邢汾高速地形图测绘技术设计书
邢汾高速（邢台段）
航空摄影测量技术设计书
河北省制图院
2008年11月
目录
目录 (1)
1 概述 (2)
1.1 任务情况 (2)
1.2测区基本概况 (2)
1.3工作内容 (2)
1.4 资料情况 (3)
1.5执行技术标准 (4)
1.6成图规格及主要技术规定 (4)
1.7进度流程 (6)
2 平面控制测量 (7)
2.1 GPS控制测量 (7)
2.2 控制点的观测与计算 (8)
3 高程控制测量 (12)
3.1 一般规定 (12)
3.2 高程控制测量的主要技术要求 (12)
3.3 观测技术要求 (13)
3.4 计算要求 (13)
4 航测数字化地形图测绘 (13)
4.1 航空摄影 (14)
4.2 像片控制测量 (15)
4.3 空三加密 (17)
4.4 DOM的制作 (18)
4.5 航测内业数据采集 (19)
4.6 外业调绘 (21)
4.7 地形图编辑 (24)
5、数字高程模型 (27)
5.1采点原则 (27)
5.2特征线 (28)
5.3文件格式 (28)
6 质量保证措施 (29)
7上交成果资料 (29)
7.1 控制资料 (29)
7.2 图件资料 (30)
7.3 文字资料 (30)
7.4 数据资料 (30)
附录A：GPS点之记 (31)
附录B：GPS测量记录手簿 (32)
1 概述
1.1 任务情况
为发展河北省高速公路建设，受河北省邢汾高速公路筹建处委托，由河北省制图院承担河北省邢台市至山西省汾阳市的高速公路（邢台段）1：2000带状地形图的测绘工作。公路主线全长约为83.4公里，其中平原区约20km，丘陵区约10km，山区约53.4km；比较线约6公里，主要位于平原区。公路主线、比较线设计路基宽度为28.5米。连接线总共约22km，邢台西环连接线设计路基宽度为24.5米、26米和12米，龙泉寺互通连接线设计路基宽度为12米，平涉连接线设计路基宽度为10米。位于邢台西平原区。互通立交6座。工期从2008年11月15日到2009年1月20日。为使该工程得以顺利实施，特编制本技术设计书。
1.2测区基本概况
本工程为河北省邢台市至山西省汾阳市高速公路（邢台段），起点为河北省邢台市，京港澳高速邢台南互通；终点为河北省与山西省交界处。公路贯穿河北省邢台市、邢台县、沙河市。属大陆性季风气候区，四季分明。年平均气温13.1℃，平均无霜期207天，平均降水量529毫米。工作范围约为：N37°00′—37°10′，E113°45′—114°30′。公路最低海拔约60米，最高海拔约1100米，大部分属于重丘或山岭地带，交通不便，工期紧张，测量作业难度很大。
1.3工作内容
1.3.1 航空摄影范围
东起自邢汾留村复合互通立交、京港澳高速邢台南互通邢临方向匝道起点以东2 km至本项目主线省界以西山西省境内10 km。全长约137km。其中推荐线全长约107km，包括平原区约33km（包括起点比较线约6.5 km），丘陵区约10km，山岭重丘区约64km；连接线总共约30km，主要位于邢台西平原区。
1.3.2 基础控制测量
1、四等GPS控制测量；
2、一级GPS控制测量；
3、三等水准测量；
4、四等光电测距三角高程测量。
1.3.3 1∶2000航测数字化地形图测量
数字地形图测绘范围为：主线和比较线为设计中心线两侧各400m；连接线为中心线两侧各200m；互通立交测绘范围一般为：2km32km。
1.3.4 1∶2000航测数字高程模型测量
数字高程模型测绘范围为：主线和比较线为设计中心线两侧各200m；连接线为中心线两侧各100m；互通立交测绘范围一般为2km32km。
1.3.5 线路接边
与相邻山西段的接边工作，基础控制测量要求联测四等点和一级点各不低于2个。并且地面控制点要联测京港澳和邢临高速公路原有四等控制点不少于2个。地形图测绘在线路的终点向外延伸500米，数字高程模型的采集在线路的终点向外延伸200米。
1.4 资料情况
1.4.1 平面控制资料
在测区范围内收集到的三角点有：II祝村、II李村、III五凹岩、 II大寨，GPS点有：C171和1174，以上控制点均有1980西安坐标系的成果，对于保存完好的点，经检测符合限差要求后，可作为本测区平面控制的起算数据。
