高程控制测量

0.7 1
1
注：（1）单位为mm （2）对于数字水准仪，同尺两次读数之差不设限差，两 次高差所测高差执行基辅分划所测高差之差的限差。
四、往返测高差不符值、环闭合差检查
等级 一等 二等 测段、区段、路线 往返测高差不符值 附合路线或 检测已测段 环闭合差 高差之差 环：2√L 4√L 3√R 6√R
1 s x1 s 1 l1 x1

l11 x1 1 1
同理：
l1 2 x2 1 1
水平视线方向读数为：
A1 a1 x1 1 A ( A1 A2 ) A2 a2 x2 2
一测回观测工作及程序： （1）观测近尺 用光学测微器读数，进行两次照准并读数。 （2）观测远尺 转动光学测微器，保持平行玻璃板垂直。 精确照准标志线1、2、3、4，读取倾斜螺旋分 划鼓读数或水准气泡两端读数，称为往测。 相反，进行返测。 上述过程为上半测回。下半测回搬至对岸进行同样 操作过程。
数据处理软件必须经过相关部门评审合格。 区段衔接时，前后区段独立平差重叠点高程差 值应≤±3mm。后一区段CPIII网平差，应采用联测 的线路水准基点及重叠段前一区段连续1~2对CPIII 点高程成果进行约束平差。 相邻CPIII高差中误差不应大于±0.5mm。
复测与原测成果高程较差≤±3mm，相邻点的 复测高差与原测高差≤±2mm时，采用原成果。 较差超限时，分析原因，确认复测无误后，采 用复测成果更新。
≤0.3√n ≤1.0√n
≤3.0√n
≤0.2√n ≤0.7√n
≤2.0√n
≥0.45√n
≥1.5√n
≥4.5√n
注：使用数字水准仪观测，同尺两次读数之差不设限差，两次读数所测高差之 差执行基辅分划高差之差限差的规定。
七、轨道控制网（CPIII）水准测量
CPIII控制网水准测量应附合于线路水准基点， 按精密水准测量技术要求施测，水准路线附合长度 不得大于3km。 CPIII水准网与线路水准基点联测时，按精密水 准测量要求进行往返观测。 相邻CPIII点的水准环闭合差不得大于1mm。
高程控制测量
§1 水准测量
水准数据合格的判定指标有 哪些？
一、注意事项
1、选择合适的观测环境---温度变化小、阴天无风天 气，以下情况不应测量： （1）日出后与日落前30min内； （2）中午前后两个小时内； （3）水准尺影像跳动剧烈时； （4）气温突变时； （5）风力过大时致尺与仪器不能稳定时。
K为大气垂直折光系数。
当水平距离为10km时，水平距离对应的圆心角为 5'，近似认为∠PCM=90°，则：
MC s0 tan12
AB两点之间的高差为：
2 s0 K 2 h12 s0 t an12 i s0 v2 2R 2R 1 K 2 s0 t an12 s0 i v2 2R
0 0.3086H 0.72107 H 2
为水准椭球面上的正常重力值，采用 1901至1909年赫尔莫特正常重力公式：
0 978.030 （ 1 0.005302 sin 0.000007 sin2）
2
往返测高差不符值超限的处理： a）重测的高差与同方向原测高差的不符值超过往返测 高差不符值，但与另一单程的不符值不超限，取重测结果； b）若同方向两高差不符值未超限，且其中数与另一单 程高差的不符值也不超限，取同方向中数作为该单程的高差； c）若a中的重测高差（或b中两同方向高差中数）与另 一单程的高差不符值超出限差，应重测另一单程； d）若超限测段经过两次或多次重测后，出现同方向观测 结果靠近而异向观测结果间不符值超限的分群现象时，如果 同方向高差不符值小于限差之半，则取原测的往返高差中数 作为往测结果，取重测的往返高差中数作为返测结果。
下图是水准路线布设，要求 b1I1 b2 I 2
考虑到仪器i角的变化和大气垂直折光的影响， 视距小于500m，渡河方便，能够在较短时间内完 成观测工作。
常用以下布网形式：
