测绘学基础专业课程设计.doc

内蒙古科技大学

《测绘学基础课程设计》

学 院: 矿业工程学院
专 业: 测绘工程
指导老师: 王翔
姓 名: 庄丙成
学 号:
日 期: 2.25—3.9

目 录

一.设计任务及目标.................................................2
二.测区概况.......................................................2
三.控制网布设.....................................................3
3.1平面图根控制网布设.....................................................3
3.1.1首级控制网布设...............................................3
①方案一：布设闭合导线控制网..........................................5
附录一：首级闭合导线控制网..........................................5-1
②方案二：布设附合导线控制网..........................................7
附录二：首级附合导线控制网..........................................7-1
3.1.2首级控制点布网形式选择.........................................8
3.1.3二级加密控制点推算............................................8
3.2高程控制网布设.................................................8
四.分幅和编号（附录三）.............................................9-1
五.附录四：二级加密控制点布设......................................9
六.测图方法..........................................................9
方案一：小平板 + 经纬仪 测图................................................9
方案二：全站仪全野外数据采集...............................................11
方案一和方案二比较.......................................................13
七.预算.............................................................14
八.设计心得体会................................................... ..15

一.设计任务及目标
1 任务：做霍各乞矿区二号铁多金属矿床地形地质图课程设计
2 目标: 我们能把学到理论知识和实际有机结合起来，充足提升对测绘专业理论认识，更是对《测绘学基础》一个整体把握，利用所学测量理论知识，分析和处理本专业通常测量问题能力。除此之外，经过对所学知识系统复习和巩固，使我们深入掌握小地域大百分比尺地形图测绘程序和方法，从而使我们在碰到专业性测量问题时，合理处理这些问题能力得到提升，为做一名合格测量人而做准备。

二.测区概况介绍
1 矿山地质概况
霍各乞铁矿在狼山北慈，内蒙古高原南缘，行政区划属内蒙古自治区乌拉特后旗。区内地形平缓，为中低山地带，侮拔高度在1900~~2100 M。矿区处于狼山北蔑深断裂和42°纬度深大断裂之间。在区域地质结构格局中，矿区在狼山弧形结构休系顶端转折部位。
二号矿床在矿区I--3号向斜结构近圈闭仰起端。2--F2,2--F3,两大断裂经过矿床中南部及中北部，将矿床分舒成3个较大自成一体地质体。矿床共由17个矿体组成.其中F--1, Fe--2, Fe--3为3个较大矿体。
Fe--1矿体分布于笔架山倒转向料25线以西南北两具，其上部分称Fe--1<上>，下部为Fe--1<下>。定向近东西.沿走向延伸大于700 m;沿倾向最大延深1650m，未见有变薄尖灭趋势。矿怀平均厚度为43.79m。
Fe--2矿体双存于透闪石岩或透闪石化千枚岩。走向近东西。沿走向有西仰东俯趋势，控制走向长度大于500 m;控制最大垂深350m以上，平均厚度为30.66 m。
Fe--3矿体呈近东西向展布于矿床巧线以西地段。矿体产状和地层一致，控
制垂深450m。平均厚度为49.48 m。
矿石比重为3.1t/m3，岩石比重为2.7 t/m3。
2 矿山现实状况
矿山已进行露天开采，现生产水平有1 984 m、1996m、2 008 m、2 020 m、2 032 m 5个水平。1 996m水平以上原生矿石已基础采空，但岩石大盆欠剥，造成剥采比严直失调。矿山已形成上部开拓运输公
路和1994m总出人沟口，并和破碎车间和排土场相接。矿山采取15 t公路型自卸汽车运输矿石和废石。
2矿山设计概况
矿山组织技术人员自行编侧峪天开采设计台阶离度为12m。台阶坡面角65~~70°。井段后离度为36 m,安全清扫平台冤度6 m。运袖平台龙度10 m缓解坡段长度30m。
境界圈定结果为:最终边坡角上盘54°(最大值)，下盆59°(最大位).瑞帮56~~57°,盆大达成59°.露天底标高1 900m。境界内矿石蛋945.31万t.岩石且为1486.78万t，平均剥采比为1.64t/t议该设计尽天底还很宽，还能够下降2~~3个台阶)。

