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滇东南地区高精度航空遥感勘查 IMU/DGPS辅助航空摄影飞行地面控制点测量

2020-05-28 中勘 8

一、基本概况

1. 任务概况

受中国国土资源航空物探遥感中心委托，我公司承担IMU/DGPS 辅助航空摄影飞行滇东南摄区地面控制点测量任务。主要工作量为2个基站点、12个检校点、54个试验区验证点三维坐标测量以及国家大地点的联测和水准联测等。用于校正IMU/DGPS导航和差分定位的精度，解求外方位元素以及检核最终成图精度。

两个基站点位于昆明市官渡区金汁路新泽苑宾馆楼顶。

检校场位于昆明市区。

验证样区位于玉溪市至盘溪、弥勒一线。

2. 测区自然地理概况

摄区位于云南省昆明市市区以东，北部至寻甸、嵩明、曲靖一线，西南部至澄江、江川、晋宁一带，东南部至石林、弥勒、开远。全区除昆明市区附近山势较缓外，其余大部分地区山脉起伏变化较大，周边高，中间低，沟壑纵横，交通非常不便；最高海拔2600m左右,最低海拔为1700m左右；5-11月为雨季，其余为旱季。

3. 资料利用情况

3.1 三角点及GPS点资料

区内分布有国家Ⅰ、Ⅱ等三角点以及国家B级GPS点。Ⅰ、Ⅱ等三角点坐标作为1980西安坐标系与WGS84坐标系相互转换的起算坐标，B级GPS点作为GPS网的WGS84起算坐标。全区利用的平面控制点如下：

点号

等级

1980西安坐标

点名

纵坐标

横坐标

正常高

SQPS

Ⅰ

2773869.xx

18255530.xx

2493.xx

棋盘山

SLBS

Ⅰ

2762098.xx

18278490.xx

2048.xx

龙宝山

SYMS

Ⅰ

2791691.xx

18273219.xx

2059.xx

野毛山

SMBZ

Ⅱ

2729003.xx

18279213.xx

2488.xx

猫鼻子山

点号

等级

WGS84大地坐标

点名

纬度

经度

大地高

EG01

A

25°01′xx.xxxxx″

102°47′xx.xxxxx″

1975.xxx

昆明A级点

3.2 水准点资料

测区内有云南省地震局施测的多条Ⅱ、Ⅲ等水准路线的水准点，作为水准联测的起闭点。全区利用的水准点如下：

点号

等级

正常高

点名

点号

等级

正常高

点名

XCC

Ⅱ

1899.xxx

G洗车场

QXYC

Ⅲ

1887. xxx

汽修一厂

WHG

Ⅱ

1892. xxx

文化宫

DGTQ

Ⅱ

1889. xxx

大观铁桥

DST

Ⅱ

1747. xxx

大石头

ZBCK

Ⅱ

2013. xxx

章白村口

HZQX

Ⅱ

1978. xxx

花庄桥西

AYC

Ⅱ

1949. xxx

阿依村

JMCCZ

Ⅱ

1938. xxx

金马村车站

JHLJ

Ⅱ

1892. xxx

菊花立交

SCDAG

Ⅲ

1888. xxx

省测档案馆

DSYLJ

Ⅱ

1894. xxx

大树营立交

4. 工作进度及投入设备

接到任务后开始收集资料、编写技术设计书并于3月13日进驻测区开展工作，至5月16日完成全部野外任务。

投入的主要设备有:

Trimble 4000sse 双频GPS接收机4台，配置天线Compact L1/L2。

Trimble 5700 双频GPS接收机1台，配置天线Zephyr。

DSZ2水准仪2台。

SET3C 2秒全站仪2台，标称精度测角2″，测距3mm+2ppm。

高性能计算机2台。

越野汽车2辆。

二、作业依据及主要技术要求

1．作业依据

（1）GB/T 13977-92 《1:5000、1:10000地形图航空摄影测量外业规范》；

（2）GB12341《1:25000、1:50000、1:100000地形图航空摄影测量外业规范》；

（3）GB/T 18314-2001《全球定位系统（GPS）测量规范》；

（4）GB 12898-91《国家三、四等水准测量规范》；

（5）GPS辅助空三测量技术要求，国家测绘局，2004

（6）本专业技术设计书。

2．主要技术要求

GPS测量采用WGS84大地坐标系。

平面坐标系统采用1980西安坐标系。

高程系统采用1985国家高程基准。

控制点坐标成果全部采用通用坐标形式，提供WGS84坐标和1980西安坐标两套成果。基准站提供四等水准高程，地标点提供等外水准高程，检测点提供CQG2000大地水准面模型计算高程。

