高程控制測量是建立垂直方向控制網的控制測量工作。它的任務是在測區範圍內以統一的高程基準，精確測定所設一系列地面控制點的高程，為地形測圖和工程測量提供高程控制依據。
基本介紹
- 中文名：高程控制測量
- 外文名：vertical control survey
- 套用：垂直方向控制網控制測量工作
- 方法：水準測量等
- 領域：土木工程
- 學科：測繪
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介紹
全國或某區域內求得統一高程的控制測量工作。它主要由水準路線組成的水準網（即高程控制網）來體現。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的骨幹，是研究地殼垂直運動及有關科學問題的依據。二等水準附合於一等水準環上，是國家高程控制的全面基礎。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）的開發治理，一般採用沿河布設水準路線或組成環網等，並與國家水準點聯測。特殊地區則可設臨時的近似高程或假定高程，埋設堅固的標石以待日後聯測。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。
注意事項
①困難地區可以布設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成的三角高程測量和獨立交會點高程測量以及經緯儀高程測量；③圖解高程包括由圖解邊構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點高程導線測量（僅適於航測綜合法測圖時測定測站點高程）；④在保證上表規定的高程精度的前提下，可以減少布設層次，適當放長路線長度；⑤1：2000測圖需採用2米基本等高距時，加密高程控制仍不得採用圖解高程。
測量方法
水準測量法
水準測量應選擇連線洞口最平坦和最短的線路，以期達到設站少、觀測快、精度高的要求。每一洞口埋設的水準點應不少於兩個，且以安置一次水準儀即可聯測為宜。兩端洞口之間的距離大於1km時，應在中間增設臨時水準點。
一個測區及其周圍至少應有3個水準點。水準點之間的距離，應符合規定。
水準觀測應在標石埋設穩定後進行。兩次觀測高差較大超限時應重測。當重測結果與原測結果分別比較，其較差均不超過時限值時，應取三次結果數的平均值數。
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。根據不同的精度要求與作業方法，分為：①精密水準測量。指一、二等水準測量。施測時除套用精密水準儀和因瓦水準尺之外，操作規定中嚴密考慮了系統誤差與偶然誤差的消除和防止積累。如套用帶有測微器的水準儀提高讀數精度；採用因瓦水準尺減少氣溫變化影響；規定前後視距基本相等，以消除水準軸與視準軸不平行而產生的誤差，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；採用往返觀測並以奇數站按後、前尺（基礎分劃）和前、後尺（輔助分劃），偶數站按前、後尺（基本分劃）和後、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、二等水準測量規範》（GB12897-91）規定，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，用於加密精密水準網，或建立獨立測圖的高程控制和工程測量的高程控制，以及聯測大地控制點的高程。一般採用普通水準儀和區格式雙（黑紅）面水準尺中絲讀數法。三等水準以“後前前後”，四等水準以“後後前前”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範要求，不能套用一般方法觀測，則可採用水準儀過河水準測量或傾斜螺旋法測量；也可採用經緯儀傾角法或光學測微法。在寒冷地區，條件適合，也可採用冰上過河法等。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傳遞高程。
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。多數套用於地形起伏較大地區平面控制點的高程聯測。三角高程測量受大氣折光影響較大，宜採用對向觀測消除其影響，當單向觀測時必須作折光係數K的改正。三角高程可採用單一路線、閉合環、結點網等形式布設，路線一般選擇邊長較短和高差較少的邊組成，起訖於水準高程點上。在工程測量中還可代替五等水準。
氣壓高程測量
氣壓高程測量套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。由於大氣壓受氣象變化影響很大，只用於低精度的高程測量或踏勘時的草測。其優點是使用方便。中國國家法定壓力單位採用帕（Pa），它和毫米水銀柱（mmHg）間的換算關係為
。
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，結合水準聯測資料可以確定計算點的高程異常，從而求得其正常高。這種區域性的GPS水準高程方法的精度，取決於GPS測定大地高的精度、幾何水準聯測的精度、坐標變換精度和擬合計算精度。一般認為在有嚴密技術設計的條件下可以達到四等幾何水準測量的精度要求。
高程系統
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。在工程勘察測量中，主要使用的高程系統有國家高程基準和假設高程系統。
國家高程基準
人們把處於自由靜止狀態下的海洋、湖泊等的水面叫做水準面，水準面有無數個，其中與平均海水面相吻合併延伸到大陸內部的水準面，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HA、HB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，並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於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稱為“1956年黃海高程系統”。由於當時條件的限制，1956年黃海平均海水面尚存在不足，於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採用中數法計算1952～1979年平均海水的平均值，比1956年黃海平均海水面穩定、精確。1987年5月，中國國務院批准啟用“1985國家高程基準”和國家水準原點的新高程值。
假設高程系統
由假設高程系統確定的高程稱為假設高程，又稱相對高程。某些偏僻地區，一時還不能與國家高程控制點連測，或為專用高程控制網的特殊需要，可選定一個適當的水準面作為基準面，在此地區內任何一點到此基準面的垂直距離稱為該點的假設高程。如圖1中的P1P1為選定的水準面，HA、HB即為A、B點的假設高程。
高程示意圖
高程示意圖