高程控制测量课件
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高程控制测量—等外水准测量
fh容 40 L 40 11.9 137.986(mm) fh 13mm
• 结论本次普通水准测量的成果满足规范要求
高程控制测量
• 第四步：计算各测段改正数
•
BM1-1段的改正数
V
1
fh L
L1
0.013 1.8km 11.9km
0.0091m
•
1-2段的改正数 V
2
fh L
L2
0.013 2.1km 11.9km
0.0106m
• 第五步：计算测段改正后的高差
hBM1~1 2.152 0.0091 2.1611m
h1~2 1.061 0.0106 1.0504m
高程控制测量
• 第六步：计算各未知点的高程
H1 H BM1 hBM11 112.235+2.1611 114.3961 H2 H1 h12 114.3961-1.0504 113.3457
• 应用 • 形式
• 闭合水准路线 • 附合水准路线 • 支水准路线
高程控制测量
• 测量工作,误差在所难免，应采取下列手段限制误差
• 计算校核
• 后视读数总和与前视读数总和之差数，应等于高差的代数和。
• 测站校核 • 双仪高法 • 双面尺法
• 成果校核
• 由于测量误差的影响，使沿水准路线测得的起终点的高差值与起 终点的实际应有高差值不相吻合，其二者差值，称为高差闭合差
项目一 高程控制测量
高程控制测量
内容提要 • 等外水准测量
• 水准测量、计算的方法原理 • 闭合水准路线测量 • 附合水准路线测量 • 支水准测量
高程控制测量
• 水准测量连续设站的测量方法
高程控制测量
高程控制测量
《高程控制》课件
详细描述
目前，高精度高程测量技术已经取得了长足的进步，如激光雷达、合成孔径雷达干涉测量等技术已经 广泛应用于高程测量中。未来，随着技术的不断创新，高精度高程测量技术将更加成熟，为高程控制 提供更加精准的数据支持。
智能化高程控制技术发展
总结词
随着人工智能技术的不断发展，智能化 高程控制技术也成为了未来的发展趋势 ，能够实现更加高效、智能的高程控制 。
水利工程规划与建设
在水电站、水库、灌溉系统等水利工程中，高程控制测量为水利资 源的合理开发和利用提供数据支持。
城市规划与建设
在城市规划和建设中，高程控制测量为城市布局、道路设计、排水 系统建设等提供基础地理信息。
军事领域应用
军事地理信息系统
高程控制测量数据是军事 地理信息系统的重要组成 部分，为军事决策和行动 提供地理信息支持。
未来，随着人工智能、大数据等新技术的应用，高程控制将更加精准、 高效和智能化，为土地资源的可持续利用和社会经济的可持续发展提供 更加有力的支撑。
02
高程控制原理
大气折射原理
总结词
大气折射原理是高程控制中重要的基本原理之一，它涉及到 光线在大气中的传播速度变化对高程测量结果的影响。
详细描述
大气折射是指光线在大气中传播时，由于大气的密度和温度 变化，导致光线传播速度发生变化，进而影响光线的方向和 路径。在高程控制测量中，大气折射会对测量结果产生影响 ，因此需要进行修正。
GPS高程测量原理
总结词
GPS高程测量原理是利用全球定位系统（GPS）技术，通过接收卫星信号，推算出地球上各点的高程值的方法。
详细描述
GPS高程测量利用了GPS接收机接收卫星信号，通过解析信号传播时间、距离等信息，结合地球重力场模型和地 球模型，推算出地球上各点的高程值。GPS高程测量具有精度高、覆盖范围广、自动化程度高等优点，广泛应用 于地形测绘、工程测量等领域。
目前，高精度高程测量技术已经取得了长足的进步，如激光雷达、合成孔径雷达干涉测量等技术已经 广泛应用于高程测量中。未来，随着技术的不断创新，高精度高程测量技术将更加成熟，为高程控制 提供更加精准的数据支持。
智能化高程控制技术发展
总结词
随着人工智能技术的不断发展，智能化 高程控制技术也成为了未来的发展趋势 ，能够实现更加高效、智能的高程控制 。
水利工程规划与建设
在水电站、水库、灌溉系统等水利工程中，高程控制测量为水利资 源的合理开发和利用提供数据支持。
城市规划与建设
在城市规划和建设中，高程控制测量为城市布局、道路设计、排水 系统建设等提供基础地理信息。
军事领域应用
军事地理信息系统
高程控制测量数据是军事 地理信息系统的重要组成 部分，为军事决策和行动 提供地理信息支持。
