6.4 高程控制测量
6.4.1 高程控制网概述
1.高程控制测量概述
精确测定控制点高程的工作称为高程控制测量。高程控制测量首先要在测区建立高程控制网，为了测绘地形图或建筑物施工放样以及进行科学研究工作而需要进行高程测量。我国在全国范围内建立了一个统一的高程控制网，高程控制网由一系列的水准点构成，沿水准路线按一定的距离埋设固定的标志称为水准点，水准点分为临时性水准点和永久性水准点，等级水准点埋设永久性标志，三、四等水准点埋设普通标石，普通水准点见图6.16。图根水准点可根据需要埋设永久性或临时性水准点，临时性水准点埋设木桩或在水泥板或石头上用红油漆画出临时标志表示。
6.16混凝土普通水准标石(单位:m)
2.国家高程控制网
国家高程控制网分为一、二、三、四等四个等级。一、二等水准网是国家高程控制的基础，一、二等水准路线一般沿着铁路、公路进行布设，形成闭合水准网或附合水准网，用精密水准测量方法测定其高程;三、四等水准测量主要用于一、二等水准测量的加密，作为地形测量和工程测量的高程控制，布设闭合水准路线和附合水准路线。水准网见图6.17，国家一、二等水准测量技术指标在此略。
3.图根高程控制网
为了满足测图的需要，测定图根点的高程称为图根控制测量，图根高程控制网可以布设为水准网及三角高程网。
4.高程控制网的施测方法
三、四等高程控制网的施测方法一般采用水准测量方法，图根高程网可采用水准测量方法或三角高程测量方法施测。
在地形测量中，高程控制测量一般分为基本高程控制和加密高程控制，基本控制测量一般采用三、四等及以上等级水准测量，加密一般采用五等水准测量及三角高程测量。本章主要介绍三、四等水准测量和三角高程测量。
图6.17 国家等级水准网布设示意图
6.4.2 三、四等水准测量
1.三、四等水准测量的技术要求(表6.11)
表6.11 三、四等水准测量的技术要求
2.三、四等水准测量观测方法
三、四等水准测量主要采用双面水准尺观测法，除各种限差有所区别外，观测方法大同小异。现以三等水准测量的观测方法为例加以说明。
按下列顺序进行观测，并记于手簿中，见表6.12:
(1)读取后视尺黑面读数:下丝(1)，上丝(2)，中丝(3);
(2)读取前视尺黑面读数:下丝(4)，上丝(5)，中丝(6);
(3)读取前视尺红面读数:中丝(7);
(4)读取后视尺红面读数:中丝(8)。
3.计算与校核
分为视距部分和高差部分。
1)视距部分
后距(9)=［(1)－(2)］×100
前距(10)=［(4)－(5)］×100
后、前视距离差(11)=［(9)－(10)］，绝对值不超过2m。
后、前视距离累积差(12)=本站的(11)+前站的(12)，绝对值不应超过5m。
2)高差部分
后视尺黑、红面读数差(13)=K1+(3)－(8)，绝对值不应超过2mm。
前视尺黑、红面读数差(14)=K2+(6)－(7)，绝对值不应超过2mm。
以上两式中的K1、K2分别为两水准尺的黑、红面的起点差，又称尺常数。
黑面高差(16)=(3)－(6);
红面高差(17)=(8)－(7)。
黑红面高差之差(15)[ =(16)－((17)±0.100]
)=［(13)－(14)］，绝对值不应超过3mm。
高差中数(18)=1/2[(16)+(17)±0.100]作为该两点测得的高差。
当整个水准路线测量完毕，应逐页校核计算有无错误，校核方法是:
先计算∑(3)、∑(6)、∑(7)、∑(8)、∑(9)、∑(10)、∑(16)、∑(17)、∑(18)，而后用下式校核:
∑(9)－∑(10)=(12)末站
1/2［∑(16)+∑(17)±0.100］=∑(18)——当测站总数为奇数时。
1/2［∑(16)+∑(17)］=∑(18)——当测站总数为偶数时
