精确水准测量技术及其应用
第9章 大地水准面精化及应用
主要内容
9.1
大地水准面高程系统
9.2
大地水准面精化
9.3
GNSS水准测量
9.4
GNSS高程异常拟合
9.5
高程异常拟合建模实例
第9章 大地水准面精化及应用
GNSS测量可同时确定地面点的三维坐标，但其确定的 高程是相对于一个选定的参考椭球，即所谓的大地高，而 非实际应用中广泛采用的正常高。通过获得相应点上的大 地水准面差距或高程异常，进行高程转换，就可将大地高 转化为正常高。GNSS技术结合高精度、高分辨率大地水 准面模型，可以取代传统的水准测量方法测定正高或正常 高，实现三维定位功能。通过不断精化大地水准面，可逐 步提高GNSS水准测量的精度。
Hr，因此须建立大地高与正常高的转换关系，并采用一定的
方法将H84转换为Hr。
Hr= H84 – ζ
或 ζ= H84 – Hr
GPS高程测量流程图
9.3 GNSS水准测量
GPS高程测量的意义
精确求定GPS点的正常高 求定高精度的似大地水准面
实际上，高精度的高程异常值很难获得，而GPS单点 定位误差又较大，一般测区内缺少高精度的GPS基准 点，GPS网平差后，很难得到高精度的大地高H84，所 以很难应用上式精确地计算各GPS点的正常高。
曲面拟合法
平面拟合法 多项式曲面拟合法 多面函数拟合法 非参数回归曲面拟合法 移动曲面法
根据测区中已知点的平面坐标x、y（或 大地坐标B、L）和 值，用数值拟合 法，拟合出测区似大地水准面，再内插 出待求点的 ，从而求出待求点的正
常高
9.4 GNSS高程异常拟合
多项式拟合法
1.一般模型： f (x, y)
一般来说，消除系统误差后的重力大地水准面与GPS水准 之间仍存在残差，这些残差包含了部分有用信息，可利用 Shepard曲面拟合法、加权平均法及最小二乘配置等对这些剩 余残差进行格网拟合，并将拟合结果与消除系统误差之后的 重力大地水准面叠加，得到大地水准面的最终数值结果。
水准测量的方法及其实施
水准测量的方法及其实施水准测量原理水准测量的基本测法是：在图2-1中，已知A点的高程为H A，只要能测出A点至B点的高程之差，简称高差h AB。
，则Ｂ点的高程H B就可用下式计算求得：H B=H A+h AB (2-1)差h AB。
的原理如图2-1所示，在A、B两点上竖立水准尺，并在A、B两点之间安置—图2-1 水准测量原理示意图架可以得到水平视线的仪器即水准仪，设水准仪的水平视线截在尺上的位置分别为M、N，过A点作一水平线与过B点的竖线相交于C。
因为BC的高度就是A、B两点之间的高差h AB。
，所以由矩形MACH就可以得到计算h AB的式：h AB = a - b (2-2)测量时，a、b的值是用水准仪瞄准水准尺时直接读取的读数值。
因为A点为已知高程的点，通常称为后视点，其读数a为后视读数，而B点称为前视点，其读数b为前视读数。
即h AB = 后视读数-前视读数视线高H i=H A+a（2-3）Ｂ点高程H B=H i-b(2-4）综上所述要测算地面上两点间的高差或点的高程，所依据的就是一条水平视线，如果视线不水平，上述公式不成立，测算将发生错误。
因此，视线必须水平，是水准测量中要牢牢记住的操作要领。
水准仪和水准尺一、微倾式水准仪的构造如图2-2所示，微倾式水准仪主要由望远镜、水准器和基座组成。
水准仪的望远镜能绕仪器竖轴在水平方向转动，为了能精确地提供水平视线，在仪器构造上安置了一个能使望远镜上下作微小运动的微倾螺旋，所以称微倾式水准仪。
1．望远镜望远镜由物镜、目镜和十字丝三个主要部分组成，它的主要作用是能使我们看清远处的目标，并提供一条照准读数值用的视线。
十字丝是在玻璃片上刻线后，装在十字丝环上，用三个或四个可转动的螺旋固定在望远镜筒上，十字丝的上下两条短线称为视距丝，上面的短线称上丝，下面的短线称下丝。