未来，随着人工智能、大数据等新技术的应用，高程控制将更加精准、 高效和智能化，为土地资源的可持续利用和社会经济的可持续发展提供 更加有力的支撑。
02
高程控制原理
大气折射原理
总结词
大气折射原理是高程控制中重要的基本原理之一，它涉及到 光线在大气中的传播速度变化对高程测量结果的影响。
详细描述
大气折射是指光线在大气中传播时，由于大气的密度和温度 变化，导致光线传播速度发生变化，进而影响光线的方向和 路径。在高程控制测量中，大气折射会对测量结果产生影响 ，因此需要进行修正。
GPS高程测量原理
总结词
GPS高程测量原理是利用全球定位系统（GPS）技术，通过接收卫星信号，推算出地球上各点的高程值的方法。
详细描述
GPS高程测量利用了GPS接收机接收卫星信号，通过解析信号传播时间、距离等信息，结合地球重力场模型和地 球模型，推算出地球上各点的高程值。GPS高程测量具有精度高、覆盖范围广、自动化程度高等优点，广泛应用 于地形测绘、工程测量等领域。
高程控制测量方法和特点
工程建设中的高程控制网
布设原则： 按照由高级到低级分级布设的原则； 等级分为二、三、四、五等水准和图根水准。
§8-1 高程控制测量概述
工程建设中的高程控制网
首级高程控制网： 视测区的大小，各等级水准均可作为测区的首 级高程控制； 首级网应布设成环形路线，加密时宜布设成附 合路线或结点网；
§8-1 高程控制测量概述
§8-1 高程控制测量概述
布设原则： 采一用等从水整准体到网局：部，由高级到低级，分级布设
逐是级国控家制高的程原控则制；的骨干，沿地质构造稳定和坡 分度为平国缓家的一交、通二线、布三满、全四国，4构个成等网级状。； 一等水准路线全长为93 000多公里，包括100 个闭合环，环的周长为800～1500公里
15
—
注：①
结D点S3 之间单或面结点与往高返级各一点次之间，其往路一线次的长度、30不√L应大于—表中
20
规≤5定的0D.7S倍10；
往返各一次
往一次
40√L 12√n
② L为往返测段，附合或环线的水准路线长度（km）；n为测站数。
§8-2 三、四等水准测量
路线 密度 基准
三、四等水准网是在一、二等水准网的基础 上进一步的加密，根据需要在高等级水准网 内布设附合路线、环线或结点网
测 站 编 号
测 点 编 号
下 后丝 尺上
丝
后视 距
视距 差d
前 下丝 视 上丝
前视距
Σd
方向及 尺号
水准尺读数（m） 黑面 红面
K+黑
减红 （mm）
高差
中数 （m）
（1） （2） （9） （11）
（5） （6） （10） （12）
后 前 后－前
布设原则： 按照由高级到低级分级布设的原则； 等级分为二、三、四、五等水准和图根水准。
§8-1 高程控制测量概述
工程建设中的高程控制网
首级高程控制网： 视测区的大小，各等级水准均可作为测区的首 级高程控制； 首级网应布设成环形路线，加密时宜布设成附 合路线或结点网；
§8-1 高程控制测量概述
§8-1 高程控制测量概述
布设原则： 采一用等从水整准体到网局：部，由高级到低级，分级布设
逐是级国控家制高的程原控则制；的骨干，沿地质构造稳定和坡 分度为平国缓家的一交、通二线、布三满、全四国，4构个成等网级状。； 一等水准路线全长为93 000多公里，包括100 个闭合环，环的周长为800～1500公里
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—
注：①
结D点S3 之间单或面结点与往高返级各一点次之间，其往路一线次的长度、30不√L应大于—表中
20
规≤5定的0D.7S倍10；
往返各一次
往一次
40√L 12√n
② L为往返测段，附合或环线的水准路线长度（km）；n为测站数。
§8-2 三、四等水准测量
路线 密度 基准
三、四等水准网是在一、二等水准网的基础 上进一步的加密，根据需要在高等级水准网 内布设附合路线、环线或结点网
测 站 编 号
测 点 编 号
下 后丝 尺上
丝
后视 距
视距 差d
前 下丝 视 上丝
前视距
Σd
方向及 尺号
水准尺读数（m） 黑面 红面
K+黑
减红 （mm）
高差
中数 （m）
（1） （2） （9） （11）
（5） （6） （10） （12）
后 前 后－前
测量学第16讲-高程控制测量
