中南大学测量学基础实验指导书.docx
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中南大学测量学基础实验指导书
《测量学》实验指导书
（适合非测绘专业）
二００五年六月
测量实验注意事项
1、实验前必须阅读有关教材及本实验指导书，初步了解实验内容、要求与步骤。
2、实验记录书写工整，不可潦草或涂改，并按规定填写实验组号、日期、天气、仪器名称及组员的姓名等。
3、各项记录必须于测量进行时立即记下，不可另以纸条记录，事后抄写。
4、记录者在记录数据时，应向观测者回报读数，以免记错。
5、数据要全，不能省略零位。
如水准尺读数1300,度盘读数
中的“0”均应全部填写。
6、记录数字若有错误，不得涂改，也不可用橡皮擦拭，而应在错误数字上划一斜杠，将改正之数记于其旁。
7、简单计算及必要的检验，应在测量进行时算出。
按四舍六入、五前单进双舍（或称奇进偶不进）的取数规则进行计算。
如数据2.3235和2.3245进位均为2.324。
8、实验结束时，应把实验结果交给指导教师审阅，符合要求并经允许，方可收拾仪器结束实验，并按实验开始时领取仪器的位置，归还仪器与工具。
9、实验完毕后要及时编写实验报告。
并在下次实验课前上交实验指导教师批阅。
测量仪器操作细则
1、测量仪器必须爱护，防止振动、日晒、雨淋，不应坐在仪器箱子上。
2、开箱提取仪器
1）先安置三脚架，将各架腿插入土中，使三脚架稳妥。
启箱取出仪器前应看清仪器在箱中的位置，以免装箱时发生困难。
2）从箱中取出仪器时，不可握拿望远镜，应双手握住基座或远镜望的支架，取出仪器后小心地安置在三脚架上，并立即旋紧仪器与三脚架的中心连接螺旋。
3、野外作业
1）仪器上的光学部分（如镜头等）严禁用手帕、纸张等物擦试，以免损坏镜头上之药膜。
2）作业时须握住支架转动，不得握住望远镜旋转，使用仪器各螺旋必须十分小心，用力要适度。
3）转动仪器时，应先松开制动螺旋，再平衡转动。
使用微动螺旋时，应先旋紧制动螺旋。
动作要准确、轻捷，用力要均匀。
4）仪器所在地必须时时有人，做到人不离仪器，并防止其他无关人员使弄仪器。
5）在太阳或细雨下使用仪器时，必须撑伞，特别注意仪器不得受潮。
4、搬移仪器
1）搬移仪器前应使望远镜物镜对向度盘中心。
若为水准仪，物镜应向后。
2）搬移仪器时先检查一下连接螺旋，必须一手握住仪器的基座或支架，一手抱住三脚架，竖向稳妥地搬移，不得横放在肩上或横抱在胸前以免损坏仪器，当距离较长时，必须装箱搬移。
3）搬移仪器时须带走仪器箱及有关工具。
5、使用完毕
1）应清除仪器及箱子上的灰尘、脏物和三脚架上的泥土，将基座的脚螺旋处于大致相同的高度。
2）测距仪、电子经纬仪、全站仪、GPS等电子测量仪器，在野外更换电池时，应先关闭仪器的电源；装箱之前，也必须先关闭电源，才能装箱。
3）松连接螺旋，卸下仪器装入箱子后，应该松开有关的制动螺旋。
4）箱门要关紧，并立即扣上门扣或上锁。
5）工作完毕应检点一切附件与工具，以防遗失。
6、其它工具
1）水准尺、花杆等木制品不可受横向压力，以免弯曲变形，也应该轻取轻放；切勿将仪器工具贴靠树上、墙上或电线杆上，以防跌损。
2）一切仪器工具必须保持完整、清洁，不得任意放置，并需由专人保管，小件工具如测钎、垂球等尤应防止遗失。
7、一切仪器工具若发生故障，应及时向指导教师或实验室工作人员回报，不得自行处理，若有损坏，遗失应写书面检查，进行登记、酌情赔偿。
目录
实验一水准仪的认识与使用……………………………………5
实验二普通水准测量………………………………………………7
实验三光学经纬仪的使用…………………………………………10
实验四水平角观测（测回法）……………………………………11
实验五视距测量……………………………………………………14
实验六全站仪的认识与使用………………………………………18
实验七图根导线测量………………………………………………20
实验八数字地籍测图的野外采集数据……………………………24
