1、特殊三角高程控制测量与高程概算特殊三角高程控制测量与高程概算(补补)两种特殊的测距三角高程导线两种特殊的测距三角高程导线高程导线测量概算高程导线测量概算水准测量观测记录要求水准测量观测记录要求精密水准测量记录计算精密水准测量记录计算精密水准测量外业概算精密水准测量外业概算上一讲应掌握的内容上一讲应掌握的内容1、国家高程控制网的任务国家高程控制网的任务1)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；高程控制基础；2)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
2、球科学等地球科学研究提供精确的高程数据。研究提供精确的高程数据。2 2、国家高程控制网的布设原则、国家高程控制网的布设原则 从高到低、逐级控制；水准点满足一定的密度；从高到低、逐级控制；水准点满足一定的密度；水准测量达到足够的精度；一等水准网应定期复测。水准测量达到足够的精度；一等水准网应定期复测。3 3、国家水准网的布设方案、国家水准网的布设方案一等闭合环线周长，在平原和丘陵地区为一等闭合环线周长，在平原和丘陵地区为1 000 1 500km,一般山区为一般山区为2 000km左右。左右。二等闭合环线周长，在平原地区为二等闭合环线周长，在平原地区为500750km,山区一般不山区一般不超过超
3、过1 000km三、四等水准用于加密，根据高等级水准环的大小和实际三、四等水准用于加密，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需要布设，其中环线周长、附合路线长度和结点间路线长度，对于三等水准分别为度，对于三等水准分别为200km、150km和和70km。上一讲应掌握的内容上一讲应掌握的内容4、国家水准点的密度、国家水准点的密度 基岩水准标石（一等水准路线上），基岩水准标石（一等水准路线上），500 km500 km；基本水准标石（一、二等水准路线上）基本水准标石（一、二等水准路线上）一般地一般地 区区40 km 40 km，经济发达地区经济发达地区20
4、-30 km20-30 km；普通水准标石（各等级水准路线上），一般地普通水准标石（各等级水准路线上），一般地 区区4-8 km 4-8 km，经济发达地区经济发达地区2-4km2-4km5 5、水准路线上的重力测量水准路线上的重力测量 高程大于高程大于4 000m4 000m或水准点间的平均高差为或水准点间的平均高差为150150250m250m的地区，的地区，一、二等水准路线上一、二等水准路线上每个水准点均应测定重力每个水准点均应测定重力。高差大于。高差大于250m250m的测段，在地面倾斜变化处应加测重力。的测段，在地面倾斜变化处应加测重力。高程在高程在1 5001 5004 000m4
5、 000m或水准点间的平均高差为或水准点间的平均高差为5050150m150m的的地区，一等水准路线上地区，一等水准路线上重力点间平均距离应小于重力点间平均距离应小于11km11km；二等；二等水准路线上应小于水准路线上应小于23km23km。在我国西北、西南和东北边境等在我国西北、西南和东北边境等有较大重力异常有较大重力异常的地区，一的地区，一等水准路线上等水准路线上每个水准点均应测定重力每个水准点均应测定重力。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。测定重力。上一讲应掌握的内容上一讲应掌握的内容6、工程高程测量控制网
