 ( ) 方位角闭 合差 ( ) 测角中误 差 ( ) 导线全长相 对闭合差 坐标闭合 差（ m ） DJ 2 DJ 6 一级 二级 1.2 0.7 120 70 1   2 1 ± 18   ± 24 n ± 40 n ± 12 ± 18 1 / 5 000 1 / 3 000 0.22 0.22 表中 n 为测站数 六、控制网的施测   控制测量作业包括技术设计、实地选点、标石埋设、观测和 平差计算等主要步骤。平面控制网的观测元素主要是水平方向 值、斜距和天顶距。对于斜距的气象改正，还应观测气温、 气压。 （一）点名及点号    为便于今后的使用，控制网中各等级控制点的点名和点号命 名如下。    四等以上的点数量不多，除了统一编号如 -13 、 -26 以 外，还要取点名。点名通常取其所在地或其邻近的地名或单位 名，这样便于今后寻找，如水厂 -26 ，天王山 -13 等。这里 的表示三等点，表示四等点。    一级以下导线点不取名，只有统一编号。 A 一级导线点； B 二级导线点； C 一级图根点 D 二级图根点； E 支导线点。    点号统一为一个字母后，跟该等级的流水号。如： A12 一级导线点的第 12 号点； C88 一级图根点的第 88 号点。     如果测区大，实际工作时可分片编号，即一个片的编号是另 一片的同等级控制点编号最大值后的流水号。在两片间允许跳 号。例如：一个片一级图根点编号为 C1 C98 ，另一片一级图根 点编号为 C100 C195 ，再一个片一级图根点编号为 C200 C261 。     另外，同等级的三角点、导线点可以统一编号，也可以分别编号。     至今编号方法还没有统一的规定，只要有一定的规律就行。 它既便于使用，又不会混淆。在测区内不允许有两个点具有相同 的点号，但点号允许跳漏；也不允许同一个控制点有两个或两个 以上的点号。     点号在选点编定以后，一般不再改动，以后一切工作 （如控制点成果表输出、地籍图和宗地图绘制等）都沿用这个 点号。   （二）观测与记录     在控制点选点完毕后，即进入控制网外业观测阶段。由于 目前在控制测量中，已经普遍采用了电子全站仪，因此，有条 件的施测单位，应尽量采用自动电子记录方式记录每一测站的 观测值。所采用的电子记录器多为掌上型电脑，也可以是便携 机。在记录器中安装有控制网观测记录及限差检核和测站平 差、边长改化、数据管理与通信等程序。通过一根专用的电缆 连接记录器与电子全站仪，即可完成从全站仪到记录器之间的 数据传输。采用自动记录方式，不仅可以大大提高作业效率， 更主要的是可以减少许多人为的错误（如外业观测时数据读 错、听错、写错、限差检查错、测站平差错等等）。 七、地面控制网平差     当控制网外业观测结束后，即可进行控制网平差计算工作， 计算步骤为：数据整理、边长改化、坐标计算、成果输出和 归档。 （一）数据整理     数据整理的任务是将控制网的外业观测数据整理成控制网内 业平差软件所要求的格式和内容。如果控制网的观测数据是采用 人工记录方式记录的，则应从记录手簿中人工按测站列出每站所 观测的各个方向值、天顶距、斜距以及测距时的温度值和气压值， 输入到计算机后以文本文件保存。如果控制网的观测数据是采用 电子记录方式记录的，则由电子记录配套的软件，从每站的原 始观测数据中自动提取和计算出每站所观测的各个方向值、天顶 距、斜距以及测距时的温度值和气压值，并以文本文件保存。 （二）边长改化     边长改化是指将电子全站仪（或测距仪）测得的控制网中各 边的斜距值归算到已知的坐标系统中，边长改化步骤是：测距仪 加常数和乘常数改正气象改正倾斜改正归算改正 （归算至投影面）投影改正。 1 加常数及乘常数改正 S 1 = S + （ S / 1 000.0 · K + C ） / 1 000.0 (3-1) 式中： S 观测的斜距值，单位： m ； K 测距仪的乘常数，单位： mm / km ； C 测距仪的加常数，单位： m ； S 1 S 经改正后的斜距值，单位： m 。 2 气象改正 S 2 = S 1 + S 1 · K 1 - K 2 · 0.000 1 · P /( 1 + 0.003 66 · T) · 10 -6 （ 3-2 ） 式中： K 1 、 K 2 - 测距仪的气象改正系数，可以从仪器说明书 的气象改正公式中得到； P 气压，单位： mmHg ； T 温度，单位： o C ； S 1 见公式（ 3-1 ）； S 2 S 1 经气象改正后的斜距值，单位： m 。 