《高程控制测量》课件

高程控制测量高程控制测量是测绘工程的基础工作之一。它通过建立高程控制网，确定地面点的高程，为其他测量工作提供高程基准。课程目标掌握水准测量原理和方法理解水准测量原理，熟悉不同类型的水准测量方法，例如，几何水准测量和三角高程测量。熟练运用高程控制测量仪器掌握水准仪、自动水准仪、GNSS接收机等常用仪器的操作和使用技巧。掌握高程测量数据处理方法了解高程测量误差来源，掌握数据处理方法，确保测量结果的准确性和可靠性。了解高程控制测量在工程中的应用熟悉高程控制测量在建筑、桥梁、隧道等工程项目中的重要作用。测量基本概念11.高程高程是指地面点相对于大地水准面的垂直距离。它代表着地表点的高度信息，用于描述地形起伏变化。22.水准面水准面是一个假想表面，它由静止的海平面并向大陆延伸，它是一个等位面，表示所有点具有相同重力势能。33.高程控制测量高程控制测量是确定地面点高程的测量工作，它是建立高程基准的重要基础，为其他测量工作提供高程参考。44.高程基准高程基准是用于高程测量的参考面，通常采用大地水准面或一个特定水平面，它为测定的高程提供一个统一的基准。水准测量原理1高差测量水准测量利用水准仪和水准尺，精确测量两点之间的高差。水准仪使视线水平，水准尺上的读数直接反映两点高差。2等高线绘制通过水准测量获得一系列点的坐标和高程，可以绘制等高线图，反映地形的起伏变化，为工程建设和地质研究提供基础数据。3高程控制网水准测量是建立高程控制网的基础，通过高程控制网，可以将同一地区的高程统一起来，保证不同测量结果之间的一致性。水准测量分类精密水准测量精度要求较高，常用于高等级控制网测量，使用精密水准仪和视准杆。普通水准测量精度要求一般，适用于中等级控制网测量，使用普通水准仪和视准杆。快速水准测量主要用于工程测量和地形测量，效率高，精度相对较低，使用快速水准仪和视准杆。数字化水准测量使用数字水准仪和数据采集系统，自动化程度高，效率和精度均有提升。水准测量方法水准测量步骤水准测量通常需要先建立水准点，然后使用水准仪和水准尺测量水准点高程，最后计算出目标点高程。水准测量方法分类水准测量主要分为前方交会法、后方交会法和双向水准测量法，根据实际情况选择合适的方法进行测量。水准测量注意事项水准测量时要注意仪器校准、观测精度、天气影响等因素，保证测量结果准确可靠。水准仪和视准杆水准仪是高程控制测量中常用的精密仪器，用来测量两点之间的高差。视准杆是配合水准仪使用的辅助工具，用来指示水准测量时的目标点。水准仪的主要部件包括望远镜、水准管、基座等，视准杆则由尺身、水准标尺、目标镜等组成。水准测量误差分析水准测量误差是不可避免的。测量误差来源包括仪器误差、观测误差和外界环境影响。仪器误差主要由仪器本身的精度和使用维护状况决定。观测误差主要由人为因素导致，包括读数误差、对中误差等。外界环境影响主要包括气温变化、大气折射等。仪器误差观测误差环境影响了解误差来源可以帮助我们采取措施降低误差影响，提高测量精度。数字水准仪和自动水准仪数字水准仪数字水准仪使用电子传感器测量高程差。它可以自动记录读数并进行数据处理，提高效率。自动水准仪自动水准仪使用电子传感器和电机控制视准杆的移动，实现自动读数。提高精度和效率。垂直角测量原理1方位角水平角测量2铅垂角观测方向与水平面的夹角3仰角目标点高于测站点4俯角目标点低于测站点垂直角测量是测定地面点到参考平面（水平面）之间夹角的过程。它主要通过测量铅垂角，再根据仰角或俯角，计算出目标点的高程，或用于控制点的布设。垂直角测量方法1仪器安置选择合适的地点安置仪器。2瞄准目标将仪器瞄准目标点。3读数记录读数并记录垂直角读数。4计算校正进行必要的校正和计算。垂直角测量方法主要用于测定两点之间的高差。测量方法包括仪器安置、瞄准目标、读数记录、计算校正等步骤。精确的测量需要选择合适的地点和仪器，并且要进行相应的校正和计算。垂直角测量设备垂直角测量设备主要包括经纬仪、全站仪和陀螺经纬仪等。经纬仪是测量水平角和垂直角的基本仪器，全站仪集成了电子测距、角度测量、数据采集和处理功能，陀螺经纬仪利用陀螺仪的稳定性实现快速定向。选择垂直角测量设备时，应根据测量精度要求、工作环境和成本等因素综合考虑。垂直角测量误差分析误差来源误差类型影响因素仪器误差仪器本身的缺陷仪器精度等级、校准情况观测误差观测人员的失误视准轴不水平、目标点定位不准确环境误差温度、湿度、风力温度变化导致仪器膨胀、风力影响观测稳定性比较水准和三角高程测量水准测量直接测量两点间的高差。精度高，适用于精密高程测量。三角高程测量利用水平角和距离间接计算高差。精度较低，适用于地形图测绘。三角高程测量原理1角度测量通过测量已知点到待定点之间的垂直角和水平距离，计算待定点的高程。