（四）单结点水准网平差计算 单结点水准网平差的基本思路是： 单结点水准网平差的基本思路是：先求出结点的 高程平差值，将其视为已知值， 高程平差值，将其视为已知值，然后将单结点水 准网分解成若干条单一附合水准路线， 准网分解成若干条单一附合水准路线，并按单一 附合水准路线进行平差， 附合水准路线进行平差，求出各路线上待定点的 高程平差值，进而评定其精度。 高程平差值，进而评定其精度。 1、 计算结点高程的最可靠值 、
f h = h1 + h2 + ⋅ ⋅ ⋅ + h n
− fh vhi = ⋅ si [ s] − fh 或 vhi = ⋅ ni [ n]
hi = hi + vhi
H i = H A + h1 + h2 + ⋅ ⋅ ⋅ + h i
2 、精度评定 单位权中误差的计算
[ Pvv] µ =± N −t
2、 精度评定 、 单位权中误差的计算
[ Pvv] µ =± N −t
N为测段数，t为未知点个数。 N为测段数，t为未知点个数。 为测段数 为未知点个数 任一点的高程中误差
mi =
µ
Pi
C C Pi = i + n [ s ]1 [ s ]i +1
（二）闭合水准路线平差计算 1 、 计算待定点高程的最或然值
路 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 线 观测高差 （m ） +9.279 -9.262 +1.108 -12.169 +5.386 线路长度 （km） 25 20 40 30 25 水准点 A B C D 高 程（m ） 34.260 52.780 47.776 61.073
由A、B经由Z1、Zபைடு நூலகம்两条路线算出的E点高程及其权 分别为：
高程控制测量
高程控制测量一、国家高程基准•高程基准面------通常采用大地水准面作为高程基准面•大地水准面•验潮站，（浙江）坎门，吴淞口，青岛，大连•1956年黄海高程系统，•1985年国家高程基准。
• 5.1.2水准原点------青岛1956年黄海高程系统，水准原点的高程值72.289m1985年国家高程基准，水准原点的高程值72.2604m两系统相差-0.0286m二、高程控制网的布设(一)国家高程控制网由高级到低级、从整体到局逐级控制、逐级加密的原则。
一二三四等。
我国国家水准网布设情况分三期：第一期，1976年以前完成，以1956年黄海高程系统为基准。
第二期，1976年至1990年完成，以1985年国家高程基准为基准的一二等网。
1990年后进行的国家一等水准网的复测和局部地区二等水准。
•国家一等水准网共布设289条路线，总长度93360km，全网有100个闭合环和5条单独路线，共埋设固定水准标石2万多座。
•国家二等水准网共布设1139条路线，总长度136368km，全网有822个闭合环和101条附合路线和支线，共埋设固定水准标石33000多座。
•国家一二等水准网分等级平差，一等水准网先将大陆的进行平差，再求海南岛的结果。
二等是以一等水准环为控制进行平差计算的。
•一等水准网每隔15～20年复测一次。
•三四等水准，加密，布设成附合路线，并尽可能互相交叉，构成闭合环。
(二)城市和工程建设高程控制网•分二三四等3个等级，首级高程控制网，一般要求设成闭合环。
三、正常水准面(一) 水准面不平行性1水准面不平行性2 重力加速度的变化可分成两部份：重力加速度随纬度的不同而变化的，在赤道g有较小的值，而在两极g 值较大，因此水准面相互不平行，且为向两收敛的、接近椭园的曲线；重力异常，不规则的变化。
3水准面的不平行性，对水准测量的影响⑴因为水准面不平行性，如果沿水准面观测高差不等于零（应该等于零），要加改正数。
⑵用水准测量测得两点间的高差随路线不同而有差异⑶环形路线闭合差不等于零，理论闭合差。
第八章 高程控制测量
检 核
总高差 = +3.7015
2、三、四等水准测量的技术要求
等级
视线长度 (m)
前后视 距离差 (m)
前后视 距离累 积差(m) 积差(m)
红黑面 读数差 (mm)
红黑面所 测高差之 差(mm)
三等 四等
≤ 65
≤ 80
≤3
≤5
≤6
≤ 10
≤2 ≤3
≤3
≤5
§8－3 三角高程测量 当地形高低起伏、两点间高差较大 而不便于进行水准测量时，可以用三 角高程测量的方法测定两点间的高差 和点的高程。
2
D：水平距离 R：地球曲率
三、三角高程测量的观测和计算
1、观测：安置仪器，量取仪器高i； 安置反光镜，量取目标高v； 瞄准，读竖直角α，测水平距离D。
注意：为减少折光差的影响，避免在大风或雨后观 测，不宜在日出后或日落前2h内观测； 每条边作对边观测； 反光镜和仪器高用钢尺量两次。
