工程测量(第8章 高程控制测量)

1、第八章 高程控制测量西南交通大学峨眉校区主讲：杨友涛Tel61608)Email:8-1 高程控制测量概述在测区布设一批高程控制点，即水准点，用精确方法测定它们的高程，构成高程控制网基准面大地水准面任务基准点水准原点，我国规定自1989年起一律采用“1985国家高程基准”，以这个基准测定的青岛水准原点高程为72.260m。 8-1 高程控制测量概述n高程控制测量的方法又名“几何水准测量”，是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。在地面两点间安置水准仪，观测竖立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差。 水准高程测量8-1 高程控制测量概述n高程控制测量的方

2、法三角高程测量通过观测两点间的水平距离和天顶距（或竖直角）求定两点间高差的方法。它观测方法简单，不受地形条件限制，是测定大地控制点高程的基本方法8-1 高程控制测量概述n高程控制测量的方法GPS水准测量是利用全球定位系统（GPS）测量技术直接测定地面点的大地高，或间接确定地面点的正常高的方法。8-1 高程控制测量概述国家高程控制网：在全国领土范围内,由一系列按国家统一规范布设和测定高程的水准点所构成的网作用：是全国范围内施测各种比例尺地形图和各类工程建设的高程控制基础；为地球科学研究提供精确的高程资料8-1 高程控制测量概述布设原则：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；分为

3、国家一、二、三、四，4个等级。一等水准网：是国家高程控制的骨干，沿地质构造稳定和坡度平缓的交通线布满全国，构成网状；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8001500公里8-1 高程控制测量概述二等水准网：是国家高程控制网的全面基础,一般沿铁路、公路和河流布设。二等水准环线布设在一等水准环内，每个环的周长为300700公里，全长为137 000多公里，包括822个闭合环。一、二等水淮测量称为精密水准测量，三、四等水准直接为测制地形图和各项工程建设用。8-1 高程控制测量概述三等水准：直接为测制地形图和各项工程建设提供高程控制点，一般附合到高等级的高程控制点形成附

4、合路线，长度不超过300公里；四等水准：一般布设为附合在高等级水准点上的附合路线，其长度不超过80公里。注意： 全国各地地面点的高程，不论是高山、平原及江河湖面的高程都是根据国家水准网统一传算的。8-1 高程控制测量概述n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n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n工程建设中的高程控制网首级高程控制网：独立的首级网，应以不低于首级网的精度与

5、国家水准点联测；水准点应有一定的密度，一般沿水准路线每13km埋设一点，埋设后应绘制点之记；8-1 高程控制测量概述n水准测量的主要技术要求12n40L往一次往返各一次DS10520图 根30L往一次往返各一次单面DS315五 等6n20L往一次往返各一次双面DS31610四 等往返各一次双面DS34n12L往一次往返各一次因瓦DS1506三 等4L往返各一次往返各一次因瓦DS12二 等山 地（mm）平 地（mm）附合路线或环线与已知点联测往返较差、附合或环线闭合差观测次数水准尺水准仪的型号路线长度（mm）每公里高差中误差（mm）等 级注： 结点之间或结点与高级点之间，其路线的长度、不应大于表

6、中 规定的0.7倍； 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、环线或结点网密度三、四等水准网路线上，每隔48km埋设水准标石；人口稠密可以24km；沙漠荒芜地区可达10km 路线基准高程采用正常高程系统，按照1985国家高程基准起算。8-2 三、四等水准测量仪器选择8-2 三、四等水准测量观测方法三等水准测量采用中丝读数法往返观测四等水准测量采用中丝读数法单程观测与已知点联测采用往返测8-2 三、四等水准测量测站要求等级等级视线长度（视线长度（m m）前后视距

7、差前后视距差（m m）每测站的前每测站的前后视距累计后视距累计差（差（m m）视线高度视线高度仪器类型仪器类型视距视距三等三等DS3DS375752.02.05.05.0三丝能读数三丝能读数DS1DS1、DS05DS05100100四等四等DS3DS31001003.03.010.010.0三丝能读数三丝能读数DS1DS1、DS05DS051501508-2 三、四等水准测量观测顺序三等水准观测顺序：“后前前后”后视水准尺的黑面，读上丝、下丝和中丝读数并记录；1前视水准尺的黑面，读上丝、下丝和中丝读数并记录；2前视水准尺的红面，读中丝读数并记录；3后视水准尺的红面，读中丝读数并记录；48-2