最后算出水准路线总长度L=∑(9)+∑(10)。
表6.12 三等水准测量手簿 K1=4.787，K2=4.687
续表
4.三、四等水准测量的成果整理
根据三、四等水准测量高差闭合差的限差要求，采用普通水准测量的闭合差的调整及高程计算方法，计算各水准点的高程。
6.4.3 三角高程测量
在山区或高层建筑物上，若用水准测量作高程控制，则困难大且速度慢，这时可考虑采用三角高程测量。三角高程测量分为测距仪三角高程测量和经纬仪三角高程测量两种。
1.三角高程测量的主要技术要求
三角高程测量的主要技术要求，是针对竖直角测量的技术要求，一般分为两个等级，即四等和五等，其可作为测区的首级控制，技术要求见表6.13。
表6.13 电磁波测距三角高程测量的主要技术要求
注:D为电磁波测距边长度(km)。
2.三角高程测量的原理
三角高程测量，是根据两点间的水平距离和竖直角计算两点的高差，然后求出所求点的高程。
如图6.18所示，在A点安置仪器，用望远镜中丝瞄准B点觇标的顶点，测得竖直角α，并量取仪器高i和觇标高v，若测出A、B两点间的水平距离D，则可求得A、B两点间的高差，即
B点高程为
三角高程测量一般应采用对向观测法，如图6.18所示，即由A向B观测称为直觇，再由B向A观测称为反觇，直觇和反觇称为对向观测。采用对向观测的方法可以减弱地球曲率和大气折光的影响。对向观测所求得的高差较差不应大于0.1D(D为水平距离，以km为单位，其结果以m为单位)。取对向观测的高差中数为最后结果，即
公式(6.30)适用于A、B两点距离较近(小于300m)的三角高程测量，此时水准面可近似看成平面，视线视为直线。当距离超过300m时，就要考虑地球曲率及观测视线受大气折光的影响。
3.三角高程测量的观测和计算
三角高程测量的观测与计算应按以下步骤进行:
(1)安置仪器于测站上，量出仪器高i;觇标立于测点上，量出觇标高v;
(2)用经纬仪或测距仪采用测回法观测竖直角α，取其平均值为最后观测成果;
(3)采用对向观测，其方法同前两步;
(4)用式(6.29)和式(6.30)计算高差和高程。
三角高程路线，尽可能组成闭合测量路线或附合测量路线，并尽可能起闭于高一等级的水准点上。若闭合差fh在表6.13所规定的容许范围内，则将fh反符号按照与各边边长成正比例的关系分配到各段高差中，最后根据起始点的高程和改正后的高差，计算出各待求点的高程。
图6.18 三角高程测量的原理
习题和思考题
1.控制测量的目的是什么?小地区平面、高程控制网是如何建立的?
2.导线布设形式有哪几种?试绘图说明。
3.简述导线计算的步骤，并说明闭合导线与附合导线在计算中的异同点。
4.闭合导线的点号按顺时针方向编号与按逆时针方向编号，其方位角计算有何不同?
5.进行三、四等水准测量时，一测站的观测程序如何?怎样计算?
6.在什么情况下采用三角高程测量?为什么要采用对向观测?
7.如表6.14所列数据，试计算闭合导线各点的坐标。导线点号为逆时针编号。
表6.14 闭合导线计算
8.小三角测量的特点是什么?其外业工作有哪几项?
9.如图6.14所示以前方交会法测定P点，根据下列已知数据，计算P点的坐标。
10.根据表6.15所列数据，试计算附合导线各点的坐标。
表6.15 附合导线计算
11.已知A点高程为258.26m，A、B两点间水平距离为624.42m，在A点观测B点:
α=+2°38'07″，i=1.62m，S=3.65m，在B点观测A点:α=－2°23'15″，i=1.51m，S=2.26m，求B点高程。
12.表6.16为四等水准测量的记录手簿，试完成表中各种计算和计算校核。
表6.16 四等水准测量记录手簿
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