三.图根控制网布设
3.1平面图根控制网布设
3.1.1首级控制网布设
1、平面控制网坐标系选择
平面控制网坐标系确实定，宜满足测区内投影长度变形值小于2.5cm/km。依据我们测区所处地理位置和平均高程，在小测区范围内不至于产生超限投影长度变形，所以，小组讨论决定采取高斯正形投影3°带平面直角坐标系。
2、导线布设
1） 导线应尽可能布设成直伸形状，相邻边长不宜相差过大
2） 当导线平均边长较短时，应控制导线边数。测量精度应符合国家相关限差要求。
3、导线布设形式
1） 闭合导线：从一个已知边一个点出发，最终仍回到这个已知点上。

2） 附合导线：由一个已知边一个已知点出发，最终附合到另一已知边一个已知点上。

4、首级图根控制点选择
1） 便于测角、量边，相邻点之间必需通视，点位能长久保留
2） 便于加密、扩展和寻求
3） 观察视线超越（或旁离）障碍物应在1.3m以上
4） 便于地形测绘，点位要选在视野广阔，易于扩展、土层坚实、易于排水地方
5） 边长适宜，各导线边长最好大致相等，并尽可能避免由短边忽然转到长边，短边应尽可能少，以降低对测角精度影响
6） 图根控制点密度要求
测图百分比尺
1:500
1:1000
1:
1:5000
图根点密度（点/km2）
150
50
15
5
5、建立标志
6、测角
经纬仪对中误差不应大于1mm，导线转折角有左角和右角，附合导线通常观察左角，但闭合导线观察内角。图根导线水平角观察应采取不低于DJ6型经纬仪，观察一个测回，两个半测回之间观察值差数，不得超出40″。在每站观察工作结束前，需当声进行检验计算，若发觉观察结果超限或有错误时，应立即重新观察，直至符合要求后，方可迁站。
7、量边
导线边长可使用经过检验30m或50m钢尺进行往返丈量，往返测量较差率在通常地域应小于1/，量距困难地域应小于1/1000。假如较差凝滞满足要求，则取往返测量平均值作为边长测量结果。假如观察是两点间斜距，还应将其换算成平距。导线边长也可用电磁波测距仪观察，假如测量是斜距，则应观察垂直角，以进行倾斜更正。

