《测量学C》实验指导书剖析.docx

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《测量学C》实验指导书剖析

测量学C实验

指导书

班级：

学号：

组别：

姓名：

山东建筑大学土木工程学院

二零零七年八月

实验须知

实验是配合课堂教学的一个重要教学环节，同时也是培养学生掌握实验的基本技能和进行基本训练的一个主要手段，为了保证实验的顺利进行，必须注意下列事项：

1、实验之前，希望同学们要预习实验指导书，了解本次实验的目的，原理和要求：

2、严格按操作步骤认真操作，实验报告要客观、详细记录实验步骤，实验成果等。

3、爱护实验仪器，非本次实验用的仪器或虽是本次实验所用的仪器，但在老师没有讲解之前都不得随便乱动，以免损坏仪器；

4、实验中不慎损坏仪器或丢失仪器中的附件，均应主动地告诉老师，按照有关规定处理；

目录

实验一　水准仪的使用1

实验二　经纬仪的使用5

实验三　碎部测量………………………………………………12

实验一　水准仪的使用

（1）水准仪的使用

一、目的

1、了解DS3级水准仪的构造及各部分的名称和作用

2、掌握水准仪使用的基本操作

3、练习水准尺读数

二、要求

实验学时安排为2学时，每人安置2~3次水准仪，读尺4~5次。

三、仪器及工具

每组：

水准仪一台、水准尺一把、记录板一块。

四、预习内容

水准测量的仪器及工具，水准仪的使用

五、实验步骤

1、安置水准仪：

测量仪器所安置的地点称为测站。

打开三脚架，使其高度适中，架头大致水平，牢固地架设在地面上。

然后打开仪器箱（记清仪器各部件位置，以便装箱时按原来位置放置），双手握基座取出仪器，放在三脚架上，用连接螺旋将水准仪固连在三脚架上。

用手推一下仪器，检查仪器是否真正连接牢固。

2、熟悉仪器：

认识水准仪构造及各部分的名称、作用。

3、粗略整平：

（1）置圆气泡于两脚螺旋之间（或于一脚螺旋上方），转动这两个脚螺旋使圆气泡在这两脚螺旋方向居中（气泡移动方向与左手大姆指旋转方向一致）。

（2）转动第三个脚螺旋使圆气泡居中，反复练习几次。

4、瞄准对光：

（1）将望远镜对向明亮的背景（白墙或白纸），转动目镜对光螺旋使十字丝看得非常清晰。

（2）松开制动螺旋，用镜筒上的准星瞄准水准尺（立水准尺在离水准仪约30米处），拧紧制动螺旋。

（3）转动物镜对光螺旋，使水准尺的像十分清晰，然后眼睛在目镜上下作微小移动，观察水准尺与十字丝面是否有相对移动。

若有，则存在视差，为此，可反复调节对光螺旋，直到视差消除为止。

（4）旋转微动螺旋，使水准尺的象靠近十字丝的纵丝。

5、精确整平：

