高程控制测量资料.ppt

高程控制测量,测绘工程系,,高程基准面：地面点高程的统一起算面通常采用大地水准面作为高程基准面，其高程为零 在海洋近岸的一点处竖立水位标尺，长期观测海水面的水位升降，求出该点处海洋水面的平均位置，假定大地水准面就是通过这点处实测的平均海水面 验潮站：长期观测海水面水位升降的工作称为验潮，进行这项工作的场所称为验潮站3.1 国家高程基准,一、高程基准面,海底平坦，水深在10m以上,“1956年黄海高程系统” ：以青岛验潮站站1950年至1956年7年间的潮汐资料推求的平均海水面作为我国的高程基准面以此高程基准面作为我国统一起算面的高程系统名谓“1956年黄海高程系统” 从潮汐变化周期来看，确立“1956年黄海高程系统”的平均海水面所采用的验潮资料时间较短，还不到潮汐变化的一个周期（一个周期一般为18.61年），又发现验潮资料中含有粗差，因此有必要重新确定新的国家高程基准 “1985国家高程基准”：新的国家高程基准面是根据青岛验潮站1952～1979年19年间的验潮资料计算确定，根据这个高程基准面作为全国高程的统一起算面，称为“1985国家高程基准”不同地点平均海水面之间还存在着差异，因此，对于一个国家来说，只能根据一个验潮站所求得的平均海水面作为全国高程的统一起算面——高程基准面。

二、水准原点,为长期、牢固地表示出高程基准面的位置，作为传递高程的起算点，必须建立稳固的水准原点用精密水准测量方法将它与验潮站的水准标尺进行联测，以此高程作为全国各地推算高程的依据 “1985国家高程基准”系统，水准原点的高程为72.2604m “1985国家高程基准” 从1988年1月1日开始启用 由于新布测的国家一等水准网点是以“1985国家高程基准”起算的，因此，今后凡进行各等级水准测量、三角高程测量以及各种工程测量，尽可能与新布测的国家一等水准网点联测，如不便于联测时，可在“1956年黄海高程系统”的高程值上改正一固定数值，而得到以“1985国家高程基准”为准的高程值主点—原点、参考点和副点共6个点组成水准原点网水准原点------青岛观象山,3.2 高程控制网的建立,5.2 国家高程控制网的建立,国家高程控制测量主要是用水准测量方法进行国家水准网的布测国家高程控制网布设的目的和任务有两项: 一是在全国领土上建立统一的高程控制网，为地形测图和各项建设提供必要的高程控制基础; 二是为地壳垂直运动、平均海面倾斜及其变化和大地水准面形状等地球科学研究提供精确的高程数据一、国家高程控制网的布设原则,1.从高到低、逐级控制 国家水准网采用从高到低，从整体到局部，逐级控制，逐级加密的方式布设。

分为一、二、三、四等水准测量 一等水准测量是国家高程控制网的骨干，同时也为相关地球科学研究提供高程数据; 二等水准测量是国家高程控制网的全面基础; 三、四等水准侧量是直接为地形测图和其他工程建设提供高程控制点2.水准点分布应满足一定的密度 国家各等级水准路线上，每隔一定距离应埋设稳固的水准标石，以便于长期保存和使用3.水准测量达到足够的精度 足够的测量精度，是保证水准测量成果使用价值的头等重要问题特别是一等水准测量应当用最先进的仪器、最完善的作业方法和最严格的数据处理，以期达到尽可能高的精度4.一等水准网应定期复测 国家一等水准网应定期复测，复测周期主要取决于水准测量精度和地壳垂直运动速率，一般为15 - 20年复测一次 二等水准网按实际需要可进行不定期复测二、国家水准网的布设方案及精度要求,各等级水准测量路线必须自行闭合或闭合于高等级的水准路线上，与其构成环形或附合路线，以便控制水准测量系统误差的积累和便于在高等级的水准环中布设低等级的水准路线 一等闭合环线周长，平原和丘陵地区为1 000 -1500km，一般山区为2 000 km左右二等闭合环线周长，在平原地区为500－750km，山区一般不超过1 000km。