选点需注意以下事项： （1）两岸地形相似、高度相差不大而跨越距离较短； （2）草丛、沙滩、芦苇等受日光照射后，上面空气 中温度变化很快，产生折光影响复杂，避免视线穿过 它们上方； （3）测站距离河水水平距离相等，并应大于2m； （4）两岸视线离水面高度应相等，不低于2m （300m以内）或4√Sm（大于300m，S为跨河视线公 里数）； （5）视线高度不满足要求时，建造稳固的观测台或 标架。
3、精密三角高程传递线路水准基点 桥面与地面高差大于3m时，水准测量传递有困难 时宜采用不量取仪器高和棱镜高的中间设站光电测距 三角高程测量法传递高程。 仪器到棱镜的距离一般不大于100m，最大不超过 150m，前后视距差不超过5m。
中间设站的光电测距三角高程传递高程应进行两 组独立观测，两组的高差之差不应大于2mm，满足要 求后，取两组高差的平均数作为传递高差。
二、倾斜螺旋法 利用水准仪微倾螺旋使视线倾斜照准对岸水 准尺上特制觇板的标志线，利用视线的倾角和标 志线之间的已知距离间接求取水平视线在对岸水 准标尺上的精确读数。
如何确定视线的倾角？ 通过倾斜螺旋分划鼓的转动格数或水准器气泡 偏离中央位置的格数确定。 跨河宽度为s米时，觇板标志线的宽度a： a=s/25（mm） d=s*80"/ρ"（mm）
建筑变形测量水准观测的限差（mm，n为测站数）
单程 检测 往返较差 基辅分划 基辅分划 双测站 级别 已测测段 及附合或环 读数之差 高差之差 所测 线闭合差 高差之差 高差之差 特级 0.15 0.2 ≤0.1√n
≤0.07√n ≥0.15√n
一级 二级
三级
0.3 0.5
2.0
0.5 0.7
3.0
六、变形监测水准测量的技术要求
《建筑变形测量规范》中规定不同监测等级的测 站视线长度、视距差、累计差、基辅高差之差等测 站限差及测站高差中误差 基坑回弹观测时要求最弱观测点相对邻近工作基 点的高程中误差不得大于±1.0mm。
《建筑变形测量规范》对水准测量的技术要求
变形测量 级别 特级 一级 二级 三级 观测点测站 高差中误差 （mm） ±0.05 ±0.15 ±0.5 ±1.5 视线 长度 (m) ≤10 ≤30 ≤50 ≤70 视距差 (m) ≤0.3 ≤0.7 ≤2.0 ≤5.0 视距 累计差 (m) ≤0.5 ≤1.0 ≤3.0 ≤8.0 视线 高度 (m) ≥0.8 ≥0.5 ≥0.3 ≥0.2
回顾一下： （1）“后前前后”和“前后后前”的观测顺序主 要基于什么原因考虑？ （2）精密水准测量中，测段为什么要求偶数站完 成？
三、测站检查
等级 一等 视线 长度 ≥4且≤30 视距 视距差 累计差 ≤1.0 ≤3.0 视线高度 ≥0.65且≤2.80 重复 测量 次数 ≥ 3次
二等
精密水准 四等
平原
4√K
山区 1.8√K
0.8√n（高铁）
精密水准 四等
8√K
8√L
20√L（6√n）
8√R
注：K为测段、区段、路线长度，单位km；n为总测站数；L为水准路线 长度，单位km；R为检测测段长度，单位km。
五、测量精度检查
测量等级
M△ MW
一等
0.45 1
二等
1 2
精密水准
2 4
四等
5 10
单位：mm
s 0为实测距离，一般要化为高斯平面上的长
度d。
1、光电测距三角高程测量技术要求
注：D为测距边长；控制点应高一等级；路线等级应低于相应水准 的路线限值。
2、精密光电测距三角高程测量 在困难地区可代替二等水准测量。全站仪标称精 度不低于0.5″、1mm+1ppm，具有目标自动识别功能。 反射棱镜和对中杆安装误差不大于0.1mm。观测 时，同时采用两台全站仪对向观测，并进行温度气压 的改正。竖直角不宜超过10°。
§3 跨河精密水准测量
一二等水准测量跨越江河、峡谷、湖泊等障 碍物的视线长度100m以内时，使用一般方法进 行施测，测站上应变换仪器高，两次高差之差不 超过1.5mm，取中数。 视距超过100m时，根据视线长度和仪器设备 选用特殊方法。