三、 工作方法技术

1. 控制点选刺

基站位置已由甲方技术人员选定。

检校点根据设计的概略位置根据现场情况结合航片影像，实地选定，多选择目标清晰、明显易辨且形状规则的地物或建构筑物拐角处，以便在航摄像片上有清晰规则的成像。检校点均在现场准确判刺点位，并做像片整饰，整饰为直径7mm红色圆圈，分别注记点号，做到略图、说明、点位三者一致。设计点位影像无法判刺时，尽可能在小范围内作适当移位。地面选刺点均打入木桩或油漆喷涂为标记。

检测点的选刺同检校点。

2. 控制点平面位置测量

2.1 野外观测

控制点平面位置测量使用GPS按静态定位和快速静态定位模式观测。在控制点上严格对中整平接收机，使每点对中误差小于3mm，观测前后量取天线高各一次，取其平均值作为天线高度并作相应记录。并联测国家三角点三个，国家GPS_A级网点一个。GPS联测路线见《滇东南摄区地面控制测量GPS控制网图》。


图片关键词 

2.2平差计算

将野外观测数据检查无误后，使用Trimble Geomatic Office v1.62软件进行基线解算，并全面分析基线质量，然后将全部选用的基线在WGS-84坐标系中进行无约束平差，检查GPS网的内符合精度，对不可靠或质量低的基线进行补测，待无约束平差合格后进行三维约束平差，并输出各项精度指标。其结果见《GPS控制网平差报告》。

3. 控制点高程测量

两个基站点、12个检校点均按四等水准测量要求连测了高程， 54个加密样区检测点的高程由国家基础地理信息中心收集的CQG2000大地水准面高程模型数据计算求得。

3.1水准测量

四等水准测量采用附合路线、闭合路线或结点网形式采用中丝读数法进行单程观测。

四等水准测量每测站照准标尺分划的顺序为：

a.后视标尺黑面（基本分划）；

b.后视标尺红面（辅助分划）；

c.前视标尺黑面（基本分划）；

d.前视标尺红面（辅助分划）；

水准测量的数据记录采用手工记录。

3.2 光电测距高程导线测量

基站点位于楼房顶，使用水准仪将高程引至楼下，采用测距高程导线对向观测施测地面至楼顶高程。

3.3 平差计算

水准测量的高差不加标尺长度误差改正和正常水准面不平行改正。电磁波测距高程导线测段高差计算时进行球气差的改正，将改正后的平距进行平差计算。

高程测量的数据采用清华大学NASEW软件严密平差。成果为1985国家高程基准高程，计算中的数值取位按相应规范执行,最终成果取至小数点后三位。

四、 坐标转换

利用控制网平差后的WGS-84坐标与联测的国家大地点中公共坐标点求取转换参数即可得到控制点的1980西安坐标系坐标。所求转换参数如下：

绕X轴旋转

-0°00'00.000698"

绕Y轴旋转

0°00'00.166738"

绕Z轴旋转

0°00'00.518347"

沿x轴转换

91.763m

沿Y轴转换

42.358m

沿Z轴转换

4.391m

比例因子(ppm)

1.755

 

五、 控制点的精度统计

5.1 平面精度

基站点的测量精度：                          单位（米）

点号

纵轴误差

横轴误差

高度误差

KJZ1

±0.014

±0.012

±0.039

KJZ2

±0.013

±0.011

±0.032

注：高度误差为GPS网平差误差

 

