大地测量课程设计.doc

中国矿业大学China University of Mining and Technology应用大地测量学课程设计姓 名: pp 班 级: 测绘13级 学 号: 指导教师: 中国矿业大学环境与测绘学院2024/4/18 周四大地测量学课程设计目录 卫星遥感影像图控制网设计书一、卫星遥感影像图控制网设计任务书3二、测区概况简述3三、已有资料得分析利用3四、坐标系统得选择及处理方法得论证、起始数据得配置与处理5五、平面控制网布设方案5六、水准高程控制网布设方案10七、技术依据及作业方法12八、工作量综合计算及工作进程计划表17九、装备、仪器、器材及经费预算17十、上交资料清单18附:matlab精度评定代码19一、任务书对选定得一幅卫星遥感影像图,面积约100200平方千米,标定一直控制点,设计测绘地形图(1:5000)工程所需控制点,按课程设计大纲进行控制网设计。二、测区概况简述1.地理概况 本测区中心位置为东经117,北纬34。测区地面高程为+30+200m,大部分地区为平原地势较为平坦,小部分地区为丘陵湖泊,有一定得高低起伏。2.交通情况测区位于城镇地区,道路较多且四通八达,交通非常方便。3、气候情况 测区地区气候温与,雨量适中,具有寒暑变化显着、四季分明得特征,日照时数以夏季最多,冬季最少,由于受季风气候影响,降水充沛,年降水量7241210毫米,宜于野外作业时间为311月份,年平均作业时间利用率为21天/月。4.居民及居民点 测区内为城镇居民点,人口较多交通发达,建筑密集,测量作业所需人力、物力、财料及食宿均可就地解决。三、 已有资料得分析利用1.三角网与高程网成果及其精度测区内及附近有国家D级GPS网点三个:D026,D027 ,D032,施测时间不详,作业所依据得规范为工程测量规范,GB500262007,三点标石保存完好。坐标系统为1980年西安坐标系,三度分带,中央经线为东经117,1985年国家高程基准。2、已知点高斯平面坐标与水准高程如下表示:点名X/mY/mH/m备注D026182、5141980年西安坐标系高斯投影L0=1171985国家高程基准D02739、364D032143、8583、卫星遥感影像图资料:4、成果得分析利用:收集测区原有资料,了解作业单位、作业时间、执行规范、平差方法等。注意要点:起算边长得选择问题、起算方位角得选择问题、考查原有控制点点位得可靠性、针对本次控制网服务得目得作出原有成果得利用方案、测区内有没有国家高级点可以利用。四、坐标系统得选择及处理方法得论证、起始数据得配置与 处理坐标系统选择国家统一坐标系统:根据已有资料得分析,经过坐标转换,原工程区域位于高斯投影三度分带,中央子午线为117,高程为1985年国家高程基准,所以选择国家统一坐标系统。,经过计算可得:=10757m,=110m;故长度综合变形=1/630001/40000、 所以直接采用3度带国家高斯投影。五、 平面控制网布设方案:l 控制网得设计1、E级GPS控制网得设计:(1)首级控制网得等级与要求精度及测区面积有关,根据已知点确定比例尺,估算面积,确定首级控制网等级与点数,S为平均边长,Q为单个点所控制得面积:(2)考虑到工程地区大都采用GPS网作为首级控制网,结合本次任务测区内际情况,选择平均边长为2、5km。按E级GPS网得主要技术要求布设,在布设过程中,需要注意得就是,最长边与最短边得差距不可过大,以免产生较大得误差,另外虽然GPS测量时不要求相邻点之间通视,布网方式也非常灵活,但考虑到加密导线测量得需要,每个GPS点应与相邻得12个点通视。(3)对测区得地形地貌有了一定得了解后,选择合适得GPS控制点,E级GPS网点共选取12个点(112),D级GPS网点共三个(D026,D027,D032)为已知点,GPS接收机用4台,分为8个异步环来进行观测,网型布置如下:基线中误差就是按照计算。(a=10mm b=20ppm),估算最弱点得精度。（4） 采用arcmap软件可以将控制点各个未知点得高斯平面近似坐标,以及大地坐标得近似值得出:编号X/mY/mB/L/13789007、06515903、92634、228357117、17261223790003、054523933、02334、237182117、25978233783507、111519835、434、178708117、21515513790663、694518226、29234、242967117、19819623790266、819521290、17334、239617117、23110233788917、441519543、91934、227487117、21211643788203、065522179、17434、220994117、24069953787615、688517654、7934、215786117、19158663787075、937524004、80334、210793117、2604873786567、936515337、03634、206377117、16641683786409、186519702、66934、204872117、21378293784916、933517432、5434、19146117、18912103785583、684522337、92534、197377117、242354113784774、058