跨越障碍物视线过长时： （1）前后视距不等，仪器i角误差影响随视距差 的增长而增大； （2）地球曲率特别是大气垂直折光的影响增大， 并且大气垂直折光受地形、视线高度、空气温度影 响而发生变化。 （3）水准尺上的分划值读数在望远镜中难以辨 认。
（2）i角检校 a方法：
b方法：
二、测量过程的要求
测量开始前水准仪开箱30min，并预热测量不 少于20次。 测段间架设偶数测站进行测量。
数字水准仪往返测观测顺序 ： 奇数站---后前前后 偶数站---前后后前
Hale Waihona Puke Baidu
精密水准的误差来源 1、两水准尺零点差的影响 两把尺子的零点误差不等对测站高差造成误 差。
2、精密水准仪需1mm级或更高精度，并经过年检。 3、选择合适的水准路线： （1）坡度小； （2）避开土质松软、强电磁场地段； （3）避开高速公路（30m）、铁路（50m）； （4）避免通过人车频繁街道、河流、湖泊、沼泽 与峡谷等障碍物。
4、仪器的检验与校正 （1）圆水准器的检验与校正 使圆水准气泡居中，然后旋转180°，气泡仍居中， 无需检验；否则需要校正。 旋转水准仪180°后，调整圆水准的三个校正螺旋， 使气泡向中心位置移动偏移量的一半，其另一半通过 脚螺旋调整；不断重复。
每千米高差偶然中误差计算公式：
M
/ L
4n
Δ：测段往返测高差不符值（mm）； L：测段长度（km）； n：测段数。
附合路线或环线超过20个（高铁）时，以附合 或环线闭合差计算每千米高差全中误差，计算公式 为：
MW
WW / L
N
W：经过改正后的水准环闭合差（mm）； L：水准环线周长（km）； N：水准环数。
§2 三角高程测量
AB两地面点间的高 差为：
h12 BF MC CE EF MN NB
EF为仪器高，NB为照准 点觇标高，CE和MN分别为地 球曲率和折光影响。
2 s0 CE 2R
2 s0 MN 2 R'
R 设 R ' K ，则：
2 s0 R K 2 MN s0 2 R' R 2 R
将测段上安排成偶数站，并水准尺轮流作为前 尺和后尺。
2、仪器和尺子下沉误差影响 （1）仪器下沉
消除办法：采用后前前后观测顺序。
（2）尺子下沉 搬站过程中的前视尺转为后尺的下沉，总使后 视读数偏大，每个测站高差都偏大，成系统误差影 响。 消除办法：往返测；尺垫置于坚硬地面上，水 准尺放置半分钟后再进行观测。
一、光学测微法
觇板用铝板制作，涂黑或白色。矩形标志线的宽 度一般为视线长度的1/25000，长度为宽度的5倍。 安置整平仪器后，测量人员指挥司尺员上下移动 觇板，直至觇板上矩形标志线被望远镜中楔形丝平 分夹住，读取觇板指标线在水准尺上的读数。 再移动觇板，精确对准水准尺最近一条分划线， 用光学测微器测定指标线的平移量，精确测定读数。 多次测量求平均数。
3、大气垂直折光的影响 光线弯向密度大的一方，形成垂直折光，对测 量高差造成影响。 若是倾斜地面，离地面近的大气密度大，发生 较大的垂直折光，前后不能消除。选择缓坡或缩短 视距。
为了减弱垂直折光对观测高差影响，规范还规 定每一测段的往测和返测分别在上午和下午，可以 减弱大气垂直折光影响。 4、电磁场对水准测量的影响 布设水准路线离输电线50m以外；若跨越时， 垂直通过，并将水准仪安置在输电线正下方。
≥3且≤50
≥3且≤60 ≤100
≤1.5
≤2.0 ≤5.0
≤6.0
≤6.0 ≤10.0
≥0.55且≤2.80
≥0.45且≤2.80 ≥0.2
≥2次
≥ 2次
单位：m
等级 一等 二等
精密水准 四等
基辅分划 读数差
基辅分划 所测高差之差
检查间歇点 高差之差
0.3 0.4
0.5 3
0.4 0.6
0.7 5
二、三等水准测量与国家水准点附合时，高 山地区除应进行正常水准面不平行修正外，还应 进行其重力异常的归算修正。 两点高差为：
H
B 正常
H
A 正常
dh
AB
0.0000015395 sin 2 m ' Hm

( g )m

m 0
H
高出椭球面H处的点的正常重力计算公式：