1.4.2 高程控制资料
在测区范围内收集到的水准点有：I京邯71、I京邯73、II和内10、II和内11、II和内13、II和内15、II和内16，为1985国家高程基准成果，对于保存完好的点，经检测符合限差要求后，可作为测区高程控制的起算点使用。
1.4.3 图件资料
在测区范围内收集到河北省测绘局于2000年组织测绘的1：1万地形图和由
总参测绘局于上世纪七十年代生产的1：5万地形图。1：5万地形图可以作为外业的工作计划及设计用图，1：1万地形图可以用作外业选点的工作底图。
1.4.4 像片资料
本测区的航摄工作正在组织实施之中。航摄比例尺平原区约为1:10000，山区、丘陵区约为1：9000。航空摄影高度分别为1530米和1370米。像机焦距为153mm,黑白胶片，像幅23㎝323㎝。
1.5执行技术标准
1《公路勘测规范》（JTG C10-2007）；
2 《公路勘测规范细则》（JTG/T C10-2007）；
3《国家三、四等水准测量规范》（GB 12898-91）；
4 《1∶500、1∶1000、1∶2000地形图图式》（GB/T 7929-1995）；
5《1∶500、1∶1000 1∶2000地形图要素分类与代码》（GB14804-93）；
6 《测绘产品质量检查验收规定》(CH/T1002-95)；
7《测绘产品质量评定标准》(CH1003-95)；
8 《邢汾高速公路邢台段1：2000带状地形测量技术设计书》，简称“设计
书”。
当本设计书与其它各种规范或图式矛盾时，以设计书为准。
1.6成图规格及主要技术规定
1.6.1 平面坐标系统及高程基准
平面坐标系统
采用1980西安坐标系，为满足测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km 的要求，使用投影于抵偿高程面上的高斯投影任意带平面直角坐标系成果，即中央子午线114°10′，抵偿高程面自东向西约为：K0～K30为120米、K30～K50为340米、K50～K67为560米、K67～K73为780米、K73～K84为1000米。
高程基准
采用1985国家高程基准。平原、微丘区基本等高距为1米。重丘、山区基本等高距为2米。分界线定为K30处，该处以东等高距为1米，该处以西等高距为2米。
1.6.2成图比例尺
本测区成图比例尺为1：2000。
1.6.3 地形图分幅
地形图按线路走向自由分幅，原则上按1km线路长度成一个图幅。以路线前进方向为假定东方向，逆时针旋转90度为假定北方向。以假定北方向作为成图北方向，按照“图式”规则添加注记或符号。
图幅整体编号应为自东向西进行，自东至西按自然数编排，前面冠“XF”字头，如XF-A1、XF-A2…（表示主线）、XF-L1、XF-L2…（表示连接线）、XF-B1、XF-B2…（表示比较线）。在互通立交或者服务区处应尽可能的保证上述分幅原则，如果因幅面过大保证上述原则确实存在困难时，该公里段可分若干个图幅，首先保证主线图幅分幅即编号的连贯，其上、下图幅编号采用主线图幅号后加-1、-2表示，如XF-A30-1、XF-A30-2…、XF-B30-1、XF-B30-2…等。
1.6.4 主要精度指标
1.6.4.1平面控制
各等级平面控制测量，其最弱点点位中误差不得大于±5cm；最弱相邻点相对点位中误差不得大于±3cm；最弱相邻点边长相对中误差不得大于下表的规定。
1.6.4.2高程控制
各等级公路高程控制网最弱点高程中误差不得大于±25㎜；用于跨越水域和深谷的大桥、特大桥的高程控制网最弱点高程中误差不得大于±10㎜；每公
里观测高差和附和（环线）水准路线长度应小于下表的规定。
1.6.4.3地形测图
1.地形图图上重要地物点中误差不得大于图上±0.6mm；一般地物点中误差不得大于图上±0.8mm。
2.等高线插值的高程中误差
注：高程注记点的精度按表中0.7倍执行。
1.7进度流程
四等GPS选点、埋石
四等GPS观测、计算
一级GPS选点、埋石
一级GPS观测、计算
四等水准观测、计算
航测数字化测图
检查
开始 1周 2周 3周 4周 5周 6周 7周 8周 9周 10周 11周
