《工程测量学》课程实验指导书.doc
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《工程测量学》课程实验指导书山东科技大学测绘科学与工程学院
《工程测量学》课堂实验指导书
课程编码
2011900103
课程名称
工程测量学
课程英文名称
EngineeringSurveying
先修课程
数字测图原理与方法、大地测量学基础等
适用专业
测绘工程
总学时：
54
总学分：
3
序号
实验名称
学时数
页码
0
实验课的一般要求
0
2
1
线路纵、横断面图测绘
2
3
2
点位放样的常规方法
2
5
3
全站仪放样技术
2
7
4
圆曲线测设
2
8
5
小角法测量水平位移
1
10
6
建筑物倾斜测量
1
11
实验课仪器使用及安全须知
1、严格遵守“1米原则”、“一臂原则”！
2、严禁在道路中间安置测站！
3、严禁做仪器箱子及其他实验器材！
4、长距离搬运仪器应装箱，短距离搬运严禁扛着肩上、不加任何防护！
装箱仪器拿起前，务必检查箱盖是否紧闭！
5、严禁将水准尺靠着树干、路灯或墙柱上！
水准尺不用时，应顺着放在路边。
6、仪器取用及装箱，严禁在手托或怀抱仪器箱的情况下进行！
仪器装箱前务必将所有制动螺旋松开，光学经纬仪须将竖盘指标补偿器关闭。
7、仪器安置前，务必检查三脚架是否安装稳固！
在光滑地面上，必须做好相应防护措施！
8、安置仪器时，在旋紧连接螺旋前绝对不能松手！
9、使用钢尺严禁遭车辆碾压！
钢尺使用完毕应做擦拭处理。
10、三脚架、仪器上所有螺旋的使用宜用力适度，严禁用力过猛！
严禁用手、手帕等物擦拭目镜、物镜等光学部件！
11、实验/实习完成后，收工时务必清点仪器和工具，以防丢失！
尤其是测钎、尺垫等工具，应派专人负责看守与携带。
12、电子类仪器的充电、保管、使用等各个环节，都必须严格遵守相关规定。
不得随意删除内存数据，不得随意更改仪器参数。
（若需删除数据，应咨询仪器管理老师或指导教师；若更改仪器参数，应在仪器交还前恢复其常规设置。
）
特别注意：
1、实验课前，务必认真复习课堂内容，根据本指导书的要求，编写实验实施方案，做好材料、数据及资料的一切准备！
2、课程实验是对课堂教学内容的实践和深化理解，实验任务和技术要求都是对工程实际的简单模拟，以锻炼基本操作技能为目的，而具体工作中必须参照相关技术规范及文件的要求！
实验1：
线路纵、横断面图测绘
一、实验目的
1、练习线路纵、横断面图外业数据采集的基本方法。
2、练习线路纵、横断面图的绘制方法。
二、实验任务
1、拟定一条道路工程的中线，设定若干中线桩，测定各中线桩的高程，绘制道路纵断面图。
2、采用水准仪皮尺法，选定若干横断面，测量并绘制道路横断面图。
三、仪器与工具
领取：
DS3水准仪1台套（含三脚架）、水准尺1对、皮尺1把；
自备：
粉笔、铅笔、记录表格。
四、实验相关资料
1、纵断面测量——沿着地面上已经定出的线路，测出所有中线桩处地面的高程，并根据各桩的里程和测得的高程，绘制线路的纵断面图。
2、横断面测量——在每个中桩点测出垂直于中线的地面线，地物点指中桩的距离和高差，并绘制成横断面图。
横断面图反应垂直于线路中线方向上的起伏情况。
3、里程桩及桩号——当线路的交点、转角测定后，即可沿线路中线设置里程桩，以标定中线的位置。
里程桩上写有桩号，表达该中桩至路线起点的水平距离。
4、中桩间距
5、纵断面图测量的方法
6、水准仪皮尺法测量横断面
五、具体要求
1、实验课前必须根据课堂讲授知识及上述资料，由实验小组成员协商编写实验实施方案，形成文字材料，实验课前及实施过程中由指导教师逐一检查。
2、所设计的实验实施方案须结合3~14项要求，详细描述实验地点选取、实验步骤、任务分配等。
3、中桩间距可根据实际情况选用15m、20m、25m、30m等，但中桩点的数量不宜少于10个。
4、自行拟定起始桩的桩号（应为整桩），并用粉笔现场标定各桩点的桩号。
5、采用假定高程系统。
6、鉴于实验时间及实验现场条件的限制，可按支水准路线施测。