6、的布设、工程高程测量控制网的布设城市和工程中的城市和工程中的工程高程控制网可按水准测量（二、三、工程高程控制网可按水准测量（二、三、四等）和三角高程测量（光电测距高程导线可代替三、四等四等）和三角高程测量（光电测距高程导线可代替三、四等水准）的方法来建立。水准）的方法来建立。7 7、三角高程导线测量三角高程导线测量(距离由计算得距离由计算得)由水平距离单向观测竖直计算高差的基本公式：由水平距离单向观测竖直计算高差的基本公式：严密公式严密公式若采用平均高程面上的距离计算，则有若采用平均高程面上的距离计算，则有:2120121200 hS tgivCSS为由高斯坐标计算或归算的水平距离。22120
7、1212001212()2hS tgivCSS tgtgh212121212212121222mmmhdtgivCdhy dH dhtgtgRR 由高斯坐标反算的边由高斯坐标反算的边长长d与测线两端平均高与测线两端平均高程面上边长程面上边长S0之间有差之间有差异，但不大。异，但不大。7 7、三角高程导线测量三角高程导线测量(距离由计算得距离由计算得)212121212012221212121021hd tgivC Shhd tgivC Sh121221112212121221112212111()()()222111()()()222hd tgtgivivhhd tgivivh若是几乎同步作对
8、向观测，就有C12=C21，则：故对向观测竖直角计算平均高差可以消除故对向观测竖直角计算平均高差可以消除（或削弱）球气差的影响。（或削弱）球气差的影响。由对向垂直角和平距计算两点间的高差由对向垂直角和平距计算两点间的高差上一讲应掌握的内容上一讲应掌握的内容8 8、电磁波测距三角高程导线测量电磁波测距三角高程导线测量由电磁波实测斜距和单向垂直角计算两点间高差由电磁波实测斜距和单向垂直角计算两点间高差:2212121212121212sincoshSIVC ShIVf电磁波往返实测斜距和往返实测垂直角计算两点间高差电磁波往返实测斜距和往返实测垂直角计算两点间高差:12122121112212111
9、(sinsin)()()222hSSIVIV中1221112212111()()()222hhhIVIV中消除消除(削弱削弱)了球气差项的影响。了球气差项的影响。条件：几乎同步作对向观测条件：几乎同步作对向观测h12中中的主要误差是：的主要误差是：竖直角观测误差、量测仪器高竖直角观测误差、量测仪器高I和目标高和目标高V误差。误差。(一一)三联脚架法测距高程导线三联脚架法测距高程导线（补充）（补充）1212212121122323323232233434434345455454,hhIVhhIVhhIVhhIVhhIVhhIVhhIVhhIV反往反往43反34往54反45往15213243541
10、223344512212332344345541111()()()()22221()()()()()()()()2hhhhhhhhhIVIVIVIVIVIVIVIV反反反反往往往往12345152132435412233445115511551515151111()()()()222211()()()()22hhhhhhhhhIVIVhIIIIhII 反反反反往往往往平平仅跟两端点的仅跟两端点的仪器高有关。仪器高有关。(二二)水准法（中间法）测距高程导线水准法（中间法）测距高程导线O1,1O1,1O11O1,2O1,2O12O2,2O2,2O22O2,3O2,3O23,hhIVhhIVhhIV
11、hhIV（反觇）（直觇）；（反觇）（直觇）。13O11O12O22O23O1,1O2,2O1,2O2,3()()()()hhhhhIVIVIVIV 反反直直1313O1,1O2,2OO2 3()()hhhhhVV 反反1,2直,直高程待定点：高程待定点：1、3、5；测站点（尽量在中间）：测站点（尽量在中间）：O1、O2。仅跟两端点的棱镜高有关。仅跟两端点的棱镜高有关。若使棱镜高相等，此法可以若使棱镜高相等，此法可以消除仪器高和棱镜高的影响消除仪器高和棱镜高的影响1O12O23（三）（三）三联脚架法与水准法测距高程导线的讨论三联脚架法与水准法测距高程导线的讨论二法都是只需量起、始点的仪器高或棱镜