旋转微倾螺旋，使符合水准气泡两端吻合（即气泡居中）。

6、读数：

（1）先认清水准尺的刻划和注记形式，以免读错。

（2）按中丝在水准尺上读数。

读数时，应从小往大读取，并估读到毫米。

六、注意事项

1、持尺者将水准尺立于地面一点，尺的零点在下，尺面对向望远镜。

2、水准尺读数应读至毫米，注意消除十字丝视差。

3、每次读数前要转动微倾螺旋使符合气泡吻合。

（2）连续水准测量

一、目的

1、练习水准测量测站与转点选择，水准尺立尺方法，测站上仪器操作。

2、掌握连续水准测量的施测方法及记录计算。

二、要求

1、从某已知高程的水准点开始，用变动仪器高法（或双面尺法）进行一段连续水准测量求得欲测点的高程。

2、每一测站采用变动仪器高法（或双面尺法），测得两次高差应不大于6mm，在允许范围内取其平均值作为该测站高差的结果。

三、仪器及工具

每组：

水准仪一台，水准尺两把，尺垫两个。

四、预习内容

水准测量的方法。

五、实验步骤

（一）变动仪器高法

1、后视水准尺立于某水准点上，观测者将仪器安置于适当地点，前视水准尺立于转点TP1（要求仪器与两立尺点距离大致相等），在转点上置尺垫，水准尺立于尺垫上。

2、观测者安置水准仪，精略整平后，瞄准后视点上水准尺，转动微倾螺旋精确整平后，根据十字丝中丝读数a1记录。

然后瞄准转点TP1上的前视水准尺，精确整平后，根据十字丝中丝读数b1记录。

计算第一次仪器高时的高差h＇=a1-b1。

3、观测者变动仪器高（应在10cm以上），重新安置水准仪，粗略整平后同步骤2，观测得前视读数b2，后视读数a2，记录并计算第二次仪器高时的高差h〃=a2-b2。

4、若h＇与h〃之差小于6mm，则两点的平均高差h=

（h＇+h〃）

5、第一测站测完后，搬至第二测站，原前视转点TP1上的水准尺和尺垫不动，原后视水准点上水准尺移至另一转点TP2上。

按以上变动仪器高法进行观测、记录及计算，直至终点。

6、与往测同法，由B点向A点进行返测。

7、计算校核：

∑a-∑b=∑h=H终-H始

式中：

H终－水准线路终点的已知高程　　H始－水准线路始点的已知高程

（二）双面尺法

每个测站观测步骤如下：

1、瞄准后视黑面尺、精平、读数a黑；

2、瞄准前视黑面尺、精平、读数b黑；

3、前视尺翻转尺面，瞄准、精平、读数b红；

4、后视尺翻转尺面，瞄准、精平、读数a红。

其他步骤与要求均与变动仪器高法相同。

在计算红面尺高差时，因同一副尺的红面尺零点分别为4687、4787，高差有100mm的常数差，因此在与黑面尺高差进行比较或取高差平均值时，红面高差应加或减100mm（取正、负号时以黑面尺高差为准）。

