高程系統(tǒng)及高程控制測量

2.1基礎(chǔ)理論2.1.1我國高程系統(tǒng)為了建立一個全國統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，必須確定一個統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)面，通常采用大地水準(zhǔn)面即平均海水面作為高程基準(zhǔn)面。解放后我國采用青島驗潮站1950?1956年觀測結(jié)果求得的黃海平均海水面作為高程基準(zhǔn)面。根據(jù)這個基準(zhǔn)面得出的高程稱為“1956黃海高程系”。為了確定高程基準(zhǔn)面的位置，在青島建立了一個與驗潮站相聯(lián)系的水準(zhǔn)原點，并測得其高程為72.289m。水準(zhǔn)原點作為全國高程測量的基準(zhǔn)點。從1989年起，國家規(guī)定采用青島驗潮站1952?1979年的觀測資料，計算得出的平均海水面作為新的高程基準(zhǔn)面，稱為“1985國家高程基準(zhǔn)”。根據(jù)新的高程基準(zhǔn)面，得出青島水準(zhǔn)原點的高程為72.260m。所以在使用已有的高程資料時，應(yīng)注意到高程基準(zhǔn)面的差異。1.高程一點的高程一般是指這點沿鉛垂線方向到似大地水準(zhǔn)面（海平面）的距離，又稱海拔。如圖2.1所示，A點到海平面的距離為HA,那么A點的海拔為HA，B點到海平面的距離為HB,那么B點的海拔為HB，A、B兩點的高差為HA-HB。

HaB\HHaB\Hb圖2.1高程示意圖水準(zhǔn)點高程測量也是按照“從整體到局部”的原則來進(jìn)行。就是先在測區(qū)內(nèi)設(shè)立一些高程控制點，并精確測出它們的高程，然后根據(jù)這些高程控制點測量附近其他點的高程。這些高程控制點稱水準(zhǔn)點，工程上常用BM來標(biāo)記、水準(zhǔn)點一般用混凝土標(biāo)石制成，頂部嵌有金屬或瓷質(zhì)的標(biāo)志

公目雄項部楚司T2▲T31甘教學(xué)樓施

工范圍施工便道AT1公目雄項部楚司T2▲T31甘教學(xué)樓施

工范圍施工便道AT12.1.2高程測量測量地面上各點高程的工作，稱為高程測量。高程測量根據(jù)所使用的儀器和施測方法的不同，分為：（1）水準(zhǔn)測量；（2）三角高程測量；（3）氣壓高程測量；（4）GPS擬合高程。大地水準(zhǔn)而工程測量中常使用水準(zhǔn)測量和三角高程測量兩種方法來獲取點的高程，其中水準(zhǔn)測量的精度較高，應(yīng)用又最為廣泛的。水準(zhǔn)測量的目的是要獲得點的高程，通過直接測得兩點間的高差，根據(jù)其中一點的已知高程推算出另一點的高程。2.1.3水準(zhǔn)測量原理水準(zhǔn)測量的操作原理是通過水準(zhǔn)儀的水平視線觀測兩個目標(biāo)點上的標(biāo)尺，求出兩個目標(biāo)點的高差。高差兩點到同一水平面距離的差值稱為這兩點的高差，指的是兩點豎向方向的距離。例如：建筑物2層和建筑物1層的高差為3.0米，指的是2層樓面比1層樓面要高3.0米。高差的測定方法要測量目標(biāo)點A和B的高差，方法如下，在點A和點B上豎直的各立一根水準(zhǔn)尺，在A、B之間架設(shè)一臺水準(zhǔn)儀，水準(zhǔn)儀的作用是能獲得一條水平視線，那么水準(zhǔn)儀在水準(zhǔn)心和水準(zhǔn)尺B之上會獲得兩個讀數(shù)a、b。則A、B兩點的高差為hA^a-b，見圖2.2。后視讀數(shù)a圖2.2高差測量后視讀數(shù)a連續(xù)水準(zhǔn)測量轉(zhuǎn)點TP(turningpoint)的概念：當(dāng)?shù)孛嫔蟽牲c的距離較遠(yuǎn)，或兩點的高差太大，放置一次儀器不能測定其高差時，就需增設(shè)若干個臨時傳遞高程的立尺點，稱為轉(zhuǎn)點。如圖所示，在實際水準(zhǔn)測量中，A、B兩點間高差較大或相距較遠(yuǎn)，安置一次水準(zhǔn)儀不能測定兩點之間的高差。此時有必要沿A、B的水準(zhǔn)路線增設(shè)若干個必要的臨時立尺點，即轉(zhuǎn)點(用作傳遞高程)。根據(jù)水準(zhǔn)測量的原理依次連續(xù)地在兩個立尺中間安置水準(zhǔn)儀來測定相鄰各點間高差，求和得到A、B兩點間的高差值：h1=a1—b1；h2=a2—b2則：hAB=h1+h2++hn=Sh=Sa—Sb結(jié)論：A、B兩點間的高差hAB等于后視讀數(shù)之和減去前視讀數(shù)之和。2.3.4水準(zhǔn)路線測量1水準(zhǔn)路線(levelingline)水準(zhǔn)路線依據(jù)工程的性質(zhì)和測區(qū)情況，可布設(shè)成以下幾種形式：閉合水準(zhǔn)路線，由已知點BM5——已知點BM5；附合水準(zhǔn)路線，由已知點BM1——已知點BM2；支水準(zhǔn)路線，由已知點BM8——某一待定水準(zhǔn)點2；水準(zhǔn)網(wǎng)：若干條單一水準(zhǔn)路線相互連接構(gòu)成的圖形。I2水準(zhǔn)測量的實施（外業(yè)）（1）水準(zhǔn)儀安置在離前、后視距離大致相等之處，單站視距長度不超過100m。（2）為及時發(fā)現(xiàn)觀測中的錯誤，通常采用"兩次儀器高法”或“雙面尺法”。兩次儀器高法：高差之差h-h'<±5mm；雙面尺法，①紅黑面讀數(shù)差<±3mm②h黑-h紅<±5mm。案例：已知控制點K19高程為19.944m，K17高程為19.605m，利用“雙面尺法”完成K19-K17水準(zhǔn)路線測量。自K19測天氣：成像：觀測：記錄：計算：至K17測站編號點號后尺上絲刖尺上絲中絲讀數(shù)高差高差中數(shù)下絲下絲后距前距后刖視距差dEd1K19①⑤③⑦②⑥④⑧Z1實施：記錄后尺的黑面讀數(shù)（上絲①、下絲②、中絲③）和紅面讀數(shù)（中絲④）；記錄后尺的黑面讀數(shù)（上絲⑤、下絲⑥、中絲⑦）和紅面讀數(shù)（中絲⑧）；計算各項指標(biāo)，參考相關(guān)規(guī)范，若相關(guān)參數(shù)未能滿足規(guī)范要求，則需重新觀測部分?jǐn)?shù)據(jù)或整個測站；若能滿足規(guī)范要求，則進(jìn)行下一站測量;

