地面高程控制测量

Question

如题所述

Answer 1

（一）水准测量

1.基本要求

测区地面高程控制网可采用水准测量和测距高程导线法建立，水准测量分为三等、四等，测距高程导线可以代替四等水准。测区控制网一般采用水准测量方法建立。其范围等级选择应符合表4-17的规定。

表4-17 测区控制网水准等级选择要求

测区地面高程首级控制网应布设成环形网，也可以与平面控制一起考虑。加密时布设成附合线或结点网，只有在山区才允许布设支线水准。各等水准网中最弱点的高程中误差相对起算点不大于±2.5厘米。

水准测量的主要技术要求按表4-18规定。计算水准点互差时，L为水准点间路线长度；计算环线、附合路线闭合差时，L为环线或水准路线总长度。L单位都以千米计算。n为测站数。水准支线不应大于附合路线总长度的1/3。

水准测量观测的技术要求应附合表4-19规定。

表4-18 水准测量的主要技术要求

表4-19 水准测量观测技术要求

三等、四等使用严密平差程序，当水准路线的环线超过20个时，水准按路线（环线）闭合差计算的每公里全中误差 M_Δ≤20 毫米，计算按城市测量规范 M_W＝

公式执行。

三等水准观测顺序为后－前－前－后，四等水准为后－后－前－前，等外水准为后－后－前－前，三等水准往测、返测均使用偶数站。使用电子记簿应打印原始观测值。

三、四等水准测量记录手簿见附录D，等外水准测量记录手簿见附录E。

特殊情况：当地一、二、三等水准点基本破坏，矿区以非煤露天采矿权为主的地区，本次实地核查所做的控制点只满足矿业权核查和矿政管理的需要，可以不作水准联测，直接使用四等水准或等外水准进行高程拟合。精度放宽到最弱点高程中误差不大于±0.25米，以2倍中误差作为最大误差，极端情况超过3倍中误差的点，不使用，不提供高程，不超过总点数的1/10。此类控制点不与其他部门共享。

2.测距高程导线

代替四等水准的光电测距高程导线，应起闭于不低于三等的水准点上，其边长不大于1千米。高程导线的最大长度不超过四等水准路线的最大长度。

高程导线边长的测定，应采用不低于Ⅱ级的测距仪或全站仪，往返观测各1测回，读数4次。1测回读数较差不大于10毫米，每站应读取气温和气压值，使用全站仪时，气象常数可以安置在仪器上。垂直角测回差和指标差较差均不大于7″，对向观测高差较差不大于

，D为测距水平距离，以千米为单位。仪器高觇标高读至1毫米，垂直角观测2测回。垂直角不大于15°。

高差计算时，观测距离应施加加常数和乘常数改正、气象改正。

气象改正采用仪器厂方提供的参数和计算公式，并已预先设定，观测时输入温度和气压值，仪器自动改正。加常数和乘常数采用仪器鉴定的数据进行改正。

每点设站时，相邻测站间单向观测高差h按下式计算：

全国矿业权实地核查技术方法指南研究

式中：h为高程导线边两端点的高差（米）；

D_i为经过气象改正的平距（米）；

k为大气折光系数（一般取0.11～0.14，如不符可采用实验值）；

R₀为地球平均曲率半径，一般采用6369000米。可根据各地纬度和投影面计算；

i为仪器高（米）；

v为觇标高（米）；

Z_i为观测垂直角（″）。

相邻测站间对向观测高差中数h₁₂按下式计算：

H₁₂＝（h₁-h₂）/2

由测距高程导线测定的水准点或其他固定点的高差，应加入正常水准面不平行改正，计算方法与四等水准测量相同。

每点设站高程导线测量限差按表4-20规定。

表4-20 测距高程导线测量限差

随着测量仪器的进步，三角测量的方法一般不宜采用，对于原有的控制网使用三角高程测量的成果视为合理，精度达到现行标准的可以使用。

测距高程导线观测手簿格式见附录F。

（二）似大地水准面精化

我国已有CQ G2000似大地水准面模型，华东、华中、华南、华北和部分省区的格网平均重力异常分辨率已达到2.5′×2.5′密度，山区也可以达到5′×5′。能够满足矿业权实地核查控制点精度的要求。需要说明的是，使用似大地水准面精化的关键是必须有准确大地高，而WGS-84的大地高用无约束平差的结果是不行的，因为普通单点定位精度很差，大地高误差在10米以上，而似大地水准面模型也仅仅是知道位置、大地高，才能知道高程异常和正常高。因此，如需做似大地水准精化必须在WGS-84中作三维约束平差，如果收集不到WGS-84的起始点，是不能做的。

（三）拟合高程

GPS测量是在WGS-84地心坐标系进行的，它提供的高程是大地高H，而水准测量是以水准原点为基准，相对于平均海平面海拔高h。由于采用GPS观测所得到的是大地高，为了确定出正常高，必须知道高程异常数据。也就是说要知道周边点的水准高和大地高，利用一定的数学模型得到整个控制网的正常高。似大地水准面到参考椭球面的距离，称为高程异常，记为ζ。大地高与正常高之间的关系可以表示为：H=Hr＋ζ。所谓高程拟合法就是利用在范围不大的区域中，高程异常具有一定的几何相关性这一原理，采用数学方法，求解正常高或高程异常。

将高程异常表示为下面多项式的形式：

零次多项式：ζ＝a₀

一次多项式：ζ＝a₀+a₁·dB+a₂·dL

二次多项式：ζ＝a₀+a₁·dB+a₂·dL+a₃·dB²+a₄·dL²+a₅·dB·dL

（1）适用范围。上面介绍的高程拟合的方法，是一种纯几何的方法，因此，一般仅适用于高程异常变化较为平缓的地区（如平原地区），其拟合的准确度可达到一个分米以内。对于高程异常变化剧烈的地区（如山区），这种方法的准确度有限，这主要是因为在这些地区，高程异常的已知点很难将高程异常的特征表示出来。

（2）选择合适的高程异常已知点。所谓高程异常的已知点的高程异常值一般是通过水准测量测定正常高、通过GPS测量测定大地高后获得的。在实际工作中，一般采用在水准点上布设GPS点或对GPS点进行水准联测的方法来实现，为了获得好的拟合结果要求采用数量尽量多的已知点，它们应均匀分布，并且最好能够将整个GPS网包围起来。

（3）高程异常已知点的数量。若要用零次项进行高程拟合时，要确定1个参数，因此，需要1个已知点。若要采用一次多项式进行高程拟合，要确定3个参数，需要3个以上的已知点。若要采用二次多项式进行高程拟合，要确定6个参数，则需要6个以上的已知点。我们要求“进行高程拟合，一般起算点应不少于6个，50平方千米应有一点”。点位应分布于测区的四周最好中间有一点。最少不得少于3个。起算点的高程等级，最低是等外水准，三角高程不能作为起算点。

（四）特殊情况

西部地区矿业权分布分散，控制点稀少，有的需要一个矿作为一个小测区。要检查已知点困难，做水准没有起算水准点，只有少数几个控制点带有水准高。可以利用无约束平差的基线详解来解决这个问题，点位下沉、位移会引起控制点间的边长，高差变化，详解中的大地高不对，但是它的高差是对的，基线边长的比例是对的，因为小范围内高程异常的值是相等的。利用解算的基线详解中的基线高差和基线边长，可以进行水准平差，如果符合水准要求则可以证明起算点是对的，还可以求出个点的正常高。这样可以解决小测区起算点检查和高程拟合点不足的问题。

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