12、高，不需量中间点的二法都是只需量起、始点的仪器高或棱镜高，不需量中间点的仪器高或棱镜高。仪器高或棱镜高。三联脚架法往反观测，可削弱球气差（但往反观测不同时）；三联脚架法往反观测，可削弱球气差（但往反观测不同时）；水准法可用前后视接近相等来削弱球气差。水准法可用前后视接近相等来削弱球气差。水准法可以在两高程点灵活的设置仪器观测，观测的距离比三水准法可以在两高程点灵活的设置仪器观测，观测的距离比三联脚架法短近一倍，故球气差影响比三联脚架法小。联脚架法短近一倍，故球气差影响比三联脚架法小。三联脚架法比水准法多余观测值多，可靠性高；水准法比三联三联脚架法比水准法多余观测值多，可靠性高；水准法比三联脚架
13、法观测工作量小。脚架法观测工作量小。三联脚架法可代替四等水准测量，是否可代替三等水准测量有三联脚架法可代替四等水准测量，是否可代替三等水准测量有待验证；水准法通过比对固定棱镜高，可以得到较高的高程精待验证；水准法通过比对固定棱镜高，可以得到较高的高程精度，可代替三等水准测量，在一定条件下能代替二等水准。度，可代替三等水准测量，在一定条件下能代替二等水准。垂直角需垂直角需J2级以上的仪器测，一般观测级以上的仪器测，一般观测24个测回。个测回。两高程点的平均距离是多少可代替有待验证（两高程点的平均距离是多少可代替有待验证（f与与S2成正比成正比）。）。1、高差测定误差、高差测定误差误差来源：竖直角
14、观测误差、距离测量误差、球气差、误差来源：竖直角观测误差、距离测量误差、球气差、量取仪器高和反光镜高误差量取仪器高和反光镜高误差综合影响的误差，经验公式：综合影响的误差，经验公式：为对向观测高差平均值的中误差。为对向观测高差平均值的中误差。（四）（四）三角高程测量的精度和限差三角高程测量的精度和限差122122222 2iiiiiiWhWWhWhhmmmm(m)025.0ihSMi240.1 (m)iiiiihhWhWimMMS2、对向高差闭合差的限差、对向高差闭合差的限差ihM3、环线高差闭合差的限差、环线高差闭合差的限差1212122222222120.05nnnWhhhWhhhnWjjW
15、hhmMMMMMMS GPS用于测定正常高，在GPS课中介绍使用测量仪器注意事项使用测量仪器注意事项 携带仪器时，注意检查仪器箱是否扣紧、锁好，拉手和背带是携带仪器时，注意检查仪器箱是否扣紧、锁好，拉手和背带是否牢固，并注意轻拿轻放。否牢固，并注意轻拿轻放。仪器放在三脚架后应使仪器与三脚架牢固连接。仪器放在三脚架后应使仪器与三脚架牢固连接。仪器取出箱后，应关好仪器箱，严禁在箱上坐人。仪器取出箱后，应关好仪器箱，严禁在箱上坐人。仪器安置好后，必须有人看管，原则上讲观测者不得离开仪器。仪器安置好后，必须有人看管，原则上讲观测者不得离开仪器。各制动螺旋勿拧过紧，以免损伤；各微动螺旋勿旋至尽头，防各制
16、动螺旋勿拧过紧，以免损伤；各微动螺旋勿旋至尽头，防止失灵。止失灵。近距离搬站，应放松制动螺旋，一手握住三脚架放在肋下，一近距离搬站，应放松制动螺旋，一手握住三脚架放在肋下，一手托住仪器，放置胸前稳步行走。不准将仪器斜扛肩上，以免手托住仪器，放置胸前稳步行走。不准将仪器斜扛肩上，以免损伤仪器。若距离较远，必须装箱搬站。损伤仪器。若距离较远，必须装箱搬站。仪器装箱时，应松开各制动螺旋，按原祥放回仪器箱内，先试仪器装箱时，应松开各制动螺旋，按原祥放回仪器箱内，先试关一次，确认放妥后，再稍微拧紧各制动螺旋，以免仪器在箱关一次，确认放妥后，再稍微拧紧各制动螺旋，以免仪器在箱内晃动，最后关箱、上锁。内晃动