8、导线测量统计
导线测量外业统计要求端正、清楚，不能涂改。
9、经纬仪导线测量内业计算

方案一：布设闭合导线控制网
闭合导线坐标计算方法：
1） 角度闭合差计算和调整
依据平面几何学，n边形内角和理论值应为（n－2）×180°。但因为观察条件限制，观察角不可避免含有误差，致使实测内角和不等于理论值，从而产生角度闭合差：
fβ＝ ∑β测－∑β理＝∑β测―（n―2）×180°
对于图根导线，角度闭合差许可值fβ容＝±40″√n，其中n为测站数。只有当fβ≤fβ容时，才可将角度闭合差反号平均分配给各个观察角，得到更正后角度值。更正后内角和应和理论值相等，以作计算校核。
2） 推算坐标方位角
沿导线前进方向左侧称左角，右侧称右角。依据超始边已知坐标方位角及更正后内角按下列公式推算各导线边坐标方位角：
α前＝α后﹢β左－180°（适适用于测左角）
α前＝α后－β左－180°（适适用于测右角）
推算过程中必需注意：假如算出α前≥360°时，则应减去360°；
假如α前＜0°时，则应加360°；最终推算出起始边坐标方位角应和原有已知坐标方位角值相等，不然应重新检验计算。
3） 坐标增量计算
坐标增量是相邻两点坐标差值，也是一个线段在坐标轴上投影长度。其中坐标增量计算为：
△XAB＝XB－XA＝lABcosαAB
△XAB＝yB－yA＝lABsinαAB
4）坐标增量闭合差计算及其调整
因为测角、量边误差和角度闭合差调整后残余误差而产生纵坐标增量闭合差和横坐标增量闭合差为：
fx＝ ∑△x测－∑△x理＝∑△x测
fy＝ ∑△y测－∑△y理＝∑△y测
导线全长闭合差为： f＝√（f2x＋f2y ）
导线测量精度以导线全长相对闭合差K表示，即：K＝f／∑l，式中∑l为导线全长，m。
经纬仪导线测量应满足精度要求：通常地域导线全长闭合差小于1／，量距困难地域小于1／1000。满足精度要求后，方可进行坐标增量闭合差分配。
坐标增量闭合差按和边长成正比标准进行分配，则第i测段坐标增量更正数为：
Vxi＝-（fx／∑l）·li ， Vyi＝-（fy／∑l）·li
分配后所得更正数应满足：∑Vxi＝- fx ， Vyi＝- fy
更正后坐标增量为：△Xi改＝△Xi＋Vxi 　， △Yi改＝△yi＋Vyi
5）坐标计算
依据已知点坐标和各测段更正扣坐标增量逐点推算各点坐标，最终推算已知点坐标应和已知坐标相等，以作检核。
X前＝X后＋△X改 ， y前＝y后＋△y改

方案二：布设附合导线控制网
附合导线坐标计算方法：
1）角度闭合差计算
如上图附合导线形式图，依据实际测量转折角所推算最终一已知边坐标方位角为：
α′EF＝αBA＋n·180°＋∑β左
式中，∑β左为未更正观察左角和
由因得到推算所得方位角和已知方位角不一致而产生角度闭合差
fβ＝α′EF－αEF
2）坐标方位角推算
角度闭合差分配后，依据起始边坐标方位角αBA和更正后角度值，推算各边坐标方位角，最终推算EF边坐标方位角α′EF应和已知方位角相同，作为计算过程检核。
3）坐标增量计算
依据各导线边连长和坐标方位角计算坐标增量，其计算方法和闭合导线相同。
4） 坐标增量闭合差计算和调整
理论上， △x理＝X终－X起
△y理＝y终－y起
实际测量中产生坐标增量闭合差fx和fy
fx＝∑△x测－∑△x理
fy＝∑△y测－∑△y理
5)计算坐标
坐标增量闭合差分配后，依据起始边一高级控制点坐标，和更正后坐标增量，根据和闭合导线计算相同方法，逐点计算各导线点坐标。最终计算附合边高级控制点坐标应和已知坐标相同，以此作为计算检核。

3.1.2首级控制点布网形式选择
首级控制点布网形式选择：我们所测范围，建筑物密集，树木较多，相邻两点间通视受到影响，使得相邻控制点间距离受到限制。对于附合导线网，需要布设点并不比布设闭合导线少，而且导线较长，降低了精度；所以，经讨论，首级控制点布设采取闭合导线形式。

3.1.3二级加密控制点推算
①前方交会方法
图所表示，经过两已知控制点加密出一个二级控制点P
计算公式为：

②利用首级控制点，布设闭合导线或附合导线，进行二级加密控制点推算
两方法对比：依据我们所在测区范围实际情况，建筑物密集，树木较多，前方交会法需要三个已知点和加密点通视，才能完成推算和检核过程，显然，此方法不是最优加密方法，所以，经过讨论，经过布设闭合导线方法来加密二级控制点。

3.2高程控制网布设
依据首级控制网布设，在闭合或附合导线网基础上布设高程控制网。
高差闭合差计算:
fh =∑h测－∑h理
《城市测量规范》要求：对于图根水准测量，在平坦地域许可高差闭合差为
fh 容=±40″√L（mm）
式中 L——水准路线总长度，km。

