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1、高程控制测量,在测区布设一批高程控制点,即水准点,用精确方法测定它们的高程,构成高程控制网。,高程控制测量的方法:水准测量和三角高程测量。,高程基准面:大地水准面.,水准原点:,我国规定自1989年起一律采用“1985 国家高程基准”.以这个基准测定的青岛水准原点高程为72.260m。,高程控制测量的任务:,第一节 概 述,高程控制测量,国家高程控制网,国家高程控制网是用精密水准测量方法建立的,所以又称国家水准网。国家水准网的布设也是采用从整体到局部,由高级到低级,分级布设逐级控制的原则。国家水准网分为一、二、三、四,4个等级。,第一节 概 述,一等水准网是沿平缓的交通路线布设成周长约1500
2、km的环形路线。一等水准网是精度最高的高程控制网,它是国家高程控制的骨干,同时也是地学科研工作的主要依据。二等水准网是布设在一等水准环线内,形成周长为500750km的环线。它是国家高程控制网的全面基础。,国家高程控制网,高程控制测量,三、四等级水准网是直接为地形测图或工程建设提供高程控制点。,国家高程控制网,高程控制测量,三等水准一般布置成附合在高级点间的附合水准路线,长度不超过200km。四等水准均为附合在高级点间的附合水准路线,长度不超过80km。,工程建设中的高程控制网,按照由高级到低级分级布设的原则,高程控制网的等级分为二、三、四、五等水准及图根水准。视测区的大小,各等级水准均可作为
3、测区的首级高程控制。首级网应布设成环形路线,加密时宜布设成附合路线或结点网。独立的首级网,应以不低于首级网的精度与国家水准点联测。水准点应有一定的密度,一般沿水准路线每13km埋设一点,埋设后应绘制点之记。水准观测须待埋设的水准点稳定后方可进行。,高程控制测量,第一节 概 述,工程建设中的高程控制测量主要技术要求 表8-1,注: 结点之间或结点与高级点之间,其路线的长度、不应大于表中规定的0.7倍; L为往返测段,附合或环线的水准路线长度(km);n为测站数。,(km),第二节 三、四等水准测量方法,三、四等水准测量一般是在国家一、二等水准网(点)的基础上进行,常用作小地区的首级高程控制,以及
4、工程建设地区的工程测量和变形观测的基本控制。与普通(等外)水准测量相比它的精度更高,削弱观测误差的措施更多,一般需采用黑红双面水准尺。,三、四等水准路线一般尽可能沿铁路、公路以及其他坡度较小、施测方便的路线布设。尽可能避免穿越湖泊、沼泽和江河地段。水准点应选在土质坚实、地下水位低、易于观测的地方。凡易受淹没、潮湿、震动和沉陷的地方,均不宜作水准点位置。水准点选定后,应埋设水准标石和水准标志,并绘制点之记,以便日后查寻。,三、四等水准测量的主要技术要求 表8-2,三、四等水准测量的观测应在通视良好、成像清晰稳定的情况下进行。下面介绍用DS3水准仪和双面水准尺进行三、四等水准测量的程序及其观测记录
5、表,第二节 三、四等水准测量方法,四等水准测量,每一测站上,按下列顺序进行观测:(1)后视水准尺的黑面,读下丝、上丝和中丝读数. (1)、(2)、(3) (2)后视水准尺的红面,读中丝读数. (4) (3)前视水准尺的黑面,读下丝、上丝和中丝读数. (5)、(6) 、 (7) (4)前视水准尺的红面,读中丝读数(8) 。,以上的观测顺序称为后一后一前一前,即黑-红-黑-红,在后视和前视读数时,均先读黑面再读红面,读黑面时读三丝读数,读红面时只读中丝读数。,a1,b1,a2,b2,第二节 三、四等水准测量方法,括号内数字为读数顺序。记录和计算格式见表8-3,其中括号内数字表示观测和计算的顺序,同