水準(zhǔn)觀測的主要技術(shù)要求(一)等級水準(zhǔn)儀型號視線長度(m)前后視較差(m)前后視累積差(m)視線離地面最低高度(m)基本分劃、輔助分劃或黑、紅面讀數(shù)較差(mm)基本分劃、輔助分劃或黑、紅面高差較差(mm)一華二等DS150130.50.50.7三等DS1100360.31.01.5DS3752.03.0四等DS31005100.23.05.0五等DS2100大致相等————注：①二等水準(zhǔn)視線長度小于20m時，其視線高度不應(yīng)低于0.3m；②三、四等水準(zhǔn)采用變動儀器高度觀測單面水準(zhǔn)尺時，所測兩次高差較差，應(yīng)與黑面、紅面所測高差之差的要求相同。水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)要求(二)等級每千米高差全中誤差(mm)路線長度(km)水準(zhǔn)儀的型號水準(zhǔn)尺觀測次數(shù)往返較差、附合或環(huán)線閉合差與已知點聯(lián)測附合或環(huán)線平地(mm)山地(mm)一華二寺2—DS1因瓦往返各一次往返各一次4嫵—三等6W50DS1因瓦往返各一次往一次12'E4-^DS3雙面往返各一次四等10W16DS3雙面往返各一次往一次20姑6、篇五等15—DS3單面往返各一次往一次40嫵—注：①結(jié)點之間或結(jié)點與高級點之間，其路線的長度，不應(yīng)大于表中規(guī)定的0.7倍;②L為往返測段，附合或環(huán)線的水準(zhǔn)路線長度(km)；n為測站數(shù)。5.計算高差以及閉合差；測站點八、、號后尺上絲刖尺上絲中絲讀數(shù)高差高差中數(shù)下絲下絲

編號后距前距后刖視距差dEd1K191543157913571382-25-271169118660416170-129Z137.439.3468447881.9312Z117351540147012801901891213102162585970288Z252.251.9478846900.3133Z21618170113491438-89-89.51073117360346224-190Z354.552.8468547861.7214Z31543171912491423-174-175.5950112860356112-77Z459.359.1478646890.2125Z41498175112351480-245-246972121159206267-347Z552.654468547871.4206Z515111497128512805410931066607259693K1741.643.1478746891.502支水準(zhǔn)路線的往、返觀測閉合差為fh=Eh+Ehfl—1工+北工附和水準(zhǔn)路線為fh=E人測_Eh理閉合水準(zhǔn)路線的閉合差為fh_Eh測—本水準(zhǔn)路線為附合水準(zhǔn)路線高差Eh=-345mm,E理=Hk17-HK19=19.605-19.944=-339mm,閉合差f=Eh-E=-6mmh理閉合差容許值f=2g'L=20寸'05宛=15.5mmh容fh<fh容，可進(jìn)行閉合差分配。高差Eh=-345mm,-f小/7v=~Lh=10mm/km按測站長度將每測站進(jìn)行改正，得出各測站最終的高差。實訓(xùn)任務(wù)一：設(shè)備：自動安平水準(zhǔn)儀（1）、尺墊（2）、腳架（1）、木質(zhì)水準(zhǔn)尺（4687、4787各一根）、計算器（1）；地點：水準(zhǔn)點K19-K21；任務(wù)：已知K19高程為19.944m，按照四等水準(zhǔn)測量規(guī)范，測量出K21（西區(qū)）的高程，計算閉合差、并完成各測站高差改正。繪制水準(zhǔn)測量路線圖5計算：編制EXCEL表格計算觀測閉合差、閉合差改正數(shù)、K21高程。實訓(xùn)任務(wù)二：設(shè)備：自動安平水準(zhǔn)儀（1）、尺墊（2）、腳架（1）、木質(zhì)水準(zhǔn)尺（4687、4787各一根）、計算器（1）；地點：