高差闭合差分配标准是按和路线长度L成正比标准，将高差闭合差反号进行分配。其数学公式表示为
Vi=- fh / L *（ Li）
式中 L——水准路线总长度，km ；
Li——第i测段路线长度，km ；
Vi——分配给第i测段观察高差hi上更正数，mm 。高差闭合差分配后应该进行校核计算，若
∑Vi＝- fh ， 则说明计算无误。
最终计算更正后高差
h改 = hi + Vi

四.分幅和编号
五. 附录四：二级加密控制点布设
六.测图方法

方案一：小平板 + 经纬仪 测图
按要求，测绘一幅1：500图，分幅按40*50cm，按校园大小可分为12幅图进行测绘。
1、 图纸要求
使用一面打毛乳白色半透明聚脂薄膜图纸，厚度0.07~0.1㎜，经热定开型处理后变形率小于0.4‰。
2、绘制坐标格网要求
先在图纸上正确绘制10㎝×10㎝坐标格网，要求10㎝方格边长误差不超出0.2㎜，小方格对角线长度误差不超出0.3㎜，对角线各点应在一条直线上，偏离小于0.2㎜。检验合格后在对应格网处注明坐标值和图幅编号。
3、控制点展绘要求
全部控制点展绘好后，用百分比尺量取所绘控制点之间相邻距离，比较和实际距离差距，限差不超出0.3㎜，符合要求后用细针刺出点位，刺孔应小于0.1㎜，并按图式要求注记点号和高程。
4、 经纬仪测绘法进行碎部测量
当视线水平时，两点间水平距离计算公式： D＝100l
两点间高差计算公式： h＝i－v
式中，l，i，v分别为视距尺间隔、仪器高和觇标高，m。
当视线倾斜时，两点间水平距离计算公式： D＝100lcos2δ
两点间高差计算公式： h＝Dtanδ＋i－v
式中，δ为竖直角。
由此，可得碎部点高程为： H碎＝H站＋h
5、 碎部点测量和展绘要求
每观察20~30个碎部点后，应瞄准起始方向检验其改变，经纬仪测绘法起始方向度盘读数偏差要小于4′；绘图员应注意图面整齐、注记清楚，随测随绘随检验；地物按图式符号表示，用铅笔绘制。
6、 地形图拼接要求

地域类别

点位中误差（图上）/㎜

邻近地物点间中误差（图上）/㎜
等高线高程中误差

平地

丘陵

山地

高山地
平地、丘陵和城市建筑区
0.5
0.4
1/3
1/2
2/3
1
我们所在测区属于城市建筑区，地势平坦，所以需要满足点位中误差0.5㎜，邻近地物点间中误差0.4㎜，等高线高程中误差1/3。
7、 地形图检验和整饰
检验地物、地貌是否清楚易读，符号注记是否正确，地形点高程和等高线是否相符拼接有没有问题、有没有矛盾可疑之处，检验地物、地貌有没有遗漏、符号注记是否正确、等高线是否逼真，同时对本站所测地形进行检验，看原测地形图是否符合要求。
在拼接和检验工作基础上，对图进行整饰，使图面清楚、美观、合理。整饰次序是先图内后图外、先地物后地貌、先注记后符号。再按图式要求写出图名、图号、百分比尺、坐标系统、高程系统、测绘单位、测绘者和测绘日期。