一、二等环线周长在地形条件和困难、经济不发达的地区可酌情适当放宽 三、四等水准在一、二等水准环中加密，根据高等级水准环的大小和实际需要布设，其中环线周长、附合路线长度和结点间路线长度，三等水准分别为200km,150km和70km;四等水准分别为100km, 80km和30km水准路线附近的验潮站基准点、沉降观测基准点、地壳形变基准点以及水文站、气象站等应根据实际需要按相应等级水准进行联测三、水准路线的设计、选点和埋石,1.技术设计 技术设计是根据任务要求和测区情况，在小比例尺地图上，拟定最合理的水准网或水准路线的布设方案 设计前应充分了解测区情况，收集有关资料(如测区现有地形图，已有水准测量成果)，然后在1: 50万或1: 100万的地形图上设计一、二等水准路线 一等水准路线应沿路面坡度平缓、交通不太繁忙的交通路线布设，二等水准路线尽量沿公路、大河及河流布设，沿线交通较为方便 水准路线应避开土质松软的地段和磁场甚强的地段，并应尽量避免通过大的河流、湖泊、沼泽与峡谷等障碍物 当一等水准路线通过大的岩层断裂带或地质构造不稳定的地区时，应与地质地震等有关科研单位，共同研究决定,2.选点 图上设计完成后，需进行实地选线，其目的在于使设计方案能符合实际情况，以确定切实可行的水准路线和水准点的具体位置。

选定水准点时，必须能保证点位地基稳定、安全僻静，并利于标石长期保存与观测使用 水准点应尽可能选在路线附近的机关、学校、公园内不宜在易于淹没和土质松软的地域埋设水准标石，也不宜在易受震动和地势隐蔽而不易观测的地方埋石 基岩水准点与基本水准点，应尽可能选在基岩露头或距地面不深处选定基岩水准点，必要时应进行钻探;选设土层中基本水准点的位置，应注意了解地下水位的深度、地下有无孔洞和流沙、土质是否坚实稳定等情况，确保标石稳固 水准点点位选定后，应填绘点之记，绘制水准路线图及结点接测图3.埋石 按用途区分，水准标石有基岩水准标石、基本水准标石和普通水准标石三种类型 基岩水准标石是与岩层直接联系的永久性标石，它是研究地壳和地面垂直运动的主要依据，经常用精密水准测量联测和检测基岩水准标石和高等级水准点的高差，研究其变化规律，可在较大范围内测量地壳垂直形变，为地质构造、地震预报等科学研究服务 基本水准标石的作用在于能长久地保存水准测量成果，以便根据它们的高程联测新设水准点的高程或恢复已被破坏的水准标石 普通水准标石的作用是直接为地形测量和其他测量工作提供高程控制，要求使用方便 各类水准标石的制作材料和埋设规格及其埋设方法在《国家一、二等水准测量规范》中有具体的规定和说明。

四、水准路线上的重力测量,因精密水准测量成果需进行重力异常改正，故在一、二等水准路线沿线要进行重力测量 高程大于4000m或水准点间的平均高差为150－ 250m的地区，一、二等水准路线上每个水准点均应测定重力高差大于250m的测段，在地面倾斜变化处应加测重力 高程在1 500－4 000m或水准点间的平均高差为50一150m的地区，一等水准路线上重力点间平均距离应小于l l km;二等水准路线[应小于23km 在我国西北、西南和东北边境等有较大重力异常的地区，一等水准路线上每个水准点均应测定重力 在由青岛水准原点至国家大地原点的一等水准路线上，应逐点测定重力，以便精确求得大地原点的正常高 水准点上重力测量，按加密重力点要求施测国家高程控制网自1951年开始分以下几个阶段： 1951 ~ 1975：一等水准长度50000公里，精度2 ~3mm/km 二等水准长度140000公里,精度4mm/km 1976 ~ 1984：一等水准路线289条，构成100个闭合环， 联测42个验潮站，长度93000公里，按环闭 合差估算的精度1.03mm/km 1981 ~ 1990：重新布设国家二等水准路线136000公里， 由822闭合环或附合到一等点的附合路线构 成。