7、纵断面图测量的数据记录须按附件格式。
8、纵断面图绘制的比例尺依据观测数据及实验报告幅面大小确定。
9、纵断面图包含的注记内容可自行设计，应包括设计高程、设计坡度、挖深、填高等。
10、横断面图的位置自行选取，但横断面的数量不宜少于3处。
11、横断面测量范围根据现场的实际情况进行选定，但应使左、右测量范围相同，并与其他横断面测量范围相同。
12、每一横断面测量时，单侧的测量点总数不宜少于3个。
13、横断面测量的数据记录须按附件格式。
14、横断面图绘制的比例尺依据观测数据及实验报告幅面大小确定。
15、上述内容，建议首先在所提供的AutoCAD数字地形图上进行设计，提取必要数据，最终形成文字材料（手写稿、打印稿均可）。
六、上交资料
各组交外业观测记录1份，各人交实验报告1份。
七、实验报告格式要求
采用学校规定的统一用本，实验时间、班级、作业小组、实验人员姓名等信息必须填写完整。
n实验目的
n实验仪器及工具
n实验步骤（要求：
简单而明确）
n实验数据及成果（纵、横断面图绘制要求每人独立完成一份）
n收获与体会
撰写者：
刘尚国于胜文11
实验2：
点位放样的常规方法
一、实验目的
1、练习并掌握极坐标法、距离交会法、角度交会法放样要素的计算方法。
2、练习使用普通光学经纬仪及工具，依极坐标法、距离交会法、角度交会法放样点位的操作方法。
3、练习极坐标法、距离交会法、角度交会法放样的点位归化改正操作。
二、实验任务
1、在选定的实验区域构建两个控制点，给定其已知坐标，设计可控范围内的放样点坐标。
2、根据已知控制点坐标和设计点位坐标，分别计算极坐标法、距离交会法、角度交会法对应的放样数据。
3、练习极坐标法、距离交会法、角度交会法放样及其归化改正的操作（包括归化改正量的计算）。
三、仪器与工具
领取：
DJ2经纬仪1台套（含三脚架）、钢尺1把；
自备：
自制观测标志（夹子或水瓶配圆珠笔）、计算器、刻度尺、粉笔、铅笔、记录纸、记录表格。
四、实验相关资料
1、极坐标法放样及其归化
归化：
精测角度和距离，计算坐标，以坐标偏差为其归化改正量。
2、距离交会法及其归化
放样要素、的计算同极坐标法之。
归化：
精测、，则
（图解法、作垂线）
3、角度交会法及其归化
放样要素、的计算同上述之。
归化：
精测、，计算、，则，，
（图解法、画平行线）
五、具体要求
1、实验课前必须根据课堂讲授知识及上述资料，由实验小组成员协商编写实验实施方案，形成文字材料（打印稿、手写稿均可），实验课前及实施过程中由指导教师逐一检查。
2、所设计的实验实施方案须结合3~13项要求，详细描述实验地点选取、实验步骤、任务分配等。
3、受实验现场的条件所限，本实验的坐标系统采用独立坐标系统，但控制点坐标及设计点位坐标均应从AutoCAD数字地形图中获取。
4、为方便作业，所选取的两个控制点的间距宜在30m~40m之间，可在数字地形图上直接提取其坐标。
5、图上控制点的选取，应顾及其与相邻明显地物点的邻接关系，以便在具体实施中确定其现场位置。
6、极坐标法、距离交会法和角度交会法放样的实施均可基于这两个控制点。
7、每种方法的放样点位宜做适当改变，每种方法放样的点位不宜少于6个，且放样点位应构成一定的结构图形（如建筑物轮廓点等），其坐标从控制点所在的AutoCAD数字地形图中获取。
8、各类方法对应的放样要素必须及时计算完毕，并体现在所设计的实验方案中。
9、设定布置控制点时，应根据设计控制点与邻近明显地物点的邻接关系，首先固定一个点位。
然后沿着所设计的大概方向，采用钢尺量距往返丈量而确定另一个控制点，往返测较差应小于5mm。
10、每种方法所对应的归化改正，可选取部分放样点进行练习，但不宜少于1~2点。
11、对于拟进行归化改正的放样点位：
粗略放样可采用皮尺量距，单程粗测；角度采用单盘面观测（半测回）；
归化调整点位推荐使用钢尺量距，但顾及现场车流量影响，读到mm，往返测较差应小于1cm；角度观测应至少进行1测回。
务必带计算器，依据观测数据及时计算归化改正量。
12、对于不再进行归化的放样点位，初次放样应尽可能准确：