由上丝和下丝在标尺上的读数可求得仪器到标尺间的距离。
十字丝横丝与竖丝的交点与物镜光心的连线称为视准轴。
精密水准测量在地面沉降监测中的应用
精密水准测量在地面沉降监测中的应用沉降观测是根据建筑设置的沉降观测点与沉降基准点进行观测，用相对数值来表示建筑的沉降程度。
一般沉降观测基准点网由多个沉降基准点和沉降工作基点组成。
沉降基准点是进行建筑沉降观测工作的基准和参照，它应设置在建筑变形影响范围以外，且位置稳定、易于长期保存的地方。
沉降工作基点是当沉降基准点不能直接引用为便于现场测量作业而设置的相对稳定的测量点。
文章主要对精密水准测量在地面沉降监测中的应用内容进行了阐述，以供参考。
标签：地面沉降；精密水准测量；监测应用【文献标识码】A随着城市建设的迅速发展，逐步建立了全市统一高程控制网，并定期与国家水准基点进行联测，比较准确的掌握了市区地面高程的变化。
通过各种监测技术的应用，掌握地面沉降时空分布规律，进一步查明地面沉降的原因，掌握沉降规律，提出控制沉降的措施意见，保障规模不断扩大、数量不断增加的重大基础设施的运营安全。
1、地面沉降监测基准网建设地面沉降基准网是地面沉降监测的主要参考标准，而且，监测网的形式应结合水准路线形式进行相应的设计，通常地面沉降监测基准网的建设都会将多条路线组成水准网，进而保证一定数量的共同点。
并在实际监测过程中，结合监测的侧重点明确水准监测网的监测周期，当然，在此过程中应根据水准网建设的相关规范要求进行监测，并要对监测现场的各项监测数据质量进行严格的控制，从而保证水准网监测的有效性。
如果不能准确把握组网平差时，将很难保证监测数据的准确性，从而基点沉降位移检查造成难度大的情况，更难以确定地面沉降的具体数据。
在利用监测基准网实施周期性观测之后，需要对其区分观察误差或点位沉降引起的点位高程差异原因，以便于对水准点位的稳定性进行分析。
通常在地面沉降监测中，需要由基准点逐渐开始进行水准联测，并根据间接平差原理对平差进行逐一的计算，从而提升平差计算的有效性，同时也更有利于监测点近似高程的计算。
2、精密水准测量中存在的问题2.1 水准面曲率水准曲面率是影响精密水准测量產生误差最为常见的一个因素，精密水准测量是借助于水准仪提供了一个水平的视线，并根据其前后标尺在水平视线中所显示的数值，从而得到高差数值。
gnss水准自适应联合平差
gnss水准自适应联合平差GNSS水准自适应联合平差是一种高精度的测量方法，它综合了全球导航卫星系统（GNSS）和水准测量技术，能够在大范围、复杂地形条件下实现高精度的测量结果。
本文将介绍GNSS水准自适应联合平差的原理、应用以及优势。
一、原理GNSS水准自适应联合平差的原理是通过利用GNSS测量结果和水准测量结果的相互补充，进行数据融合和联合平差，从而提高测量的精度和可靠性。
具体来说，GNSS测量可以提供高精度的水平位置信息，但在垂直方向上的精度较低，而水准测量可以提供高精度的垂直高程信息。
因此，将两种测量结果进行联合平差，可以得到既具有高精度水平位置信息又具有高精度垂直高程信息的结果。
二、应用GNSS水准自适应联合平差在工程测量领域有着广泛的应用。
首先，它可以用于大范围的地形测量，比如城市的地形测绘、高速公路的纵横断面测量等。
其次，它可以用于精确的建筑物变形监测，比如桥梁的沉降监测、大型建筑物的变形监测等。
此外，它还可以用于地壳运动的监测和研究，比如地震活动的监测、地壳垂直变形的研究等。
总之，GNSS水准自适应联合平差在工程测量中具有广泛的应用前景。
三、优势GNSS水准自适应联合平差相比传统的水准测量方法具有以下几个优势。
首先，它可以大大提高测量的效率和速度。
传统的水准测量需要在每个测点上进行测量，耗时耗力。
