高程系統(tǒng)及高程控制測量

2.1基礎理論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)一的高程基準面，通常采用大地水準面即平均海水面作為高程基準面。解放后我國采用青島驗潮站1950?1956年觀測結果求得的黃海平均海水面作為高程基準面。根據(jù)這個基準面得出的高程稱為“1956黃海高程系”。為了確定高程基準面的位置，在青島建立了一個與驗潮站相聯(lián)系的水準原點，并測得其高程為72.289m。水準原點作為全國高程測量的基準點。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面，稱為“1985國家高程基準”。根據(jù)新的高程基準面，得出青島水準原點的高程為72.260m。所以在使用已有的高程資料時，應注意到高程基準面的差異。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高程示意圖水準點高程測量也是按照“從整體到局部”的原則來進行。就是先在測區(qū)內(nèi)設立一些高程控制點，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點，工程上常用BM來標記、水準點一般用混凝土標石制成，頂部嵌有金屬或瓷質(zhì)的標志

公目雄項部楚司T2▲T31甘教學樓施

工范圍施工便道AT1公目雄項部楚司T2▲T31甘教學樓施

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。大地水準而工程測量中常使用水準測量和三角高程測量兩種方法來獲取點的高程，其中水準測量的精度較高，應用又最為廣泛的。水準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水準測量原理水準測量的操作原理是通過水準儀的水平視線觀測兩個目標點上的標尺，求出兩個目標點的高差。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尺，在A、B之間架設一臺水準儀，水準儀的作用是能獲得一條水平視線，那么水準儀在水準心和水準尺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)水準測量轉點TP(turningpoint)的概念：當?shù)孛嫔蟽牲c的距離較遠，或兩點的高差太大，放置一次儀器不能測定其高差時，就需增設若干個臨時傳遞高程的立尺點，稱為轉點。如圖所示，在實際水準測量中，A、B兩點間高差較大或相距較遠，安置一次水準儀不能測定兩點之間的高差。此時有必要沿A、B的水準路線增設若干個必要的臨時立尺點，即轉點(用作傳遞高程)。根據(jù)水準測量的原理依次連續(xù)地在兩個立尺中間安置水準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水準路線測量1水準路線(levelingline)水準路線依據(jù)工程的性質(zhì)和測區(qū)情況，可布設成以下幾種形式：閉合水準路線，由已知點BM5——已知點BM5；附合水準路線，由已知點BM1——已知點BM2；支水準路線，由已知點BM8——某一待定水準點2；水準網(wǎng)：若干條單一水準路線相互連接構成的圖形。I2水準測量的實施（外業(yè)）（1）水準儀安置在離前、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，參考相關規(guī)范，若相關參數(shù)未能滿足規(guī)范要求，則需重新觀測部分數(shù)據(jù)或整個測站；若能滿足規(guī)范要求，則進行下一站測量;

水準觀測的主要技術要求(一)等級水準儀型號視線長度(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：①二等水準視線長度小于20m時，其視線高度不應低于0.3m；②三、四等水準采用變動儀器高度觀測單面水準尺時，所測兩次高差較差，應與黑面、紅面所測高差之差的要求相同。水準測量的主要技術要求(二)等級每千米高差全中誤差(mm)路線長度(km)水準儀的型號水準尺觀測次數(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結點之間或結點與高級點之間，其路線的長度，不應大于表中規(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支水準路線的往、返觀測閉合差為fh=Eh+Ehfl—1工+北工附和水準路線為fh=E人測_Eh理閉合水準路線的閉合差為fh_Eh測—本水準路線為附合水準路線高差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行改正，得出各測站最終的高差。實訓任務一：設備：自動安平水準儀（1）、尺墊（2）、腳架（1）、木質(zhì)水準尺（4687、4787各一根）、計算器（1）；地點：水準點K19-K21；任務：已知K19高程為19.944m，按照四等水準測量規(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。實訓任務二：設備：自動安平水準儀（1）、尺墊（2）、腳架（1）、木質(zhì)水準尺（4687、4787各一根）、計算器（1）；地點：