17、，最后关箱、上锁。记录与计算基本规则记录与计算基本规则 外业记录字迹应清楚，边观测边记录，观测者读出数字后，记外业记录字迹应清楚，边观测边记录，观测者读出数字后，记录者应将所记数字复诵一遍，以防听错、记错。不准先记在草录者应将所记数字复诵一遍，以防听错、记错。不准先记在草稿纸上，然后誊入记录表中。稿纸上，然后誊入记录表中。记录错时，不准用橡皮擦或刀片刮去，不准在原数字上涂改，记录错时，不准用橡皮擦或刀片刮去，不准在原数字上涂改，应将错误的数字用直尺划去并把正确的数字记在原数字上方。应将错误的数字用直尺划去并把正确的数字记在原数字上方。禁止连环更改数字，例如：水准测量中标尺的黑、红面读数，禁止连
18、环更改数字，例如：水准测量中标尺的黑、红面读数，角度测量中的盘左、盘右读数等，均不能同时更改相关的数。角度测量中的盘左、盘右读数等，均不能同时更改相关的数。严禁转抄成果。严禁转抄成果。测站计算与检核，必须在本测站现场完成，确认无误后方可迁测站计算与检核，必须在本测站现场完成，确认无误后方可迁站。站。数据运算中的凑整数据运算中的凑整(取舍取舍)规则是：规则是：“大于大于5者进；小于者进；小于5者舍；者舍；正好是正好是5者，则看其前位数，奇数进、偶数舍者，则看其前位数，奇数进、偶数舍”。记录按顺序记录，水准测量不得空栏；手簿不得空页、撕页。记录按顺序记录，水准测量不得空栏；手簿不得空页、撕页。精密
19、水准测量作业的一般规定精密水准测量作业的一般规定 观测前观测前30分钟，应将仪器置于露天阴影处；分钟，应将仪器置于露天阴影处；仪器距前、后视水准标尺的距离应尽量相等；仪器距前、后视水准标尺的距离应尽量相等；同一测站上观测时，不得两次调焦；同一测站上观测时，不得两次调焦；使用倾斜螺旋和测微螺旋，其最后旋转方向均应为旋进；使用倾斜螺旋和测微螺旋，其最后旋转方向均应为旋进；在两相邻测站上，往测奇数测站按在两相邻测站上，往测奇数测站按“后前前后后前前后”，偶数测站，偶数测站按按“前后后前前后后前”的观测程序进行；的观测程序进行；连续观测时，应使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，而第连续观测时，应使其中两
20、脚螺旋与水准路线方向平行，而第三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧；三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧；每一测段的测站数均应为偶数；每一测段的测站数均应为偶数；每一测段应往测与返测，由往测转向返测时，两水准标尺应每一测段应往测与返测，由往测转向返测时，两水准标尺应互换位置；互换位置；使用自动安平水准仪观测时，应对圆水准器严格检验与校正，使用自动安平水准仪观测时，应对圆水准器严格检验与校正，观测时应使圆水准器气泡居中；前后视不许调圆气泡。观测时应使圆水准器气泡居中；前后视不许调圆气泡。（人盯人法）（人盯人法）（固定脚架法）（固定脚架法）二等水准测量记录二等水准测量记录，往测时第一站、第二站的读
21、数如下：，往测时第一站、第二站的读数如下：第一站：4241,3590,391.50,305.46,3379,2730,911.95,998.01；第二站：3789,2880,333.69,309.31,3545,2640,915.78,940.19。测站编号后尺下丝前尺下丝方 尺及向 号标尺读数基+K减辅备考上丝上丝后距d前距d基本分划辅助分划 1后 前后-前 h 2后 前后-前 h 42413590391.50305.4633792730911.95998.0165.164.9+0.2+0.2-1+1-2+86.06+86.0437892880333.69309.3126403545940.
