工程測量規(guī)范新高程控制

1、工程測量規(guī)范GB50026-200磔文說明-高程控制測量4 1 一般規(guī)定4 1 1 高程控制測量精度等級的劃分，仍然沿用 93 規(guī)范的等級系列。對于電磁波測距三角高程測量適用的精度等級， 93 規(guī)范是按四等設計的，但未明確表述它的地位。本次修訂予以確定。本次修訂初步引入 GPS 擬合高程測量的概念和方法，現(xiàn)說明如下：1從上世紀90年代以來，GPS擬合高程測量的理論、方法和應用均有很大的進展。2 從工程測量的角度看， GPS 高程測量應用的方法仍然比較單一， 僅局限在擬合的方法上，實質(zhì)上是GPS 平面控制測量的一個副產(chǎn)品。就其方法本身而言，可歸納為插值和擬合兩類，但本次修訂不嚴格區(qū)分它的數(shù)學含義

2、，統(tǒng)稱為“GPS擬合高程測量”。3 從統(tǒng)計資料看（表 9）， GPS 擬合高程測量所達到的精度有高有低，不盡相同，本次修訂將其定位在五等精度，比較適中安全。4 1 2 區(qū)域高程控制測量首級網(wǎng)等級的確定，一般根據(jù)工程規(guī)?；蚩刂泼娣e、測圖比例尺或用途及高程網(wǎng)的布設層次等因素綜合考慮，本規(guī)范不作具體規(guī)定。本次修訂雖然在4. 1. 1條明確了電磁波測距三角高程測量和GPS擬合高程測量的地位，但在應用上還應注意：1 四等電磁波測距三角高程網(wǎng)應由三等水準點起算（見條文4 3 2 條注釋）。2 GPS擬合高程測量是基于區(qū)域水準測量成果，因此，其不能用于首級高程控制。4 1 3 根據(jù)國測 1987365號文規(guī)

3、定采用“ 1985國家高程基準” ，其高程起算點是位于青島的“中華人民共和國水準原點” ，高程值為 72 2604m。 1956 年黃海平均海水面及相應的水準原點高程值為 72. 289m,兩系統(tǒng)相差-0. 0286m。對于一般地形測圖來說可采用該差值直接換算。 但對于高程控制測量， 由于兩種系統(tǒng)的差值并不是均勻的， 其受施測路線所經(jīng)過地區(qū)的重力、 氣候、 路線長度、 儀器及測量誤差等不同因素的影響， 須進行具體聯(lián)測確定差值。本條“高程系統(tǒng)”的含義不是大地測量中正常高系統(tǒng)、正高系統(tǒng)等意思。假定高程系統(tǒng)宜慎用。5 1 4 高程控制點數(shù)量及間距的規(guī)定，是根據(jù)歷年來工程測量部門的實踐經(jīng)驗總結出來的，

4、便于使用且經(jīng)濟合理。4 2 水準測量4 2 1 關于水準測量的主要技術要求：1 本規(guī)范水準測量采用每千米高差全中誤差的精度系列與現(xiàn)行國家標準 國家一、 二等水準測量規(guī)范 GB 12897 和國家三、四等水準測量規(guī)范 GB 12898 相同。雖然這一系列對程測量來講并不一定恰當適宜， 但從水準測量基本精度指標的協(xié)調(diào)統(tǒng)一出發(fā)， 本規(guī)范未予變動。五等水準是因工程需要而對水準測量精度系列的補充，其每千米高差全中誤差仍沿用 93 規(guī)范的指標。2 本條所規(guī)定的附合水準路線長度，在按級布設時，其最低等級的最弱點高程中誤差為 3cm 左右（已考慮起始數(shù)據(jù)誤差影響）。3 本條中的附合或環(huán)線四等水準測量， 工測部

5、門都采用單程一次測量。 實踐證明是能達到規(guī)定精度的； 因為四等水準與三等水準使用的儀器、視線長度、 操作方法等基本相同，只有單程和往返的區(qū)別；按此估算，四等水準單程觀測是能達到規(guī)定精度指標的。4 關于山地水準測量的限差。在山地進行三、四等水準測量時，由于受客觀條件的限制，其往返較差、附合或環(huán)線閉合差的限值可適當放寬，分別為土15vzL和±，25 L。但實測中，其限差常以測站數(shù)n來衡量，為此將上述限差轉換為每站中誤差的限差，通常每千米按16站計算，即二等限差4= ±15/L= 士 15人/總以士4萬V 1 D(40)四等限差=±25'T=±25j完