而GNSS水准自适应联合平差只需要在少数几个控制点上进行测量，就可以推算出其他测点的高程信息，大大提高了测量的效率。
其次，它可以提高测量的精度和可靠性。
传统的水准测量受到大气条件、地形条件等因素的影响，容易受到误差的干扰。
而GNSS水准自适应联合平差可以通过数据融合和联合平差，减小误差的影响，提高测量的精度和可靠性。
最后，它具有较低的成本和易操作性。
传统的水准测量需要使用复杂的仪器设备和人员，成本较高。
而GNSS水准自适应联合平差只需要使用GNSS接收机和简单的软件，成本较低，操作也相对简单。
精密水准测量技术的原理与方法讲解
精密水准测量技术的原理与方法讲解一、引言精密水准测量是一种用来测量地球表面高程差异的技术，广泛用于建筑、道路、桥梁等工程项目的设计和施工过程中。
本文将要讲解精密水准测量技术的原理与方法，帮助读者深入了解这一重要的测量技术。
二、基本原理精密水准测量的基本原理是利用重力的作用和水准仪的测量观测，得到不同位置之间的高程差。
其核心原理为水准仪的测量结果与水平面的判定相结合。
1. 重力的作用重力是地球吸引物体的力，使物体朝向地球的中心运动。
水准测量利用重力的作用，通过测量地球表面上的高度差，推断出不同位置之间的高程差。
2. 水准仪的测量水准仪是精密水准测量的主要工具，其基本原理是利用建立在自然水平面上的平衡气泡来测量高程差。
通过调整气泡使其处于中央位置，就可以确定所测点与水准仪基准点之间的高差。
三、测量方法精密水准测量主要有两种方法：几何水准测量和重力高程测量。
1. 几何水准测量几何水准测量是一种通过观测目标点与测站之间的水平线来测量高程差的方法。
它需要设置测站和观测目标点，并进行直接或间接的水准测量。
直接水准测量是利用水准仪直接观测目标点和测站之间的高程差，间接水准测量则通过测量测站与参考点之间的高程差来间接得到目标点与测站之间的高程差。
2. 重力高程测量重力高程测量是一种通过观测重力加速度变化来测量高程差的方法。
它利用重力加速度与地壳运动及大地水准面测量的相关性，通过测量重力加速度的变化来推算出不同位置之间的高程差。
四、精密水准测量的应用精密水准测量技术在建筑、道路、桥梁等工程项目的设计和施工过程中具有重要作用。
它可以帮助测量人员准确把握地势高低差异，为工程项目的规划、设计和施工提供基础数据。
1. 建筑项目中的应用在建筑项目中，精密水准测量用于确定建筑物的高程，保证建筑物的平坦度和水平度。
它可以帮助建筑师在设计过程中避免出现高低错位或不平衡的问题，提高建筑物的整体质量。
2. 道路和桥梁项目中的应用在道路和桥梁项目中，精密水准测量用于确定路面和桥梁的高程，保证道路和桥梁的平整度和水平度。
水准测量技术方案
水准测量技术方案一、引言水准测量技术是一种测量地面高程的方法，常用于工程建设、地质勘探、地形测绘等领域。
本文将介绍水准测量的原理、仪器设备以及测量过程，并探讨其在实际应用中的一些注意事项。
二、原理水准测量的基本原理是利用重力的垂直方向来确定不同测点之间的高差。
在测量过程中，需要选择一个基准点作为起点，然后利用水准仪测量其他各点与基准点的高差，从而确定各点的高程。
三、仪器设备1. 水准仪：水准仪是进行水准测量的主要仪器。
它包括望远镜、水平仪、垂直仪等部件，可以测量地面的水平线和垂直线，从而确定测点的高差。
2. 水平尺：水平尺用于测量水准仪的水平线，保证测量的准确性。
3. 高差棒：高差棒用于在不同测点上测量高差，通常采用可伸缩的设计，便于测量不同高度的点。
四、测量过程1. 设置基准点：首先需要选择一个稳定、易于测量的基准点，可以选择已知高程的点或者使用全站仪进行精确定位。
2. 建立水准路线：根据实际需要，确定水准测量的起点和终点，并在两点之间选择适当数量的测点。