检校点的测量精度： 单位（米）

点号

纵轴误差

横轴误差

高度误差

K501

0.023

0.021

0.071

K502

0.026

0.018

0.04

K503

0.023

0.018

0.054

K504

0.022

0.020

0.069

K505

0.014

0.012

0.035

K506

0.022

0.018

0.053

k507

0.021

0.019

0.066

K508

0.014

0.01

0.028

K509

0.021

0.017

0.05

K510

0.022

0.019

0.067

K511

0.013

0.011

0.032

K512

0.021

0.017

0.051

注：高度误差为GPS网平差误差

 

验证点的测量精度：     单位（米）

点号

纵轴误差

横轴误差

高度误差

JC01

0.062

0.032

0.14

JC02

0.029

0.026

0.124

JC03

0.068

0.026

0.141

JC04

0.019

0.017

0.118

JC05

0.031

0.029

0.124

JC06

0.023

0.022

0.087

JC07

0.025

0.021

0.094

JC08

0.024

0.034

0.103

JC09

0.021

0.017

0.078

JC10

0.256

0.167

0.458

JC11

0.019

0.016

0.118

JC12

0.024

0.025

0.127

JC13

0.022

0.025

0.118

JC14

0.026

0.031

0.146

JC15

0.029

0.021

0.096

JC16

0.035

0.041

0.107

JC17

0.019

0.024

0.088

JC18

0.014

0.010

0.074

JC19

0.019

0.019

0.116

JC20

0.020

0.017

0.114

JC21

0.021

0.019

0.123

JC22

0.018

0.016

0.111

JC23

0.022

0.027

0.134

JC24

0.033

0.027

0.106

JC25

0.028

0.024

0.101

JC26

0.025

0.030

0.105

JC27

0.023

0.017

0.091

JC28

0.021

0.019

0.117

JC29

0.021

0.019

0.118

JC30

0.017

0.015

0.111

JC31

0.019

0.016

0.115

JC32

0.020

0.018

0.114

JC33

0.030

0.031

0.098

JC34

0.027

0.025

0.097

JC35

0.022

0.015

0.078

JC36

0.019

0.018

0.08

JC37

0.018

0.017

0.115

JC38

0.023

0.022

0.126

JC39

0.025

0.022

0.131

JC40

0.021

0.018

0.12

JC41

0.028

0.052

0.281

JC42

0.023

0.021

0.115

JC43

0.021

0.018

0.114

JC44

0.026

0.018

0.113

JC45

0.018

0.016

0.112

JC46

0.022

0.019

0.121

JC47

0.019

0.016

0.085

JC48

0.025

0.023

0.099

JC49

0.022

0.019

0.093

JC50

0.025

0.022

0.106

JC51

0.020

0.018

0.079

JC52

0.021

0.018

0.086

JC53

0.015

0.012

0.076

JC54

0.029

0.017

0.088

注：高度误差为GPS网平差误差

5.2 高程精度

四等水准点的测量精度：单位（米）

点号

高程

高程误差

K501

1902.665

0.001

K502

1899.604

0.002

K503

1951.551

0.001

K504

1889.105

0.002

K505

1890.765

0.005

K506

1937.188

0.004

K507

1905.026

0.002

K508

1900.926

0.002

K509

1949.603

0.001

K510

1889.712

0.003

K511

1890.856

0.005

K512

1937.29

0.004

KJZ1

1914.349

0.004

KJZ2

1914.392

0.004

注：高程误差为四等水准网平差误差

 

