高程系统和国家水准网的布设
高程系统与高程基准
等级 限值 限值
一 ≤0.45 ≤1.0
二 ≤1.0 ≤2.0
三 ≤3.0 ≤6.0
四 ≤5.0 ≤10.0
控制测量
•
一般说来，高等级的控制网络，如一等水准网、一等
GPS网、一等平面控制网、国家重力基本网等，均由国家
测绘局负责布设、维护与更新，若有单位需要用到某些点
，须向省市级测绘局提交申请并缴纳费用，且不得泄密！
控制测量 任务一：高程基准建立与水准网布设
1．高程基准面和高程系统 内
容 2．水准网布设方案及精度
安 3．实地选线和选点 排
4．标石埋设
重点 重点、难点
控制测量
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。
选择高程系统，就是确定表示地面点高程的统一 基准面。
不同的高程基准面，有不同的高程系统。 用的高程系统有大地高系统、正高系统和正常高 系统。 建立水准原点，就是确定国家高程控制网中用来 传算高程的统一起始点。
工程建设和国防建设提供高程数据。 ② 精密水准测量取得的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， 也是研究地壳垂直形变、地震预报的重要数据。
控制测量
国家一等水准网示意图
我国一等水准 网由289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。。
控制测量
水准标石是高程控制点 位的永久性标志。野外 观测是以标石的标志中 心为准，最后算得点的 高程，就是标志中心的 位置。如果标石被破坏 或发生位移，测量成果 就失去作用，点的高程 就毫无意义。
京郑
Ⅰ
24
1990.1
控制测量
控制测量
城市高程控制网建立的几个问题
城市高程控制网建立的几个问题摘要：随着国民经济和城市建设的快速发展，城市高程控制网作为一项重要的基础测绘工作，其建立和改造越来越多。
本文通过对高程控制网络的介绍，探讨其中的技术问题，管理问题等。
关键词：城市高程控制网；建设问题高程控制是大地控制网络的一部分。
采用水准法建立了液位控制网络。
一步从全球到地方的控制原理构建步骤一般使用中，为了与精度分为一，二，三，四等找平。
水准测量路线称为“水准路线”。
一级水准路线是高程控制的骨干，是研究地壳垂直运动和科学研究的主要依据。
每个水平线每隔一定距离埋一块标准石，点称为水平点，即高度控制点。
一、城市高程控制网等级的选择城市高程控制网一般采用几何水准测量的方法，一般是高度控制的一级，一般说，城市和城市越大，控制所需的面积越大，相应的等级要求越高。
还应当考虑选择地级市远景发展规划的时候，它一直是标准长度分布和水毛路点，兼顾当前和长远，建立高程控制网仅达到所需的精度，而且在经济上是可行的。
对于地面沉降较大的大城市和中等城市，应在二级设置一级垂直控制网；对于中小城市，应在三级或四级设置一级垂直控制网。
沉降区高程控制网水平较高，应与城市沉降观测网配套使用。
第二，测绘法关于高程基准选择的第四条明确规定，测绘应当以国家规定的测绘基准为基础。
使用统一的测绘基准，不仅是为了保护测绘成果发挥在经济发展中应有的作用，也使测绘行业健康发展。
二、简述高程系统（1）门槛抬高系统玉环门槛验潮站平均海平面为基准，从一个单一的，五个世纪80年代初，中国的高驱动系统的老土地测量局一直沿用1957年以来不再使用;(2)吴淞高程系，经1871年至1900年间长达30年的水位观测，确定一个吴淞零点，它曾是长江流域和华东地区的海域基准面，目前浙江省内有些单位仍在沿用；(3)1956年黄海高程系统统一以前的高程系统，华东地区水准网对青海岛和卡门进行联合平差。
潮汐站高程基准于1987年建立，成为浙江省的基本统一高程系统。
工程高程控制网的布设
昆明冶金高等专科学校测绘学院
3）水准点的埋设
普通水准标石是由柱石和盘石两部分组成。标石可用混凝土浇制 或用天然岩石制成。水准标石上面嵌设有铜材或不锈钢金属标志。
昆明冶金高等专科学校测绘学院
4）布设原则
高级到低级、从整体到局部逐级控制 、逐级加密 。
5）水准测量等级精标
等级
项
目
一 二 ≤±1.0㎜ ≤±2.0㎜ 三 ≤±3.0㎜ ≤±6.0㎜ 四 ≤±5.0㎜ ≤±10.0㎜ ≤±0.45 ㎜ ≤±1.0㎜
