高程系统及高程控制测量.docx
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高程系统及高程控制测量
2。
1基础理论
2。
1.1我国高程系统
为了建立一个全国统一的高程系统,必须确定一个统一的高程基准面,通常采用大地水准面即平均海水面作为高程基准面。
解放后我国采用青岛验潮站1950~1956年观测结果求得的黄海平均海水面作为高程基准面。
根据这个基准面得出的高程称为“1956黄海高程系”。
为了确定高程基准面的位置,在青岛建立了一个与验潮站相联系的水准原点,并测得其高程为72.289m。
水准原点作为全国高程测量的基准点.从1989年起,国家规定采用青岛验潮站1952~1979年的观测资料,计算得出的平均海水面作为新的高程基准面,称为“1985国家高程基准”。
根据新的高程基准面,得出青岛水准原点的高程为72.260m.所以在使用已有的高程资料时,应注意到高程基准面的差异.
1。
高程
一点的高程一般是指这点沿铅垂线方向到似大地水准面(海平面)的距离,又称海拔.如图2.1所示,A点到海平面的距离为HA,那么A点的海拔为HA,B点到海平面的距离为HB,那么B点的海拔为HB,A、B两点的高差为HA—HB。
图2.1高程示意图
2。
水准点
高程测量也是按照“从整体到局部"的原则来进行.就是先在测区内设立一些高程控制点,并精确测出它们的高程,然后根据这些高程控制点测量附近其他点的高程.这些高程控制点称水准点,工程上常用BM来标记、水准点一般用混凝土标石制成,顶部嵌有金属或瓷质的标志
。
标石应埋在地下,埋设地点应选在地质稳定、便于使用和便于保存的地方。
临时性的水准点则可用更简便的方法来设立,例如用刻凿在岩石上的或用油漆标记在建筑物上的简易标志。
2.1。
2高程测量
测量地面上各点高程的工作,称为高程测量。
高程测量根据所使用的仪器和施测方法的不同,分为:
(1)水准测量;
(2)三角高程测量;
(3)气压高程测量;
(4)GPS拟合高程.
工程测量中常使用水准测量和三角高程测量两种方法来获取点的高程,其中水准测量的精度较高,应用又最为广泛的.水准测量的目的是要获得点的高程,通过直接测得两点间的高差,根据其中一点的已知高程推算出另一点的高程。
2.1.3水准测量原理
水准测量的操作原理是通过水准仪的水平视线观测两个目标点上的标尺,求出两个目标点的高差.
1。
高差
两点到同一水平面距离的差值称为这两点的高差,指的是两点竖向方向的距离.例如:
建筑物2层和建筑物1层的高差为3。
0米,指的是2层楼面比1层楼面要高3.0米。
2。
高差的测定方法
要测量目标点A和B的高差,方法如下,在点A和点B上竖直的各立一根水准尺,在A、B之间架设一台水准仪,水准仪的作用是能获得一条水平视线,那么水准仪在水准尺A和水准尺B之上会获得两个读数a、b。
则A、B两点的高差为hAB=a—b,见图2。
2。
图2。
2高差测量
3。
连续水准测量
转点TP(turningpoint)的概念:
当地面上两点的距离较远,或两点的高差太大,放置一次仪器不能测定其高差时,就需增设若干个临时传递高程的立尺点,称为转点.
如图所示,在实际水准测量中,A、B两点间高差较大或相距较远,安置一次水准仪不能测定两点之间的高差.此时有必要沿A、B的水准路线增设若干个必要的临时立尺点,即转点(用作传递高程).根据水准测量的原理依次连续地在两个立尺中间安置水准仪来测定相邻各点间高差,求和得到A、B两点间的高差值:
h1=a1-b1;
h2=a2-b2
……
则:
hAB=h1+h2+……+hn=Σh=Σa-Σb
结论:
A、B两点间的高差hAB等于后视读数之和减去前视读数之和。
2.3。
4水准路线测量
1水准路线(levelingline)
水准路线依据工程的性质和测区情况,可布设成以下几种形式:
(1)闭合水准路线,由已知点BM5-—已知点BM5;
(2)附合水准路线,由已知点BM1—-已知点BM2;
(3)支水准路线,由已知点BM8—-某一待定水准点2;
(4)水准网:
若干条单一水准路线相互连接构成的图形。
2水准测量的实施(外业)
(1)水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处,单站视距长度不超过100m。
(2)为及时发现观测中的错误,通常采用“两次仪器高法”或“双面尺法”。
两次仪器高法:
高差之差h—h’〈±5mm;双面尺法,①红黑面读数差<±3mm②h黑-h红〈±5mm。
案例:
已知控制点K19高程为19.944m,K17高程为19.605m,利用“双面尺法”完成K19—K17水准路线测量。
自K19
测天气:
成像:
观测:
记录:
计算:
至K17
测站
编号
点号
后尺
上丝
前尺
上丝
中丝读数
高差
高差中数
下丝
下丝
后距
前距
后
前
视距差d
∑d
1
K19
Z1
实施:
1。
记录后尺的黑面读数(上丝
、下丝
、中丝
)和红面读数(中丝
);
2。
记录后尺的黑面读数(上丝
、下丝
、中丝
)和红面读数(中丝
);
3。
计算各项指标,参考相关规范,若相关参数未能满足规范要求,则需重新观测部分数据或整个测站;若能满足规范要求,则进行下一站测量;
水准观测的主要技术要求
(一)
等级
水准仪
型号
视线长度
(m)
前后视
较差(m)
前后视
累积差(m)
视线离地面最低高度(m)
基本分划、辅助分划或黑、红面读数较差(mm)
基本分划、辅助分划或黑、红面高差较差(mm)
二等
DS1
50
1
3
0.5
0.5
0。
7
三等
DS1
100
3
6
0。
3
1.0
1。
5
DS3
75
2。
0
3.0
四等
DS3
100
5
10
0。
2
3.0
5.0
五等
DS2
100
大致
相等
-
-
-
-
注:
①二等水准视线长度小于20m时,其视线高度不应低于0.3m;
②三、四等水准采用变动仪器高度观测单面水准尺时,所测两次高差较差,应与黑面、红面所测高差之差的要求相同.