2 平面控制测量
2.1 GPS控制测量
2.1.1选点
为保证将来施工放样的需要，四等点宜在距设计道路中心线50米～300米范围内，一级点位距设计道路中心线宜在50米～200米，每一点至少应有一个相邻点通视。特大型构造物每一端应埋设2个以上的四等平面控制点。点位应选在地面上，一般不应选在建筑物上。
平面控制点的布设应符合以下要求：四等平面控制网采用对点布设，平均5km布设一对点，对点之间的距离应大于500m；一级平面控制网的平均边长约为400～500m，一般沿设计道路中心线两侧交叉布设，特别困难地区距离可放宽。
所有GPS点应选在交通便利，视野开阔、和利于长期保存及方便施工放样的位置，点位周围一般不应有高度角大于15°的成片障碍物（如树木、建筑物等），选点困难的地方，允许存在高度角大于15°但水平角总和小于20°的建筑障碍物或水平角总和小于30°的树木障碍物（水平角以15°以上部分为准）；允许有高度角大于15°的柱状障碍物（如电杆等）存在，但各柱状障碍物的水平角之和不应超过20°。点位应远离大功率无线电发射源400米以上，离开电压高于10万伏的高压线150米以上，离开3.5
万伏—10万伏高压线100米以上,离开10千---35千伏高压线50米以上。
2.1.2埋石
所有GPS控制点按“摄影测量规范”要求制作，标石埋设时应高出地面2-4cm，不得超过；点位标石应埋设在土质坚实的地方，始终应以看到拟建公路中线为原则，有利于路线勘测设计和施工放样。标石顶面用红色油漆注记点名；点位选在道路铺面上或山区固定、坚硬岩石上时，可以用直径不小于12mm、长度不小于15cm顶端带有“十”字中心标志的特制钢钉代替。所有GPS点都要求绘制点之记。点之记的栓距一般应有三个方向，距离在50米以内的应量取至0.01米；大于50米时，量至0.1米；无固定地物时，可只绘略图，不量栓距。点位说明栏内应注意说明该点座落在市（县）、
乡、村的名称及大体位置。在实地标注栓距和点号时，应书写正规。表格样式具体见附录A。
2.1.4 控制点的编号
控制点的编号按起--终点方向顺序连续编号，以不重复编号为原则；若由于工程需要加设控制点时可插编最大号。具体编号如下：主线位范围内的四等控制点编号为ZD01、ZD02…,一级点编号为ZI001、ZI002…；比较线位范围内的四等控制点编号为BD01、BD02…,一级点编号为BI001、BI002…；连接线位范围内的四等控制点编号为LD01、LD02…,一级点编号为LI001、LI002…。
2.2 控制点的观测与计算
2.2.1 一般规定
1、平面控制测量采用GPS测量、导线测量方法进行。测区联测至少3个以上三等（或GPS网C级以上）的国家控制点作为起算点，联测高等级控制点的坐标系统为1980西安坐标系；已知控制点力求均匀分布，尽量保证在本项目起点处与终点处及线位中间处与国家高等级控制点联测。
2、各等级控制测量角度、长度和坐标的数字取位符合以下要求：四等控制测量角度数值取位应取至0.1秒，长度数值取位应取至0.001m,坐标数值取位应取至0.001m。一级控制测量角度数值取位应取至1秒，长度数值取位应取至0.001m,坐标数值取位应取至0.001m。
3、采用南方公司研制的GPS网平差软件GPSpro4.0进行平差。
2.2.2 GPS控制测量技术要求
1、接收机的检验：GPS测量使用双频接收机，施测前GPS接收机要进行一般检视和通电检验。GPS控制点的精度应不低于“GPS测量规范”中各级GPS点的精度，GPS测量中四等控制测量固定误差应小于5mm ,比例误差系数应小于3mm/Km,一级控制测量固定误差应小于10mm，比例误差系数应小于3mm/Km。基线测量中误差应小于下列公式计算的标准差。计算GPS测量大地高差的精度时，固定误差和比例误差系数可放宽至2倍。
σ=±22)*(d b a +
式中：σ——标准差(mm)； a ——固定误差(mm)； b ——比例误差系数(mm ／km)； d ——基线长度(km)。 2、导线测量的主要技术应符合下表要求
注：表中n 为测站数。
以测角中误差为单位权中误差。
导线网节点间的长度不得大于表中长度的0.7倍。 2.2.3、观测技术要求