2、计算
测站点 目标点 α S i v
后视水准尺黑面：下丝、上丝、中丝； 前视水准尺黑面：下丝、上丝、中丝； 前视水准尺红面：读取中丝读数； 后视水准尺红面：读取中丝读数。 “后—前—前—后”或 “黑—黑—红—红” 后 前 前 后 黑 红 红 优点：大大减弱仪器下沉误差的影响。
2、四等水准测量每站观测顺序可为： 后视水准尺黑面，下丝、上丝、中丝； 后视水准尺红面，读取中丝读数。 前视水准尺黑面，下丝、上丝、中丝； 前视水准尺红面，读取中丝读数；
测量学
第八章 高程控制测量
§8－1 高程控制测量概述
国家高程控制网：用精密水准测量方 法建立的。采用从整体到局部，由高级 到低级，分级布设逐级控制的原则。 工程建设中的高程控制网：等级分为 三、四等水准及图根水准。
高程测量及高程控制测量
公式如下:
h1 a 1 b1 h2 a 2 b2 hn a n bn h AB h a b
水准测量的目的不是仅仅为了获得两点的高差，而
是要求得一系列点的高程，例如路线的中平测量， 水准测量可按上图进行。此时，水准仪在每一测站 上除了要读出后视和前视读数外，同时要对这一测 站范围内需要测量高程的点上立尺读取读数，如图 中在P1、P2等点上立尺读出读数。则各点的高程可 计算：测站仪器的视线高程简称仪器高。图中Z1、 Z2、Z3…为传递高程的转点，在转点上既有前视读 数又有后视读数。图中P1、P2…等点称中间点，中 间点上只有一个前视读数，也称中视读数
h 0
fh h 3. 水准支线 水准支线必须在起终点间用往返测进行检核。理论上往返测所得高 差的绝对值应相等，但符号相反，或者是往返测高差的代数和应等于零。即 h往 h往 如果往返测高差的代数和不等于零，其值即为水准支线的高程闭合差。即
f h h往 h往
Li
ni
水准路线的高程计算
水准测量的误差及其消减方法
(1) 视准轴与水准管轴不平行引起的误差 仪器虽经过校正，但i角仍会有微小的残余误差。当在测量时
辅助工具
尺垫是用于转点上的一种 尺垫 工具，用钢板或铸铁制成 (图1－9)。使用时把三个 尖脚踩入土中，把水准尺 立在突出的圆顶上。尺垫 可使转点稳固防止下沉。
水准路线的形式
水准测量前应根据要求布置并选定水准点的
位置，埋设好水准点标石，拟定水准测量进 行的路线。水准路线有以下几种形式：
水准管上一格(2mm)所对应
的圆心角称为水准管的分划 值。根据几何关系可以看出， 分划值也是气泡移动一格水 准管轴所变动的角值(图16)。水准仪上水准管的分划 值为10″～20″，水准管的分 划值愈小，视线置平的精 度愈高。但水准管的置平精 度还与水准管的研磨质量、 液体的性质和气泡的长度有 关。在这些因素的综合影响 下，使气泡移动1格时水准 管轴所变动的角值称水准管 的灵敏度。能够被气泡的移 动反映出水准管轴变动的角 值愈小，水准管的灵敏度就 愈高。
高程控制测量
三、工程建立中的高程控制网
按照由高级到低级分级布设的原则,高程控制网 的等级分为二、三、四、五等水准及图根水准。
视测区的大小，各等级水准均可作为测区的首 级高程控制。首级网应布设成环形道路，加密时宜 布设成附合道路或结点网。
独立的首级网，应以不低于首级网的精度与国 家水准点联测。
水准点应有一定的密度，一般沿水准道路每 1~3km埋设一点，埋设后应绘制点之记。水准观测须 待埋设的水准点稳定前方可进展。
求出两点间的高差。三角高程测量又可分为经纬仪三 角高程测量和光电测距〔全站仪〕三角高程测量。 优缺点:
这种方法较之水准测量灵敏方便，但精度较低， 主要用于山区的高程控制和平面控制点的高程测定。 经纬仪三角高程测量:
利用平面控制测量中，的边长和用经纬仪测得两点 间的竖直角来求得高差，其精度较低。 光电测距三角高程测量：
以上的观测顺序称为后一后一前一前，即 黑-红-黑-红，在后视和前视读数时，均先读黑 面再读红面，读黑面时读三丝读数，读红面时 只读中丝读数。
括号内数字为读数顺序。记录和计算格式见表8-3，其 中括号内数字表示观测和计算的顺序，同时也说明有 关数字在表格内应填写的位置。
三、四等水准测量的观测记录表 表8-3
2、计算 (1)、依测得的斜距S〔或平距D〕，竖直角，仪高I 和目的高V，计算高差。 (2)、根据平距D，计算两差改正数f。 (3)、将相应的改正数f加上高差成为最终的高差。
六、算例 见表8-4
表8-4 :三角高程道路高差计算表
测站点
Ⅲ 10
401
401
402
觇点