实验九数字地籍测图的内业成图…………………………………25
实验十建筑施工测量………………………………………………27
实验一：
水准仪的认识与使用
学时：
2学时
实验性质：
基础性实验
一、目的与要求
（1）了解ＤＳ３水准仪的构造，认识主要部件的名称、性能和作用；
（2）练习水准仪的安置、整平和读数；
（3）能测定两点间高差。
二、仪器与工具
每四人一组，领取：
ＤＳ３级水准仪一台，单面水准尺一根，记录板一块，尺垫一个，测伞一把。
三、实验步骤
1、水准仪的安置与认识
（1）安置水准仪于A、B两点间（A、B相距约40～50米）。
松开架腿，按需调整其高度并旋紧螺旋固定之，打开三脚架，使其架头大致水平，踩实架腿。
打开仪器箱（注意仪器的放置），取出仪器安置在架头上，旋紧中心螺旋。
（2）认识仪器。
认识各部件的名称，了解各部件的作用与性能；认识水准标尺的分划注记。
2、水准仪的使用
（1）粗平。
通过旋转仪器的脚螺旋使圆水准器气泡居中。
（2）瞄准。
用望远镜瞄准水准尺的步骤如下：
转动目镜调焦螺旋，使十字丝十分清晰；转动望远镜，通过望远镜上的准星和缺口粗略瞄准标尺，旋紧制动螺旋；转动物镜调焦螺旋，使水准尺分划十分清晰；旋转微动螺旋，精确瞄准水准尺（使水准尺像的一侧靠近十字丝纵丝）；眼睛上下移动检查是否存在视差，并消除视差。
（3）精平。
调节微倾螺旋使水准管气泡居中；从目镜旁的气泡观察窗口中观察符合气泡的像是否符合，若符合表示气泡居中。
（4）读数。
DS3水准仪望远镜成像是倒像，水准尺要倒立。
读数时，从上往下数。
读取Ａ点尺上读数，并记录。
同法读取Ｂ点尺上读数，记录。
3、计算Ａ、Ｂ两点高差：
，
四、注意事项
（1）脚架要安置稳妥，高度适中，架腿螺旋要旋紧。
（2）每次读数前均要调节微倾螺旋使符合水准管气泡居中。
（3）要注意消除视差。
（4）读数时，应以中丝读取，由小往大读取。
五、应交成果
（1）记录手薄；
班组：
观测者姓名、学号：
日期：
指导教师：
测站
点号
水准尺读数
高差
平均高差
后视
前视
＋
－
（2）实验报告。
六、思考题
1、脚螺旋和圆水准器、目镜筒、准星和照门、对光螺旋、制动和微动螺旋以及微倾螺旋和水准管各部件的用途和用法？
2、水准仪操作的先后次序是什么？
实验二普通水准测量
学时：
2学时
实验性质：
基础性实验
一、目的与要求
（1）根据已知水准点测算待定点的高程；
（2）高程闭合差应
。
二、仪器与工具
每四人一组，领取：
DS3级水准仪一台，水准尺两根，记录板一块，尺垫两个。
三、实验步骤
选定一条闭合或符合水准路线，安置4～6测站（最好为偶数站以消除水准尺的零点差引起的误差）。
1、施测第一站，在已知水准点与转点1大约等距处安置水准仪并粗平，在水准点（后视点）上立尺，瞄准、精平、读取后视中丝读数a1；转动望远镜瞄准转点１（尺垫突起处）上标尺，瞄准、精平、读取前视中丝读数b1，记入手簿。
并计算高差h1=后视读数-前视读数=a1-b1,并记入表格。
2、变动仪器高度，再观测一次，仪器高度变化10cm以上，两次高差之差不超过５毫米，取其中数作为该站的高差并记录表格。
若超限，重新观测。
注意：
转点1不能移动。
3、施测第二站，将水准仪迁站至转点１与转点２大约等距处安置并粗平，瞄准、精平、读取转点1上标尺后视读数a2；转动望远镜、瞄准、精平、读取转点2上标尺前视读数b2,记入手簿，并计算高差h2。
同样变仪高再观测一次，取中数。
4、同法继续进行，直至返回原水准点（或另一水准点上），组成闭合（或附合）水准路线。
5、成果检核。
（1）计算检核
（2）计算高差闭合差，看是否符合要求，否则进行重测。
6、计算改正后高差以及待定点的高程。
四、注意事项
1）水准点和待定点上不要放置尺垫；
2）每站只能调节脚螺旋一次，每次读数前要调节水准管气泡居中；
3）读完后视读数仪器不能搬迁，读完前视读数尺垫不能动。
4）读数时，水准尺要立直。
五、应交成果
（1）记录手薄；
测站
点号