1、GPS 观测的技术应符合下表的规定，观测记录表格见附录B 。
2、水平角观测的主要技术要求应符合下表的规定
2.2.4 距离测量
1、全站仪的测距要求
2 光电测距的主要技术要求应符合下表规定
注：1.测回是指照准目标一次，读数4次的过程。
2.表中a为固定误差，b为比例误差系数,D为水平距离(km)。
2.2.5 计算要求
1、当网中有两个或两个以上已知点时，应计算闭合差，考虑起算数据误差的影响，当检查数据不合格时，应对成果全面分析，另选已知点或对其中部分成果进行重测或补测。四等、一级平面控制测量计算采用严密平差法。
2平差后提供最弱点点位中误差、最若相邻点边长相对中误差、单位权中误差、测角中误差，附(闭)合导线提供角度闭合差、坐标闭合差、全长相对闭合差等精度数据。
3在WGS-84坐标系中进行三维无约束平差，检查网内GPS网的内符合精度。无约束平差合格后，进行二维约束平差。GPS测量计算进行下列检
查并提交相应资料：
1) 同一时段观测数值的数据剔除率不宜大于10%。 2) 重复基线测量的差值满足下面公式规定: s d ≤22σ
式中：s d ——重复基线测量差值(mm)； σ——标准差(mm)。
3) 各级GPS 网同步环闭合差符合下面公式规定： X W 、Y W 、Z W ≤
5n σ W ≤5
2n σ 式中：n ——环或附合路线边数； σ——标准差(mm)。
4) 各级GPS 网异步环闭合环或附合路线坐标闭合差符合下面公式规定： X V 、Y V 、Z V ≤
3
4n
σ V ≤2n σ 式中：n ——环或附合路线边数； σ——标准差(mm)。
5) 无约束平差中，基线分量的改正数绝对值满足下面公式规定：
X V ?、Y V ?、Z V ?≤3σ
式中： σ——标准差(mm)。
6) 约束平差中，基线分量的改正数与经过粗差剔除后的无约束平差结果的同一基线相应改正数较差的绝对值满足下面公式规定： X dV ?、Y dV ?、Z dV ?≤3
4σ 式中： σ——标准差(mm)。
3 高程控制测量
3.1 一般规定
3.1.1高程控制主要采用水准高程控制测量与光电测距三角高程测量相结合的方法测定，施测等级为三等，与平面控制点四等（GPS）点、一级导线（GPS）点的标石合二为一，至少联测3个三等以上（或GPS网C级以上）高等级国家控制点，高级点应均匀分布，且能有效控制本控制网。
3.1.2高程控制网每公里观测高差中误差和附合(环线)水准路线长度小于下表规定。水准网中结点间距离不应大于30km,山地可适当放宽。
3.1.3高程测量数字取位符合下表规定。
3.2 高程控制测量的主要技术要求
3.2.1 水准高程控制测量的主要技术要求应符合下表要求
注：计算往返较差时，l为水准点之间的路线长度(km)；计算附合或环线闭合差时，l 为附合或环线的路线长度(km)；n为测站数。i L为检测测测段长度，小于1公里
时按1公里计算。
3.2.2 光电测距三角高程测量的主要技术要求应符合下表要求
注：D为测距边长度，以公里计算。
3.3 观测技术要求
3.3.1 水准测量观测的主要技术要求应符合下表要求
3.3.2 光电测距三角高程测量的主要技术要求应符合下表要求，仪器和棱镜高度应使用仪器配置的测尺和专用测杆于测前、测后各测量一次，2次测量较差不得大于2cm。
3.4 计算要求
四等高程控制测量均计算路线(或环线)闭合差，线路往返测量时计算每公里观测高差偶然中误差M?，光电测距三角高程测量计算对向观测高差互差值。高程控制测量应采用严密平差法进行计算，并应计算每公里观测高差全中误差Mw。
4 航测数字化地形图测绘
本次航摄成图的作业流程如下图所示：
4.1 航空摄影
1、摄影航高和比例尺
本次航摄比例尺分别为：平原区1：10000和山区、丘陵区1：9000；设计航高分别为：平原区相对航高1530米，山区、丘陵区相对航高1370米。
2、质量控制与保障
（1）航摄质量控制与保障
①、像片重叠：航向重叠度一般不小于60%，个别最小不小于56%。旁向重叠度不小于30%，个别最小不小于13%。不能满足时应重摄。
②、像片倾斜角：不大于2度。不能满足时应重摄。
③、像片旋偏角：像片旋偏角不大于6°。不能满足时应重摄。
