33 高程控制测量.doc

高程控制测量一、三、四等水准测量三、四等水准测量，除用于国家高程控制网的加密外，还常用作小地区的首级高程控制网，以及工程建设地区内工程测量和变形观测的基本控制。三、四等水准网应从附近的国家高一、二等水准点引测高程。工程建设地区的三、四等水准点的间距可根据实际需要决定，一般为12km，应埋设普通水准标石或临时水准点标志，亦可利用埋石的平面控制点作为水准点。在厂区内则注意不要选在地下管线上方，距离厂房或高大建筑物不小于25m，距振动影响5m以外，距回填土边不少于5m。（一）三、四等水准测量的要求1、三、四等水准测量使用的水准尺，通常是双面水准尺。两根标尺黑面的尺底均为0，红面的尺底一根为4.687m，一根为4.787m。2、视线长度和读数误差的限差及高差闭合差的规定见6-3-1。（二）三、四等水准测量的观测与计算方法如下1、个测站上的观测顺序（参见6-3-2）照准后视尺黑面，读取下、上、中丝读数（1）、（2）、（3）；照准前视尺黑面，读取下、上、中丝读数（4）、（5）、（6）；照准后视尺红面，读取中丝读数（7）；照准前视尺红面，读取中丝读数（8）；这种“后、前、前、后”的观测顺序，主要是为抵消水准仪与水准尺下沉产生的误差。四等水准测量每站的观测顺序也可以为“后、后、前、前”，即“黑、红、黑、红”。表中各次中丝读数（3）、（6）、（7）、（8）是用来计算高差的。因此，在每次读取中丝读数前，都要注意使符合气泡的两个半像严密重合。2、测站的计算、检核与限差（1）视距计算后视距离：（9）（1）（2）前视距离：（10）（4）（5）前、后视距差：（11）（9）（10）三等水准测量，不得超过3m；四等水准测量不得超过5m。前、后视距累积差：本站（12）前站（12）+本站（11）三等水准测量不得超过5m，四等水准测量不得超过10m。（2）同一水准尺黑、红面读数差前尺：（13）（6）K（7）后尺：（14）（3）K（18）三等水准测量不得超过2mm，四等水准测量不得超过3mm。K、K分别为前尺、后尺的红、黑面常数差。（3）高差计算黑面高差：（15）（3）-（6）红面高差：（16）（8）-（7）检核计算：（17）（14）-（13）（15）-（16）0.100三等水准测量不得超过3mm，四等水准测量不得超过5mm。高差中数：上述各项记录、计算见6-3-2。观测时，若发现本测站某项限差超限，应立即重测，只有各项限差均检查无误后，方可迁站。（4）每页计算的总检核校核计算：在每测站检核的基础上，应进行每页计算的检核。测站数为偶数时：测站数为奇数时：3、水准路线测量成果的计算、检核三、四等附合或闭合水准路线高差闭合差的计算、调整方法与普通水准测量相同（见第二章）。当测区范围较大时，要布设多条水准路线。为了使各水准点高程精度均匀，必须把各线段连在一起，构成统一的水准网，采用最小二乘法原理进行平差，从而求解出各水准点的高程。二、三角高程测量当地面两点间地形起伏较大而不便于施测水准时，可应用三角高程测量的方法测定两点间的高差而求得高程。该法较水准测量精度低，常用于山区各种比例尺测图的高程控制。（一）三角高程测量原理三角高程测量是根据测站与待测点两点间的水平距离和测站向目标点所观测的竖直角来计算两点间的高差。如6-20，已知A点高程，欲求B点高程。将仪器安置在A点，照准B目标顶端M，测得竖直角，量取仪器高和目标高。若AB间水平距离为D，则AB间高差h为：B点的高程为：（二）地球曲率和大气折光对高差的影响上述是在假定地球表面为水平面（即把水准面当作水平面），认为观测视线是直线的条件下导出的。当地面上两点间的距离大于300m时就要顾及地球曲率，加以曲率改正，称为球差改正。同时，观测视线受大气垂直折光的影响而成为一条向上凸起的弧线，必须加以大气垂直折光差改正，称为气差改正。以上两项改正合称为球气差改正，简称二差改正。如6-21，O为地球中心，R为地球曲率半径（R=6371km），A、B为地面上两点，D为A、B两点间的水平距离，R为过仪器高P点的水准面曲率半径，PE和AF分别为过P点和A点的水准面。实际观测竖直角时，水平线交于G点，GE就是由于地球曲率而产生的高程误差，即球差，用符号c表示。由于大气折光的影响，来自目标N的光沿弧线PN进入仪器望远镜，而望远镜却位于弧线PN的切线PM上，MN即为大气垂直折光带来的高程误差，即气差，用符号表示。由于A、B两点间的水平距离D与曲率半径R之比值很小，例如当D=3km时，其所对圆心角约为2.8，故可认为PG近似垂直于OM，则：于是，A、B两点高差为：令，则公式为：从6-21可知：即：c与相比很小，可略去，并考虑到R与R相差很小，故以R代替R，则上式为：根据研究，因大气垂直折光而产生的视线变曲的曲率半径约为地球曲率半径的7倍，则：二差改正为：（cm）水平距离D以公里为单位。6-3-3给出了1km内不同距离的二差改正数。三角高程测量一般都采用对向观测，即由A点观测B点，再由B点观测A点，取对向观测所得高差绝对值的平均数可抵消两差的影响。（三）三角高程测量的观测和计算1、三角高程测量的观测（1）安置经纬仪于测站上，量取仪器高i和目标高。（2）当中丝瞄准目标时，将竖盘水准管气泡居中，读取竖盘读数。必须以盘左、盘右进行观测。（3）竖直观测测回数与限差应符合6-3-4的规定。（4）用电磁波测距仪测量两点间的倾斜距离D，或用三角测量方法计算得两点间的水平距离D。2、三角高程测量计算三角高程测量往返测所得的高差之差（经两差改正后）不应大于0.1Dm（D为边长，以公里为单位）。三角高程测量路线应组成闭合或附合路线。如6-2