水准尺读数
高差
平均高差
改正后高差
高程
后视
前视
∑
计算检核
∑h=
是否超限，若不超限则按与测站成正比分配
（2）实验报告。
六、思考题
1、转点在水准测量中的作用？
2、视差对观测有何影响？
如何消除？
实验三光学经纬仪的使用
学时：
2学时
实验性质：
基础性实验
一、目的与要求
１）了解ＤＪ６级光学经纬仪的基本构造和各部件功能；
２）掌握经纬仪对中、整平、照准、读数的方法；
３）要求对中偏差不超过３毫米，整平误差不超过一格。
二、仪器与工具
每四人一组，领取：
ＤＪ６级经纬仪一台，花杆两根，记录板一块，测伞一把。
三、实验步骤
1、在指定点上安置经纬仪，并熟悉仪器各部件的名称和作用。
2、经纬仪的操作。
（1）对中和整平。
①粗对中（平移三角架）；
②精对中（脚螺旋）；
③粗平（升降三角架）；
④精平（脚螺旋）；
⑤观察对中与整平的情况。
直至对中和整平都完成。
（2）瞄准。
用望远镜上的照门和准星瞄准目标，转动目镜使十字丝清晰；转动物镜调焦螺旋，使目标像清晰；转动望远镜和照准部微动螺旋，使目标被十字丝（竖丝）的单丝平分，或被双丝夹在中央。
（3）读数。
调节反光镜的位置和读数显微镜，使度盘及分划尺的刻划清晰，读取读数，记入手簿。
3、转动照准部，瞄准目标A，读数，记入手簿。
4、顺时针瞄准目标B，读数并记入手簿。
5、计算水平角。
四、注意事项
1）瞄准目标时，尽可能瞄准目标底部，目标较粗时，用双丝夹住，目标较细，用单丝平分。
2）读数时，分清水平度盘读数窗。
五、应交成果
1）记录手薄；
2）实验报告。
六、思考题
1、经纬仪对中整平的目的是什么？
2、水平角计算时（
），若B读数小于A读数时，其对应角度应为多少？
实验四水平角观测（测回法）
学时：
2学时
实验性质：
验证性实验
一、目的与要求
1）进一步掌握经纬仪的基本操作方法——对中、整平、瞄准、读数。
2）掌握用DJ6经纬仪进行测回法水平角观测的操作、记录和计算方法。
3）每位同学安置经纬仪一次并观测水平角一测回。
二、仪器与工具
每实验小组的仪器工具：
DJ6经纬仪（含脚架）1台，测伞1把，标杆（花杆、测钎）2支，记录板（含记录纸）1块。
三、实验步骤或方案（设计性实验、研究创新性实验）
1、准备工作
①按要求在地面点（B）安置经纬仪和树立目标（距测站30～40米）。
②根据本组人数进行水平度盘配置，设本组人数为n，则初始观测瞄准起始方向时应配置的度盘读数依次为0°、
、
、
……
2、观测
①上半测回：
盘左位置照准目标A，读数a左；顺时针转动照准部，照准目标C，读数c左；
②下半测回：
盘右位置照准目标C，读数c右；逆时针转动照准部，照准目标A，读数a右。
3、计算
时，
4、示例
测站
测回
盘位
目标
水平度盘
水平方向值读数
º′″
水平角
半测回值
º′″
一测回值
º′″
各测回平均值
º′″
B
1
盘左
A
00118
494854
494836
494839
C
495012
盘右
A
1800148
494830
C
2295018
2
盘左
A
900224
494848
49 48 42
C
1395112
盘右
A
2700218
494836
C
3195054
四、注意事项
1）安置经纬仪时，与地面点的对中误差应小于3mm。
2）瞄准目标时，应尽量瞄准目标底部，以减少由于目标倾斜引起水平角观测的误羌。
3）同一测回观测时，切勿碰动度盘变换手轮，以免发生错误。
4）观测过程中，若发现水平盘水准管气泡偏移超过2格时，应重新安置仪器（对中、整平），并重测该测回。
五、应交成果
（1）记录表
测站
测回
盘位
目标
水平度盘
水平方向值读数
º′″
水平角
半测回值
º′″
一测回值
º′″
各测回平均值
º′″
B
（2）实验报告。
六、思考题
1、影响水平角测量的误差因素中，哪些可以由盘左盘右取平均值的方法来消除？
2、设经纬仪的对中误差为2mm，若水平角的两条边的边长均约为40m，试问此对中误差对约180°的水平角将引起多大的误差?