④、航线弯曲度：航线弯曲度不大于3%。不能满足时应重摄。
⑤、航高保持：当同一航线上相邻像片的航高差大于20m，最大航高与最小航高之差大于30m、或当同一分区内实际航高与设计航高之差大于设计航高的5%时，应根据具体情况进行重摄或补摄。
⑥、测区、分区图廓覆盖保证：航向覆盖超出摄区边界线不少于一条基线（2片）、旁向覆盖超出摄区边界线不少于像幅的50%。不能满足时应重摄。
（2）漏洞补摄：
①、航摄过程中出现的相对漏洞和绝对漏洞应及时补摄。
②、对不影响内业加密模型连接的相对漏洞，可直接在漏洞处补摄，补摄航线的长度应超出漏洞之外一条基线。
（3）航摄成果的检查与提供
①、航摄成果应按航摄质量的要求，对全部成果资料逐项进行认真检查，并详细填写有关记录。
②、确认航摄成果合格后方可提供使用。
4.2 像片控制测量
为保证本次成图的精度，在1：2000航测成图作业过程中，本工程项目像片控制测量平地、微丘地采用综合法全野外布点方案，隔片布点。重丘、山地采用平高区域网布点的布设方案。具体为：航向不超过6条基线，旁向不超过2条航线，按照平高区域网布点要求在标准点位布设像控点。当只有一条航线时，按单航带布点，采用分段6点法布设。
4.2.1像控点的基本要求
（1）点位要求
a、像片控制点点位一般应尽量布设在航向及旁向六度重叠范围内。两条航线不能共用时，则应分别布点。
b、像片控制点的选取，其目标影像应清晰、易于判别，当目标与其它像片条件矛盾时，着重考虑目标条件。
（2）选点及刺点要求
像控点目标应选刺在影像明显的线状地物交角(交角应在30°～150°之间)，小于实地0.2m的点状地物中心等处。高程急剧变化的斜坡不宜作为选刺点目标。当控制点刺在植被、高出地面或陡坎等地物边缘时，应量注其点位至地面的比高，比高量至0.Olm，并说明点位刺在何处，高程测至何处，注记在像片背面。对野外像控点的选刺。像控点点位在选刺的同时，应以适当的临时标记于实地点位，以便进行外业检查。
a、整饰要求
像片平高控制点在像片正面用直径为7mm圆圈表示，其符号、点名、高程注记用红色。
像片背面实地绘制刺点略图，说明刺点位置，刺点者、检查者及日期，略图大小为2cm32cm，符号大小与像片正面相同。
b、编号要求
平高控制点一律采用航线号加点的顺序号前冠英文字母方法编号，平高点前冠P，如：P01001，即表示第一条航带的第一个像控点。
4.2.2像片控制点的GPS外业联测
（1）采用GPS-快速静态进行像片控制点的联测，提供三维坐标。
（2）参与计算参数的点，精度不低于四等平面和四等水准高程精度，每一次新设基准站时均应检核一个平面点坐标和水准点高程，检核点平面精度可以为一级导线点精度。采用GPS拟合高程方法联测已知水准点时，若GPS信号不能满足要求时，可使用四等水准方法引出其高程作为已知水准点观测。
（3）观测要求：
卫星截止高度角≥15°；
流动站观测卫星数≥5；
卫星几何图形强度因子PDOP<6；
采样间隔为10秒；
基准站电台与流动站电台频率保持一致；
流动站的对中杆必须扶正，圆气泡应居中。
（4）刺点的位置应避免在高层建筑物的楼角，因为高层建筑物与地面的高差大，对GPS高程精度的影响很大。平高点尽量刺在矮墙、低房、平地上，高程点、检查点刺在空旷的平地上，以便于观测和高程精度的提高。当点位选在高出或低于地面的地物上时，比高测量用钢尺，量至0.01米。所有的点位应避开高大的楼群，高压电线，发射塔，高大树木等对GPS信号接收有影响的地方，点的位置还应有利于交通及人员和仪器设备的作业。
4.3 空三加密
空中三角加密测量采用VirtuoZo数字摄影测量工作站进行数据观测，利用PATB软件进行平差解算。
通过空三加密过程，对于内业检核无误的外业像控成果，直接使用外业测量数据提供下工序使用，对于外业无法获得的像控成果，使用空三加密后的成果资料提供下工序使用，对于空三加密过程中发现的精度超限点位，要分析原因，确认外业成果有误的，若像控点位于加密区内部，可以舍去。
精度指标：
a、相对定向：平地、丘陵地残余上下视差△q不应大于0.005mm；山地、高山地残余上下视差△q不应大于0.008mm。
b、模型连接较差：
△S≤0.062m23
10-
△Z≤0.042b f
m?