6、时也说明有关数字在表格内应填写的位置。,三、四等水准测量的观测记录表 表8-3,三等水准测量观测顺序应为后一前一前一后 .,每一测站上,按下列顺序进行观测:(1)后视水准尺的黑面,读下丝、上丝和中丝读数.(2)前视水准尺的黑面,读中丝和下丝、上丝读数. (3)前视水准尺的红面,读中丝读数.(4)后视水准尺的红面,读中丝读数。,第二节 三、四等水准测量方法,即黑-黑-红-红观测顺序,计 算 和 检 核,1、测站上的计算和检核,(1)、视距计算 对于四等水准测量,前后视距差不得超过5m;对于三等水准测量,不得超过3m。,四等水准测量的数据计算和检核,后视距离 (9)=(1)-(2) 前视距离 (1
7、0)=(5)-(6) 前、后视距差 (11)=(9)-(10) 前、后视距累积差 (12)=本站(11)+前站(12),第二节 三、四等水准测量方法,计 算 和 检 核,1、测站上的计算和检核,(2)、同一水准尺红、黑面读数差的检核 K为水准尺红、黑面常数差,一对水准尺的常数差K分别为4.687和4.787。对于四等水准测量,红、黑面读数差不得超过3mm;对于三等水准测量,不得超过2mm。,同一水准尺黑、红面中丝读数之差应等于该尺的尺常数K(4.687和4.787)。 前尺 (13)=(3)+K1-(4) 后尺 (14)=(7)+K2-(8),四等水准测量的数据计算和检核,第二节 三、四等水准
8、测量方法,计 算 和 检 核,1、测站上的计算和检核,(3)、高差的计算和检核 对于四等水准测量,黑、红面高差之差不得超过5mm;对于三等水准测量,不得超过3mm。,黑面高差:(15)=(3)-(7) 红面高差:(16)=(4)-(8) 黑红面所测高差之差 (17)=(14)-(13)=(15)-(16)100上式中的100为两根水准尺红面的起始注记之差,单位为mm。如果(17)符合要求,则计算高差中数 高差中数:(18)= (15)+(16)100,四等水准测量的数据计算和检核,第二节 三、四等水准测量方法,2总的计算和检核(观测结束后的计算与检核 ) 在手簿每页末或每一测段完成后,应作下列
9、检核: (1)视距的计算和检核,末站的,(2)高差的计算和检核 当测站数为偶数时,总高差,当测站数为奇数时,总高差,四等水准测量的数据计算和检核,计 算 和 检 核,第二节 三、四等水准测量方法,三、四等水准测量的数据计算和检核,2全路线测量成果的整理,三、四等单一水准路线的成果整理与普通水准测量相同(参见第二章)。,第二节 三、四等水准测量方法,四等水准测量记录表8-3,三 角 高 程 测 量,根据两点间的水平距离或斜距离以及竖直角来求出两点间的高差。三角高程测量又可分为经纬仪三角高程测量和光电测距(全站仪)三角高程测量。,定 义,优缺点,这种方法较之水准测量灵活方便,但精度较低,主要用于山
10、区的高程控制和平面控制点的高程测定。,用光电测距仪测得的斜距及竖直角来计算高差。其常常与光电测距(全站仪)导线合并进行,形成所谓的“三维导线”。,经纬仪三角高程测量,光电测距三角高程测量,利用平面控制测量中,已知的边长和用经纬仪测得两点间的竖直角来求得高差。,第三节 三角高程测量方法,三 角 高 程 测 量,三角高程测量原理,取双向观测的平均值得:,如果已知A、B两点之间的平距D,如果直接测得两点间的斜距S,B点高程为:,第三节 三角高程测量方法,三 角 高 程 测 量,顾及地球曲率的影响加上曲率改正P,此项改正称为球差改正,如图所示。同时,由于大气密度垂直梯度的存在,将使倾斜视线产生折射而成
11、为一条凸向天空的曲线,还必须加上大气垂直折光差改正r,此项改正称为气差改正。以上两项改正合称为球气差改正,简称两差改正,常用f表示,其值为,三角高程测量的球气差改正,第三节 三角高程测量方法,三 角 高 程 测 量,取双向观测的平均值得:,可见从理论上可以:消除地球曲率和大气折光的影响。,地球曲率半径R=6371km,大气垂直折光系数值大约在0.080.14之间,所以,恒大于零。大气垂直折光系数是随地区、气候、季节、地面覆盖物和视线超出地面高度等条件的不同而变化的,目前人们还不能精确地测定它的数值,一般取k=0.14计算两差改正,即,三角高程测量的球气差改正,第三节 三角高程测量方法,三 角
