控制测量学课件第7讲分解.ppt

1、5.1 5.1 国家高程基准国家高程基准 布设全国统一的高程控制网，首先必须建立一个统布设全国统一的高程控制网，首先必须建立一个统一的高程基准面，所有水准测量测定的高程都以这个面一的高程基准面，所有水准测量测定的高程都以这个面为零起算，也就是以高程基准面作为零高程面。用精密为零起算，也就是以高程基准面作为零高程面。用精密水准测量联测高程基准面到陆地上一个固定点，定出这水准测量联测高程基准面到陆地上一个固定点，定出这个点的高程作为全国水准测量的起算高程，这个固定点个点的高程作为全国水准测量的起算高程，这个固定点称为水准原点。称为水准原点。5.1.1 5.1.1 国家高程基准国家高程基准国家高程基

2、准是大地水准面国家高程基准是大地水准面,大地水准面是假想海大地水准面是假想海洋处于静止状态洋处于静止状态,并且海水面延伸到大陆地面以下所形成并且海水面延伸到大陆地面以下所形成的闭合曲面。实践中是在海洋近岸的一点处竖立水位标的闭合曲面。实践中是在海洋近岸的一点处竖立水位标尺，成年累月地观测海水面的水位升降，根据长期观测尺，成年累月地观测海水面的水位升降，根据长期观测的结果求出该点处海洋水面的平均位置，以此为高程零的结果求出该点处海洋水面的平均位置，以此为高程零点的。点的。长期观测海水面水位升降的工作称为验潮，进行这项工长期观测海水面水位升降的工作称为验潮，进行这项工作的场所称为验潮站。作的场所称

3、为验潮站。根据各地的验潮结果表明，不同地点平均海水面之间还根据各地的验潮结果表明，不同地点平均海水面之间还存在着差异存在着差异.因此对于一个国家来说，只能根据一个验潮站所因此对于一个国家来说，只能根据一个验潮站所求得的平均海水面作为全国高程的统一起算面求得的平均海水面作为全国高程的统一起算面高程基准高程基准面。面。19571957年确定青岛验潮站为我国基本验潮站，以该站年确定青岛验潮站为我国基本验潮站，以该站19501950年至年至19561956年年7 7年间的潮汐资料推求的平均海水面作为我国的高年间的潮汐资料推求的平均海水面作为我国的高程基准面。以此高程基准面作为我国统一起算面的高程系统程

4、基准面。以此高程基准面作为我国统一起算面的高程系统名为名为“19561956年黄海高程系统年黄海高程系统”。5.1.1 5.1.1 国家高程基准国家高程基准19561956年黄海高程系统年黄海高程系统”的平均海水面所采用的验潮的平均海水面所采用的验潮资料时间较短，还不到潮汐变化的一个周期（一个周期资料时间较短，还不到潮汐变化的一个周期（一个周期一般为一般为18.6118.61年），同时又发现验潮资料中含有粗差，因年），同时又发现验潮资料中含有粗差，因此有必要重新确定新的国家高程基准。此有必要重新确定新的国家高程基准。新的国家高程基准面是根据青岛验潮站新的国家高程基准面是根据青岛验潮站19521

5、95219791979年年1919年间的验潮资料计算确定，根据这个高程基准面作年间的验潮资料计算确定，根据这个高程基准面作为全国高程的统一起算面，称为为全国高程的统一起算面，称为“19851985国家高程基准国家高程基准”。5.1.1 5.1.1 国家高程基准国家高程基准5.1.2 5.1.2 水准原点水准原点为了长期、牢固地表示出高程基准面的为了长期、牢固地表示出高程基准面的位置，作为传递高程的起算点，必须建立稳固位置，作为传递高程的起算点，必须建立稳固的水准原点，用精密水准测量方法将它与验潮的水准原点，用精密水准测量方法将它与验潮站的水准标尺进行联测，以高程基准面为零推站的水准标尺进行联测

6、，以高程基准面为零推求水准原点的高程，并作为全国各地推算高程求水准原点的高程，并作为全国各地推算高程的依据。的依据。我国的水准原点网建于青岛附近。在我国的水准原点网建于青岛附近。在“19851985国家高程基准国家高程基准”系统中，我国水准原点系统中，我国水准原点的高程为的高程为72.260m72.260m。图图5-15-15.2 5.2 国家高程控制网建立的基本原国家高程控制网建立的基本原理理5.2.15.2.1国家高程控制网的布设原则国家高程控制网的布设原则1.1.从高到低、逐级控制从高到低、逐级控制国家水准网的布设采用由高级到低级、从整体到局部逐国家水准网的布设采用由高级到低级、从整体到

