高程控制網的建立-read教學教材

1、高程控制網的建立-Read6.1.1 水準面的定義和性質)sincossin2cos(1122AWAAWAWgRyyxyxxA水準面曲率半徑與重力位的關系：表示：水準面的形狀由重力位唯一確定。6.1.2 水準測量高差的多值性0BAiBAiABABBAiABBAiABiiihhhhhhhhbahAB1hnhnh1h不同水準路線得到不同的高差。6.1.3 高程系統AAgdhWW00AAAAAAAAAAdHggdhWWWWdHgWW00位差唯一：1、正高程系統、正高程系統AAdHdhW = CAW = W0O大地水準面A點水準面AAmAmAAAAgdhggWWdHH001正則：A點的正高為：式中：

2、為大地水準面上A點到A點的平均重力。Amg6.1.3 高程系統23086. 0100AAAmAAmAHgdhH正常高2、正常高程系統、正常高程系統BBa2sinsin121206.1.3 高程系統AAAHH正常高平均橢球面似地球表面地球表面AAAAH正常正高與正常高的關系：AAAT 稱為高程異常，高程異常與擾動位T的關系：6.1.3 高程系統AAmAAmAmAAAmAdhgdhdhgdhH0000)(1)(11正常高正常高可分解成三項之和。21212122122112)(1 )(1)(10000AAAAmAAAmAAAmAAAAdhdhgdhdhdhHH正常高正常高 第一項為主項，后面兩項為改

3、正項。則相應的正常高高差可表示為：002644. 021 )sin(2 ,45002121emAAmAAH其中：簡化為：6.1.3 高程系統dhgdhdhggdhHgdhHgdhHAAAAAAAAA00000045)(1)(1111力力力3、力高和地區(qū)力高系統、力高和地區(qū)力高系統6.1 我國的高程系統6.2.1 水準測量的高程基準面大地水準面為水準測量的高程基準面。大地水準面與平均海水面不同。平均海水面高 = 大地水準面高+海面地形 由于大地水準面高的確定精度，低于水準測量的精度，各國通過驗潮確定一個起始高程點，作為高程基準點。 不同高程起算點構成不同的系統，它們之間的高程相差可能達到米級。6

4、.2.1 水準測量的高程基準面6.2.1 水準測量的高程基準面 全球高程基準的統一：全球高程基準的統一：采用精密重力測量，確定精確的大地水準面模型，采用衛(wèi)星測量確定各點精確的大地高，進而在統一的礦架確定精確的正高或正常高。6.2.1 水準測量的高程基準面 局部高程基準主要采用驗潮方法。我國先后采用過的驗潮站有：吳淞、達門、青島、大連等 青島驗潮站的優(yōu)勢：位置適中 半日潮有規(guī)律 不在江河入?？?海面開闊、無島礁 海底平坦 水深10米以上6.2.1 水準測量的高程基準面6.2.1 水準測量的高程基準面我國的高程系統： 1、1956年黃海高程系統 采用1950至1956年7月的潮汐資料推求的平 均海

5、水面 2、1985黃海高程系統 采用1950至1979年的潮汐資料推求的平 均海水面。從1988年1月1日啟用。 “1956年黃海高程系統”與“1985年黃海高程系統”相差約2厘米的固定常數。6.2.2 水準原點 青島驗潮資料確定的大地水準面引測到穩(wěn)固的基青島驗潮資料確定的大地水準面引測到穩(wěn)固的基準點，作為全國水準測量的起算點，稱為高程原點。準點，作為全國水準測量的起算點，稱為高程原點。 高程原點的組成：主點高程原點的組成：主點原點原點 參考點和副點參考點和副點“1956國家高程基準國家高程基準”的原點高程：的原點高程：72.289 m “1985國家高程基準國家高程基準”的原點高程：的原點高

6、程：72.260 m 習 題1、水準測量閉合環(huán)的理論閉合差是否為、水準測量閉合環(huán)的理論閉合差是否為0，為什，為什么？么？2、為什么正高在理論上就不能精確求得？、為什么正高在理論上就不能精確求得？6.3 國家與工程精密水準網的測設與平差計算國家與工程精密水準網的測設與平差計算6.3.1 國家精密水準網的布設國家精密水準網的布設用途：經濟建設的基本高程控制、地球科學研究（如地 殼運動、海面變化等）布設原則：從高級到低級、從整體到局部分四個等級布設， 逐級控制、逐級加密。水準網分四個等級：一、二等水準網為精密水準網； 三、四等網在“測量學”已經講授6.3.1 國家精密水準網的布設國家高程控制網自19