验证点CQG2000大地水准面模型高程计算成果：

Name

Latitude

Longitude

Ellp_Height

Nor_Height

Height_ANO

JC01

24.27376551

102.2837304

2269.791

2302.644

-32.853

JC02

24.28112663

102.3755055

2043.773

2076.320

-32.547

JC03

24.27278658

102.4519100

1773.024

1805.472

-32.448

JC04

24.28545013

102.5154808

1690.878

1723.230

-32.352

JC05

24.28039140

102.5938156

1589.218

1621.504

-32.286

JC06

24.28437352

103.0653425

1354.986

1387.175

-32.189

JC07

24.28426066

103.1523810

2038.880

2070.720

-31.840

JC08

24.28455409

103.1829403

1905.540

1937.195

-31.655

JC09

24.28207973

103.2534997

1451.289

1482.779

-31.490

JC10

24.24261833

102.3123778

1603.099

1635.828

-32.729

JC11

24.24133024

102.3407813

1611.050

1643.670

-32.620

JC12

24.23531677

102.4603074

1730.070

1762.516

-32.446

JC13

24.24149379

102.4819247

1695.642

1728.035

-32.393

JC14

24.24173828

102.5842300

1653.976

1686.305

-32.329

JC15

24.24330617

103.0928637

1730.939

1763.186

-32.247

JC16

24.24092101

103.1605028

1903.282

1935.190

-31.908

JC17

24.23368362

103.2110373

1678.584

1710.315

-31.731

JC18

24.24500952

103.2540834

1397.739

1429.394

-31.655

JC19

24.20105025

102.2930983

1587.407

1620.246

-32.839

JC20

24.18229845

102.3802969

1661.357

1693.935

-32.578

JC21

24.20190859

102.4446520

1693.521

1725.997

-32.476

JC22

24.20440557

102.5134503

1710.436

1742.803

-32.367

JC23

24.20041254

102.5649377

1781.688

1814.032

-32.344

JC24

24.19172148

103.0733175

1316.211

1348.475

-32.264

JC25

24.20089524

103.1437847

1915.365

1947.400

-32.035

JC26

24.20320080

103.2226818

1372.091

1403.822

-31.731

JC27

24.20006341

103.2629124

1407.288

1438.930

-31.642

JC28

24.15487904

102.2951269

1604.817

1637.612

-32.795

JC29

24.15524744

102.3917617

1748.609

1781.121

-32.512

JC30

24.16367083

102.4511378

1702.338

1734.743

-32.405

JC31

24.15594907

102.4923849

1843.644

1875.937

-32.293

JC32

24.15581918

102.5701265

1665.896

1698.172

-32.276

JC33

24.15419049

103.0631032

1134.287

1166.616

-32.329

JC34

24.15581584

103.1456559

1901.864

1933.970

-32.106

JC35

24.16403798

103.2130883

1343.714

1375.553

-31.839

JC36

24.16074822

103.2814767

1379.120

1410.729

-31.609

JC37

24.10405132

102.2723736

1515.892

1548.831

-32.939

JC38

24.08098454

102.2924202

1552.574

1585.369

-32.795

JC39

24.10572185

102.3743927

1777.638

1810.058

-32.420

JC40

24.07394528

102.3923753

1775.917

1808.323

-32.406

JC41

24.11185463

102.4412415

1772.201

1804.501

-32.300

JC42

24.07362756

102.4235746

1766.828

1799.175

-32.347

JC43

24.11379737

102.4843309

1767.941

1800.094

-32.153

JC44

24.07237032

102.4912439

1797.494

1829.589

-32.095

JC45

24.11324571

102.5619664

1571.660

1603.812

-32.152

JC46

24.07358949

102.5711851

1508.111

1540.246

-32.135

JC47

24.11593465

103.0540368

1170.938

1203.349

-32.411

JC48

24.08137337

103.0446823

1284.903

1317.342

-32.439

JC49

24.11205536

103.1213168

1606.998

1639.359

-32.361

JC50

24.07433200

103.1244965

1651.418

1683.798

-32.380

JC51

24.11391710

103.2211743

1431.789

1463.867

-32.078

JC52

24.07396650

103.2105179

1493.796

1525.911

-32.115

JC53

24.12235978

103.2702414

1406.115

1438.015

-31.900

JC54

24.08311006

103.2525391

1149.547

1181.631

-32.084


六、 提交成果资料

序号

成 果 名 称

数 量

备 注

1

地面控制点测量专业技术设计书

2份2本


2

地面控制点测量技术总结

2份2本


3

GPS外业观测手薄

1套1本


4

水准测量外业观测手薄

1套4本


5

基站及检校点点之记

1份1本


6

GPS控制网平差报告

1份1本


7

水准网平差报告

1份1本


8

全部文字、数据光盘

2套2张

附：控制点成果

点号

坐标B(84)

坐标L(84)

椭球高(84)

坐标X(80)

坐标Y(80)

正常高(85)