3. 进行观测：在每个测点上，将水准仪设置水平，观测测点和基准点之间的高差。
同时，使用水平尺检查水准仪的水平度，确保测量的准确性。
4. 计算高差：根据观测数据，计算出各点的高差。
可以采用前视法或后视法进行计算，确保结果的准确性。
5. 检查和校正：在测量结束后，需要对观测数据进行检查和校正，确保测量结果的准确性。
五、注意事项1. 环境条件：水准测量对环境条件要求较高，需要避免大风、震动等干扰因素，以保证测量的准确性。
2. 仪器校准：定期对水准仪和其他测量设备进行校准，以确保其准确性。
3. 测量精度：根据实际需要，确定水准测量的精度要求。
对于一些较高精度要求的工程，可能需要采用更精密的仪器和测量方法。
4. 数据处理：在测量结束后，需要对观测数据进行处理，包括数据平差和精度评定等，确保测量结果的可靠性。
5. 安全措施：在进行水准测量时，需要注意安全，遵守相关规定，确保人员和设备的安全。
GPS测量技术应用和特点
第二讲GPS测量技术应用和特点本单元教学重点和难点GPS定位系统的优点和在经济建设中的作用。
教学目标了解GPS定位系统的优点和在经济建设中的作用，激发学生学习本门课程的主动性和自觉性。
一、GPS测量技术应用GPS性能优异，应用范围极广。
可以说，在需要导航和定位的部门都可利用GPS。
GPS系统的建成和应用是导航定位技术的一场革命。
1.GPS测量技术的应用GPS系统最初设计的主要目的是用于导航、收集情报等军事目的。
但后来的应用开发表明，GPS不仅可以达到上述目的，而且用GPS卫星信号能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对位置，米级至亚米级精度的动态定位，亚米级至厘米级精度的速度测量和毫微妙级精度的时间测量。
具体地说，GPS系统有以下方面的主要应用：1.1．导航由于GPS系统能以较好精度实时定出接收机所在位置的三维坐标，实现实时导航，因而GPS系统可用于海船、舰艇、飞机、导弹、车辆等各种交通工具及运动载体的导航。
在海湾战争中，美国等多国部队利用GPS接收机进行飞机、舰艇导航、弹道导弹制导以及各类军事服务（收集情报、绘制地图）。
因此，美国军方使用后的结论是：GPS是作战武器效率倍增器，GPS是赢得海湾战争胜利的重要技术条件之一。
目前GPS导航型接收机的应用也非常普遍，可以为使用者实时提供三维位置、航向、航迹、速度、里程、距离等导航信息，广泛地用于旅游、探险等行业。
GPS导航定位的新发展主要体现在以下三方面：GPS手机的出现、基于GPS技术的车辆监控管理系统、基于GPS技术的智能车辆导航仪。
手机功能的新趋势是将GPS纳入其中。
一部“导航手机”在GSM 900／1800的双频网络的覆盖下，借助可跨国接收的强力天线的感应以及12个渠道的接收信号，就可实时点出你的所在地，并显示出附近地势、地形、街道索引的道路蓝图，其稳定接收度直逼卫星电话。
同时，因为GPS手机收讯人除了听到对方“救命”之声外，更可确切地显示待救者所在的位置，为那些爱征服恶劣环境的人多提供了一种崭新安全设备。
测绘技术测量标高方法介绍
测绘技术测量标高方法介绍引言测量标高是测绘技术中的重要环节之一，它涉及到地理信息的记录、整理和分析。
在各个领域中，特别是建筑和基础设施建设中，测量标高的准确性和精度至关重要。
本文将介绍一些常用的测量标高方法，并探讨它们的优缺点以及适用范围。
一、水准测量法水准测量法是最常用的测量标高的方法之一。
它通过测量地面上的水平线和测量点的垂直高度，从而确定各个点的标高。
水准测量法主要分为几何水准测量法和精密水准测量法两种。
几何水准测量法是通过使用水准仪和测量杆，测量不同位置的水平线和下方地面的高度差来确定标高。
这种方法简单易行，适用于中小型工程。
然而，由于它依赖于目视测量，存在一定的人为误差。