7、51年開始分以下幾個階段：1951 1975：一等水準長度50000公里，精度2 3mm/km 二等水準長度140000公里,精度4mm/km1976 1984：一等水準路線289條，構成100個閉合環(huán)， 聯測42個驗潮站，長度93000公里，按環(huán)閉 合差估算的精度1.03mm/km1981 1990：重新布設國家二等水準路線136000公里， 由822閉合環(huán)或附合到一等點的附合路線構 成。由環(huán)閉合差求得精度為1. 54mm/km6.3.1 國家精密水準網的布設 1986年完成國家一等水準網的平差計算，求得每公里測量中誤差為1.15mm。 1976年 1990年完成的水準網稱為國家第二期水準網

8、。 一等水準網的環(huán)長在1000 2000km之間，二等水準網的環(huán)長在500 750km之間6.3.2 城市和工程精密水準網的布設 城市與工程水準網分二、三、四等3個等級布設，精度與相應等級的國家水準網一致。 聯測2個以上的國家精密水準點，起始高程應采用穩(wěn)定的基巖點。 在上海這種軟土地區(qū)域的精密水準網，由于地面沉降，一般每年都至少復測一次，且有足夠密度的基巖標或深層標。 上海地面每年約沉降1厘米，有些城市如蘇州、寧波更大，北方城市，特別是華北平原的城市，因大量開采地下水，地面沉降更是驚人。6.3.2 城市和工程精密水準網的布設 因此，使用水準點成果時，特別要注意水準點是否沉降。需要進行檢驗，確認

9、沒有沉降后才能使用。精密水準網布設的工作程序：1、水準網的圖上設計； 2、水準點的選定；3、水準標石的埋設； 4、水準測量觀測；5、平差計算和成果表編制6.3.2 城市和工程精密水準網的布設圖上設計的要點： 1、沿坡度較小的道路布設，避免跨越水域； 2、應考慮下級網的加密需要； 3、盡可能布設成環(huán)形或結點形，也可以是附合路線 4、水準點密度：一般地區(qū)2 4 km，城區(qū)：1 2 km 工業(yè)區(qū)：1km 5、應該與國家點聯測，以統一高程系統 6、注意已有測量成果的利用6.3.2 城市和工程精密水準網的布設水準標石6.3.3 精密水準測量的實施1、精密水準儀和水準尺、精密水準儀和水準尺精密水準儀結構6

10、.3.3 精密水準測量的實施精密水準儀測微讀數原理6.3.3 精密水準測量的實施S3精密水準儀6.3.3 精密水準測量的實施S3精密水準儀的讀數方法6.3.3 精密水準測量的實施Ni004精密水準儀6.3.3 精密水準測量的實施Ni004精密水準儀的讀數方法6.3.3 精密水準測量的實施精密水準尺和尺墊6.3.3 精密水準測量的實施各類精密水準儀的技術參數6.3.3 精密水準測量的實施2、精密水準測量的誤差、精密水準測量的誤差1)、i 角誤差角誤差6.3.3 精密水準測量的實施2)、水準尺每米長度誤差、水準尺每米長度誤差3)、水準尺零點差、水準尺零點差6.3.3 精密水準測量的實施4)、溫度變

11、化對、溫度變化對 i 角的影響角的影響5)、大氣折光影響、大氣折光影響6)、儀器和水準尺的垂直位移影響、儀器和水準尺的垂直位移影響6.3.3 精密水準測量的實施3、精密水準測量的實施、精密水準測量的實施觀測程序如下奇數站：奇數站：(1)、后視基本分劃 (2)、前視基本分劃 (3)、前視輔助分劃 (4)、后視輔助分劃 偶數站：偶數站：(1)、前視基本分劃 (2)、后視基本分劃 (3)、后視輔助分劃 (4)、前視輔助分劃6.3.3 精密水準測量的實施6.3.3 精密水準測量的實施6.3.4 精密水準測量的精度規(guī)定，觀測值改正，概算與平差解算1、精密水準測量精度鑒定與水準路線的限差規(guī)定、精密水準測量

12、精度鑒定與水準路線的限差規(guī)定1222. 1202222121202222211nnnnRRRPPP 為往返不符值，根據權的性質和權與距離的關系，得：因此，高差不符值的單位權中誤差為：RnnR21216.3.4 精密水準測量的精度規(guī)定，觀測值改正，概算與平差解算RnM412FWWNMW1則每公里往返高差平均值的中誤差為： 由N個環(huán)長為F、環(huán)閉合差為W的閉合環(huán)求得的每公里高差中誤差為：6.3.4 精密水準測量的精度規(guī)定，觀測值改正，概算與平差解算對于二等水準測量，規(guī)范規(guī)定：mmMmmMW0 . 2 0 . 1長度R(km)測段的往返高差不符值：mmR 4長度L(km)的附合路線閉合差：mmL 4長