方案二：全站仪全野外数据采集
一）仪器工具
全站仪，反光棱镜，小钢卷尺，纸张，铅笔等。
（二）作业方法
①置仪：在控制点上安置全站仪，检验中心连接螺旋是否旋紧，对中、整平、量取仪器高、开机。
②创建文件：在全站仪Menu中，选择“数据采集”进入“选择一个文件”，输入一个文件名后确定，即完成文件创建工作，此时仪器将自动生成两个同名文件，一个用来保留采集到测量数据，一个用来保留采集到坐标数据。
③输入测站点：输入一个文件名，回车后即进入数据采集之输入数据窗口，按提醒输入测站点点号及标识符、坐标、仪高，后视点点号及标识符、坐标、镜高，仪器瞄准后视点，进行定向。
④测量碎部点坐标：仪器定向后，即可进入“测量”状态，输入所测碎部点点号、编码、镜高后，正确瞄准竖立在碎部点上反光镜，按“坐标”键，仪器即测量出棱镜点坐标，并将测量结果保留到前面输入坐标文件中，同时将碎部点点号自动加1返回测量状态。再输入编码、镜高，瞄准第2个碎部点上反光镜，按“坐标”键，仪器又测量出第2个棱镜点坐标，并将测量结果保留到前面坐标文件中。按此方法，能够测量并保留其后所测碎部点三维坐标。同时绘制草图，并保持观察点点号和草图上点号一致。
⑤临时测站点测量：    在数据采集过程中，有些碎部点用已经有控制点无法测到，这时需临时增加一个测站点，临时测设点测量是依据前述碎部点测量中（侧视）菜单进行，只是在测量之前要输入临时测站点测站名而已，方法不变。其所得到坐标数据一样被保留在文件中。
（三）作业要求
测绘等高线时高程点密度应比白纸测图密度大，对1：500百分比尺测图通常丘陵地域间距为10～15m，地形突变地方应加密至6～8m。观察员和绘草图员相互配合，机内统计点点号和草图上点号相对应。

图形编辑成图
1.数据传输、图形编辑
（一）仪器工具
全站仪，计算机，传输线，草图
（二）作业方法
1．下传碎部点坐标：完成外业数据采集后，使用通讯电缆将全站仪和计算机COM口连接好，开启通讯软件，设置好和全站仪一致通讯参数后，实施下拉菜单“通讯/下传数据”命令；在全站仪上内存管理菜单中，选择“数据传输”选项，并依据提醒次序选择“发送数据”、“坐标数据”和选择文件，然后在全站仪上选择确定发送，再在通讯软件上提醒对话框上单击“确定”，即可将采集到碎部点坐标数据发送到通讯软件文本区。
2．格式转换：将保留数据文件转换为成图软件（如CASS）格式坐标文件格式。实施下拉菜单“数据/读全站仪数据”命令，在“全站仪内存数据转换”对话框中“全站仪内存文件”文本框中，输入需要转换数据文件名和路径，在“CASS坐标文件”文本框中输入转换后保留数据文件名和路径。这两个数据文件名和路径均能够单击“选择文件”，在弹出标准文件对话框中输入。单击“转换”，即完成数据文件格式转换。
3．展绘碎部点、成图：实施下拉菜单“绘图处理/定显示区”确定绘图区域；实施下拉菜单“绘图处理/展野外测点点位”，即在绘图区得到展绘好碎部点点位，结合野外绘制草图绘制地物；再实施下拉菜单“绘图处理/展高程点”。
4、选择“测点坐标”定位，使用屏幕右侧菜单区内“测点点号”项，按提醒输入采集文件，并确定。
5、绘平面图：依据野外所绘草图，利用屏幕右侧菜单逐点绘制，（在绘第一点之前，依据提醒要输入绘图百分比尺，如 1 ： 500 后回车）。以作居民地为例讲解，移动鼠标至右侧菜单“居民地”处按左键，系统便弹出图2所表示对话框。再移动鼠标到“四点房屋”图标处按左键，图标变亮表示该图标已被选中，然后移鼠标至OK处按左键。如有操作失误可按回退继续操作。
6、加注记：利用屏幕右侧菜单“文字注记”，在左边文字框或右边图块框全部能够选择，并依据提醒完成相关文字注记。
7、编辑和修改：对于图形编辑，CASS5.0提供“编辑”和“地物编辑”两种下拉菜单。其中，“编辑”是由AutoCAD提供编辑功效：图元编辑、删除、断开、延伸、修剪、移动、旋转、百分比缩放、复制、偏移拷贝等，“地物编辑”是由南方CASS系统提供对地物编辑功效：线型换向、植被填充、土质填充、批量删剪、批量缩放、窗口内图形存盘、多边形内图形存盘等。
（三）作业要求
1、数据传输时全站仪和计算机参数设置要匹配，不然无法传输。
2、在图形编辑时，要使用一切编辑命令，尤其是捕捉命令使用。
2.图幅整饰、图形输出
（一）仪器工具
计算机、数控绘图仪、图纸
（二）作业方法
1、绘图框：利用“绘图处理”菜单下“标准图幅”，并依据提醒填入图名、测量员、绘图员、检验员姓名，图廓西南角点坐标并回车，在“删除图框外实体”前打勾，确定后即可完成一幅图形绘制。
2、图形文件保留：依据文件菜单下图形保留菜单对图形进行保留。
3、打印图形 ：在“ 文件 / 图形输出 ”菜单下，依据图纸大小对页面进行设置，打印合适百分比尺地形图。
4、提交结果 ：数据采集坐标文件、图形文件、打印平面图。
5、绘图仪地图输出：选择“文件（F）”菜单下“绘图输出…”项，进入“打印”对话框。具体输出地图步骤以下：
①“打印设备”选项卡
②“打印设置”选项卡
③单击“完全预览（W）。。。”按钮对打印效果进行预览，最终单击“确定”按钮打印。
（三）作业要求
1．数据处理时，要熟悉所采取软件工作环境及基础操作要求。
2． 用电缆连接全站仪和计算机时，应选择和全站仪型号相匹配电缆，小心稳妥地连接