角度放样采用“盘左、盘右分中法”；
距离放样采用钢尺量距，读到mm，往返测较差应小于1cm。
13、角度交会放样点位可以由两个实验小组共同合作完成。
六、上交资料
各组交外业观测记录1份，各人交实验报告1份。
七、实验报告格式要求
采用学校规定的统一用本，实验时间、班级、作业小组、实验人员姓名等信息必须填写完整。
n实验目的
n实验仪器及工具
n实验步骤（要求：
简单而明确）
n实验数据及成果（角度交会、距离交会的归化示意图要求每人绘制一份）
n收获与体会
实验3：
全站仪放样技术
一、实验目的
1、练习并掌握全站仪放样点位的基本操作。
2、练习全站仪极坐标法放样的归化改正操作。
二、实验任务
1、在选定的实验区域构建两个控制点，给定其已知坐标，设计可控范围内的放样点坐标。
2、练习全站仪直接坐标法放样及其归化改正的操作。
三、仪器与工具
领取：
全站仪1台套（含三脚架）、单棱镜1套、对中杆1根、小钢尺1把；
自备：
自制观测标志（夹子或水瓶配圆珠笔）、计算器、刻度尺、粉笔、铅笔、记录纸、记录表格。
四、实验相关资料
1、全站仪放样点位的功能是：
根据输入的已知点数据和照准目标时的观测数据，自动计算并显示出照准点和待放样点的方位角差和距离差，同时也可显示其高差。
据此移动目标棱镜，使三项差值为零或在容许范围之内。
2、使用全站仪放样首先应熟悉全站仪的操作，其准备阶段的操作与测图相同，即首先应建立测站，包括多种方法，最常用的是根据提示输入测站点坐标和后视点坐标。
五、具体要求
1、实验课前必须根据课堂讲授知识及上述资料，由实验小组成员协商编写实验实施方案，形成文字材料（打印稿、手写稿均可），实验课前及实施过程中由指导教师逐一检查。
2、所设计的实验实施方案须结合3~10项要求，详细描述实验地点选取、实验步骤、任务分配等。
3、受实验现场的条件所限，本实验的坐标系统采用独立坐标系统，但控制点坐标及设计点位坐标均应从AutoCAD数字地形图中获取。
4、所选取的两个控制点可在数字地形图上直接提取其坐标，两点间距在50~100m。
5、图上控制点的选取，应顾及其与相邻明显地物点的邻接关系，以便在具体实施中确定其现场位置。
6、设定布置控制点时，应根据设计控制点与邻近明显地物点的邻接关系，首先固定一个点位。
然后沿着所设计的大概方向，采用盘左、盘右多次测距和归化调整而确定另一个控制点，控制点间距检核偏差应小于5mm。
7、放样点的数量不宜少于20个，且放样点位应构成一定的结构图形（如建筑物轮廓点、道路中线或边线、道路曲线点等），其坐标从控制点所在的AutoCAD数字地形图中获取（可适当取整）。
8、各类工程对于放样精度的要求不一，本实验重在方法练习，暂不做精度要求。
9、宜将待放样点分成两种作业模式：
n单面放样——采用对中杆确定点位，全站仪单盘面放样，主要是练习全站仪放样功能之操作；
n归化法放样——采用对中杆粗略定点，然后设置观测标志，按测回法测角步骤精测角度至少2测回，盘左、盘右精测距离，计算粗略放样点的平面坐标，通过归化改正确定点位。
10、所有点位放样完毕后，应选取每一类作业模式下的3个点进行检核测量。
分别在3个点上安置仪器，测量三角形内角至少1测回，盘左、盘右测定3个点的间距，与设计坐标的计算成果相比较，从而评定放样质量。
上交资料和实验报告要求同前
实验4：
圆曲线测设
一、实验目的
1、练习偏角法、切线支距法放样圆曲线的具体操作步骤。
2、掌握偏角、切线支距法等放样要素的计算方法。
二、实验任务
1、根据实验现场的现状条件，设计给出圆曲线的几何要素，计算主要点里程以及偏角法、切线支距法放样圆曲线所需的放样要素。
2、根据所计算的放样要素，分别按偏角法、切线支距法的放样步骤，实地标定出圆曲线的位置。
三、仪器与工具
领取：
全站仪1台套（含三脚架）、单棱镜1套、对中杆1根、小钢尺1把；
自备：
自制观测标志（夹子或水瓶配圆珠笔）、计算器、刻度尺、粉笔、铅笔、记录纸、记录表格。
四、实验相关资料
1、圆曲线要素的计算
切线长：
外矢距：
曲线长：
切曲差：
2、主要点里程的计算