六、注意事项

1、仪器、尺垫要安置牢固，防止下沉。

2、每次读数前，要转动微倾螺旋使水准管符合气泡吻合。

注意消除十字丝视差，估读至毫米。

3、尺要扶直，尺下清洁，转点处应放尺垫，并注意尺垫不得碰动，如有碰动应及时返工重测。

4、选择测站应使前、后距离尽量相等，最大视距应小于75cm。

在一个测站瞄准水准尺读数的次序是：

“后－前－前－后”。

5、记录保持整洁、原始，不得随便涂改。

计算要及时，在同一测站两次仪器高（或双面尺）测出的两次高差之差应小于6mm，经检验合格后方可将仪器迁至下一测站。

七、记录示例（如表1-1）

表1-1

（3）水准测量

一、目的

1、练习水准测量测站与转点选择，水准尺立尺方法，测站上仪器操作。

2、掌握水准测量的施测方法及记录、计算。

二、要求

1、从某已知高程的水准点开始，进行一段闭合（或附合）水准测量。

2、每一测站采用变动仪器高法，测得两次高差应不大于6mm，在允许范围内取其平均值作为该测站高差的结果。

3、高差闭合差允许值：

fh容＝±12

mm

当fh＜fh容时，调整fh，计算测点高程。

三、仪器及工具

每组：

水准仪一台，水准尺两把，尺垫两个。

四、预习内容

水准测量的外业，水准测量的内业。

五、实验步骤

1、在地面选定B、C、D三个坚固点作为待定高程点，BM.A为已知高程点，其高程值由老师提供。

后视水准尺立于BM.A上，观测者将仪器安置于适当地点，前视水准尺立于转点TP1（要求仪器与两立尺点距离大致相等），在转点上置尺垫，水准尺立于尺垫上。

2、观测者安置水准仪，精略整平后，瞄准后视点上水准尺，转动微倾螺旋精确整平后，根据十字丝中丝读数a1记录。

然后瞄准转点TP1上的前视水准尺，精确整平后，根据十字丝中丝读数b1记录。

计算第一次仪器高时的高差h＇=a1-b1。

3、观测者变动仪器高（应在10cm以上），重新安置水准仪，粗略整平后同步骤2，观测得前视读数b2，后视读数a2，记录并计算第二次仪器高时的高差h〃=a2-b2。

4、若h＇与h〃之差小于6mm，则两点的平均高差h=

（h＇+h〃）

5、第一测站测完后，搬至第二测站，原前视转点TP1上的水准尺和尺垫不动，原后视水准点上水准尺移至另一转点TP2上。

按以上变动仪器高法进行观测、记录及计算，直至终点。

6、计算校核：

∑a-∑b=∑h=H终-H始

式中：

H终－水准线路终点的已知高程　　H始－水准线路始点的已知高程

7、高差闭合差的计算与调整（祥见教材P20　2-5节）。

8、计算待定点高程：

根据已知高程点A的高程和各点间改正后的高差计算B、C、D、A四个点的高程，最后算得的A点高程应与已知值相等，以资检核。

六、注意事项

1、仪器、尺垫要安置牢固，防止下沉。

2、每次读数前，要转动微倾螺旋使水准管符合气泡吻合。

注意消除十字丝视差，估读至毫米。

3、尺要扶直，尺下清洁，转点处应放尺垫，并注意尺垫不得碰动，如有碰动应及时返工重测。

4、选择测站应使前、后距离尽量相等，最大视距应小于75cm。

在一个测站瞄准水准尺读数的次序是：

“后－前－前－后”。

5、记录保持整洁、原始，不得随便涂改。

计算要及时，在同一测站两次仪器高测出的两次高差之差应小于6mm，经检验合格后方可将仪器迁至下一测站。

七、记录示例（如表1-2）

表1-2

实验二　经纬仪的使用

（1）经纬仪的使用

一、目的

1、了解光学经纬仪主要部件名称及作用

2、掌握经纬仪基本操作方法：

对中、整平和读数

二、要求（实验时数安排2学时）

1、认识经纬仪基座、水平度盘、照准部三部分的结构；掌握制动、微动螺旋的使用。

2、练习对中、整平方法。

3、练习用望远镜精确照准目标。

4、练习光学经纬仪水平度盘读数。

三、仪器及工具

每组：

光学经纬仪一台（J6或J2）。

四、预习内容

J6、J2级光学经纬仪。

五、实验步骤

1、安置经纬仪后，逐件认识仪器各部件的名称及作用。

2、对中、整平

（1）观测者站于图2-1中M点，眼与光学对点器、地面点位O及三脚架B1的位置在一直线上。

光学对点器进行目镜、物镜对光。

