高差

高差是兩點間高程之差，即終點高程減起點高程。用高程測量方法測出未知高程的點時，先從已知高程點測出兩點的高差，再計算出未知高程點的高程。未知點比已知點高，兩點的高差為正，反之為負。

基本介紹

• 中文名：高差
• 外文名：difference of elevation
• 解釋：兩點間高程之差
• 要素：選擇一個面作為參考面
• 要點：兩點的高差為正，反之為負
• 所屬學科：測繪科學

定義

高差是兩點間高程之差，即終點高程減起點高程。首先選擇一個面作為參考面（一般選擇地面），然後分別測出兩點相對參考面的高度，兩高度之差即為高差。在各類測繪工作中，高差測量基本都需要進行，如何快速、準確測量高差，成為測繪工作的基本要求。

常用測量方法

在我國現階段的測繪實踐中按使用的儀器和測量方法來分，測量高差通常採用的方法有：幾何水準測量、三角高程測量、液體靜力水準測量(或者稱流體靜力水準測量)、GPS高程測量、氣壓高程測量、對邊測量和懸高測量等特定測量程式的方法。

幾何水準測量高差

幾何水準測量是利用水準儀提供的水平視線，觀測垂直豎立在兩點上的水準標尺，以測定兩點間的高差，進而求得待定點高程的方法，是一種精密的高程測量方法。幾何水準測量的誤差及消除方法如下：

（1）測量時注意使前、後視距離相等，可消除或減弱儀器校正後的殘餘誤差和I角校正殘餘誤差；使用經過檢驗的水準尺並且在一水準段中採用偶數測站方法消除標尺的零點差。

（2）觀測採用符合式水準器氣泡居中精度可提高一倍；水準尺傾斜將使尺上讀數增大，測量時必須豎直水準尺且消除視差。
（3）外界條件的影響：儀器下沉會使視線降低，造成高差誤差，採用“後、前、前、後”觀測程式，可減弱其影響；尺墊下沉將使下一站後視讀數增大，採用往返觀測，取平均值的方法可以減弱其影響；測量時儘量抬高視線，用前後視等距方法進行水準測量可減弱地球曲率及大氣折光影響。避免在空氣頻繁運動時測量，據經驗夏天中午一般不做水準測量，高精度的水準及在沙地，水泥地……湍流強的地區，一般只在上午10點前作水準測量。觀測時應注意撐傘遮陽。

幾何水準測量是測定兩點問高差的主要方法，也是最精密的方法，主要用於建立國家或地區的高程控制網。其中一等水準測量精度最高，主要用於科學研究，也作為三、四等水準測量的起算依據，三、四等水準測量主要用於國防建設、經濟建設、重點工程建設(例如我國高速公路常用三、四等水準測量)。除了國家等級的水準測量之外，還有普通水準測量也稱等外水準測量。它採用精度較低的儀器，測算手續也比較簡單、布設靈活、廣泛用於高等級的水準網內加密，或獨立建立測圖和一般工程施工的高程控制網，以及用於線路水準和面水準的測量工作。例如一般公路多採用普通水準測量。

三角高程測量高差

三角高程測量(trigonometric leveling)，通過觀測兩點間的水平距離和天頂距(或高度角)用三角學的公式計算出兩點間的高差的方法。它是確定兩點間高差的簡便方法，傳遞高程迅速，但精度低於水準測量，主要用於傳算大地點高程，是測定大地控制點高程的基本方法，由於不受地形條件限制，特別是在山區和丘陵地區更是得到廣泛套用。在大地測量中，因邊長較長，必須顧及地球彎曲差和大氣垂直折光的影響。為了提高三角高程測量的精度，通常採取對向觀測豎直角，推求兩點問高差，以減弱大氣垂直折光的影響。在測量實踐中通常採取以下四項措施提高三角高程測量的精度：

（1）縮短視線。當視線長1 000 m時，折光角通常只是2”或3”。在這樣的距離上進行對向三角高程測量，其精度同普通水準測量相當。
（2）對向觀測垂直角。
（3）選擇有利的觀測時間。一般情況下，中午前後觀測垂直角最有利。
（4）提高視線高度。

液體靜力水準測量高差

液體靜力水準測量(或者稱流體靜力水準測量)是直接依據靜止液體表面(水平面)來測定兩點(或多點)之間高差的方法，它是用裝有聯通管的貯液容器，根據其液面等高原理製成的裝置進行高差測量的精密方法。影響液體靜力水準測量精度的因素有液面到標誌高度量測誤差、連通管傾斜、測量點溫度差的影響、連通管中殘存氣泡、儀器傾斜誤差影響、液體靜力水準儀零點差。這種方法不像水準測量套用那么普及，其主要用於越過海峽傳遞高程。例如歐洲水準網中英法之間、丹麥和瑞典之間就是套用流體靜力水準聯測路線。現行我國一些建築單位通常使用的超平管就是這種方法的快捷簡單的套用。