6、±6與<41 )5結點間或高級點間的路線長度，是基于以下兩種圖形進行推論的。圖2中，表示高級點，表示最弱點（由于圖形的對稱性，圖中未標出全部最 弱點）。_L-2«圖2 單一閑合路線和思簡結點網(wǎng)推論可知：附合水準路線的最弱點在路線的中部，結點網(wǎng)的最弱點位于每個環(huán)節(jié)的3/4處。欲使兩種圖形最弱點的高程中誤差相等，結點網(wǎng)的各環(huán)節(jié)長度應為單一附合水準路 線長度的2/3倍。故本規(guī)范表4. 2. 1的注1中，采用0. 7倍的指標。4. 2. 2關于水準測量所使用的儀器及水準尺：1本次修訂補充了，三等水準測量所使用補償式自動安平水準儀的補償誤差a不應超過0. 5，數(shù)字水準儀條形碼尺

7、米間隔平均長與名義長之差，不應超過0. 10mm的要求。2對于水準儀的視準軸與水準管軸的夾角i,水準尺的米間隔平均長與名義長之差的限值，仍采用93規(guī)范的指標。以上兩款中的相關檢驗指標是根據(jù)多年來實踐經(jīng)驗得出的，也與儀器的等級相適應， 同時也是作業(yè)中應當滿足的。4. 2. 4水準觀測的主要技術指標，是基于不同型號的水準儀和不同類型的水準尺，按水準觀測的誤差理論進行分析推算，并結合歷年來工程測量單位的實踐經(jīng)驗，補充、調(diào)整而成的。規(guī)范修訂將數(shù)字水準儀歸類于相應等級的光學水準儀中，并按相應等級的要求作業(yè)。4. 2. 6由于交通、水利等國家基礎建設的快速發(fā)展，跨河水準在工程測量中的應用越來越多，故本次修

8、訂增加跨河水準測量內(nèi)容?？绾铀疁蕼y量的主要技術要求，是根據(jù)我國航務測量部門長期的經(jīng)驗總結制定的。對于工程測量單位較少涉及的大型跨越項目（跨越距離400m）,其技術要求，可參考相關國家標準或行業(yè)標準執(zhí)行。必要時，在滿足工程精度要求 的前提下，也可單獨制定跨河水準測量方案。4. 2. 7關于水準測量數(shù)據(jù)處理的精度評定公式：水準測量的精度評定，通常采用（42）、（43）兩個公式計算。(13)（42）式是利用測段的往返高差不符值來推求水準觀測中誤差，主要反映了測段間偶然 誤差的影響，因此稱為水準測量每千米高差的偶然中誤差。（43）式是利用環(huán)線的閉合差來推求水準觀測中誤差，反映了偶然誤差和系統(tǒng)誤差的綜

9、合影響，因此稱為水準測量每千米高差的全中誤差。4. 3電磁波測距三角高程測量4. 3. 2電磁波測距三角高程測量的主要技術要求: 1直返覘觀測每千米高差中誤差。1）直返覘觀測每千米高差中誤差的計算公式為：.hk岫=士/(S .cofld +(東 -+ m/ScOsa (44)直返覘觀測每千米高差中誤差多 垂直角,電磁波三角高程測量斜距*R地球曲率半徑： 利G-儀器和覘標的量高中誤差# 舊部直返視折光系數(shù)之差的中謾差. 2濟項誤差估算：測距誤差：m S對高差的影響與垂直角”的大小有關，一般中、短程電磁波測距儀器的 測距精度mS,為5+5ppmXD,由于測距精度高，因此它對高差精度的影響很小。測角

10、誤差：垂直角觀測誤差m0對高差的影響隨邊長 S的增加而增大，這一影響比測邊誤差的影響要大得多。 為了削減其影響，主要從兩方面考慮，一是控制邊長不要太長，本 規(guī)范規(guī)定不要超過lkm。二是增加垂直角的測回數(shù)，提高測角精度。測角誤差估算如下：設一由軍剿日（45）貝4,指標差中誤差和指標差較差中誤差為：人帕叁/小=上滬（46）V上加推標.II.二笈切希鼻一Ef網(wǎng)(47)垂直角一溯回測角中誤差和測回較差的中誤差為工垂直角4E正愣 4* 夏e"聯(lián)型.直豈一金&Jg舉幫何測回測角中誤差為:(48)(49)根據(jù)本規(guī)范4.為10。則相應的(50)7",五等3. 3條中指標差較差和垂直