3、设目标偏心误差为2mm，试问此误差对边长为40m的水平方向将引起多大的误差?
实验五视距测量
学时：
2学时。
实验性质：
基础性实验。
一、目的与要求
（1）掌握竖直角的观测及计算方法。
（2）掌握视距测量的操作方法及计算方法。
二、仪器与工具
J6级经纬仪1台,视距尺1根,2M小钢尺1把,计算器（可编程序）1个（自备），记录板1块。
三、实验步骤或方案（设计性实验、研究创新性实验）
1、竖直角测量
1）在某测站点A安置仪器,对中、整平；在另一点B处竖立花杆。
2）盘左位，转动照准部及望远镜，使十字丝中丝切花杆B标记处（或顶点）或附近房顶的避雷针顶点。
3）调节竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中。
4）读取竖盘读数L，记入表格，并计算竖直角αL（αL=90°-L（顺时钟刻划））。
5）盘右位，用中丝切准同B目标的同一部位。
6）重复第3）步。
7）读取竖盘读数R，记入表格，并计算竖直角αR（αR=R-270°（顺时钟刻划））。
8）计算竖直角平均值和指标差
α=
（αL+αR）
X=
（L+R-360°）
注意：
若指标差|X|≥60″，则经纬仪需要校正，使其指标差不超限。
2、视距测量
1）仍在某测站点A安置仪器,对中、整平，量取仪器高i（桩顶至仪器横轴中心的高度,读到厘米位即可）,假定测站点地面高程为H0。
2）选择若干个地形点，在每个点上立水准尺，仪器盘左位瞄准水准尺,依次读取上下丝读数、中丝读数v（为计算方便，可取与仪器高相等，即i=v），记入表格相应栏中；
下丝与上丝之差称为视间距l=l2-l1，视距为kl（k为仪器常数，通常取100）。
为了加快视距读数，调节望远镜的微动螺旋使上丝（或下丝）对准整刻划，自上丝（或下丝）向下丝（或上丝）直接读出视距读数，如上下丝之差为12.3cm，则视距为12.3m，记入表格中。
3）调节竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数L，记入表格并计算出竖直角。
4）计算水平距离和高差，水平距离:
DAB=klcos2α（取至厘米位）和高差:
hAB=DABtgα（取至厘米位）.