3 倾斜改正 ? = sin(V) KK · S 2 · / 2 · R      (3-3) D 。 = S 2 · sin ( V - ? ) （ 3-4 ） 式中： V 天顶距； KK 大气折光系数； 206 265 ； R 地球曲率半径，单位： m ； ? 天顶距改正数，单位： s ； S 2 见公式（ 3-2 ） D 。倾斜改正后的水平距离，单位： m 。 4 归算改正 D 1 = D 0 D 0 · H H 。 +h /R      (3-5) 式中： H 测区平均高程，单位： m H 0 投影面高程，单位： m ； h 大地水准面差距，单位： m ； D 1 平距 D 0 归算至投影面上的长度，单位： m ； D 0 见公式（ 3-4 ）。 5 投影改正 D 2 = D 1 + D 1 ·（ Y - Y 。）2/2 · R         (3-6) 式中： Y 测区平距横坐标，单位： m ； Y 0 中央子行线横坐标，单位： m ； R 地球曲率半径，单位： m ； D 1 见公式（ 3-5 ）； D 2 经过归算和投影改正的平距，单位： m 。 如果在网平差计算软件中已经考虑了边长的归算改正和投影 改正，则控制网的平差输入文件中，边长观测值应使用只经过倾 斜改正后的平距 D 。；反之，控制网的平差输入文件中，边长观 测值应使用经过归算改正和投影改正的平距 D 2 。 （三）坐标计算     控制网坐标计算是控制网平差的主要环节，一般由计算机软 件自动计算完成。早期的控制网平差软件大都是在 PC-1500 或 PE500 袖珍机上运行，仅能处理较小规模的网，而且随着网形 （导线网、三角网、三边网等）的不同，需要用不同的程序，程序 的通用性较差，处理速度很慢。后来一些专家将 PC-1500 或 PE500 的平差程序移植到了能在微机 DOS 系统下运行，但程序的 通用性和方便性等方面基本没有改善。目前的控制网平差软件基 本都是在微机上基于 Windows 98 / 2000 操作系统下运行的，程序 的各方面性能都得到了很大的改善，它除具有控制网概算、平差、 精度评定及成果输出等功能外，还提供了一些实用的功能，如控 制网优化设计、网图显绘、粗差剔除、方差分量估计、贯通误差 影响值计算、闭合差计算、叠置分析、坐标变换及换带计算等。 八、GPS 技术在地籍平面控制测量中的应用     GPS 定位技术以其精度高、速度快、费用省、操作简便等 优良特性被广泛应用于地籍控制测量中。应用 GPS 卫星定位技 术建立的控制网叫 GPS 控制网（简称 GPS 网）。 GPS 网可分为两 大类：一类是全球或全国性的高精度 GPS 网，这类 GPS 网中相邻 点的距离在数千千米至上万千米，其主要任务是作为全球高精度 坐标框架或全国高精度坐标框架，为全球性地球动力学和空间科 学方面的科学研究工作服务，或用以研究地区性的板块运动或地 壳型变规律等问题。另一类是区域性的 GPS 网，包括国家 C 、 D 、 E 级 GPS 网或专为工程项目（如城镇地籍测量、水利枢纽、城市 地铁、隧道等）布测的工程 GPS 网，这类网的特点是控制区域有 限（控制一个市或一个地区），边长短（一般从几百米到 20 千 米），观测时间短（从快速静态定位的几分钟至一两个小时）。     GPS 系统包括三大部分：空间部分 GPS 卫星星座；地 面控制部分地面监控系统；用户设备部分 GPS 信号接 收机。    GPS 信号接收机（简称 GPS 接收机）的结构分为天线单元 和接收单元两部分，对于测地型接收机，两个单元一般分成两 个独立的部件，观测时将天线单元安置在测站上，接收单元置 于测站附近的适当地方，用电缆线将两者连接成一个整机。也 有的将天线单元和接收单元制作成一个整体，观测时将其安置 在测站点上。 GPS 接收机的任务是：捕获到待测卫星的信号， 并跟踪这些卫星观测，实时计算出测站的三维坐标。     GPS 控制网测量与常规地面控制网测量相类似，在实际工 作中也可划分为方案设计、外业实施及内业数据处理三个 阶段。 （一） GPS 控制网方案设计     GPS 控制网技术设计的主要依据是 GPS 测量规范（规程） 和测量任务书。 GPS 测量规范（规程）是国家测绘行业管理部 门制定的技术法规，目前 GPS 网设计依据的规范（规程）有： 1992 年国家测绘局发布的测绘行业标准全球定位系统（ GPS ） 测量规范； 1998 年建设部发布的行业标准全球定位系统城市 测量技术规程；各部委根据本部门 GPS 工作的实际情况制定的 其他 GPS 测量规程或细则。