方案一和方案二比较
方案一和方案二相比测量和计算相对工作量要大，而且也没有方案二快捷，方便，正确优点。且平板测图图纸相对于数字地形图，易变形，易损坏，所以综合各方面原因，选择方案二——全站仪全野外观察法。

七.经费预算
2、 工期
本设计所需工期为14天

3、 人员
本设计需仪器操作1人、绘图1人、立尺2人、计算1人、统计1人，共6人。

4、 仪器
全站仪，反光棱镜，小钢卷尺，纸张，铅笔粉笔、砖石块、霍各乞霍各乞矿区二号铁多金属矿床地形地质图等。

5、 工费预算
仪器所需租赁费按市场现行价格支付；劳工费按当地物价水平及当地劳动市场价支付。

经费
项目
金额（元）
天数
累计
相关资料借阅、获取费用
0
1
0
器材费；测量仪器租借费用
100
12
1200
对应附件损花费用
20
12
240
人员公费（关键部分是雇佣立尺员）
200/人
12
14400
累计

15840

八．课程设计总结
测绘学基础课程设计是在学习测绘学基础理论课，并在地形测量实习后进行，对测绘学基础进行一次全方面、系统梳理和总结。这既使我巩固理论知识学习，又增加了我和小组组员讨论、合作机会。
经过此次课程设计，使我愈加扎实掌握了测量学基础方面知识，在设计过程中即使碰到了部分问题，但经过一一思索和查阅资料，最终我们全部找出了原因所在，完成各项内容。实践出真知，经过亲自动手实践，使我们掌握知识不再是纸上谈兵。
经过一周课程设计，我对测绘学基础课有了更深刻了解，对测绘方法、测量过程、计算过程、小组分工等有了愈加清楚了解，在这过程里，让我看到我以前有很多得过且过、了解不到位知识，在以后学习中，肯定扎实、认真对待，多加思索，把不懂知识根本掌握，为以后实际工作打好基础。课程设计即使只是书面上东西，没有实际操作，但这是实际工作前提和基础，设计好坏直接影响到测量工作效率和质量，它就如楼房施工图纸，有着很关键作用，所以我们必需重视。
这一周课程设计，既让我掌握了实际设计方法，又提升了工作能力，让我受益匪浅，感谢董红娟老师对我们帮助，使我们在专业道路上又进行了一次知识积累和能力提升。