高程控制测量

高程控制测量主要采用水准测量和三角高程测量的方法进行。本节仅介绍三、四等水准测量和三角高程测量。

一、三、四等水准测量

（一）三、四等水准测量的技术要求

三、四等水准测量除用于国家高程控制网的加密外，一般用于小区域首级高程控制网的建立。其精度要求见表6-11。

三、四等水准测量一般采用双面尺法观测，其在一个测站上的技术要求见表6-12。

（二）三、四等水准测量的观测程序和记录方法

三、四等水准测量的观测应在通视良好、成像清晰稳定的情况下进行。下面以一个测段为例，介绍三、四等水准测量双面尺法观测的程序，其记录与计算参见表6-13。

表6-11　三、四等水准测量的主要技术要求

注　L为路线长度，km。

表6-12　水准观测的主要技术要求

表6-13　三、四等水准测量观测手簿

1.测站观测程序

（1）三等水准测量每测站照准标尺分划顺序如下：

1）后视标尺黑面，精平，读取上、下、中丝读数，记为（1）、（2）、（3）。

2）前视标尺黑面，精平，读取上、下、中丝读数，记为（4）、（5）、（6）。

3）前视标尺红面，精平，读取中丝读数，记为（7）。

4）后视标尺红面，精平，读取中丝读数，记为（8）。

三等水准测量每测站观测顺序简称为：“后—前—前—后”（或黑—黑—红—红），其优点是可消除或减弱仪器和尺垫下沉误差的影响。

（2）四等水准测量每测站照准标尺分划顺序如下：

四等水准测量每测站观测顺序可以和三等一样采用“后—前—前—后”，也可以采用“后—后—前—前”（或黑—红—黑—红）。

1）后视标尺黑面，精平，读取上、下、中丝读数，记为（1）、（2）、（3）。

2）后视标尺红面，精平，读取中丝读数，记为（8）。

3）前视标尺黑面，精平，读取上、下、中丝读数，记为（4）、（5）、（6）。

4）前视标尺红面，精平，读取中丝读数，记为（7）。

2.测站计算与校核

（1）视距计算（以m为单位）。

后视距离：（9）=［（1）-（2）］×100（原始观测数据以mm为单位时，要除以1000）

前视距离：（10）=［（4）-（5）］×100

前、后视距差：（11）=（9）-（10）

前、后视距累积差：本站（12）=本站（11）+上站（12）

（2）同一水准尺黑、红面中丝读数校核。

前尺：（13）=（6）+K-（7）（以mm为单位）

后尺：（14）=（3）+K-（8）（以mm为单位）

（3）高差计算及校核。

黑面高差：（15）=（3）-（6）

红面高差：（16）=（8）-（7）

校核计算：黑、红面高差之差（17）=（15）-［（16）±0.100］

高差中数：（18）=［（15）+（16）±0.100］/2

每一测站中，当后尺红面起点为4.687m，前尺红面起点为4.787时，取+0.100；反之，取-0.100。

3.每页计算校核

（1）高差部分。每页上，后视红、黑面读数总和与前视红、黑面读数总和之差，应等于红、黑面高差之和，还应等于该页平均高差总和的两倍，即

对于测站数为偶数的页：

∑［（3）+（8）］-∑［（6）+（7）］=∑［（15）+（16）］=2∑（18）

对于测站数为奇数的页：

∑［（3）+（8）］-∑［（6）+（7）］=∑［（15）+（16）］=2∑（18）±0.100

（2）视距部分。

末站视距累积差值：　末站（12）=∑（9）-∑（10）

总视距=∑（9）+∑（10）

（三）成果计算与校核

每个测站计算无误，并且各项数值都在相应的限差范围之内时，根据每个测站的平均高差，利用已知点的高程，推算出各未知水准点的高程，其计算方法与高差闭合差的调整方法，在第二章已经讲述，在此不再赘述。

二、三角高程测量

在地形起伏较大的山区或高层建筑物上进行高程测量时，水准测量比较困难，而且速度慢。可采用三角高程测量的方法测定两点间的高差，进而求取高程。

（一）三角高程测量的原理

三角高程测量是根据两点间的所测的水平距离、竖直角以及仪器高、目标高计算两点的高差，求出待求点的高程。

如图6-32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和目标高v，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

图6-32　三角高程测量示意图

三角高程测量一般应采用对向观测法，如图6-32所示，由A向B观测称为直觇，由B向A观测称为反觇，直觇和反觇称为对向观测。采用对向观测取平均的方法可以消除地球曲率、削弱大气折光的影响。当对向观测所求得的高差较差，即f h=h往+h返满足表要求时，则取对向观测的高差中数为最后结果，即

式（6-39）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大气折光对观测视线的影响，如图6-33所示。

图6-33　考虑球气差的三角高程测量示意图

式中：f 1为地球曲率误差；f 2为大气折光差。

大气折光受地形条件、天气、观测时间等多种因素的影响。f=f 1-f 2简称为球气差，具体表达式为

这里采用的大气折光系数0.14只是一个经验数值，供一般计算使用。

（二）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针对竖直角测量，一般分为两个等级（四等、五等），可作为测区的首级控制，具体布设要求如下：

（1）三角高程控制，宜在平面控制点的基础上布设成三角高程网或高程导线。

（2）四等应起讫于不低于三等水准的高程点上，五等应起讫于不低于四等的高程点上。

（3）电磁波测距三角高程测量的主要技术要求，应符合表6-14的规定。

（三）三角高程测量的观测与计算

三角高程测量的观测与计算按以下步骤进行：

表6-14　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。

（1）安置全站仪于测站上，量出仪器高i；觇标立于目标点上，量出觇牌高v（也称目标高）。仪器和觇牌的高度应在观测前后各量测一次，并精确到mm，取其平均值作为最终高度。

（2）采用测回法观测竖直角α，取其平均值为最后观测成果，同时观测两点的水平距离。

（3）采用对向观测，其方法同前两步。

（4）用式（6-37）分别计算往测高差与返测高差，并比较其较差，满足要求的情况下计算高差平均值，并推算目标点高程。

具体计算见表6-15。

表6-15　电磁波测距三角高程测量记录计算表