7、局部逐级控制、逐级加密的原则。国家水准网分级控制、逐级加密的原则。国家水准网分4 4个等级布设，一、个等级布设，一、二等水准测量网是国家精密高程控制网的骨干，同时也是研二等水准测量网是国家精密高程控制网的骨干，同时也是研究地壳和地面垂直运动以及有关科学问题的主要依据。构成究地壳和地面垂直运动以及有关科学问题的主要依据。构成一等水准网的环线周长根据不同地形，一般在一等水准网的环线周长根据不同地形，一般在1 0001 0002000km2000km之间。在一等水准环内布设的二等水准网是国家高程之间。在一等水准环内布设的二等水准网是国家高程控制的全面基础，其环线周长根据不同地形在控制的全面基础，其环

8、线周长根据不同地形在500500750km750km之之间。间。我国一等水准我国一等水准网由网由289289条路条路线组成，其中线组成，其中284284条路线构条路线构成成100100个闭合个闭合环，共计埋设环，共计埋设各类标石近各类标石近2 2万余座。全国万余座。全国一等水准网布一等水准网布设略图如图设略图如图5-5-2 2所示。所示。5.2.15.2.1国家高程控制网的布设原则国家高程控制网的布设原则图图5-25-25.2.15.2.1国家高程控制网的布设原则国家高程控制网的布设原则二等水准网在一等水准网的基础上布设。我国二等水准网在一等水准网的基础上布设。我国已有已有11381138条二

9、等水准测量路线，总长为条二等水准测量路线，总长为13.713.7万公里，万公里，构成构成793793个二等环。个二等环。三、四等水准测量直接服务于地形测图和各种三、四等水准测量直接服务于地形测图和各种工程建设。三等水准测量路线一般可根据需要在高工程建设。三等水准测量路线一般可根据需要在高级水准网内加密，布设附合路线，并尽可能互相交级水准网内加密，布设附合路线，并尽可能互相交叉，构成闭合环。单独的附合路线长度应不超过叉，构成闭合环。单独的附合路线长度应不超过200km200km；环线周长应不超过；环线周长应不超过300km300km。四等水准测量路。四等水准测量路线一般以附合路线布设于高级水准点

10、之间，附合路线一般以附合路线布设于高级水准点之间，附合路线的长度应不超过线的长度应不超过80km80km。5.2.15.2.1国家高程控制网的布设原则国家高程控制网的布设原则2.2.水准点分布应满足一定的密度水准点分布应满足一定的密度各等级水准路线上各等级水准路线上,要按规定的间隔埋设稳固的水准标石要按规定的间隔埋设稳固的水准标石,便于使用和长期保存。各级水准点对水准标石间隔的具体要便于使用和长期保存。各级水准点对水准标石间隔的具体要求见教材表求见教材表5.15.1水准标石规水准标石规格点根据等级格点根据等级不同而不同，不同而不同，普通水准标石普通水准标石规格如图规格如图（5 52 2）所示。

11、所示。图图5-35-35.2.15.2.1国家高程控制网的布设原则国家高程控制网的布设原则3.3.水准测量达到足够的精度水准测量达到足够的精度足够的精度是保证水准测量成果使用价值的基础。各等足够的精度是保证水准测量成果使用价值的基础。各等级水准测量精度要求，以每公里高差中数中误差和每公里高级水准测量精度要求，以每公里高差中数中误差和每公里高差中数全中误差来表示，具体数值见表差中数全中误差来表示，具体数值见表5 52 2。其中前者是利。其中前者是利用往返高差不符值计算（用往返高差不符值计算（5 51 1），后者是按环闭合差计算（），后者是按环闭合差计算（5 52 2），都是近似估算精度的方法。）

12、，都是近似估算精度的方法。4.4.一等水准网应定期复测一等水准网应定期复测复测目的是地壳垂直运动研究、改善高程控制网精度，复测目的是地壳垂直运动研究、改善高程控制网精度，一般一般15152020年要复测一次。年要复测一次。5.2.25.2.2国家水准网的布设方案和精度要求国家水准网的布设方案和精度要求本小节介绍了每公里高差中数中误差和每公里高差中数本小节介绍了每公里高差中数中误差和每公里高差中数全中误差计算公式和方法。全中误差计算公式和方法。每公里高差中数中误差：每公里高差中数中误差：测段往返高差不符值；测段往返高差不符值；R R测段长度；测段长度；n-n-测段数测段数每公里高差中数全中误差：

