高程控制測量高程系統(tǒng)

高程是指由高程基準面起算的高度，按選用的基準面不同而有不同的高程系統(tǒng)。在工程勘察測量中，主要使用的高程系統(tǒng)有國家高程基準和假設(shè)高程系統(tǒng)。

高程控制測量國家高程基準

人們把處于自由靜止狀態(tài)下的海洋、湖泊等的水面叫做水準面，水準面有無數(shù)個，其中與平均海水面相吻合并延伸到大陸內(nèi)部的水準面，稱為大地水準面。用它作為高程基準面（高程的起算面）計算的高程稱為絕對高程或海拔高程，簡稱標高或海拔。如圖1，A、B為地面兩點，P₀P₀為大地水準面（高程基準面），測A、B兩點高出P₀P₀的垂直距離H_A、H_B即分別為A、B點的絕對高程。A、B兩點高程之差稱為高差h。

中國國家高程基準起算的高程基準面為黃海的平均海水面，它的建立經(jīng)歷了兩個階段：在開始建立基準面時，是用青島驗潮站1950～1956年7年的潮汐觀測資料推算的，并在青島市觀象山上建立全國性的高程起算點，即國家水準原點。1957年確定此水準原點對于黃海平均海水面的高程為72.289m。由此基準面起算的高程系統(tǒng)稱為“1956年黃海高程系統(tǒng)”。由于當時條件的限制，1956年黃海平均海水面尚存在不足，于1986年重新確定高程基準面，定名為“1985國家高程基準”，由此基準算得的國家水準原點的新高程值為72.260m。新確定的高程基準面采用中數(shù)法計算1952～1979年平均海水的平均值，比1956年黃海平均海水面穩(wěn)定、精確。1987年5月，中國國務院批準啟用“1985國家高程基準”和國家水準原點的新高程值。

高程控制測量假設(shè)高程系統(tǒng)

由假設(shè)高程系統(tǒng)確定的高程稱為假設(shè)高程，又稱相對高程。某些偏僻地區(qū)，一時還不能與國家高程控制點連測，或為專用高程控制網(wǎng)的特殊需要，可選定一個適當?shù)乃疁拭孀鳛榛鶞拭?，在此地區(qū)內(nèi)任何一點到此基準面的垂直距離稱為該點的假設(shè)高程。如圖1中的P₁P₁為選定的水準面，H_A、H_B即為A、B點的假設(shè)高程。

（1）測區(qū)的高程系統(tǒng)，宜采用國家高程基準。在已有高程控制網(wǎng)的地區(qū)進行測量時，可沿用原高程系統(tǒng)。當小測區(qū)聯(lián)有困難時，亦可采用假定高程系統(tǒng)。

（2）高程測量的方法有水準測量法、電磁波測距三角高程測量法等。常用水準測量法。

高程控制測量水準測量法

各等級的水準點，應埋設(shè)水準標石。水準點應選在土質(zhì)堅硬、便于長期保持和使用方便的地點。墻水準點應選設(shè)于穩(wěn)定的建筑物上，點位應便于尋找，應符合規(guī)定。

水準測量應選擇連接洞口最平坦和最短的線路，以期達到設(shè)站少、觀測快、精度高的要求。每一洞口埋設(shè)的水準點應不少于兩個，且以安置一次水準儀即可聯(lián)測為宜。兩端洞口之間的距離大于1km時，應在中間增設(shè)臨時水準點。

一個測區(qū)及其周圍至少應有3個水準點。水準點之間的距離，應符合規(guī)定。

水準觀測應在標石埋設(shè)穩(wěn)定后進行。兩次觀測高差較大超限時應重測。當重測結(jié)果與原測結(jié)果分別比較，其較差均不超過時限值時，應取三次結(jié)果數(shù)的平均值數(shù)。

設(shè)備安裝過程中，測量時應注意：最好使用一個水準點作為高程起算點。當廠房較大時，可以增設(shè)水準點，但其觀測精度應提高。

水準測量所使用的儀器，水準儀視準軸與水準管軸的夾角，應符合規(guī)定。水準尺上的米間隔平均長與名義長之差應符合規(guī)定。

水準測量是高程測量中的基本方法，利用水準儀和水準尺測定地面兩點之間的高差，又稱幾何水準或直接水準。根據(jù)不同的精度要求與作業(yè)方法，分為：①精密水準測量。指一、二等水準測量。施測時除應用精密水準儀和因瓦水準尺之外，操作規(guī)定中嚴密考慮了系統(tǒng)誤差與偶然誤差的消除和防止積累。如應用帶有測微器的水準儀提高讀數(shù)精度；采用因瓦水準尺減少氣溫變化影響；規(guī)定前后視距基本相等，以消除水準軸與視準軸不平行而產(chǎn)生的誤差，限制視距長度與視線離地面的高度等，以減少大氣折光影響；采用往返觀測并以奇數(shù)站按后、前尺（基礎(chǔ)分劃）和前、后尺（輔助分劃），偶數(shù)站按前、后尺（基本分劃）和后、前尺（輔助分劃）的觀測順序，以消除儀器與尺樁沉陷影響。按中國《國家一、二等水準測量規(guī)范》（GB12897-91）規(guī)定，一等水準測量每公里偶然中誤差不得超過士0.45mm；每公里全中誤差不得超過±1.0mm。二等水準測量每公里偶然中誤差不超過±1.0mm，每公里全中誤差不超過±2.0mm。精密水準測得的高差應加入正常重力位水準面不平行和重力異常改正，歸化為正常高。②普通水準測量。一般指三、四等水準測量，用于加密精密水準網(wǎng)，或建立獨立測圖的高程控制和工程測量的高程控制，以及聯(lián)測大地控制點的高程。一般采用普通水準儀和區(qū)格式雙（黑紅）面水準尺中絲讀數(shù)法。三等水準以“后前前后”，四等水準以“后后前前”順序觀測，視距長度可視儀器精度不同適當放寬。③特殊水準測量。在水準路線遇到不可避免的障礙，如江河、湖塘、寬溝、山谷等視距長度超過規(guī)范要求，不能應用一般方法觀測，則可采用水準儀過河水準測量或傾斜螺旋法測量；也可采用經(jīng)緯儀傾角法或光學測微法。在寒冷地區(qū)，條件適合，也可采用冰上過河法等。四等水準測量時可在平緩河流、靜水湖泊、池塘等沒有明顯橫比降地段用水面?zhèn)鬟f高程 。