524496、92934、19003117、265755123783567、555522576、0534、179197117、244885各基线得边长:编号SHAPE_Length112842、508865132137、241563352299、414899152293、443522172526、952901792727、596592592709、240569582341、446081382888、745519392743、104564232197、187006342719、2683594102606、600924382528、1705078102726、487586222622、841548242513、546864262944、2966656102250、5622510122065、5850623122756、0547046112335、0871611122272、0714632、一级加密导线网得设计:(1)加密控制点设计为一级导线,取E级GPS控制点为已知点进行附与导线设计,导线得平均边长为500m左右,观测方法采用全站仪按照规范要求测角,测边,估算最弱点中误差,以5cm为限,网型如下图所示:(2)采用arcmap软件可以加密导线各个未知点得高斯平面近似坐标,以及大地坐标得近似值得出:编号X/mY/mB/L/A13790389、559518692、95234、240774117、202912A23790459、409519156、50334、241395117、207945A33790287、959519588、30434、239841117、212629A43790351、459520096、30534、240404117、218144A53790186、359520502、70634、238908117、222552A63790319、709520864、65734、240103117、226484l 控制网得精度估算1. E级GPS控制网得精度估算:利用matlab精度评定后三维空间直角坐标点位精度:最弱边得相对中误差按下公式计算最弱=0、06mm5cm各基线得相对精度(三维)三维站心直角坐标点位精度2. 一级加密导线网得精度估算:按照我国工程测量规范得规定,一级导线控制网测角中误差为4,测距中误差为10mm,测距相对中误差为1/70000,每千米中误差为10。选取单位权=4。运用MATLAB软件编程进行精度估算,下表为精度估算得结果:B矩阵Qxx矩阵最弱点得点位误差:=4、22cm5cm,符合工程控制网规范要求,加密控制网设计合理。六、 水准高程控制网布设方案:l 水准高程控制网得设计测区内有三个已知高程点D026,D027与D032(1985国家高程基准),按照工程控制测量规范要求,设计布设了一个四等闭合水准路线,通过arcmap软件画图测量相邻水准点间得得距离,共有12加密水准点与三个已知水准点,平均12km一个水准点。布设时需要注意得就是,考虑到具体测量操作时会遇到得问题,水准路线最好沿道路两侧布设,设计水准路线如下图:、l 水准高程控制网得精度估算 按四等水准测量要求规范,选取每千米差中误差10mm为单位权中误差,根据matlab软件计算,系数矩阵B如下,各个点得高程得协因素阵QXX为:最弱点Q=2、0369,=1、4cm,估算最弱点高程中误差XYZ)%西安80坐标系参数a=6378137;f=1/298、257222101ee=2*ff2;N=a、/sqrt(1ee*sind(BLH(:,1)、2);XYZ(:,1)=(N+BLH(:,3)、*cosd(BLH(:,1)、*cosd(BLH(:,2);XYZ(:,2)=(N+BLH(:,3)、*cosd(BLH(:,1)、*sind(BLH(:,2);XYZ(:,3)=(N*(1ee)+BLH(:,3)、*sind(BLH(:,1);%计算各基线三维坐标三维分量dX=zeros(3*m,1);for i=1:m j=index(i,1);%第i条基线得起点编号 k=index(i,2);%第i条基线得终点编号 if j0 %将起点编号转化到XYZ矩阵对应位置 j=j+n2+1; else j=j+n2; end if k0 B(3*(i1)+1:3*i,3*(j1)+1:3*j)=eye(3); end if k0 B(3*(i1)+1:3*i,3*(k1)+1:3*k)=eye(3); end end % 随机模型协方差阵%三维空间直角坐标点位精度D=zeros(m*3);for i=1:m temp=sqrt( aa2+(b*dX(3*(i1)+1:3*i,1)/1000)、2 ); %单位 mm D(3*(i1)+1:3*i,3*(i1)+1:3*i)=diag( (temp/1000)、2 );endP=inv(D);Dx=inv(B*P*B);%各基线得相对精度(三维)for i=1:m DS(i)=0; if index(i,1)0 DS(i)=sum( diag( Dx(3*(index(i,1)1)+1:3*index(i,1),3*(index(i,1)1)+1:3*index(i,1) ) ); end if index(i,2)0 DS(i)=DS(i)+sum( diag( Dx(3*(index(i,2)1)+1:3*index(i,2),3*(index(i,2)1)+1:3*index(i,2) ) ); end