401
Ⅲ 10
402
401
觇法
直
反
5.0
三、四等水准测量的观测应在通视良好、成像明晰稳定的情 况下进展。下面介绍用DS3水准仪和双面水准尺进展三、四等水 准测量的程序及其观测记录表
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一.高程基准建立与水准网布 设
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一.高程基准建立与水准网布 设
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一.高程基准建立与水准网布 设
2.国家高程控制网
建立方法 水准测量，也叫国家水准网。
✓一等水准测量 ✓二等水准测量
精密水准测量
✓三等水准测量 ✓四等水准测量
普通水准测量
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获取手段 水准测量 三角高程测量 从其它高程系统转换得来
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一.高程基准建立与水准网布 设
正常高系统
基准面：似大地水准面
基准线：铅垂线
正高：地面点沿铅垂线 至似大地水准面的距离。
获取手段 水准测量 三角高程测量 从其它高程系统转换得来
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一.高程基准建立与水准网布 设
三种高程系统的关系
（前后后前）
测站3
（后前前后）
记录
测站4
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精密水准尺
二.精密水准测量
✓ 温度特性好 ✓ 标尺刻划精密、正确 ✓ 尺身不易弯曲 ✓ 底面坚固耐磨，且垂直尺身
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二.精密水准测量
测微器100格，对应标尺一个分划：10mm； 基本分划 直读到0.1mm，估读至0.01mm。
水准标尺
154
152
454
150
452
一.高程基准建立与水准网布 设
二等水准网
我国的二等水准网有1138条路线，总长13.7 万公里，构成793个闭合环。
根据需要在高级水准网内加密，布设附合路线， 三等水准测量 尽可能相互交叉，构成闭合环。
四等水准测量
以符合路线布设于高级水准点之间，符合路线 的长度应不超过80km。
用途：三、四等水准测量直接提供地形图和各种工程建设所必须 的高程控制点。
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数字水准仪
二.精密水准测量
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三.精密水准测量外业观测与 记录
1.水准测量误差
i角误差
s i（ S后S前 ） 1
规范规定：二等水准，前后视距差应小于1米，
视距累积差应小于3米。
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三.精密水准测量外业观测与
标尺零点差
记录
h12=(a1- a)-(b1-b)=(a1-b1) -a+b
一.高程基准建立与水准网布 设
国家一等水准网
原则：整体到局部，高级到 低级。逐级控制，逐级加密。
要求：水准路线自身构成闭 合环线或闭合高一级水准路 线上。
我国的一等水准网由298条路线组成，其中，284条路线 构成100个闭合环，共计埋设各类标石近2万余座。
用途：其结果可以确定大地水准面和海面地形，是研究地球形状、 大小的重要资料，也是研究地PP壳T学垂习交直流 形变、地震预报的重要数据。 11
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一.高程基准建立与水准网布
1.高程系统
设
大地高系统 H
基准面：参考椭球面
基准线：法线
大地高：地面点沿参考 椭球法线至参考椭球面 的距离。
获取手段 三角高程测量PPT学习G交流PS 从其它高程系统转换得来
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一.高程基准建立与水准网布 设
正高系统