8、三、四等水准测量观测顺序四等水准观测顺序：“后后前前”后视水准尺的黑面，读上丝、下丝和中丝读数并记录；1前视水准尺的黑面，读上丝、下丝和中丝读数并记录；2前视水准尺的红面，读中丝读数并记录；3后视水准尺的红面，读中丝读数并记录；48-2 三、四等水准测量n测站限差要求/mmn闭合差要求/mm检核-0.5055+2+1+15.6966.102-0.4060.9111.416-0.505后8前7后前1.6771.15552.2-1.11.1670.65551.2-1.0Z3BM24+1.1880+1-1+26.4595.372+1.0871.7730.584+1.189后7前8后前0.8490.3

9、1853.1-0.12.0431.50254.1+1.0Z2Z33+1.8850+1.8850-2-2 0 0-2-27.3197.3195.3335.333+1.986+1.9862.5302.5300.6460.646+1.884+1.884后后8 8前前7 7后前后前0.8670.8670.4250.42544.244.2-1.1-1.12.7462.7462.3132.31343.343.3-0.9-0.9Z Z1 1Z Z2 22 2+1.1340 0 0 06.3955.361+1.0341.7080.574+1.134后7前8后前0.7580.39036.8-0.21.8911.

10、52536.6-0.2BM1Z11K7=4.687K8=4.787（18）（13）（14）（17）（4）（8）（16）（3）（7）（15）后前后前（5）（6）（10）（12）（1）（2）（9）（11）d视 距 差d红 面黑 面前 视 距后 视 距上丝上丝备 注高 差中 数（m）K + 黑减 红（mm）水准尺读数（m）方向及尺号下丝前视下丝后尺测点编号测站编号四四等等水水准准测测量量记记录录8-3 三角高程测量n基本原理u 根据两点间的水平距离或斜距离以及竖直角来求出两点间的高差。1. 经纬仪三角高程测量u 利用平面控制测量中，已知的边长和用经纬仪测得两点间的竖直角来求得高差；2. 光电测距三角

11、高程测量u 利用光电测距仪测得的斜距及竖直角来计算高差。 ABivD hAB tanD大地水准面大地水准面HAHB A、B两点间的高差hAB为：viDhABAB tan B点的高程HB为：viDHhHHABAABAB tann基本原理8-3 三角高程测量8-3 三角高程测量MBNMFEGFNGBEhABRDRDKrpf2243. 021 ABBABABAABABiiDDhhhtantan2121取双向观测的平均值得： n考虑地球曲率和大气折光BAAripDtanfiDBAAtan8-3 三角高程测量u理论上取双向观测平均值，可以消除地球曲率和大气折光的影响。但是折光系数K是受多种因素影响，变化

12、较大，事实也不能完全抵销。u三角高程测量一般应进行对向观测，亦称直、反觇观测。8-3 三角高程测量n三角高程测量的施测1. 将安置经纬仪在测站A上，量仪器高i和觇标高v。2. 用十字丝的中丝瞄准B点觇标顶端，盘左、盘右观测，读取竖直度盘读数L和R，计算出垂直角。3. 将经纬仪搬至B点，同法对A点进行观测。三角高程测量的计算所求点所求点起算点起算点觇法觇法平距平距D/m垂直角垂直角 Dtan/m仪器高仪器高i/m觇标高觇标高v/m高差高差h/m直直反反对向观测的高差较差对向观测的高差较差/m高差较差容许值高差较差容许值/m平均高差平均高差/m起算点高程起算点高程/m所求点高程所求点高程/mBA3

13、6.286622310 28.53 52. 1 76. 204.52 36.28614859 38.50 48. 1 20. 310.52 06. 0 11. 007.52 72.10579.1578-3 三角高程测量n光电测距三角高程n精密光电测距三角高程测量u主要用于困难山区代替二等水准测量；u所采用的全站仪应具自动目标识别功能，仪器标称精度不应低于0.5；u采用往返观测，观测中应测定气温和气压 fiShBAAABsin8-3 三角高程测量n光电测距三角高程测量观测的主要技术要求n精密光电测距三角高程测量观测的主要技术要求 等级等级仪器等级仪器等级边长（边长（m m）观测方式观测方式测距边