relS(i,1)=sqrt(DS(i)/dS(1,i);end%三维站心直角坐标点位精度B=34、21601325; %站心纬度 所有点平均纬度L=117、1381948; %站心经度 所有点平均经度R=sind(B)*cosd(L) sind(B)*cosd(L) cosd(B) sind(L) cosd(L) 0 cosd(L)*cosd(L) cosd(B)*sind(L) sind(B);Dy=zeros(3*n1);for i=1:n1 Dy(3*(i1)+1:3*i,3*(i1)+1:3*i)=R*Dx(3*(i1)+1:3*i,3*(i1)+1:3*i)*R;end 导线网精度估算代码:load data、mat %data、mat包含以下几个数据表:index_line:(观测边得拓扑关系)index_line(i,1)为起点,index_line(i,2)为终点;% index_angle:(观测角得拓扑关系)index_angle(i,1)为测站,index_angle(i,2)为后视,index_angle(i,3)为前视% P:权阵% ptNum:(点数)ptNum(1,1)为未知点数,ptNum(1,2)为已知点数% setTab:(设置表)setTab(1,1)为观测角数,setTab(i,2)为观测边数,setTab(i,3)为测边固定误差,setTab(i,4)为测角误差,setTab(i,5)为测边比例误差% XYJS:(XY坐标近似值)未知点坐标在前,已知点坐标在后 num=setTab(1,1)+setTab(1,2); k=ptNum(1,2); B=zeros(num,k*2); % 给误差方程系数阵得元素赋0,行数就是观测值个数,列数就是未知数个数得2倍、% 由观测角列立误差方程系数 ro=2062、65; for i=1:setTab(1,1) j=index_angle(i,1);k=index_angle(i,2);h=index_angle(i,3); %取出观测角要素 if j=0 j=ptNum(1,2)+abs(j);%将测站编号转化为正值 end if k=0 k=ptNum(1,2)+abs(k);%将后视编号转化为正值 end if hptNum(1,2) & kptNum(1,2) %测站与后视均为已知点,无需操作 end if jptNum(1,2) & kptNum(1,2) & j=ptNum(1,2) %测站已知点,后视未知点 B(i,j*21)=ro*dyjk/sjk; B(i,j*2)=ro*dxjk/sjk; end if k=ptNum(1,2) & jptNum(1,2) & hptNum(1,2) %测站与前视均为已知点,无需操作 end if jptNum(1,2) & h=ptNum(1,2) %测站为已知点,前视为未知点 B(i,h*21)=ro*dyjh/sjh; B(i,h*2)=ro*dxjh/sjh; end if jptNum(1,2) %测站为未知点,前视为已知点 B(i,j*21)=B(i,j*21)ro*dyjh/sjh; B(i,j*2)=B(i,j*2)+ro*dxjh/sjh; end if j=ptNum(1,2) & h=ptNum(1,2) %测站与前视均为未知点 B(i,j*21)=B(i,j*21)ro*dyjh/sjh; B(i,j*2)=B(i,j*2)+ro*dxjh/sjh; B(i,h*21)=ro*dyjh/sjh; B(i,h*2)=ro*dxjh/sjh; end end% 由观测边列立误差方程系数 for i=1:setTab(1,2) j=index_line(i,1);k=index_line(i,2); %取出观测边要素 if j0 j=ptNum(1,2)+abs(j);%将起点编号转化为正值 end if kptNum(1,2) & kptNum(1,2) %此边为已知边,无需操作 end if jptNum(1,2) & kptNum(1,2) & j=ptNum(1,2) B(i+setTab(1,1),j*21)=dxjk/sjk(i); B(i+setTab(1,1),j*2)=dyjk/sjk(i); end if k=ptNum(1,2) & j=ptNum(1,2) B(i+setTab(1,1),j*21)=dxjk/sjk(i); B(i+setTab(1,1),j*2)=dyjk/sjk(i); B(i+setTab(1,1),k*21)=dxjk/sjk(i); B(i+setTab(1,1),k*2)=dyjk/sjk(i); end i=i+1; end %建立权阵 for i=1:num if i0 B(i,j)=1; end if k0 B(i,k)=1; endend%设1km路线长高差得权为单位权,即P0=1for i=1:setTab(1,1) P(i,i)=1/s(i)*1000;endBTPB=B*P*B; %法方程系数矩阵QXX=inv(BTPB);M0=setTab(1,3);for i=1:setTab(1,2) M(i,1)=sqrt(QXX(i,i)*M0;%M0:观测中误差,M(i):第i个位置点得高差中误差end