13、每公里高差中数全中误差：W W经各项改正后闭合差；经各项改正后闭合差；F F水准环长度；水准环长度；N-N-水准环数水准环数).4/(/nRMNFwwMw/5.2 5.2 国家高程控制网建立的基本原理国家高程控制网建立的基本原理5.2.3 5.2.3 水准路线的设计、选点和埋石水准路线的设计、选点和埋石自阅教材自阅教材5.2.4 5.2.4 水准路线上的重力测量水准路线上的重力测量国家精密水准测量要进行重力异常改正（国家精密水准测量要进行重力异常改正（水准面不平行改水准面不平行改正正），因此要沿一二等水准路线进行重力测量。），因此要沿一二等水准路线进行重力测量。5.2.5 5.2.5 我国国家

14、水准网的布设概况我国国家水准网的布设概况自阅教材自阅教材5.35.3城市和工程建设高程控制测量城市和工程建设高程控制测量5.3.1 5.3.1 水准测量建立城市及工程高程控制网水准测量建立城市及工程高程控制网城市和工程建设水准测量是各种大比例尺测图、城市和工程建设水准测量是各种大比例尺测图、工程和城市建设施工测量、地面沉降监测的高程控制工程和城市建设施工测量、地面沉降监测的高程控制基础。基础。教材中关于是监测工程建筑物垂直形变的依据的教材中关于是监测工程建筑物垂直形变的依据的提法不准确。提法不准确。城市和工程建设高程控制网一般按水准测量方法城市和工程建设高程控制网一般按水准测量方法来建立。为了

15、统一水准测量规格，考虑到城市和工程来建立。为了统一水准测量规格，考虑到城市和工程建设的特点，城市测量和工程测量技术规范规定：水建设的特点，城市测量和工程测量技术规范规定：水准测量依次分为准测量依次分为二、三、四等二、三、四等3 3个等级个等级。首级高程控。首级高程控制网，一般要求布设成闭合环形，加密时可布设成附制网，一般要求布设成闭合环形，加密时可布设成附合路线和结点图形。合路线和结点图形。各等级水准测量的精度和国家水准测量相应等级各等级水准测量的精度和国家水准测量相应等级的精度一致。的精度一致。水准测量方法建立高程控制网水准测量方法建立高程控制网,其工作程序其工作程序是：是：、水准网的图上设

16、计；水准网的图上设计；、水准点位置的水准点位置的选定；选定；、水准标石的埋设；水准标石的埋设；、水准测量观测水准测量观测；、平差计算和成果表的编制平差计算和成果表的编制。水准网的布设要求做到控制点分布能满足使水准网的布设要求做到控制点分布能满足使用要求，控制网网形应构成较多的检核条件。因用要求，控制网网形应构成较多的检核条件。因此首先要对测区情况进行调查研究，搜集和分析此首先要对测区情况进行调查研究，搜集和分析测区已有的水准测量资料，从而拟定出比较合理测区已有的水准测量资料，从而拟定出比较合理的布设方案。如果测区的面积较大，则应先在的布设方案。如果测区的面积较大，则应先在1 1：25 000

17、25 000 1 1：100 000100 000比例尺的地形图上进行比例尺的地形图上进行图上设计。图上设计。5.3.1 5.3.1 水准测量建立城市及工程高程控制网水准测量建立城市及工程高程控制网5.3.1 5.3.1 水准测量建立城市及工程高程控制网水准测量建立城市及工程高程控制网图上设计应遵循以下原则图上设计应遵循以下原则：（1 1）水准路线应尽量沿坡度小的道路布设，以减）水准路线应尽量沿坡度小的道路布设，以减弱前后视折光误差的影响。尽量避免跨越河流、湖泊、弱前后视折光误差的影响。尽量避免跨越河流、湖泊、沼泽等障碍物。沼泽等障碍物。（2 2）水准路线若与高压输电线或地下电缆平行，）水准路

18、线若与高压输电线或地下电缆平行，则应使水准路线在输电线或电缆则应使水准路线在输电线或电缆50m50m以外布设，以避免以外布设，以避免电磁场对水准测量的影响。电磁场对水准测量的影响。（3 3）布设首级高程控制网时，应考虑到便于进一）布设首级高程控制网时，应考虑到便于进一步加密。步加密。说明；上述说明；上述3 3条工程测量规范均未涉及。其中第条工程测量规范均未涉及。其中第1 1条目的是降低观测难度、提高效率，削弱折光影响提法条目的是降低观测难度、提高效率，削弱折光影响提法很牵强。第很牵强。第2 2条规范根本没有要求，也不清楚有多大影条规范根本没有要求，也不清楚有多大影响，第响，第3 3条则是不知道