每公里高差中数的偶然中误差M∆ 每公里高差中数的全中误差Mw
昆明冶金高等专科学校测绘学院
6）水准网的布设形式
（1）一二等水准路线是国家的精密高程控制网 一等水准网是国家高程控制网的骨干，也是研究地壳和地面垂直运动等 科学问题的主要依据，其环线周长一般在1000~2000km之间。一般布设在 地质构造稳定，坡度较平缓的交通线附近。 （2）二等水准网在一等水准环内布设，是国家高程控制网的基础。二等水 准路线应尽可能沿公路、铁路、河流布设，以保证较好的观测条件。二等 水准网环线周长根据地形条件一般在500~700km之间 （3）三四等水准测量直接提供地形测图和工程建设所需的高程控制点。 三等水准路线根据需要在高等水准网的基础上加密布设成附合路线， 并尽可能相互交叉构成闭合环。单独的附合路线长度应不超过200km；环 线周长不超过300 km。 四等水准路线一般以附合路线布设于高级水准点之间，附合路线长度 应不超过80km。
技术设计：搜集和分析测区已有的水准测量资料， 拟定经济合理、技术可行的布设方案。一、二等水准 路线应在 1： 50万或 1： 100万地形图上进行；三、四等 水准路线在1：10万或1：20万地形图上进行。
[汇编]高程系统和国家水准网的布设
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第一章高程系统和国家水准网的布设第四章第一节高程基准面和高程系统国家大地水准网包括水平控制网和高程控制网两部分。
建立同意的国家高程控制网，首先要选择高程系统和建立水准原点。
选择高程系统，就是确定表示地面点高程的统一基准面。
不同的高程基准面，有不同的高程系统。
我国经常使用的高程系统有：大地高系统、正高系统和正常高系统。
建立水准原点，就是确定国家高程控制网中用来传算高程的统一起始点。
一、大地高系统以参考椭球面为高程基准面的高程系统，称为大地高系统。
这个系统的高程，是地面点沿法线方向到参考椭球面的距离。
如图6-1中AO′，是地面点A的大地高。
二、正高系统以大地水准面为高程基准面的高程系统，称为正高系统。
这个系统的高程，是地面点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，成为正高。
如图6-1中，AO”是点A的正高H，由图6-1可以看出，大地水准面将大地高分为两正）和大地水准面至参考椭球面的距离—大地水准面差距。
严格的测定地点点的正高，需量测部分，即正高（H正沿水准路线的重力值，以及该点沿铅垂线至大地水准面的重力平均值。
因此，严格地说，地面上一点的正高是不可能精确求得的，换句话说，在陆地上无法精确测定大地水准面的形状。
三、正常高系统正常高是由地面点到一个与大地水准面很接近的基准面的距离，这个基准面成为似大地水准面。
似大地水准面是由地面点沿正常重力线向下量取正常高所得到的点形成的连续曲面。
换句话说，正常高是以似大地水准面为基准的高程面。
在平均海水面上，似大地水准面与大地水准面重合，且和平均海水面一致。
正常高可由水准高差求得，即H B正常—H A正常＝H B测—H A测+ε+λ式中，ε是正常重力位水准面不平行改正（简称正常水准面不平行改正）；λ是重力异常所引起的改正（简称重力异常改正）。
我国水准测量规范规定采用正常高系统。
四、高程基准面及水准原点为了建立全国同意的高程控制网，必须确定一个统一的高程基准面，用它作为表示地面点高程的统一起算面。
高程控制网的建立
A2 0
, 简化为： 2 sin( A1 A2 )
Hm
8
6.1.3
3、力高和地区力高系统
H
A 力
高程系统
1
45
1
A
0 A
gdh gdh gdh 1
H
A 力
1
0 A
H
A 力
0
A
0
( g )dh dh
2
2
P C tg12 (1 tg12
2
2
) P C tg12 h
近似公式引入的误差为： h P C tg12 (tg12 当 PC 10km, 12 30 , 求得：h 0.043m
2)、水准尺每米长度误差 3)、水准尺零点差
34
6.3.3 精密水准测量的实施
4)、温度变化对 i 角的影响 5)、大气折光影响 6)、仪器和水准尺的垂直位移影响
35
6.3.3 精密水准测量的实施