氣壓高程測量高差

氣壓高程測量(barometric height measurement)根據大氣壓力隨高程變化的規律，用氣壓計測定兩點間氣壓差推算高差的方法。每升高100 m，氣溫下降0．60，因此每升高100/0．6=166．67 m，氣溫下降1℃。由於大氣壓力受氣象變化的影響較大，氣壓高程測量精度低於水準測量和三角高程測量，主要用於高差較大的丘陵地、山區的勘測工作和低精度的高程測量(例如踏勘測量)。但它的優點是觀測點間無需通視、使用方便、經濟和迅速。在氣壓高程測量中常用水銀柱高度(mm)表示，溫度為O℃時，緯度450處的平均海面上大氣壓力約為760 nlm水銀柱(1 mmHg=133．322Pa)，每升高約11 m大氣壓力減少1 mm水銀柱。一般氣壓計讀數精度可達0．1 mm水銀柱，約相當1 m的高差。一般最常用空盒氣壓計和水銀氣壓計。前者便於攜帶，用於野外作業；後者常用於固定測站或用以檢驗前者。

GPS高程測量高差

GPS高差測量(GPS height difference measurement)，是利用全球定位系統(GPS)測量技術直接測定地麵點的大地高，或間接確定地麵點的正常高進而求解出點位之間高差的方法H1。通常是用GPS測量技術直接測得測區內所有GPS點的大地高后，再在測區內選擇數量和位置均能滿足高程擬合需要的若干GPS點，用水準測量方法測取其正常高，並計算所有GPS點的大地高與正常高之差(高程異常)，以此為基礎利用平面或曲面擬合的方法進行高程擬合，求解出測區內其他GPS點的正常高，進而計算出需要點位間的高差。此法精度已達到厘米級。套用將越來越廣范。GPS高差測量時，無論動態測量還是靜態測量都要注意周圍測量環境。為了減小GPS高差測量誤差，必須使區域高程網與高精度國家網聯繫起來，並且用三個或三個以上高精度高程點為基準。進行GPS高程測量時，應使用雙頻GPS接收機，且型號最好相同以便消減電離層影響而產生的衛星信號時延和使GPS天線相位中心偏差最小。固定的天線高和腳架高可消減天線高誤差。應儘可能多地增加多餘觀測以消除或減弱相位整周模糊度解算的出錯率，增加相位整周模糊度解算的可靠性，同時，還可以降低多路徑效應的影響。根據大量國內外GPS水準實踐情況，在局部GPS網中，擬合法計算，GPS水準高程內符合精度一般可2(1×10—6×D)mm左右。對於測區面積不大的平坦地區，特別是測區內高程異常變化有規律地區，公共點分布均勻的情況下，多項式曲面擬合法能夠達到比較理想的精度，只要用三等幾何水準聯測已知點，點位分布合理，點數足夠，GPS水準可以代替四等幾何水準；在山區，只要施加地形改正，也可達到四等水準的精度。

全站儀中特定程式測量高差

對邊測量和懸高測量等特定測量程式。對邊測量是指全站儀在任意合適的點設站，通過對兩個目標上的稜鏡進行測量，間接求出兩個測點間的水平距離和高差的方法。對邊測量是全站儀的一種專項測量功能，它可用來測量兩個不可通視點之間的高差，其作業方式分為連續式和放射式。該方法設站靈活、操作簡單、非常便利，尤其套用於工程測量作業。例如運用對邊測量放樣圓曲線可以減少圓曲線放樣時內業的計算，及時改變圓曲線放樣間距，大大減少工作量。但其測量精度與全站儀測角、測邊精度有關且與測站點和兩個觀測點之間的圖形強度有關。所謂懸高高差測量，就是測定空中某點距地面的高度，進而計算出兩點高差的方法。懸高測量的誤差來源於三個方面，一是豎直角的觀測誤差、二是距離觀測的誤差，三是量取稜鏡高的誤差。其中，稜鏡高量取誤差影響最大，其次是角度量測誤差，影響最小的是距離量測誤差。因此懸高測量高差要想取得理想的結果，需要準確測定稜鏡高，對豎直角多測幾個測回，並儘可能地增加儀器到稜鏡的距離，這樣才能保證全站儀懸高測量的精度。