高差

两点间高程之差，即终点高程减起点高程

高差是两点间高程之差，即终点高程减起点高程。用高程测量方法测出未知高程的点时，先从已知高程点测出两点的高差，再计算出未知高程点的高程。未知点比已知点高，两点的高差为正，反之为负。

定义

高差是两点间高程之差，即终点高程减起点高程。首先选择一个面作为参考面（一般选择地面），然后分别测出两点相对参考面的高度，两高度之差即为高差。在各类测绘工作中，高差测量基本都需要进行，如何快速、准确测量高差，成为测绘工作的基本要求。

常用测量方法

在我国现阶段的测绘实践中按使用的仪器和测量方法来分，测量高差通常采用的方法有：几何水准测量、三角高程测量、液体静力水准测量(或者称流体静力水准测量)、GPS高程测量、气压高程测量、对边测量和悬高测量等特定测量程序的方法。

几何水准测量高差

几何水准测量是利用水准仪提供的水平视线，观测垂直竖立在两点上的水准标尺，以测定两点间的高差，进而求得待定点高程的方法，是一种精密的高程测量方法。几何水准测量的误差及消除方法如下：

（1）测量时注意使前、后视距离相等，可消除或减弱仪器校正后的残余误差和I角校正残余误差；使用经过检验的水准尺并且在一水准段中采用偶数测站方法消除标尺的零点差。

（2）观测采用符合式水准器气泡居中精度可提高一倍；水准尺倾斜将使尺上读数增大，测量时必须竖直水准尺且消除视差。

（3）外界条件的影响：仪器下沉会使视线降低，造成高差误差，采用“后、前、前、后”观测程序，可减弱其影响；尺垫下沉将使下一站后视读数增大，采用往返观测，取平均值的方法可以减弱其影响；测量时尽量抬高视线，用前后视等距方法进行水准测量可减弱地球曲率及大气折光影响。避免在空气频繁运动时测量，据经验夏天中午一般不做水准测量，高精度的水准及在沙地，水泥地……湍流强的地区，一般只在上午10点前作水准测量。观测时应注意撑伞遮阳。

几何水准测量是测定两点问高差的主要方法，也是最精密的方法，主要用于建立国家或地区的高程控制网。其中一等水准测量精度最高，主要用于科学研究，也作为三、四等水准测量的起算依据，三、四等水准测量主要用于国防建设、经济建设、重点工程建设(例如我国高速公路常用三、四等水准测量)。除了国家等级的水准测量之外，还有普通水准测量也称等外水准测量。它采用精度较低的仪器，测算手续也比较简单、布设灵活、广泛用于高等级的水准网内加密，或独立建立测图和一般工程施工的高程控制网，以及用于线路水准和面水准的测量工作。例如一般公路多采用普通水准测量。

三角高程测量高差

三角高程测量(trigonometric leveling)，通过观测两点间的水平距离和天顶距(或高度角)用三角学的公式计算出两点间的高差的方法。它是确定两点间高差的简便方法，传递高程迅速，但精度低于水准测量，主要用于传算大地点高程，是测定大地控制点高程的基本方法，由于不受地形条件限制，特别是在山区和丘陵地区更是得到广泛应用。在大地测量中，因边长较长，必须顾及地球弯曲差和大气垂直折光的影响。为了提高三角高程测量的精度，通常采取对向观测竖直角，推求两点问高差，以减弱大气垂直折光的影响。在测量实践中通常采取以下四项措施提高三角高程测量的精度：

（1）缩短视线。当视线长1 000 m时，折光角通常只是2”或3”。在这样的距离上进行对向三角高程测量，其精度同普通水准测量相当。

（2）对向观测垂直角。

（3）选择有利的观测时间。一般情况下，中午前后观测垂直角最有利。

（4）提高视线高度。

液体静力水准测量高差

液体静力水准测量(或者称流体静力水准测量)是直接依据静止液体表面(水平面)来测定两点(或多点)之间高差的方法，它是用装有联通管的贮液容器，根据其液面等高原理制成的装置进行高差测量的精密方法。影响液体静力水准测量精度的因素有液面到标志高度量测误差、连通管倾斜、测量点温度差的影响、连通管中残存气泡、仪器倾斜误差影响、液体静力水准仪零点差。这种方法不像水准测量应用那么普及，其主要用于越过海峡传递高程。例如欧洲水准网中英法之间、丹麦和瑞典之间就是应用流体静力水准联测路线。现行我国一些建筑单位通常使用的超平管就是这种方法的快捷简单的应用。