3、精密水准测量的实施 观测程序如下 奇数站：(1)、后视基本分划 (2)、前视基本分划 (3)、前视辅助分划 (4)、后视辅助分划 偶数站：(1)、前视基本分划 (2)、后视基本分划 (3)、后视辅助分划 (4)、前视辅助分划
沉降，一般每年都至少复测一次，且有足够密度的基岩 标或深层标。
上海地面每年约沉降1厘米，有些城市如苏州、宁
波更大，北方城市，特别是华北平原的城市，因大量开 采地下水，地面沉降更是惊人。
21
6.3.2 城市和工程精密水准网的布设
因此，使用水准点成果时，特别要注意水准点是否 沉降。需要进行检验，确认没有沉降后才能使用。 精密水准网布设的工作程序：1、水准网的图上设计； 2、水准点的选定；3、水准标石的埋设； 4、水准测量观测；5、平差计算和成果表编制
水准网布设
水准网布设1水准网的布设原则及其精度国家高程控制网主要是指国家一、二、三、四等水准网。
我国水准点的高程采用正常高系统，按照1985国家高程基准起算。
青岛国家原点高程为72．2604 m。
水准网的布设原则是由高级到低级，从整体到局部，逐级控制，逐级加密。
一等水准路线是国家高程控制网的骨干，同时也是研究地壳和地面垂直移动及有关科学研究的主要依据。
一等水准路线应沿地质构造稳定、路面坡度平缓的交通路线布设。
水准路线应闭合成环，并构成网状。
一等水准环线的周长，东部地区应不大于1 600 km．西部地区应不大于2 000 km，山区和困难地区可酌情放宽。
二等水准路线是国家高程控制的全面基础，应在一等水准环内布设。
二等水准路线尽量沿省、县级公路布设，如有特殊需要可跨铁路、公路及河流布设。
二等水准环线周长，在平原和丘陵地区应不大于750 km，山区和困难地区可酌情放宽。
三、四等水准网是在一、二等水准网的基础上进一步加密，根据需要在高等级水准网内布设成附合路线、环线或结点网，直接提供地形测图和各种工程建设的高程控制点。
单独的三等附合路线，长度应不超过150 km；环线周长应不超过200 km；同级网中结点间距离应不超过70 km；山地等特殊困难地区可适当放宽，但不宜大于上述各指标的1．5倍。
单独的四等附合路线。
长度应不超过80 km；环线周长应不超过100 km；同级网结点间距离应不超过30 km；山地等特殊困难地区可适当放宽，但不宜大于上述各指标的1．5倍。
各等级每千米水准测量的偶然中误差M△每千米水准测量的全中误差Mw 不应超过规定的数值。
2水准路线的选择和水准标石的埋设(1)图上设计。
在收集有关资料和充分了解测区情况的前提下，根据建设目标在地形图上进行等级水准路线的设计和拟定计划。
为了使观测少受外界干扰．水准路线应避免通过大城市、大火车站等繁闹地区，还要尽量避免跨过湖泊、沼泽、山谷、较宽的河流及其他障碍物等。
国家高程控制网建立的基本原理
水准标石按用途分为：基岩水准标石、基本水准标石和普通 水准标石。
1、基岩水准标石 是与岩层直接联系的永久性标石，基岩水准点就是要把点直接建在基岩上。基
岩水准标石埋设在一等水准路线上，大约每隔500千米一座，作为研究地壳垂直 运动的依据。
2、选点：图上设计完成后，须进行实地选线，其目的在于使
设计方案能符合实际情况，以确定切实可行的水准路线和水准 点的具体位置。
3、埋石：按用途区分，水准标石有基岩水准标石、基本水准
标石和普通水准标石
5.2.4 水准路线上的重力测量
大地测量的任何几何观测值都受到地球重力场的影响，而水 准测量的观测量(正高高差)与重力场有着更密切的关系；重力 观测值又与高程有密切关系。故在一、二等水准路线沿线要进 行重力测量，水准测量成果需进行重力异常改正。
三、四等水准直接为测制地形图和各项工程建设用。
二、各等级水准测量精度要求
① 每公里高差中数的偶然中误差：是按测段往返测高差不符值 △计算的每公里高差中数中误差。
计算公式为:
式中：n为测段数；R为测段长度，以公里计。
回顾双观测值之差计算单位权中误差公式：
ˆ0
Pdd
2n
按规范要求，当环线个数N超出20 时需计算每公里高差中数
A : 常系数，由平均纬度查表可得； Hi : 水准路线始、末点平均高程；
：始末点纬度差，=2 -1
(g )m H
m 0பைடு நூலகம்
上式中：(g )m 是两水准点空间重力异常平均值，以毫伽 （mGal）为单位，取至0.1mGal。H 是两点间的高差，单位米。
国家三、四等水准测量规范
$
$
$
!