基准面：大地水准面
基准线：铅垂线
正高：地面点沿铅垂线 至大地水准面的距离。
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一.高程基准建立与水准网布
设
3.实地选线和选点
✓尽量沿坡度较小的公路、大路进行；
✓应避开土质松软的地段和磁场较强的地段； ✓应避开行人车辆来往繁多的街道和大的火车站； ✓应尽量避免通过大的河流湖泊、沼泽和峡谷等障碍物；
✓当一等水准路线通过大的岩层断裂带或者地质构造不稳 定的地区时，应会同地质地震有关部门，共同研究选定；
h23= (b2-b)-(a2-a)=(b2-a2) -b+a
h13= h12+ h23=(a1-b1)+(b2-a2)
结论：偶数站且相邻测站轮流做前尺可消除
标尺零点差对水准测量的影响。
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三.精密水准测量外业观测与 记录
外界因素--大气垂直折光
离地面越近，空气密度越大，对视线的折射越严重。
高程控制测量
高程控制测量
获得地面点的 高程的方法？
水准测量 三角高程测量 GPS高程测量 气压高程测量
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一.高程基准建立与水准网布 设
建立统一的国家高程控制网，首先要选择高程 系统和建立水准原点。
确定表示地面点高程的统一基准面。
大地高系统 正高系统 正常高系统
水准原点：确定国家高程控制网中用来传递高程的 统一起算点。
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一.高程基准建立与水准网布 设
PPT学习交流16ຫໍສະໝຸດ 一.高程基准建立与水准网布 设
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二.精密水准测量
问题：普通水准标尺只能精确到厘米，毫米是估读。
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二.精密水准测量
1.精密水准仪和水准标尺
精密水准仪
✓高灵敏度的管水准器 ✓高精度的测微装置 ✓高质量望远镜 ✓坚固稳定的仪器结构 ✓高性能的补偿装置
148
450
146
448
144
446
142
444
442
水准仪
辅助分划 平行玻璃板
物镜
十字丝面
测微螺旋
测微分划尺
10
9
8
指标线
读数：147 cm+0.960 cm= 147.960 cm
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二.精密水准测量
2. 蔡司Ni004水准仪（S05级） • 标尺分划间隔：5mm，测微范围：5mm； • 测微器100格，分格值0.05mm；
平原地区：前后视尽量相等，尽量抬高视线，最佳时段。
坡度地区：除上款外，还要考虑适当缩短视距。
规范规定：最佳观测时段，视线高度，不同时段往返测，
最大视距限制。
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三.精密水准测量外业观测与 记录
外界因素--大气垂直折光
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三.精密水准测量外业观测与
测站1
（后前前后）
测站2
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一.高程基准建立与水准网布 设
一等兰-西线水准路线图
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一.高程基准建立与水准网布 设
注意：选定水准点时，必须要保证点位地基坚实稳定、 安全僻静，并利于标石长期保存与观测。
注意：水准点尽可能选在路线附近机关、学校、公园内。
不应选埋水准点的地点有： （1）易受水淹、潮湿或地下水位较高的地点； （2）易发生土崩、滑坡、沉陷、隆起等地面局部变形的地区； （3）土堆、河堤、冲积层河岸及土质松软与地下水位变化较大的 点（如油井、机井附近的地点）； （4）距铁路、公路以内或其他受剧烈震动的点； （5）不坚固或准备拆修的建筑物上； （6）短期内将因修建而可能毁掉标石或阻碍观测的地点； （7）地形隐蔽不便观测的点。