苏州科技大学石湖校区平面控制网建设开题报告

 2022-04-12 07:04

1. 研究目的与意义

最近几年各地高校开设测绘学科,都在建设或者更新学校的校园测量控制网以面对新世纪测绘科学技术的快速发展,以适应对我国测绘高等技术人才的需求。测绘仪器发展快速,全站仪、电子水准仪、GPS以及专用电子测量仪器等已经得到了普及,各测绘高校的校园测量控制网也随之改变以适应新仪器的发展,让学生在学校中更早、更快、更好地掌握新仪器新技术。测量控制网是各高校测绘类专业实施专业课实践教学的必要条件,也是学生提高综合实践能力的重要保障。建设一套完整、标准且可靠的校园测量控制网,可使实践教学在真实的测量环境中进行,并且可以对学生所测的数据进行客观的成果评价,保证理论与实践的密切结合。校园测量控制网的建设与使用,可以适应教学实习的特点和需要,能够保证教学具有主动性,练习时间安排有灵活性,不受制于时间和其他外界因素影响。

为保障测量类课程实践教学环节的正常开展,并提高实践教学质量,苏州科技大学校内测量实践场地进行了标准化建设。其中,石湖校区平面控制网将承担《数字地形测量学》、《大地测量学》、《GNSS原理及应用》等多门测绘类专业课程的实践教学环节,本课题将根据上述课程的具体需求,对苏州科技大学石湖校区平面控制网进行设计,并完成选点、埋石、观测和数据处理,提供可靠的控制点成果。根据教学与实习的需求,依靠现有教学资源与仪器设备,考虑测绘工程专业及相关专业教学和实习安排,遵从控制网建设原则基础上,以使校园控制网和实习实训场地达到实习要求,更切合实际生产情景。更新校园实习控制网覆盖整个校区,满足水准测量、导线测量和数字测图的实习需求,加密一定数量的线路观测点以满足实习要求,缓解实习学生较多的矛盾。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容

具体研究内容如下:

(1)技术设计:以“分级布设、逐级控制”的原则设计校园平面控制网,使得点位可以均匀覆盖整个校区,实现全面控制,保证每个点位都可以从已知点获取数据,并根据不同类型点进行点号区别。

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3. 研究的方法与步骤

1.平面控制网

如图所示,平面控制网建设技术流程,主要分为:技术设计,实地选点.标石埋设、观测平差、数据处理、成果验收和提交成果。

实地确定好点的条件后进行标石埋设,埋点可参考两种建点方式:第一种利用钢筋、水泥和水钻等工具,具体步骤为:先用水钻,钻直径63 mm,深400 mm的钻孔,砸入长约300 mm、直径15 mm的钢钎,注入适量的混凝土,打实,周围稳固,露出小段钢钎,钢钎顶端磨成半圆球状,钢钎中心制作1个深2~5 mm十字线,作为测点中心标志刻画,此类观测点易于长期保存,造价较贵,根据校园实际布点位置进行埋设。第二种将带有十字丝的水泥钉直接砸入地面即可,此类观测点容易被破坏,造价较低,根据校园实际需求选择。

2.观测平差

观测方案设计和监测周期的确定主要依据如下。

(1)《三,四等导线测量规范》

(2)《工程测量规范》

导线网采用2"级全站仪进行观测,往返观测,观测结果进行平差计算。

成果的验收和提交按照以上规定执行。

3.GPS测量

采取六台仪器三校区联测方案,每个校区放置两台,将三校区坐标统一。GPS测量个等级作业的基本技术要求应符合下图的规定。

注:当采用双频机进行快速静态观测时,时间长度可缩短为10min.GPS测量个等级的点位几何强度因子PDOP值应小于6。GPS测量应记录雨、晴、阴、云等天气状况。

4.内业计算

导线:使用测量平差软件对控制点测量成果数据进行平差处理,以提高精度。要求方位角闭合差≤16,导线全长相对闭合差≤1/10000;高程闭合差≤±20。根据内业计算结果,选定闭合差最小的作为最终成果数据。

GPS:当各项质量检验符合要求时,应以所有独立基线组成的闭合图形,以三维基线向量及其相应方差协方差阵作为观测信息,三维坐标作为起算依据,进行GPS 网的无约束平差。无约束平差应提供各控制点在WGS—84系下的三维坐标,各基线向量三个坐标差观测值的总改正数,基线边长以及点位和边长的精度信息。

在无约束平差确定的有效观测量基础上,在国家坐标系或城市独立坐标系下应进行三维约束平差或二维约束平差。约束点的已知点坐标、已知距离或已知方位,可作为强制约束的固定值,也可作为加权观测值。平差结果应输出在国家或城市独立坐标系中的二维或三维坐标,基线向量改正数、基线边长、方位以及坐标、基线边长、方位的精度信息;转换参数及其精度信息。

无约束平差中,基线向量的改正数(Va.、Vy、Vz)绝对值应满足下式要求: 当超限时,可认为该基线或其附近存在粗差基线,应采用软件提供的方法或人工方法剔除粗差基线,直至符合上述要求。

约束平差中,基线向量的改正数与剔除粗差后的无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差(dV△x、dV△y、dV△z)应符合下式要求:

当超限时,可认为作为约束的已知坐标、距离、已知方位与GPS 网不兼容,应采用软件提供的或人为的方法剔除某些误差较大的约束值,直至符合上述要求。

5.成果整理

将最终成果数据导入CASS软件,编辑后得到校园控制网电子图,整理包括控制点名称、坐标和高程的成果表。

6.成果验收

上交设计方案、原始观测手簿、平差报告、电子地图等,备份保存。

4. 参考文献

4.主要参考文献

1. 孔祥元, 郭际明. 控制测量学-第3版[M]. 武汉大学出版社, 2006.

2. 孔祥元, 郭际明, 刘宗泉. 大地测量学基础.第2版[M]. 武汉大学出版社, 2010.

3. 黄鹤, 邱冬炜, 周乐皆, 等. 校园测量控制网及其应用平台建设[J]. 测绘通报, 2017 (8): 113.

4. 杜子涛, 王德军, 徐洋, 等. 基于 GPS 技术的测量学实践教学控制网的构建[J]. 科技资讯, 2013, 34.

5. 吴迪, 李卉, 时永玲, 等. 校园测量控制网布设方案设计及在教学中的应用[J]. 江苏建筑职业技术学院学报, 2013.

6. 李刚. 基于GPS的工程测量实践教学控制网的构建[J]. 中国建设教育, 2010, 000(0Z6):81-84.

7. 李自鹏, 刘庆功. 校园测量控制网的建设[J]. 工程建设, 2019, 2(9).

8. 相祥. GPS 在城市平面控制测量中的应用与精度分析[J]. 现代测绘, 2010 (1): 15-16.

9. 张恒璟. 南方单基站CORS在校园平面控制网中的应用[J]. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版), 2010, 29(A01):37-39.

10. 张广汉. 校园GPS平面控制网建立[J]. 科技创新与生产力, 2016, 000(006):P.108-111.

5. 计划与进度安排

一、开题阶段(2022.3.8——2022.3.21):

查阅相关文献,设计方案,撰写开题报告等。

二、实验阶段(2022.3.22——2022.4.30):

按照设计方案开展数据采集及处理,包括平面控制测量、数据整理、平差计算等。

三、成果整理阶段(2022.5.1——2022.5.16):

整理外业资料,并进行成果检查,若发现问题应及时进行分析并返工。

四、报告撰写和成果提交(2022.5.17-2022.6.4):

撰写设计总结报告和答辩材料,并完成报告查重、修改、打印、装订以及提交成果。

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