右手握架腿B1，左手握架腿B3，将仪器轻轻提起，并前、后、左、右移动直到光学对中器中的“⊕”字与O点基本对中。

（2）眼看圆水准器并同时伸缩架腿，使圆气泡居中（伸缩架腿时不影响原先的对中）

（3）转动脚螺旋使水准管气泡居中，具体操作为：

转动照准部，使长水准管与一对脚螺旋相平行，利用左手拇指定则，使气泡居中，将照准部旋转90°，仍按左手拇指定则，使气泡居中，以上步骤重复1~2次。

3、练习换象手轮及水平度盘变换手轮的使用。

（1）练习J2级光学经纬仪换象手轮的使用。

先打开水平度盘反光镜，转动换象手轮使标志线水平，此时观察读数显微镜，并转动水平度盘可见窗内读数在变。

再打开竖盘照明反光镜，转动换象手轮使标志线竖直；此时观察读数显微镜，并转动望远镜可见窗内读数在变。

（2）练习J6、J2级光学经纬仪水平度盘变换手轮的使用。

拧紧水平制动螺旋，转动水平度盘变换轮，观察水平度盘读数的变化，从而了解度盘变换手轮的作用。

4、练习望远镜瞄准目标。

对光寻找目标等方法步骤同水准仪（见实验一）。

5、练习光学经纬仪水平度盘读数。

（1）J6级经纬仪的读数方法

图2-2

转动读数窗对光螺旋看清数字及分划线，度数由落在分微尺上的度盘分划注记读出。

小于1°的数值，由分微尺上读出，并估读至0.1′。

如图2-2中，落在分微尺上的水平度盘刻划线的注记为214°，该刻划线在分微尺的读数为56.5′，所以水平度盘的读数应为214°56′30″。

同理，竖盘读数为79°08′00″

（3）J2级经纬仪的读数方法

图2-3

i）旋转测微轮使度数窗下方框内竖线相重合，如图2-3。

ii）读度数窗中的度数及中间小窗中的整10分数，如图3-3中为142°40′。

Iii）读出测微尺上读数，如图3-3中为7′13″.8，然后相加为142°47′13″.8。

（4）其它练习：

盘左盘右练习：

松开望远镜制动螺旋，纵转望远镜从盘左到盘右。

改变水平度盘位置练习：

旋紧水平制动螺旋，打开水平度盘位置变换手轮，转动变换轮，观察读数变化，最后盖好护盖。

六、注意事项

1、经纬仪开箱后，应必须仔细观察仪器在箱中的位置，以便在仪器使用完毕时，能准确装入箱内。

2、经纬仪由箱中取出后，必须立即用脚架上的中心螺旋将经纬仪上牢。

上连螺旋时另一手必须抓紧仪器的支架，以确保安全。

3、制动螺旋未松开之前不可强行转动仪器，若欲使仪器作水平方向旋转时必须双手握着仪器支架转动仪器，不允许手拿望远镜转动。

4、仪器各螺旋均不宜旋得过紧，螺旋拧到头时不应再拧，而应反向倒回，以免螺旋损坏。

5、注意爱护仪器，仪器取出箱子后，箱子盖要立即关上，并将仪器箱安置在干燥地点，仪器箱严禁坐人。

（2）测回法测量水平角

一、目的

掌握测回法测水平角的步骤、记录和计算方法

二、要求（实验时数为2学时）

1、盘左、右所测水平角值之差J6级经纬仪应小于40″，J2级经纬仪应小于18″。

2、多边形内角和与理论值之差应小于±60″

（n为多边形的边数）。

三、仪器及工具

每组经纬仪一台、测钎两副。

四、预习内容

水平角和竖直角观测。

五、实验步骤

（一）水平角观测

图2-4

图2-5

1、对中、整平。

安置经纬仪于测站2点（如图2-4）。

2、盘左位置（竖盘在观测者的左测），左手握水平度盘制动螺旋，右手握望远镜对光螺旋处，转动仪器利用瞄准器瞄准左方目标点1，拧紧水平制动及望远镜制动螺旋，转动微动螺旋准确瞄准目标点1，如图2-5所示，要以竖丝中单丝对准测点，或双丝被测点平分。

为计算方便，此时可调水平度盘变换轮，使读数略大于0°如b1=0°12′18″，记入手薄中。

（见表2-1）

3、顺时针转动仪器瞄准右方目标点3，读取水平度盘读数为a2=71°45′24″。

则盘左半测回角值为βL=a1－b1=71°33′06″。

4、为消除仪器误差的影响，再以盘右观测，即纵转望远镜成盘右位置（竖盘在观测者右测），瞄准右方目标点3，读取水平度盘读数为a2=251°45′18″；再逆时针转动仪器瞄准左方目标点1，读取水平度盘读数为a2=180°12′00″，记入手薄。