备注

KJZ1

25°00'43.22419

102°44'19.38068

1882.007

2767580.758

574456.415

1914.349

基站点

KJZ2

25°00'43.01821

102°44'19.44220

1882.052

2767574.429

574458.174

1914.392

基站点

K501

25°02'44.88904

102°38'29.09476

1870.171

2771274.567

564616.607

1902.665

5万检校点

K502

25°02'40.31067

102°44'43.90292

1867.266

2771187.500

575124.199

1899.604

5万检校点

K503

25°02'33.13056

102°52'02.69031

1919.451

2771039.826

587426.264

1951.551

5万检校点

K504

25°01'03.47134

102°37'48.33843

1856.642

2768148.430

563488.629

1889.105

5万检校点

K505

25°00'26.68852

102°44'31.75330

1858.383

2767073.820

574806.133

1890.765

5万检校点

K506

25°00'14.22529

102°51'29.65705

1905.066

2766759.467

586527.287

1937.188

5万检校点

k507

25°02'33.35370

102°38'22.18538

1872.545

2770918.690

564424.597

1905.026

5万检校点

K508

25°02'40.33549

102°44'46.89230

1868.571

2771188.726

575207.996

1900.926

5万检校点

K509

25°02'29.27598

102°52'03.01009

1917.497

2770921.268

587435.989

1949.603

5万检校点

K510

25°00'56.18752

102°37'37.86656

1857.254

2767922.934

563196.049

1889.712

5万检校点

K511

25°00'25.66257

102°44'31.54655

1858.492

2767042.218

574800.509

1890.856

5万检校点

K512

25°00'13.23885

102°51'29.77197

1905.162

2766729.132

586530.702

1937.290

5万检校点

JC01

24°27'37.65510

102°28'37.30387

2269.791

2706366.840

548253.418

2302.644

5万验证点

JC02

24°28'11.26633

102°37'55.05454

2043.773

2707463.951

563957.007

2076.320

5万验证点

JC03

24°27'27.86578

102°45'19.09981

1773.024

2706191.217

576469.538

1805.472

5万验证点

JC04

24°28'54.50132

102°51'54.80793

1690.878

2708922.257

587598.095

1723.230

5万验证点

JC05

24°28'03.91397

102°59'38.15615

1589.218

2707453.344

600657.402

1621.504

5万验证点

JC06

24°28'43.73522

103°06'53.42521

1354.986

2708772.144

612906.589

1387.175

5万验证点

JC07

24°28'42.60664

103°15'23.81014

2038.880

2708860.663

627280.741

2070.720

5万验证点

JC08

24°28'45.54086

103°18'29.40304

1905.540

2708999.432

632506.823

1937.195

5万验证点

JC09

24°28'20.79727

103°25'34.99658

1451.289

2708356.491

644501.052

1482.779

5万验证点

JC10

24°24'26.18333

102°31'23.77769

1603.099

2700492.447

552964.142

1635.828

5万验证点

JC11

24°24'13.30240

102°34'07.81335

1611.050

2700114.311

557587.549

1643.670

5万验证点

JC12

24°23'53.16771

102°46'03.07435

1730.070

2699591.852

577744.670

1762.516

5万验证点

JC13

24°24'14.93793

102°48'19.24674

1695.642

2700283.465

581577.903

1728.035

5万验证点

JC14

24°24'17.38276

102°58'42.30032

1653.976

2700471.585

599133.517

1686.305

5万验证点

JC15

24°24'33.06171

103°09'28.63711

1730.939

2701094.334

617342.238

1763.186

5万验证点

JC16

24°24'09.21008

103°16'05.02766

1903.282

2700458.073

628518.599

1935.190

5万验证点

JC17

24°23'36.83615

103°21'10.37341

1678.584

2699543.128

637133.126

1710.315

5万验证点

JC18

24°24'50.09522

103°25'40.83366

1397.739

2701874.004

644732.332

1429.394

5万验证点

JC19

24°20'10.50245

102°29'30.98338

1587.407

2692613.947

549813.982

1620.246

5万验证点

JC20

24°18'22.98452

102°38'02.96946

1661.357

2689364.197

564262.595

1693.935

5万验证点

JC21

24°20'19.08591