13、度F(km)的環(huán)閉合差：mmF 4長度R(km)已測測段的檢測高差之差：mmR 46.3.4 精密水準測量的精度規(guī)定，觀測值改正，概算與平差解算hfh2、觀測值的改正、觀測值的改正1)、水準尺每米長度誤差改正、水準尺每米長度誤差改正imiimmiiiiHAHsin22)、近似正高改正、近似正高改正6.3.4 精密水準測量的精度規(guī)定，觀測值改正，概算與平差解算injjjjnjjnjjniWRRvhHHWiii1110)(3、水準路線閉合差的改正、水準路線閉合差的改正4、水準網的平差計算、水準網的平差計算采用間接觀測平差，權為距離的倒數。習 題1、國家和城市的精密水準網各分哪幾個等級？、國家和城市

14、的精密水準網各分哪幾個等級？給出其閉合差的限差計算公式。給出其閉合差的限差計算公式。2、與普通水準儀相比，精密水準儀的讀數方法、與普通水準儀相比，精密水準儀的讀數方法有和特點？有和特點？3、精密水準測量的主要誤差有哪些？如何消除、精密水準測量的主要誤差有哪些？如何消除或削弱這些誤差的影響？或削弱這些誤差的影響？6.4 電磁波測距三角高程測量20211202021120122201012012 212121CSvitgSSRkvitgShvSRiSRtgShi6.4.1 解算原理和計算公式解算原理和計算公式1、由單向垂直角和平距計算兩點間的高差、由單向垂直角和平距計算兩點間的高差C稱為球氣差系數

15、6.4.1 解算原理和計算公式htgCPtgtgCPCPCPCPMC122121221212121212121212)21 ( 2cossincossin)cos(sin)90sin(sin因PCM并非直角，上式有誤差，即關系：是近似的。120tgCPMCS嚴密公式應該按正弦定理計算：近似公式引入的誤差為：)2(21212tgtgCPh當 mhkmPCmhkmPC121. 0,5 ,10043. 0,3 ,10012_012_求得：求得：6.4.1 解算原理和計算公式1212221212202112122222002)21 ()1)(21 ()1 (tgRdHtgRdyhhCSvidtghRH

16、RydRHRydRHSSmmmmmmmmmm若采用平均高程面上的距離計算，則有6.4.1 解算原理和計算公式122211211212122211211212212012121211220211212)(21)(21)(21)(21)(21)(21hvividtghhvivitgtgdhhCSvidtghhCSvidtgh2、由對向垂直角和平距計算兩點間的高差、由對向垂直角和平距計算兩點間的高差6.4.1 解算原理和計算公式121222211212sincossinSNCCSVISh3、由電磁波實測斜距和單向垂直角計算兩點間高差、由電磁波實測斜距和單向垂直角計算兩點間高差2sin)21 (sin

17、)90sin(sin21221212ShSSNC若顧及角，用正弦定理計算：該公式誤差很小。mhkmSmhkmS0010. 0,5 ,100006. 0,3 ,10012012求得：求得：6.4.1 解算原理和計算公式1212212212121212122122121212sincos )21(sin)21 (cos)90sin()90sin(sin sincos )21(sin)21 (cos)90sin()90sin(cosSSSSNNSSSSSSPCSPC12cos2SPCNN則有：6.4.1 解算原理和計算公式)(21)(21)sinsin(21cossincossin221112121

18、121212212221211221221211222121221121212VIVISShSCVIShSCVISh4、電磁波往返實測斜距和往返實測垂直角計算兩點間高差、電磁波往返實測斜距和往返實測垂直角計算兩點間高差消除了球氣差項的影響。6.4.1 解算原理和計算公式12212212212122120 ,)()(IVpphSIVhSS5、用分別測定的斜距和垂直角計算高差和水平距離、用分別測定的斜距和垂直角計算高差和水平距離觀測斜距S12,儀高I，目標高V，則平距S0為：nmtgSvivitgSHHh02211211201212 )(21)(21)(21高差為：將第二式代入第一式，得：0)()(2)1 (21220220SpnmSpnmtgtgS6.4.1 解算原理和計算公式22221202021221212212212122101)()()1 ()()( )(tgpnmtgpnmtgSSqnmtgSSVIhSIVhSS解得，平距為：22221201)()()1 (tgpnmtgpnmtgSS若觀測了返測距離，可得平距的計算