ZY里程=JD里程–切线长T
YZ里程=ZY里程+曲线长L
QZ里程=YZ里程–L/2
检核：
JD里程=QZ里程+q/2
3、“桩距”——待测设的曲线桩之间、以及它们与主点之间的曲线长度（弧长）。
其大小决定着曲线测设的详细程度。
一般根据曲线半径确定，规定如下：
R≧100m时，l=20m；25m4、偏角值的计算
，一般情况下，中间点为整弦，与主要点邻接的为分弦。
5、切线支距法放样要素的计算
6、圆曲线主要点测设
1）在JD安置仪器，分别按线路后视方向和前视方向定向，从JD沿切线方向量取切线长T，得ZY和YZ。
2）在JD上，后视ZY，拨角（1800-α）/2，得角平分线方向，沿此方向自JD量出外矢距E，得曲中点QZ。
3）用偏角法检核。
7、闭合差及其处理
当从ZH点及HZ点向曲线中点QZ测设曲线时，由于测设误差的影响，半条曲线的最后一点不会正好落在控制桩QZ上。
假设落在QZ′的位置上，则QZ-QZ′之距离称为闭合差f。
闭合差的允许值是分纵向（沿线路方向）闭合差fx与横向（沿曲线半径方向）闭合差fy来考虑的。
若纵向闭合差fx小于1/2000、横向闭合差fy小于10cm时，可根据曲线上各点到ZH点（或HZ点）的距离，按长度比例进行分配。
五、具体要求
1、实验课前必须根据课堂讲授知识及上述资料，由实验小组成员协商编写实验实施方案，形成文字材料（打印稿、手写稿均可），实验课前及实施过程中由指导教师逐一检查。
2、所设计的实验实施方案须结合3~9项要求，详细描述实验地点选取、实验步骤、任务分配等。
3、根据实验现场条件，首先画一个一定半径的圆弧，然后在该地点绘制两条彼此相交且与圆弧相切的直线，务必使交点和两切点均位于可操作的范围内。
4、为确保实验效果及工作量，建议圆曲线半径取300~350m，转向角取左右，基本桩距取10m。
5、必须在实验课前，根据所选定的圆曲线半径、转向角，计算各曲线要素、主要点里程、待放样桩点的放样数据（偏角、桩距、切线直角坐标等）。
6、主要点测设时，应首先合理选择交点JD的位置，然后根据转向角的大小确定ZY、YZ点的大致方向，确保所测设的曲线全部位于可操作范围内，依主要点测设的步骤在实地标定其位置。
7、主要点测设务必采用钢尺量距，测设完毕后应采用偏角法进行严格检查，偏角观测至少应进行1测回，其偏差值不宜超过1′（暂定）。
8、圆曲线的详细测设采用皮尺量距，务必分别从ZY、YZ点各测设半条曲线，分别计算闭合差。
9、每放样一个桩点，务必在现场标定其桩号，不允许自行编写点号。
六、上交资料
各组交外业观测记录1份，各人交实验报告1份。
七、实验报告格式要求
采用学校规定的统一用本，实验时间、班级、作业小组、实验人员姓名等信息必须填写完整。
n实验目的
n实验仪器及工具
n实验步骤（要求：
简单而明确）
n实验数据及成果
n收获与体会
实验5：
小角法测量水平位移
一、实验目的
练习小角法测量水平位移的具体操作步骤与计算方法。
二、实验任务
1、根据实验现场的现状条件，建立一条基准线（由选定的两个控制点构成）。
2、在基准线上标设若干监测点，按小角法施测其相对于基准线的水平位移量。
三、仪器与工具
领取：
全站仪1台套（含三脚架）、单棱镜1套、对中杆1根、小钢尺1把；
自备：
自制观测标志（夹子或水瓶配圆珠笔）、计算器、刻度尺、粉笔、铅笔、记录纸、记录表格。
四、实验相关资料
1、小角法——小角法是利用精密经纬仪精确地测出基准线方向与测站点到观测点的视线方向之间所夹的小角，从而计算观测点相对于基准线的偏离值。
2、水平位移量的计算
3、水平位移量的中误差计算
4、水平位移量的加权平均值
五、具体要求
1、实验课前必须根据课堂讲授知识及上述资料，由实验小组成员协商编写实验实施方案，形成文字材料（打印稿、手写稿均可），实验课前及实施过程中由指导教师逐一检查。
2、所设计的实验实施方案须结合3~7项要求，详细描述实验地点选取、实验步骤、任务分配等。
3、受实验时间的限制，所建立的基准线长度宜在40~50m之间，监测点宜取5~7个（点间距7~9m）。