一对标尺零点不等差及基、辅分划读数差的测定〔见附 $
$
$
标
录 #（补充件）中的 #!〕
’ 尺 一对标尺名义米长的测定〔见附录 #（补充件）中的 #’〕
$
$
$
(
标尺分米分划误差的测定〔见附录 #（补充件）中的 #(〕
$
$
$
)
水准仪的检视〔见附录 #（补充件）中的 #)〕
$
$
$
*
水准仪上概略水准器的检校〔见附录 #（补充 件）中 的 $
本标准规定了建立三、四等水准网的布设原则、施测方法和精度指标。 本标准适用于三、四等水准网的布测。
$ 引用标准
!" ’#() 水准仪系列及基本参数 !" ’#(# 经纬仪系列及基本参数 !" #$%&* 国家一、二等水准测量规范
’ 水准网的布设
!"# 布设原则
!"#"# 三、四等水准网是在一、二等水准网的基础上进一步加密，根据需要在高
“起北止南”。环线名称，取环线内最大的地名后加“环”字命名。三、四等水准路线的
等级，各以!、"书写于线名之前表示。
— #$.# —
第十篇 测绘技术应用规范管理相关国家技术标准规范
!"!"# 路线上的水准点，应自该线的起始水准点起，以数字 !、"、#……顺序编定 点号，环线上点号顺序取顺时针方向，点号书于线名之后。
$
$
$
"!
测站高差观测中误差和竖轴误差的测定〔见附录 #（补充 $
件）中的 #"!〕
"’
自动安平水准仪磁致误差的测定
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第一章高程系统和国家水准网的布设
第二章第一节高程基准面和高程系统
国家大地水准网包括水平控制网和高程控制网两部分。
建立同意的国家高程控制网，首先要选择高程系统和建立水准原点。
选择高程系统，就是确定表示地面点高程的统一基准面。
不同的高程基准面，有不同的高程系统。
我国经常使用的高程系统有：大地高系统、正高系统和正常高系统。
建立水准原点，就是确定国家高程控制网中用来传算高程的统一起始点。
一、大地高系统
以参考椭球面为高程基准面的高程系统，称为大地高系统。
这个系统的高程，是地面点沿法线方向到参考椭球面的距离。
如图6-1中AO′，是地面点A的大地高。
二、正高系统
以大地水准面为高程基准面的高程系统，称为正高系统。
这个系统的高程，是地面点沿铅垂线方向到大地水准面的距离，成为正高。
如图6-1中，AO”是点A的正高H正，由图6-1可以看出，大地水准面将大地高分为两部分，即正高（H正）和大地水准面至参考椭球面的距离—大地水准面差距。
严格的测定地点点的正高，需量测沿水准路线的重力值，以及该点沿铅垂线至大地水准面的重力平均值。
因此，严格地说，地面上一点的正高是不可能精确求得的，换句话说，在陆地上无法精确测定大地水准面的形状。
三、正常高系统
正常高是由地面点到一个与大地水准面很接近的基准面的距离，这个基准面成为似大地水准面。
似大地水准面是由地面点沿正常重力线向下量取正常高所得到的点形成的连续曲面。
换句话说，正常高是以似大地水准面为基准的高程面。
在平均海水面上，似大地水准面与大地水准面重合，且和平均海水面一致。
正常高可由水准高差求得，即
H B正常—H A正常＝H B测—H A测+ε+λ
式中，ε是正常重力位水准面不平行改正（简称正常水准面不平行改正）；
λ是重力异常所引起的改正（简称重力异常改正）。
我国水准测量规范规定采用正常高系统。
四、高程基准面及水准原点
为了建立全国同意的高程控制网，必须确定一个统一的高程基准面，用它作为表示地面点高程的统一起算面。
高程基准面应当是明显的、比较稳定的、与地球自然表面接近的表面，而且能够测定出其实际位置。
复合这些条件的是平均海水面。
平均海水面由设在海边的验潮站根据多年的验潮资料取平均值而获得。
目前我国以青岛验潮站1952～1979年的验潮资料推求的黄海平均海水面作为高程基准面，称作1985国家高程基准。
为了明显而稳定的表示高程起算面的位置，还需建立一个与平均海水面相联系的水准点，以此作为推算国家高程控制网高程的起算点，这个水准原点就叫水准原点。
我国的水准原点设在青岛市观象山上。
按照1985国家高程基准起算，青岛水准原点的高程为72.260m。
在1987年启用1985国家高程基准以前，我国采用的是1956年黄海高程基准，对应于该基准，青岛水准原点的高程为72.289m。