气压高程测量高差

气压高程测量(barometric height measurement)根据大气压力随高程变化的规律，用气压计测定两点间气压差推算高差的方法。每升高100 m，气温下降0．60，因此每升高100/0．6=166．67 m，气温下降1℃。由于大气压力受气象变化的影响较大，气压高程测量精度低于水准测量和三角高程测量，主要用于高差较大的丘陵地、山区的勘测工作和低精度的高程测量(例如踏勘测量)。但它的优点是观测点间无需通视、使用方便、经济和迅速。在气压高程测量中常用水银柱高度(mm)表示，温度为O℃时，纬度450处的平均海面上大气压力约为760 nlm水银柱(1 mmHg=133．322Pa)，每升高约11 m大气压力减少1 mm水银柱。一般气压计读数精度可达0．1 mm水银柱，约相当1 m的高差。一般最常用空盒气压计和水银气压计。前者便于携带，用于野外作业；后者常用于固定测站或用以检验前者。

GPS高程测量高差

GPS高差测量(GPS height difference measurement)，是利用全球定位系统(GPS)测量技术直接测定地面点的大地高，或间接确定地面点的正常高进而求解出点位之间高差的方法H1。通常是用GPS测量技术直接测得测区内所有GPS点的大地高后，再在测区内选择数量和位置均能满足高程拟合需要的若干GPS点，用水准测量方法测取其正常高，并计算所有GPS点的大地高与正常高之差(高程异常)，以此为基础利用平面或曲面拟合的方法进行高程拟合，求解出测区内其他GPS点的正常高，进而计算出需要点位间的高差。此法精度已达到厘米级。应用将越来越广范。GPS高差测量时，无论动态测量还是静态测量都要注意周围测量环境。为了减小GPS高差测量误差，必须使区域高程网与高精度国家网联系起来，并且用三个或三个以上高精度高程点为基准。进行GPS高程测量时，应使用双频GPS接收机，且型号最好相同以便消减电离层影响而产生的卫星信号时延和使GPS天线相位中心偏差最小。固定的天线高和脚架高可消减天线高误差。应尽可能多地增加多余观测以消除或减弱相位整周模糊度解算的出错率，增加相位整周模糊度解算的可靠性，同时，还可以降低多路径效应的影响。根据大量国内外GPS水准实践情况，在局部GPS网中，拟合法计算，GPS水准高程内符合精度一般可2(1×10—6×D)mm左右。对于测区面积不大的平坦地区，特别是测区内高程异常变化有规律地区，公共点分布均匀的情况下，多项式曲面拟合法能够达到比较理想的精度，只要用三等几何水准联测已知点，点位分布合理，点数足够，GPS水准可以代替四等几何水准；在山区，只要施加地形改正，也可达到四等水准的精度。

全站仪中特定程序测量高差

对边测量和悬高测量等特定测量程序。对边测量是指全站仪在任意合适的点设站，通过对两个目标上的棱镜进行测量，间接求出两个测点间的水平距离和高差的方法。对边测量是全站仪的一种专项测量功能，它可用来测量两个不可通视点之间的高差，其作业方式分为连续式和放射式。该方法设站灵活、操作简单、非常便利，尤其应用于工程测量作业。例如运用对边测量放样圆曲线可以减少圆曲线放样时内业的计算，及时改变圆曲线放样间距，大大减少工作量。但其测量精度与全站仪测角、测边精度有关且与测站点和两个观测点之间的图形强度有关。所谓悬高高差测量，就是测定空中某点距地面的高度，进而计算出两点高差的方法。悬高测量的误差来源于三个方面，一是竖直角的观测误差、二是距离观测的误差，三是量取棱镜高的误差。其中，棱镜高量取误差影响最大，其次是角度量测误差，影响最小的是距离量测误差。因此悬高测量高差要想取得理想的结果，需要准确测定棱镜高，对竖直角多测几个测回，并尽可能地增加仪器到棱镜的距离，这样才能保证全站仪悬高测量的精度。

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