102°44'46.51956

1693.521

2692992.940

575622.876

1725.997

5万验证点

JC22

24°20'44.05572

102°51'34.50341

1710.436

2693827.666

587119.874

1742.803

5万验证点

JC23

24°20'04.12540

102°56'49.37670

1781.688

2692656.681

596004.720

1814.032

5万验证点

JC24

24°19'17.21479

103°07'33.17496

1316.211

2691348.462

614167.533

1348.475

5万验证点

JC25

24°20'08.95244

103°14'37.84671

1915.365

2693042.528

626128.049

1947.400

5万验证点

JC26

24°20'32.00799

103°22'26.81792

1372.091

2693876.507

639343.836

1403.822

5万验证点

JC27

24°20'00.63414

103°26'29.12427

1407.288

2692980.202

646185.601

1438.930

5万验证点

JC28

24°15'48.79036

102°29'51.26921

1604.817

2684563.612

550414.624

1637.612

5万验证点

JC29

24°15'52.47439

102°39'17.61684

1748.609

2684742.961

566389.278

1781.121

5万验证点

JC30

24°16'36.70833

102°45'11.37778

1702.338

2686154.366

576360.679

1734.743

5万验证点

JC31

24°15'59.49065

102°49'23.84853

1843.644

2685049.473

583488.449

1875.937

5万验证点

JC32

24°15'58.19179

102°57'01.26529

1665.896

2685091.567

596391.542

1698.172

5万验证点

JC33

24°15'41.90487

103°06'31.03248

1134.287

2684709.073

612468.018

1166.616

5万验证点

JC34

24°15'58.15842

103°14'56.55907

1901.864

2685329.787

626724.875

1933.970

5万验证点

JC35

24°16'40.37976

103°21'30.88299

1343.714

2686733.094

637836.365

1375.553

5万验证点

JC36

24°16'07.48221

103°28'14.76701

1379.120

2685836.373

649240.211

1410.729

5万验证点

JC37

24°10'40.51318

102°27'23.73628

1515.892

2675064.429

546284.144

1548.831

5万验证点

JC38

24°08'09.84535

102°29'24.20165

1552.574

2670440.263

549700.610

1585.369

5万验证点

JC39

24°10'57.21849

102°37'43.92699

1777.638

2675646.305

563787.430

1810.058

5万验证点

JC40

24°07'39.45275

102°39'23.75307

1775.917

2669574.385

566633.591

1808.323

5万验证点

JC41

24°11'18.54628

102°44'12.41509

1772.201

2676356.045

574749.288

1804.501

5万验证点

JC42

24°07'36.27559

102°42'35.74597

1766.828

2669503.049

572055.522

1799.175

5万验证点

JC43

24°11'37.97369

102°48'43.30894

1767.941

2676996.138

582391.712

1800.094

5万验证点

JC44

24°07'23.70316

102°49'12.43892

1797.494

2669177.333

583259.689

1829.589

5万验证点

JC45

24°11'32.45711

102°56'19.66366

1571.660

2676907.029

595272.997

1603.812

5万验证点

JC46

24°07'35.89487

102°57'11.85067

1508.111

2669638.079

596795.516

1540.246

5万验证点

JC47

24°11'59.34648

103°05'40.36752

1170.938

2677849.496

611092.431

1203.349

5万验证点

JC48

24°08'13.73366

103°04'46.82282

1284.903

2670895.547

609634.748

1317.342

5万验证点

JC49

24°11'20.55356

103°12'13.16763

1606.998

2676746.921

622189.210

1639.359

5万验证点

JC50

24°07'43.32002

103°12'44.96479

1651.418

2670070.113

623144.642

1683.798

5万验证点

JC51

24°11'39.17099

103°22'11.74264

1431.789

2677475.315

639079.935

1463.867

5万验证点

JC52

24°07'39.66502

103°21'05.17885

1493.796

2670086.844

637272.192

1525.911

5万验证点

JC53

24°12'23.59784

103°27'02.41421

1406.115

2678925.254

647270.654

1438.015

5万验证点

JC54

24°08'31.10063

103°25'25.39131

1149.547

2671742.422

644604.993

1181.631

5万验证点


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