11、角較差的規(guī)定限差，即，四等為m半測回值，四等為 3. 5，五等為5。四等3測回觀測的測角中誤差為1.43，五等2測回觀測的測角中誤差為2.5。該推算結果和1985年在廣東珠海地區(qū)的實驗結果是吻合的，多年來的工程實踐證明， 也是容易達到的。這里需要提出的是，2級全站儀和電子經(jīng)緯儀的垂直角觀測精度通常為2，2級光學經(jīng)緯儀的垂直角觀測精度相對較低，且不同廠家的儀器差別較大，所以，當采用 2級光學經(jīng)緯儀進行垂直角測量 時，應根據(jù)儀器的垂直角檢測精度適當增加測回數(shù)，以 36測回為宜。大氣折光影響的誤差：垂直角采用對向觀測，而且又在盡量短的時間內(nèi)進行，大氣折 光系數(shù)的變化是較小的，因此，即刻進行的對向觀測

12、可以很好地抵消大氣折光的影響。但 實際上，無論采取何種措施，大氣折光系數(shù)不可能完全一樣，直覘和返覘時的K值總會有一定差值，所以，對向觀測時m4k應是直返覘大氣折光系數(shù)K值之差的影響。根據(jù)在河南信陽市郊區(qū)平坦地的電磁波測距三角高程測量試驗研究資料，計算出1h、0. 5h、15min折光系數(shù)變化的影響如表6所示。裳6折光系數(shù)的變化對高基平均值和高差較差的影響時間間隔lh1-lamin068330.024160. 00854165240.Q5B420. 02065注由強-引用于對直返視高差平均值影響的誤整估算,用于時直逼覘2*奇墓較差影響的誤差估算.儀器和覘標的量高誤差：作業(yè)時儀器高和覘標高各量兩次

13、并精確至lmm,其中誤差按12mm 計。顧及以上四種主要誤差的影響，即測距中誤差取5+5ppmXD;垂直角觀測中誤差，四等取2，五等取3 ；折光系數(shù)按 1h變化估計；儀器和覘標的量高中誤差取2mm,可推算出電磁波測距三角高程對向觀測的每千米高差中誤差（見表7）。袤7電磁波測距三落高程測對向觀菁的每千米高集中混差相離Ckm）0, 20, 1孰60,B1. 0LEL41,6(mrn)四等5. 5Sp 4配 06, S7. 66. 4丸310五等6. 57. 2亂49+ 61112 11314從表7驗算可看出，邊長為 1km時，每千米高差測量中誤差四等可達 7. 6mm、五等 可達11mm,若再顧及

14、其他系統(tǒng)誤差的影響，如垂線偏差等，則要滿足四等10mm、五等15mm是不困難的。2電磁波測距三角高程測量的對向觀測高差較差。1）一些試驗和工程項目證明：用四等水準測量的往返較差20mm VL要求電磁波測距三角高程測量的對向觀測較差是很難達到的。試驗結果統(tǒng)計見表8,其較差取 ，30 Do從表8可看出：對于土 30 VD的限差要求，也有相當比例的直返覘較差超限。2）大氣折光對直返覘較差的影響比對高差平均值的影響大23倍（表6）。3）垂線偏差對直返覘較差也有一定影響。顧及以上三點，本規(guī)范將四等對向觀測高差較差放寬至40 D;五等相應調(diào)整為60 Do3 附合或環(huán)形閉合差。由于對向觀測高差平均值能較好地抵消大氣折光的影響，并顧及其他影響因素，本規(guī)范表4. 3. 2中附合或環(huán)形閉合差規(guī)定為：四等士20VzND,五等士 30VzND,即和四、五等水準測量的限差相一致。4 有些學者認為： “三角高程測量的誤差大致與距離成正比，因此其權應為距離平方的倒數(shù)， 不能簡單的套用水準測量的精度估算與限差規(guī)定的形式。 ” 修訂組認為， 本次 規(guī)范修訂正式將電磁波測距三角高程測量應用于四五等高程控制測量，因此其主要技術指標，如每千米高差全中誤差、附合或環(huán)線閉合差必須與