22、19915.7890.590.9-0.4-0.2+3 0+3-24.41-24.38K=60650+86.05-24.40注意：记录格式、单位；一定要累加检核精密水准测量外业概算内容精密水准测量外业概算内容水准标尺每米长度误差的改正数计算水准标尺每米长度误差的改正数计算 当一对水准标尺每米长度的平均误差当一对水准标尺每米长度的平均误差f大于大于0.02 mm 时，时，就要对观测高差进行改正，大小为：就要对观测高差进行改正，大小为：fh 正常水准面不平行的改正数计算正常水准面不平行的改正数计算水准路线闭合差计算水准路线闭合差计算 高差改正数的计算高差改正数的计算 计计算水准点的概略高程算水准点的
23、概略高程mHm2sin0000015395.00nwHHhiisvws 0HHhv,Amg因为不易得到我国为什么采用正常高系统，我国为什么采用正常高系统，而不采用正高系统？而不采用正高系统？正高系统的定义：正高系统的定义：式中：式中：为大地水准面上为大地水准面上A 点到点到A点的平均重力。点的平均重力。事实上，只有在作出地壳内部质量分布的假设后，才能事实上，只有在作出地壳内部质量分布的假设后，才能近似地求得平均重力值。近似地求得平均重力值。正常高系统的定义：正常高系统的定义：01AAAmHgdh常01AAAAAmHdHgdhg正Amg0:0.3086,2AAAmAmHA式中可看作 点到正常椭球
24、面一半高度处的正常重力值。Am容易得到（由纬度和概略高程得）201sin,aB称为克莱罗定理。旗山旗山双山四等导线观测图双山四等导线观测图旗山旗山百平百平燕庄燕庄杨庄杨庄于山于山双山双山至龙台至庙岭2514245.62050853.01601009.81655638.51532713.71602016.42113.365-03714.91.5611.5422113.38703606.21.5631.5401576.84903238.51.5631.6071576.835-03325.31.6021.5381066.957-00700.61.6021.5651066.95200616.11.58
25、71.5801631.83401435.31.5871.6011631.850-01522.31.6241.5642065.32903025.71.5481.5882065.311-03120.41.6121.526 3814784.75 382614.63 270.16 3814923.90 390544.57 286.28斜边长d12垂直角12仪器高i1棱镜高v2斜边长d21垂直角21仪器高i2棱镜高v112三角高程计算三角高程计算边 名旗山百平百平燕庄燕庄杨庄杨庄于庄于庄双山测 向往返往返往返往返往返测站近似高程H斜 距 d垂 直 角仪 器 高 i棱 镜 高 vh=dsin+i-v球 气
26、 差 fh=h+f往返不符值高差中数22821211cos(1)6.9069 10 0.122mHkfC dckRR高程近似平差高程近似平差点名旗山百平燕庄杨庄于庄双山WW限d已知高程观测高差推算高程闭合差分配平差高程220 ()ddH 平距3002 ,24AAARddSRHRHR球面边长测距光线两端大地高平均值；测边方向的椭球曲率半径22 2myDSSR高斯面边长各等级水准测量的精度，是用各等级水准测量的精度，是用每公里高差中数的偶然每公里高差中数的偶然中误差中误差（由往返测闭合差计算由往返测闭合差计算）和）和每公里高差中数的每公里高差中数的全中误差全中误差（由环线闭合差计算由环线闭合差计算）来表示的。）来表示的。水准测量等 级一等二等三等四等M的限值0.45mm1.0mm3.0mm5.0mmMW的限值1.0mm2.0mm6.0mm10.0mm水准测量达到足够的精度水准测量达到足够的精度 中间法测量代替二等水准测量的条件中间法测量代替二等水准测量的条件 必要条件必要条件：两个照准棱镜高固定不变，每测段采用偶数站观测；重要条件重要条件：前后视距离差应限制在10m以内，棱镜杆必须立稳立（铅）直，垂直角测角中误差应达0.7，测距应限制在450m以内；次要条件次要条件：照准视线尽可能的高，两个照准棱镜的高尽量相等。