2高程计算利用三角函数关系，结合已知点的高程和测量的角度和距离，计算待定点的高程。3误差分析考虑角度测量误差、距离测量误差以及大气折光的影响，对计算结果进行误差分析和修正。三角高程测量方法三角高程测量方法主要利用角度测量和已知高程点，通过三角函数计算待测点的距离和高程。方法包括：1直接法直接测量水平角和垂直角，计算高差2间接法先计算水平距离，再利用垂直角计算高差3坐标法利用已知点坐标和测站点坐标，计算高差三角高程测量误差分析三角高程测量误差主要来源于测量仪器误差、观测误差、计算误差等方面，这些误差会影响高程测量结果的精度。了解并分析这些误差来源，可以帮助我们提高测量精度，确保高程测量的准确性。0.1mm仪器误差水准仪、经纬仪等仪器的制造误差和使用误差都会造成三角高程测量误差。10%观测误差观测人员的视线误差、读数误差等因素也会造成三角高程测量误差。0.5mm计算误差三角高程计算过程中，由于公式推导、参数输入等方面的误差，也会导致计算误差。2%其他误差除了上述误差外，还有环境因素、大气折射等因素的影响，也会造成三角高程测量误差。为了减小三角高程测量误差，需要采用精密的仪器，严格的观测方法，并进行合理的误差分析和处理。同时，还可以运用现代测量技术，如GNSS测量等，来提高三角高程测量的精度。GNSS测量原理卫星信号接收GNSS接收机接收来自多个卫星的信号，计算接收机与卫星之间的距离。距离计算和定位通过信号到达时间，计算信号传播距离，并利用多颗卫星信号实现三维坐标定位。坐标转换和应用GNSS测量获得的坐标需要进行转换，并应用于各种工程测量、导航等领域。GNSS测量方法1接收机设置设置测量时间、坐标系、参考站等参数。2数据采集接收卫星信号并记录数据。3数据处理利用软件进行数据分析和计算。4成果应用得出高程、平面位置等信息。GNSS测量方法广泛应用于工程测量、地质勘探、资源调查等领域。GNSS测量方法能够快速、高效地获取高精度高程数据。GNSS测量误差分析卫星信号误差大气误差接收机误差多路径效应基线误差其他误差GNSS测量误差来源多样，包括卫星信号误差、大气误差、接收机误差等。这些误差会影响测量精度，需要采取相应的措施进行减弱或消除。基准高程网建设等级划分基准高程网根据精度等级分为国家、省、市、县、工程等不同等级。高等级基准高程网控制着低等级基准高程网的精度。建设原则采用高精度测量技术，确保基准高程网的精度和可靠性。建立统一的基准高程系统，实现高程数据的互联互通。主要内容包括基准点布设、测量、数据处理、成果应用等。基准点布设要合理，测量方法要准确，数据处理要规范。高程测量应用领域工程建设高程测量在工程建设中广泛应用，例如：桥梁、隧道、高层建筑、水利工程等。地图制图高程测量是地图制图的基础工作，用于建立高程控制网，为地图绘制提供高程数据。无人机测量无人机测量技术与高程测量相结合，可以快速高效地获取地形数据，为三维建模提供基础数据。地质勘察高程测量为地质勘察提供地形地貌数据，帮助了解地质构造，为地质勘探提供依据。高程测量新技术GNSS高程测量利用GNSS接收机进行高程测量，精度高、效率高，适用于大范围高程控制测量。三维激光扫描仪三维激光扫描仪可以快速获取大量点云数据，进行高精度高程测量，应用于地形测绘、工程测量等领域。无人机航测无人机搭载高分辨率相机或激光扫描仪进行航测，可快速获取大面积高程数据，应用于地形测绘、灾害监测等领域。水下测量水下测量技术应用于水库、河流、海洋等水域高程测量，提高水利工程建设效率。高程控制测量实践实地测量首先，选择合适的测量方法和仪器，并进行实地测量。根据具体的项目需求，确定测量点的位置和数量。数据处理将实地测量数据进行整理、校核和计算，得出最终的测量成果，包括高程点坐标、高程差等。成果应用高程控制测量成果广泛应用于各种工程建设项目，例如道路、桥梁、建筑、水利工程等。质量控制在整个测量过程中，要严格执行相关的规范和标准，确保测量数据的准确性和可靠性。定期进行质量检查，保证最终测量成果的质量。测量方法选择项目要求考虑精度要求、测量范围、地形特征和经费预算。测量设备选择合适的测量设备，如水准仪、全站仪或GNSS接收机。测量环境评估测量环境的影响，如天气条件、植被覆盖和障碍物。经验积累参考以往经验和专业知识，选择最优的测量方法。测量数据处理测量数据处理是高程控制测量中至关重要的环节，它确保测量结果的准确性和可靠性，并为后续工程应用提供基础数据。1数据预处理数据清洗、格式转换、剔除异常值2数据校正仪器误差、环境因素、观测条件校正3数据平差利用最小二乘法，消除观测误差，得到最优解4成果整理生成高程控制网成果，包括点位坐标、高程值等常用的数据处理软件包括Surfer、Geomagic、AutoCAD等，它们提供强大的数据处