由环闭合差求得精度为1. 54mm/km,1986年完成国家一等水准网的平差计算，求得每公里测量中误差为1.15mm 1976年 ~ 1990年完成的水准网称为国家第二期水准网 一等水准网的环长在1000 ~ 2000km之间，二等水准网的环长在500 ~ 750km之间,五、高程控制网的布设的概况,3.3 城市和工程建设高程控制测量,一、水准测量建立城市和工程控制网,城市和工程建设高程控制网一般按水准测量方法建立 城市测量和工程测量技术规范规定：水准测量依次分为二、三、四等3个等级首级高程控制网，一般要求布设成闭合环形，加密时可布设成附合路线和结点图形测量的精度和国家水准测量相应等级的精度一致联测2个以上的国家精密水准点，起始高程应采用稳定的基岩点 城市和工程建设水准测量是各种大比例尺测图、城市工程测量和城市地面沉降观测的高程控制基础，又是工程建设施工放样和监测工程建筑物垂直形变的依据 1、水准测量实施的工作程序：水准网的图上设计、水准点的选定、水准标石的埋设、水准测量观测、平差计算和成果表的编制2、图上设计应遵循原则： （1）应尽量沿坡度小的道路布设，以减弱前后视折光误差的影响尽量避免跨越河流、湖泊、沼泽等障碍物。

（2）水准路线若与高压输电线或地下电缆平行，则应使水准路线在输电线或电缆50m以外布设，以避免电磁场对水准测量的影响 （3）布设首级高程控制网时，应考虑便于进一步加密 （4）水准网应尽可能布设成环形网或结点网，个别情况下亦可布设成附合路线水准点间的距离：一般地区为2～4km；城市建筑区和工业区为1～2km （5）应与国家水准点进行联测，求得高程系统的统一 （6）注意测区已有水准测量成果的利用水准网设计前，首先要对测区情况进行调查研究，搜集和分析测区已有的水准测量资料，从而拟定出比较合理的布设方案如果测区的面积较大，则应先在1：25 000 ～1：100 000比例尺的地形图上进行图上设计3、水准点的选定,实地选线和选点，除了考虑图上设计要求外，还应注意使水准路线避开土质松软地段，确定水准点位置时，应考虑到水准标石埋设后点位的稳固安全，并能长期保存，便于施测为此： 水准点应设置在地质上最为可靠的地点，避免设置在水滩、沼泽、沙土、滑坡和地下水位高的地区； 埋设在铁路、公路近旁时，一般要求离铁路的距离应大于50m，离公路的距离应大于20m，应尽量避免埋设在交通繁忙的岔道口； 墙上水准点应选在永久性的大型建筑物上。

4、水准标石的埋设 水准点的高程是指嵌设在水准标石上面的水准标志顶面相对于高程基准面的高度，如果水准标石埋设质量不好，容易产生垂直位移或倾斜埋设水准标石时，一定要将底部及周围的泥土夯实，标石埋设后，应绘制点之记，并办理托管手续首级水准路线上的结点应埋设基本水准标石,墙上水准标志，一般嵌设在地基已经稳固的永久性建筑物的基础部分，水准测量时，水准标尺安放在标志的突分二、三角高程测量建立城市及工程高程控制网,宜在平面控制网的基础上布设成高程导线附合路线、闭合环或三角高程网 若布设成光电测距三维控制网，高程导线各边的高差测定宜采用对向观测 当仅布设高程导线时，也可采用在两标志点中间设站的形式(即中间法) 代替四等水准的光电测距高程导线，应起闭于不低于三等的水准点上其边长不应大干1km 高程导线的最大长度不应超过四等水准路线的最大长度 经纬仪三角高程导线，应起闭于四等水准联测的高程点上三角高程网中应有一定数量的高程控制点作为高程起算数据，高程起算点应布设在锁的两端或网的边缘 各等级平面控制网用三角高程测量测定高程时，计算的高差经地球曲率和大气折光改正后，应满足有关规定3.4 精密水准仪与水准尺,一、 精密水准仪和水准尺的主要特点,1.精密水准仪及分类 在大地测量的高差测量仪器中，主要使用气泡式的精密水准仪、自动安平的精密水准仪、数字水准仪。

我国水准仪系列及基本技术参数：,我国水准仪系列及基本技术参数,2、精密水准仪的构。