12、高 程 测 量,三角高程控制网,布设应在平面网的基础上,构成三角高程网或高程导线。采用四等水准测量联测一定数量的水准点,作为高程起算数据。三角高程网中任一点到最近高程起算点的边数,当平均边长为1km时,不超过10条,平均边长为2km时,不超过4条。为减少垂直折光变化的影响,应避免在大风或雨后初睛时观测,也不宜在日出后和日落前2h内观测,在每条边上均应作对向观测。觇标高和仪器高用钢尺丈量两次,读至毫米,其较差对于四等三角高程不应大于2mm,对于五等三角高程不大于4mm。,第三节 三角高程测量方法,三 角 高 程 测 量,光电测距三角高程测量,技术要求,高程路线应起闭于高级水准点,三角高程网中任一
13、点到最近高程起算点的边数,当平均边长为1km时,不超过10条,平均边长为2km时,不超过4条。竖直角用DJ2级经纬仪,在四等高程测3个测回,五等测2个测回。距离应采用标称精度不低于(5mm+510-6)的测距仪,四等高程测往返各一测回,五等测一个测回。,第三节 三角高程测量方法,竖直角观测是三角高程测量的关键工作,对竖直角观测的要求见表8-4。,注:D为光电测距边长度(km),第三节 三角高程测量方法,三 角 高 程 测 量,1观测 (1)安置经纬仪于测站上,量取仪高i(和目标高v)。 (2)用盘左、盘右测量竖直角(和读取目标高v)。 (3)用测距仪测量两点间的斜距S,或用三角测量方法计算两点
14、间的平距D。 具体测量指标和限差可参见表8-4 。,2计算 (1)依测得的斜距S(或平距D),竖直角,仪高i和目标高V,计算高差。 (2)根据平距D,计算两差改正数f。 (3)将相应的改正数f加上高差成为最终的高差。,第三节 三角高程测量方法,表8-4 :三角高程路线高差计算表,第三节 三角高程测量方法,图根高程测量,图 根 高 程 测 量,定 义,测量图根平面控制点高程的工作,称图根高程测量。它是在国家高程控制网或地区首级高程控制网的基础上,采用图根水准测量或图根三角高程测量来进行的。,方 法,一般水准测量 水准路线沿图根点布设,并起闭于高级水准点上,形成附合水准路线或闭合水准路线。视线长度
15、不超过100m,测量时所有图根点应作为水准路线上的转点,以保证图根点高程得到检核。图根三角高程测量 图根三角高程路线应起闭于水准测量测定的水准点上。三角高程路线沿图根点布设,交会点也可组成在三角高程路线中。三角高程路线的边数不要超过12条。,第三节 三角高程测量方法,第四节 跨河水准测量,跨 河 水 准 测 量,当水准路线需要跨越较宽的河流或山谷时,因跨河视线较长,超过了规定的长度,使水准仪i角的误差、大气折光和地球曲率误差均增大,且读尺困难。所以必须采用特殊的观测方法,这就是跨河水准测量方法。,进行跨河水准测量,首先是要选择好跨河地点,如选在江河最窄处,视线避开草丛沙滩的上方,仪器站应选在开阔通风处,跨河视线离水面23m以上。 当用一台水准仪观测时,宜采用图中( a )的形式,图中I1、I2既是仪器站又是立尺点。当使用两台水准仪作对向观测时,宜布置成图中的( b )或( c )的形式。图中I1、I2为仪器站,b1、b2为立尺点。,第四节 跨河水准测量,当跨河视线在500m以下时,通常用精密水准仪,以进行观测。由于跨河视线较长,须要特制一觇板供照准和读数之用。,跨河水准测量-光学测微法,觇板上的照准标志用黑色绘成矩形,其宽度为视线长的1/2.5万,长度为宽度的5倍。觇板中央开一小口,并在中央安装一水平指标线,指标线应平分矩形标志的宽度。,