精密水准测量法则使用高精度水准仪和特殊的测量技术，以获得更高的准确性。
它适用于高要求的大型工程。
然而，该方法需要专业的测量人员和昂贵的设备，操作复杂，时间较长。
二、卫星定位技术卫星定位技术，如全球定位系统（GPS）和全球卫星导航系统（GNSS），已经在测量标高中得到广泛应用。
它们通过接收卫星信号并计算出接收器与卫星之间的距离，从而确定测量点的坐标和标高。
卫星定位技术具有高精度和快速测量的优势。
它适用于大范围的测量和不可达地区的测量。
然而，在高楼大厦或密集建筑区域，卫星信号可能会受到遮挡而影响测量精度。
三、雷达测高技术雷达测高技术是一种非接触式测量标高的方法。
它通过发送雷达波并接收反射回来的信号，从而测量出距离。
雷达测高技术具有快速、高精度和适应复杂地形的特点。
雷达测高技术适用于各种场景，包括建筑物、山脉、森林等。
然而，由于其高昂的设备成本和较强的信号反射要求，该方法在一些特定环境下可能受到限制。
四、激光测高技术激光测高技术是一种常用的测量标高方法。
它通过使用激光测距仪，发射激光束并测量反射回来的信号所需的时间，从而计算出点的距离和标高。
激光测高技术具有高精度和快速测量的优点，适用于各种场景，如建筑测量、地形测量和矿山勘探等。
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精确水准测量技术及其应用
随着科技的不断进步和发展，精确水准测量技术在各个领域中的应用越来越广泛。
本文将就精确水准测量技术的原理和应用领域展开论述。
一、精确水准测量技术的原理
精确水准测量技术是一种用于测量地表高程差异的方法。
它基于光学原理，通
过水准仪或全站仪来测量地面或建筑物各点的高程。
这种技术的原理基于重力和光学的相互作用，可以达到很高的测量精度。
为了保证水准测量的准确性，需要考虑地面的起伏、大气压力、温度和大地水
准面等因素的影响。
在精确水准测量中，测量过程中需要采用多个测点进行测量，以减少误差并提高测量的准确性。
二、精确水准测量技术的应用领域
1. 建筑工程
在建筑工程中，精确水准测量技术被广泛应用于地面平整度测量、楼层高度确定、建筑物垂直度校准等方面。
通过使用精确水准测量技术，可以确保建筑物的垂直度和水平度达到设计要求，提高建筑物的质量和稳定性。
2. 建筑测量
在建筑测量中，精确水准测量技术被用于确定地基的高低差异和建筑物的高程。
这对于建筑施工的准确性和稳定性至关重要。
通过精确水准测量技术，建筑测量师可以确定任何建筑物的高差，并根据需要进行调整和校准，确保建筑物的水平度和水平度。
3. 地理测量
在地理测量中，精确水准测量技术可以用于测量地表的高程和地形。
这对于绘
制地图、规划城市和资源管理非常重要。
通过使用精确水准测量技术，地理测量师可以准确测量不同地点的高程，以绘制出准确的地形图和地图。
4. 地下水位测量
精确水准测量技术也可以用于地下水位的测量。
地下水位是衡量地下水资源丰
富程度和管理地下水的重要指标。
通过使用精确水准测量技术，水资源管理者可以测量不同地点的地下水位，以及从地下水位变化中推断地下水资源供需的平衡状况。
5. 道路工程
在道路工程中，精确水准测量技术被广泛应用于道路设计和施工过程中的高程
测量。
通过使用精确水准测量技术，工程师可以准确测量和确定道路的高程，并根据需要进行调整和校准，以确保道路的平稳度和合适的坡度。
综上所述，精确水准测量技术在建筑工程、建筑测量、地理测量、地下水位测
量和道路工程等领域具有重要的应用价值。
通过使用这种技术，可以确保测量过程的准确性和精确性，并为各个领域的工程项目提供可靠的高程数据支持。
随着科技的不断进步，相信精确水准测量技术将继续发展和完善，为各个领域的工程建设和测量提供更多的便利和精确性。