14、测距边测回数测回数垂直角测回垂直角测回数数指标差较差指标差较差（）测回间垂直测回间垂直角较差（角较差（）三等三等116006002 2组对向观测组对向观测2 24 45 55 5四等四等22800800对向观测对向观测2 23 37 77 7五等五等2210001000对向观测对向观测1 12 210101010高速铁路工程测量规范（TB10601 2009）等等级级边边 长（长（m m）测回数测回数指标差较差指标差较差（）测回间垂直测回间垂直角较差（角较差（）测回间测距较差测回间测距较差（mmmm）测回间高差较差测回间高差较差（mmmm）二二等等1001002 25 55 53 310010

15、05005004 45005008008006 6800800100010008 84S定定 义义测量图根平面控制点高程的工作测量图根平面控制点高程的工作，称图根高程测量。它是在国家高程控制网或地区首级高程控制网的基础上，采用图根水准测量或图根三角高程测量来进行的。方方 法法一般水准测量一般水准测量水准路线沿图根点布设，并起闭于高级水准点上，形成附合水准路线或闭合水准路线。视线长度不超过100m，测量时所有图根点应作为水准路线上的转点，以保证图根点高程得到检核。图根三角高程测量图根三角高程测量图根三角高程路线应起闭于水准测量测定的水准点上。三角高程路线沿图根点布设，交会点也可组成在三角高程路线

16、中。三角高程路线的边数不要超过12条。8-4 图根高程测量8-5 跨河水准测量n观测方法8-5 跨河水准测量场地选择：选在水面较窄、土质坚实、适合设站的河段尽可能较高的视线高度网型选择8-5 跨河水准测量观测方法在I1和b1中间架设仪器，用同一标尺测量两点高差h hI1b1I1b1将仪器移到I1，精密整平后，照准本岸b1点标尺，读数、记录；将仪器转向对岸I2点标尺，读数、记录；测得高差h hb1I2b1I2将仪器移到对岸I2点上，精密整平后照准对岸I1点标尺，读数、记录；将仪器转向本岸b2点标尺，读数、记录；测得高差h hb2I1b2I1在I2和b2中间架设仪器，用同一标尺测量两点高差h hI

17、2b2I2b2以上1、2、3为上半测回观测，4、5、6为下半测回观测。1234568-5 跨河水准测量数据计算上半测回观测的b1 1和b2 2之间的高差为：h hb1b2b1b2= h= hb1I2b1I2+h+hI2b2I2b2一测回两点b1 1和b2 2的高差为：hb1b2b1b2= （hb1b2b1b2-hb2b1b2b1）/2下半测回观测的b2 2和b1 1之间的高差为：h hb2b2b2b2= h= hb2I1b2I1+h+hI1b1I1b1*8-6 高速铁路高程控制测量n高程控制测量作业流程：1. 勘测高程控制测量：一般在初测时完成，采用二等/四等（困难时）水准测量。2. 施工高程

18、控制测量：一般在施工前完成，采用二等水准测量。3. 无碴轨道铺设基桩高程控制测量：线下工程竣工后施测，采用精密水准测量。*8-6 高速铁路高程控制测量n水准点布设原则1. 水准路线应尽量沿铁路线路布设，水准路线应构成附合路线或闭合环；每条铁路的水准路线必须构成一个整网，不能分为互不联系的小网进行测量。2. 水准路线上，沿铁路线路每2km应布设1个水准点。在大桥、长隧的两端及重点工程地段应增设水准点。*8-6 高速铁路高程控制测量序号仪器名称最低型号备注二等、精密水准四等1水准仪DS1DS3用于水准测量2水准尺线条式因瓦标尺条码式因瓦标尺木质区格水准尺条码式水准尺用于水准测量3全站仪1 2mm+2ppm22mm+2ppm用于二等跨河水准测量四等三角高程测量仪器要求*8-6 高速铁路高程控制测量等级水准仪最低型号水准尺类型视距前后视距差测段的前后视距累积差视线高度数字水准仪重复测量次数光学数字光学数字光学数字光学（下丝读数）数字二等DS1因瓦503且501.0