m23
10-式中：△S：平面位置较差，单位：米;
△Z：高程较差，单位：米；
m：像片比例尺分母；
f：摄影仪焦距，单位：毫米；
b: 像片基线长度，单位：毫米。
c:绝对定向：基本定向点残差、多余控制点的不符值及公共点的较差不得大于下表的规定。
注：①基本定向点残差为加密点中误差的0.75倍。
②多余控制点的不符值为加密点中误差的1.25倍。
③公共点的较差为加密点中误差的2.0倍。
计算过程中出现的超限和错误，应认真分析、正确处理。
4.4 DOM的制作
利用VirtuoZo 全数字摄影测量工作站对经过空三加密的航摄数据进行立体建模，对模型进行相关匹配和编辑，生成数字高程模型（DEM）。利用DEM对数字影像进行逐象元的几何纠正，生成数字正射影像。对数字正射影像进行影像调色、影像拼接、影像切割生成数字正射影像图。
1、定向建模
（1）内定向：所有像片的内定向精度均在限差内，无超限现象。
（2）相对定向：对于匹配点数少，且有坏点、缺点情况的模型，采用先人工找点再自动找点的方法，使相对定向点数保持在40～200之间，满足精度要求。对于影像信息丰富的模型，采用自动找点进行相对定向，然后剔除粗差点。
（3）绝对定向：绝对定向采用直接空三导入的方法。测区内若有个别点出现粗差，在作业过程中应将其删除，使每幅图的绝对定向都满足精度要求。
2、模型编辑
测区内对各立体模型的视差曲线严格切准地面进行编辑。对水面、桥、渠等特殊地物进行特殊的编辑。大面积跨图幅的静水面，对涉及的模型均给定值，保证水面DEM高度保持一致。高架桥、高架铁路、高架公路根据具体情况对其抬高或置平，保证DOM影像不变形。
3、DOM生成与镶嵌
利用拼接的DEM对数字影像进行几何纠正，生成数字正射影像图（DOM）。DOM 生成以后，需对DOM进行接边。DOM接边中高大建筑物的投影差带来的接边倒影，可采用调换左右片生成的正射影像进行贴补，还可利用外扩100米的DOM同名影像进行贴补，使高层建筑物达到了无缝接边。
4.5 航测内业数据采集
数据采集使用适普公司的VirtuoZo3.6数字摄影测量工作站进行数据采集。按全要素地形图测绘要求采集地形图要素，采集过程中必须满足以下要求：
1.点状地物采集点应在地物的定位点上, 偏差不超过图上0.1mm, 线状地
物采集线在地物的中心线上, 偏差不超过图上0.1mm，为保证此项精度，作业人员必须在一定的模型比例尺下作业，模型放大倍数必须要有所保证，以能判清点位为准。
2.数据采集必须按内业立体模型上定位，外业最终定性的原则进行采集。必须坚持“看不清不绘、看不到不绘”的原则，以保证数据精度。在此基础上尽量保证数据的完整性，减少断缺，避免遗漏、移位。
3.内业采集过程必须做到采集与编辑结合作业，使完成的采集成果除不能定