则后半测回角值为βR=a2－b2=71°33′18″。

两半测回之差在允许范围内，则可取平均值，现βL、βR之差为12″，在允许范围内，故取两半测回平均值β=

＝71°33′12″。

此角测毕，若需测几个测回，可按以上方法观测，但要按规定变动度盘的起始读数。

表2-1

（3）竖直角观测

一、目的

1、判断竖盘注记形式，确定竖直角计算公式。

2、掌握竖直角观测的步骤、记录和计算方法。

二、要求（实验时数为2学时）

竖直角测角中仪器指标差互差≤20″

三、仪器及工具

每组经纬仪一台。

四、预习内容

竖直角观测。

五、实验步骤

1、判断竖盘注记形式，确定竖直角计算公式。

图2-6

（1）盘左，望远镜大致水平，读取竖盘读数（只需读度数）。

（2）仰起望远镜，读取竖盘读数（只需读度数），若此时度数大于视线水平时度盘读数，则其竖盘注记形式如图2-6（a），竖直角计算公式：

αL=L－90°

αR=270°－R

反之，若盘左时望远镜仰起时，竖盘读数减少，则其竖盘注记形式如图2-6（b），竖直角计算公式：

αL=90°－L

αR=R－270°

2、竖直角观测步骤

（1）安置经纬仪于测站1点，对中，整平。

（2）盘左，望远镜瞄准目标P（使十字丝横丝切于目标顶端）。

转动竖盘指标水准器微动螺旋，使竖盘水准气泡居中，竖盘读数L，记录并根据竖直角计算公式，算得αL。

（3）盘右，仍瞄准P点，调竖盘气泡居中，竖盘读数R，记录算得αR。

（4）计算竖直角及指标差。

竖直角α=

（αR+αL）

指标差X=

（αR-αL）

表2-2

六、注意事项

1、观测程序及记录要严守规程。

2、每半测回的角值观测完毕后立即算出，当场校核，完成记录，并附所测角草图。

3、观测中注意勿拧轴座连接螺旋，以防轴座转动，导致错误。

实验三　碎部测量

一、目的

学会用经纬仪进行地形图测绘的方法。

二、要求

全组在一个测站，每人测3~5个碎部点。

三、仪器及工具

每组：

经纬仪一台，小平板仪一个（不需照准仪及附件），视距尺一把，皮尺一把，量角器一个，（自备3H铅笔一支，图纸一张，比例尺一把）。

四、预习内容

碎部测量的方法中有关经纬仪测绘法。

五、实验步骤

1、安置经纬仪于导线点1，对中、整平，量仪器高i。

望远镜瞄准导线点2，使水平度盘读数为零。

2、松水平制动螺旋，瞄准碎部点A上视距尺，读取中、下、上三丝读数、水平度盘读数及竖盘读数，并记录于表格中。

3、根据视距间隔Kl、竖直角α计算公式求得水平距离和高差主值，并计算出高差及碎部点A的高程。

H碎=H测+h。

（式中H测为测站点高程）。

D=klcos2α，h′=

klsin2α，h=h′+i－v。

4、安置小平板仪于测站近旁，将量角器的圆心对准图上测站点1，根据水平角值画出碎部点所在的方向线，将测得的水平距离按测图比例尺自测站点1沿方向线量得碎部点A的图上点a，刺点，并在点的右测注上碎部点的高程。

以上步骤是一个碎部点的测绘工作，其他碎部点按同法进行测绘。

绘图员应及时将所测地物碎部点连接成相应之地物图形，若发现有误要及时改正。

六、注意事项

1、读取竖盘读数时，必须转动竖盘指标水准器微动螺旋使竖盘水准器居中，并根据竖盘构造形式计算竖直角α。

2、水平距离、高程计算至厘米。

3、注记碎部点高程时，要自点位右侧自西向东书写，字体整洁，字头朝北。

4、一个同学测完后，另一个同学观测前，应先检查定向情况，即重新瞄准导线点2，使水平度盘读数为零。

七、记录示例（表3-1）

表５－１