水准测量的主要技术要求
(二)
等级
每千米高差全中误差(mm)
路线长度(km)
水准仪的型号
水准尺
观测次数
往返较差、附合或环线闭合差
与已知点联测
附合或环线
平地(mm)
山地
(mm)
二等
2
-
DS1
因瓦
往返各一次
往返各一次
4
-
三等
6
≤50
DS1
因瓦
往返各一次
往一次
12
4
DS3
双面
往返各一次
四等
10
≤16
DS3
双面
往返各一次
往一次
20
6
五等
15
-
DS3
单面
往返各一次
往一次
40
-
注:
①结点之间或结点与高级点之间,其路线的长度,不应大于表中规定的0.7倍;
②L为往返测段,附合或环线的水准路线长度(km);n为测站数.
5。
计算高差以及闭合差;
测
站
编
号
点号
后
尺
上丝
前
尺
上丝
中丝读数
高差
高差中数
下丝
下丝
后距
前距
后
前
视距差d
∑d
1
K19
1543
1579
1357
1382
—25
—27
1169
1186
6041
6170
—129
Z1
37.4
39.3
4684
4788
1.9
3
1
2
Z1
1735
1540
1470
1280
190
189
1213
1021
6258
5970
288
Z2
52。
2
51.9
4788
4690
0。
3
1
3
3
Z2
1618
1701
1349
1438
—89
-89。
5
1073
1173
6034
6224
-190
Z3
54。
5
52.8
4685
4786
1.7
2
1
4
Z3
1543
1719
1249
1423
—174
—175。
5
950
1128
6035
6112
—77
Z4
59。
3
59.1
4786
4689
0.2
1
2
5
Z4
1498
1751
1235
1480
—245
-246
972
1211
5920
6267
—347
Z5
52。
6
54
4685
4787
1.4
2
0
6
Z5
1511
1497
1285
1280
5
4
1093
1066
6072
5969
3
K17
41。
6
43.1
4787
4689
1。
5
0
2
支水准路线的往、返观测闭合差为
附和水准路线为
闭合水准路线的闭合差为
本水准路线为附合水准路线
高差
,
=19。
605-19。
944=—339mm,
闭合差
闭合差容许值
<
可进行闭合差分配.
按测站长度将每测站进行改正,得出各测站最终的高差.
实训任务一:
1.设备:
自动安平水准仪
(1)、尺垫
(2)、脚架
(1)、木质水准尺(4687、4787各一根)、计算器
(1);
2.地点:
水准点K19-K21;
3。
任务:
已知K19高程为19。
944m,按照四等水准测量规范,测量出K21(西区)的高程,计算闭合差、并完成各测站高差改正.
4。
绘制水准测量路线图
5计算:
编制EXCEL表格计算观测闭合差、闭合差改正数、K21高程。
实训任务二:
1。
设备:
自动安平水准仪
(1)、尺垫
(2)、脚架
(1)、木质水准尺(4687、4787各一根)、计算器
(1);
2.地点:
水准点K19-K14-K4-K5-K6—K7—K17-K9—K10-K12—K19;
3。
任务:
已知K19高程为19。
944m,按照四等水准测量规范,测量出K19-K14-K4-K5—K6—K7-K17—K9—K10-K12—K19中间各点的高程,计算闭合差、并完成各测站高差改正.
4。
绘制水准测量路线图
5计算:
编制EXCEL表格计算观测闭合差、闭合差改正数、各控制点高程。
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- 高程 系统 控制 测量