19、应怎么考虑？条则是不知道应怎么考虑？图上设计应遵循以下原则图上设计应遵循以下原则：（4 4）水准网应尽可能布设成环形网或结点网，）水准网应尽可能布设成环形网或结点网，个别情况下亦可布设成附合路线。水准点间的距离个别情况下亦可布设成附合路线。水准点间的距离：一般地区为：一般地区为2 24km4km；城市建筑区和工业区为；城市建筑区和工业区为1 12km2km。（5 5）必须必须与国家水准点进行联测，以便水准测与国家水准点进行联测，以便水准测量成果纳入国家统一的高程系统。量成果纳入国家统一的高程系统。原文是原文是“应该应该”，现，现在未经容许，不得建立独立坐标系统。在未经容许，不得建立独立坐标系统

20、。（6 6）注意测区已有水准测量成果的利用。）注意测区已有水准测量成果的利用。5.3.1 5.3.1 水准测量建立城市及工程高程控制网水准测量建立城市及工程高程控制网5.3.1 5.3.1 水准测量建立城市及工程高程控制网水准测量建立城市及工程高程控制网水准点位置的选定：水准点位置的选定：在实地选线和选点时，除了要考虑上述要求外，还在实地选线和选点时，除了要考虑上述要求外，还应注意使水准路线应注意使水准路线避开土质松软地段避开土质松软地段，确定水准点位置，确定水准点位置时，应考虑到水准标石埋设后点位的稳固安全，并能长时，应考虑到水准标石埋设后点位的稳固安全，并能长期保存，便于施测。期保存，便于

21、施测。为此，水准点应设置在地质上最为可靠的地点，避为此，水准点应设置在地质上最为可靠的地点，避免设置在水滩、沼泽、沙土、滑坡和地下水位高的地区；免设置在水滩、沼泽、沙土、滑坡和地下水位高的地区；埋设在铁路、公路近旁时，一般要求离铁路的距离应大埋设在铁路、公路近旁时，一般要求离铁路的距离应大于于50m50m，离公路的距离应大于，离公路的距离应大于20m20m，应尽量避免埋设在交，应尽量避免埋设在交通繁忙的岔道口；墙上水准点应选在永久性的大型建筑通繁忙的岔道口；墙上水准点应选在永久性的大型建筑物上。物上。水准标石的埋设水准标石的埋设水准点选定后，就可以进行水准标石的埋设工作。水准点选定后，就可以进

22、行水准标石的埋设工作。水准水准点的高程就是指嵌设在水准标石上面的水准标志顶面相对于点的高程就是指嵌设在水准标石上面的水准标志顶面相对于高程基准面的高度高程基准面的高度，如果水准标石埋设质量不好，容易产生，如果水准标石埋设质量不好，容易产生垂直位移或因为倾斜而造成标志产生垂直位移。垂直位移或因为倾斜而造成标志产生垂直位移。水准点标志埋设的规格根据不同等级而不同，有关细节水准点标志埋设的规格根据不同等级而不同，有关细节见规范规定，本小节存在的问题：见规范规定，本小节存在的问题：、各级标志规格见相关测量规范，而不仅仅是国家各级标志规格见相关测量规范，而不仅仅是国家一二等水准测量规范；一二等水准测量规

23、范；、水准标石只有柱石没有盘石；、水准标石只有柱石没有盘石；、基本水准标石图是、基本水准标石图是5.65.6，5.55.5是墙上水准标志。是墙上水准标志。观测与计算问题在后续小节中叙述。观测与计算问题在后续小节中叙述。5.3.1 5.3.1 水准测量建立城市及工程高程控制网水准测量建立城市及工程高程控制网较低等级的高程控制网较低等级的高程控制网,可以采用三角高程方法建立。三可以采用三角高程方法建立。三角高程测量精度低于水准测量，主要是竖直角测量受折光影角高程测量精度低于水准测量，主要是竖直角测量受折光影响较大。响较大。三角高程一般不单独进行，而是和平面控制测量一同实三角高程一般不单独进行，而是和平面控制测量一同实施。施。为削弱折光影响，可以计算折光改正数，对于短边工程为削弱折光影响，可以计算折光改正数，对于短边工程测量，进行对向观测更为有效。特别是在接近的时间段实施测量，进行对向观测更为有效。特别是在接近的时间段实施对向观测效果更好。对向观测效果更好。5.3.2 5.3.2 三角高程测量建立城市及工程高程控制网三角高程测量建立城市及工程高程控制网