高程控制測量三角高程測量

三角高程測量通過觀測兩點間的水平距離和天頂距(垂直角)求出兩點間的高差的方法，又稱間接高程法。可與平面控制測量同時進行。多數(shù)應用于地形起伏較大地區(qū)平面控制點的高程聯(lián)測。三角高程測量受大氣折光影響較大，宜采用對向觀測消除其影響，當單向觀測時必須作折光系數(shù)K的改正。三角高程可采用單一路線、閉合環(huán)、結(jié)點網(wǎng)等形式布設(shè)，路線一般選擇邊長較短和高差較少的邊組成，起訖于水準高程點上。在工程測量中還可代替五等水準 。

高程控制測量氣壓高程測量

氣壓高程測量應用氣壓計進行高程測量的一種方法。大氣壓力以毫米水銀柱（mmHg）高度表示，隨高度而變化，每升高11 m，壓力減少1 mm。由于大氣壓受氣象變化影響很大，只用于低精度的高程測量或踏勘時的草測。其優(yōu)點是使用方便。中國國家法定壓力單位采用帕（Pa），它和毫米水銀柱（mmHg）間的換算關(guān)系為

高程控制測量GPS高程測量

GPS相對定位可以確定三維基線向量，利用其大地高差，結(jié)合水準聯(lián)測資料可以確定計算點的高程異常，從而求得其正常高。這種區(qū)域性的GPS水準高程方法的精度，取決于GPS測定大地高的精度、幾何水準聯(lián)測的精度、坐標變換精度和擬合計算精度。一般認為在有嚴密技術(shù)設(shè)計的條件下可以達到四等幾何水準測量的精度要求 。

①困難地區(qū)可以布設(shè)三角高程路線代替表中的五等水準路線；②解析高程包括由解析邊構(gòu)成的三角高程測量和獨立交會點高程測量以及經(jīng)緯儀高程測量；③圖解高程包括由圖解邊構(gòu)成的三角高程測量和獨立交會點高程測量以及平板儀復覘導線高程測量與雙轉(zhuǎn)點高程導線測量（僅適于航測綜合法測圖時測定測站點高程）；④在保證上表規(guī)定的高程精度的前提下，可以減少布設(shè)層次，適當放長路線長度；⑤1：2000測圖需采用2米基本等高距時，加密高程控制仍不得采用圖解高程 。

全國或某區(qū)域內(nèi)求得統(tǒng)一高程的控制測量工作。它主要由水準路線組成的水準網(wǎng)（即高程控制網(wǎng)）來體現(xiàn)。中國的國家高程控制測量分為一、二、三、四等水準測量。一等水準是國家高程控制網(wǎng)的骨干，是研究地殼垂直運動及有關(guān)科學問題的依據(jù)。二等水準附合于一等水準環(huán)上，是國家高程控制的全面基礎(chǔ)。三、四等水準測量為直接求得平面控制點的高程供地形測圖和各種工程建設(shè)的高程需要。平面控制點的高程也可用三角高程法測定。水電工程的高程控制測量，為了控制整個流域或河流（河段）的開發(fā)治理，一般采用沿河布設(shè)水準路線或組成環(huán)網(wǎng)等，并與國家水準點聯(lián)測。特殊地區(qū)則可設(shè)臨時的近似高程或假定高程，埋設(shè)堅固的標石以待日后聯(lián)測。高程控制的測量方法有水準測量、三角高程測量、氣壓高程測量和GPS高程測量等 。

內(nèi)容介紹

《中華人民共和國測繪行業(yè)標準(CH/T 1021-2010):高程控制測量成果質(zhì)量檢驗技術(shù)規(guī)程》由國家測繪局提出并歸口?！吨腥A人民共和國測繪行業(yè)標準(CH/T 1021-2010):高程控制測量成果質(zhì)量檢驗技術(shù)規(guī)程》起草單位：四川省測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站?！吨腥A人民共和國測繪行業(yè)標準(CH/T 1021-2010):高程控制測量成果質(zhì)量檢驗技術(shù)規(guī)程》主要起草人：余銀普、曾衍偉、唐翼德、何文林、湯權(quán)、李東輝、王輝、華劼。

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