4、可在全站仪照准部制动的前提下，用望远镜十字丝标定基准线，在基准线上选定监测点的位置，同时记录各监测点至基准线端点的距离。
5、为增强实验效果，应将选定的监测点沿垂直于基准线的方向做适量偏移（10mm~30mm），以偏移后的点位模拟监测点的变形效果，其偏移量（水平位移量）事先用刻度尺量取并记录。
6、规范要求小角角度不应超过30″，但实验中视线较短，不可满足；实验重在方法的练习。
7、宜采用经纬仪两个盘面观测，分别测算各监测点的水平位移量；应从基准线两端点分别观测和计算，求取其加权平均值。
六、上交资料
各组交外业观测记录1份，各人交实验报告1份。
七、实验报告格式要求
n同前
实验6：
建筑物主体倾斜测量
一、实验目的
练习经纬仪法小角法测量建筑物主体倾斜的具体操作步骤与计算方法。
二、实验任务
1、根据实验现场的现状条件，选取合适的观测对象和测站位置。
（建议观测泰山广场之龙柱）
2、在观测对象上选取一定数量的观测标志点，按经纬仪观测之小角法施测，获取建筑物整体的或分层的水平位移分量和位移方向。
三、仪器与工具
领取：
全站仪1台套（含三脚架）、单棱镜1套、对中杆1根、小钢尺1把；
自备：
自制观测标志（夹子或水瓶配圆珠笔）、计算器、刻度尺、粉笔、铅笔、记录纸、记录表格。
四、实验相关资料
1、对矩形建筑，可在每测站直接观测顶部观测点与底部观测点之间的夹角或上层观测点与下层观测点之间的夹角，以所测角值与距离值计算整体的或分层的水平位移分量和位移方向。
2、测量原理及倾斜值的计算
上部点
底部点
水平偏移分量：
水平偏移总量及倾斜方向：
倾斜值：
五、具体要求
1、实验课前必须根据课堂讲授知识及上述资料，由实验小组成员协商编写实验实施方案，形成文字材料（打印稿、手写稿均可），实验课前及实施过程中由指导教师逐一检查。
2、所设计的实验实施方案须结合3~9项要求，详细描述实验地点选取、实验步骤、任务分配等。
3、鉴于时间限制，仅选取某建筑物的一个棱角作为监测对象，且其可供选择的顶部、中部各层及底部观测点应位于同一轮廓线上。
为保证实验顺利进行，应于课前踏勘现场，选定合适的观测目标。
4、观测点应取建筑物轮廓线上的特征点，中部观测点可以窗户边线界定，数量不宜少于4个，即观测点总数不宜少于6个。
5、测站点的选取应尽可能符合规范要求——“从建筑外部观测，测站点的点位应选在与倾斜方向成正交的方向线上距照准目标1.5～2.0倍目标高度的固定位置”，因此监测对象的选取必须顾及该条件。
7、尽可能使两条观测线相互垂直，交会角在90度附近，计算倾斜值时可以取
8、可直接测定上层观测点相对于底层观测点的偏角，而不必专门设定定向点。
9、各观测点高度宜根据三角高程原理获取，小角观测宜采用盘左、盘右双盘面实施。
上交资料和实验报告要求同前
《工程测量学》课程实验数据记录表格山东科技大学测绘科学与工程学院
实验1：
线路纵、横断面图测绘（1/2）
班级：
组号：
实验日期：
组长：
组员：
（1）纵断面图测量数据记录表
测站
测点桩号
后视读数
视线高
前视读数
间视
高程
备注
实验1：
线路纵、横断面图测绘（2/2）
（2）横断面图测量工作草图及观测数据
注：
将观测数据（即水准仪中丝读数）直接标注在观测点一侧
（3）横断面图测量成果表
左侧
桩号
右侧
实验2：
点位放样的常规方法（1/2）
班级：
组号：
实验日期：
组长：
组员：
（1）控制点坐标
点号
北坐标（N）
东坐标（E）
方位角
控制点间距
（2）极坐标法放样点位及放样要素
点号
北坐标（N）
东坐标（E）
放样角度（D.mmss）
放样距离（m）
（3）极坐标法放样点位的归化改正
点号
精测距离
m
精测角度
0′〞
推算方位角
0′〞
计算坐标（m）
归化改正量（mm）
N
E
（4）距离交会法放样点位、放样要素及归化改正
点号
北坐标
N
东坐标
E
放样要素（m）
归化改正
S1（m）
S2（m）
S’1（m）
S’2（m）
△S1（mm）
△S2（mm）
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