在 GPS 方案设计时，首先依据测量 任务提交的 GPS 网的精度、密度和经济指标，再结合规范（规 程）规定并现场踏勘，具体确定各点间的连接方法，各点设站观 测的次数、时段长短等布网观测方案。 （二） GPS 控制网测量精度标准及分类     对于各类 GPS 控制网的精度设计主要取决于网的用途。用 于城市或工程的 GPS 控制网，可根据相邻点的距离和精度，参 照 1998 年建设部发布的行业标准全于定位系统城市测量技术 规程中的二、三、四等和一、二级，见表 3 - 6 。 表 3-6 GPS 测量精度分级 等级 平均距离（ km ） a (mm) b (ppm.D) 最弱边相 对精度 二 三 四 9 5 2 10 10 10 2 5 10 1 / 12 万 1 / 8 万 1 / 4.5 万 （续） 等级 平均距离（ km ） a (mm) b (ppm.D) 最弱边相 对精度 一级 二级 1 1 10 15 10 20 1 / 2 万 1 / 1 万 当边长小于 200m 时，以边长中误差小于 20mm 来衡量。 （三） GPS 测量的外业实施     GPS 测量外业实施包括外业准备、数据观测和成果整理三 个阶段。 1 、外业准备 外业准备阶段的主要工作是进行技术设计和 选点埋厂。技术设计首先应根据有关规程说明、测区范围、测量 任务的目的及精度要求，测区已有测量资料的状况以及测区所采 用的参考坐标系统，考虑 GPS 技术的特点，在实地踏勘的基础 上，优化设计 GPS 网布设方案。该技术设计应包括各点间连 接方法，设站次数和观测时段等；还需要根据作业日期的卫星状 态图表，制订作业进程安排计划。     GPS 网的各点之间一般不要求通视，但应适当考虑下一级 测量对通视的要求。 GPS 点的点位应选在视野开阔处，要避开 高压电线、变电站、电视台等设施，还应尽量选在交通方便 的地方，点位附近不应有大面积水域或不应有强烈干扰卫星 信号接收的物体，以减弱多路径效应的影响。当所选点位需 要进行水准联测时，选点人员应实地踏勘水准路线，提出有 关建议。 2 数据观测 GPS 外业施测是指用 GPS 接收机获取 GPS 卫星信号，其主要工作包括天线设置、接收机操作和测站记 簿等。     天线应与周围物体相隔一定的距离。天线的对中、整平和定 向应符合精度要求，并应精确地测天线高。在作偏心观测时应精 确测定偏心元素。     接收机操作的自动化程度相当高，一般只需要按几个功能键 就可以进行测量。     天线高度偏心元素和观测中的各种情况和问题应正确记录在 记录簿内。     为了保证 GPS 观测的质量，在施测前应对 GPS 进行检测， 并且宜在 GPS 网中加测部分电磁波测距边。 3 成果整理 外业成果整理包括 GPS 基线向量（一般是应 用厂家提供的商用软件进行），并及时计算同步观测环闭合差， 非同步多边形闭合差及重复边的较差。检查它们是否超过规定的 限差。如果超限，应分析其原因后，进行重测或补测。     外业数据观测结束后，编写技术总结，将各种技术文件、观 测手簿和计算资料整理上交。 （四） GPS 控制网平差     GPS 外业计算得到了构成基线向量的三维坐标差 X ij 、 Y ij 和 Z ij 以及它们的协方差阵，它们也是 GPS 网平差计算的 观测值。     GPS 基线向量观测值 X ij 、 Y ij 和 Z ij 可以称为WGS-84 坐标系统的三维坐标差。在建立 GPS 控制网时，根据地区的特 点和需要，建立该地区的坐标系统，或采用该地区原有的坐标 系统。为此，常常以已有的地面已知点作为起算点。同时，为 了检验和提高 GPS 控制网的精度，还在网中加测了部分高精度 电磁波测距边，有时还可能加测有其他地面观测数据（如方位 角、方向值）。所以，一般来说， GPS 网的平差计算是 GPS 与地 面数据的联合平差。因此，在 GPS 网平差时，应考虑 GPS 坐标 系统与地面参考坐标系统的尺度和方位的转换关系。     GPS 网平差中，通常以待定点在地面参考坐标系统的大 地坐标以及尺度和方位转换参数（ E x 、 E y 、 E z ）等作为未 知参数。由 GPS 网平差可求得地面参考坐标系中各点的大地 坐标，然后将它们变换为相应的高斯平面坐标，并求得相应 的精度。     GPS 控制网的平差一般采用商品化的软件系统进行，目前 GPS 网平差软件有两种，一种是 GPS 接收机厂商送给 GPS 用户 的，另一种是由国内单位自主研制开发的。