若地面两点间高差较小,则可使视线水平,即盘左读数为90º。
具体操作步骤是:
首先调节竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中,再旋转望远镜微动螺旋,使90°刻度线与指标线重合，此时，望远镜给出一条水平视线。
在尺子上读取上中下丝读数,记为l1′、v′和l2′，求出视距间隔:
l′=l2′-l1′，计算水平距离:
DAB′=k.l′和高差:
h′AB=i-v′。
四、注意事项
（1）测竖直角时一定要用中丝切同一目标同一部位。
（2）读竖盘读数时注意竖盘指标水准管气泡居中。
（3）视距尺要立直,切忌前俯后仰,一保证视距精度。
（4）记录应保持干净、整洁，计算应准确。
五、应交成果
（1）记录数据
竖直角观测记录表
仪器型号：
班组：
观测者姓名、学号：
记录者：
日期：
指导老师：
测站
目标
竖盘位置
竖盘读数（°′″）
指标差（″）
竖直角（°′″）
备注
经纬仪视距测量记录
测站名称：
测站高程：
仪器高：
班组：
观测者：
记录者姓名、学号：
日期：
指导老师：
点号
视距读数
视距（m）
中丝读数（m）
竖盘读数（°′″）
竖直角（°′″）
平距（m）
高差（m）
高程（m）
上丝
下丝
（2）实验报告。
六、思考题
（1）观测竖直角采用盘左、盘右观测的目的是什么？
（2）经纬仪能像水准仪那样提供一条水平视线吗？
如果能，该如何做？
若某DJ6经纬仪竖盘指标差为-24″，则竖盘读数为多少时才是一条水平视线？
实验六全站仪的认识与使用
学时：
2学时。
实验性质：
验证性实验。
一、目的与要求
（1）了解全站仪的基本结构与性能及各操作部件的名称和作用；
（2）了解全站仪的操作界面，键盘上各按键的名称及其功能、显示符号的含义；
（3）掌握全站仪的基本使用方法。
二、仪器与工具
全站仪1台，脚架1个，带棱镜的对中杆1根，测伞1把。
三、实验步骤或方案（设计性实验、研究创新性实验）
1．全站仪的安置
（1）在实验场地上选择一点作为测站，另一点安置棱镜。
（2）将全站仪安置于测站点上，对中、整平（详细内容参考经纬仪的安置）。
2.全站仪的认识与功能介绍
（1）全站仪的开机。
按“ON”键开机，将仪器初始化，即松开望远镜的制动螺旋和水平制动螺旋，旋转望远镜和照准部一周。
若仪器给出“X补偿超限”信息，说明仪器没有整平，重新整平即可。
（2）全站仪的基本结构及各操作部件的介绍。
参照仪器实物。
（3）全站仪操作界面的认识。
了解全站仪的操作界面上各按键的名称及其功能、显示符号的含义。
参照仪器实物。
（4）全站仪的功能介绍
全站仪的基本测量功能有角度测量、距离测量和坐标测量，还可以利用全站仪进行放样测量以及应用测量（如，悬高测量、对边测量等）。
3.全站仪的使用
练习角度测量、距离测量、坐标测量等基本工作。
（1）角度测量
①在角度测量模式下，盘左瞄准目标A,按置零键，使水平度盘读数显示为0°00′00〃，顺时针旋转照准部，瞄准目标B，读取显示读数。
②盘右瞄准目标B，读取读数，逆时针旋转照准部，瞄准目标A并读取读数。
③如果测竖直角，可在读取水平度盘的同时读取竖盘的显示读数。
（2）距离测量
在距离测量模式下，设置好棱镜常数与大气改正值等参数，照准棱镜中心，按测量键，当听到仪器嘀嗒嘀嗒的响声后，距离值则显示出来。
斜距和平距通过操作键互换显示。
具体按键参照仪器实物。
对于博飞全站仪再按一次测量键就显示平距；南方全站仪在测距界面按HV软键即可；苏一光全站仪通过按操作界面的三角形符号键即可。
（3）坐标测量
进行坐标测量前，需设置测站坐标、仪器高、棱镜高以及后视点坐标（南方和博飞可以设置后视方位角）等参数。
①在坐标模式下，输入测站点及后视点坐标，以及仪器高、棱镜高。
②瞄准棱镜中心，按测量键，嘀嘀嗒嘀嗒的响声后，得出棱镜点的坐标。
四、注意事项
（1）盘左盘右瞄准目标时，一定要瞄准同一目标同一部位。
（2）全站仪是目前价格昂贵的先进测量仪器之一，在使用时必须严格遵守操作规程，十分注意爱护仪器，操作仪器螺旋时，必须注意力度。
（3）在安装和拆卸仪器时，一定要一手握仪器，一手操作中心螺旋，
必须及时将中心螺旋旋紧。
（4）在阳光下使用全站仪测量时，一定要撑伞遮掩仪器，严禁用望远镜对准太阳等强光源。
（5）禁止用手触摸仪器镜面反光镜面。
（6）在装卸电池时，必须先关断电源。
（7）迁站时，即使距离很近，也必须取下全站仪装箱搬运，并注意防震。
五、应交成果
（1）每人上交全站仪测量记录表1份。
全站仪测量记录表
仪器号码：
班组：
观测者姓名、学号：
日期：
指导老师：
测站
测回
仪器高/m
棱镜高/m
竖盘位置
目标
水平角观测
°′″
竖直角观测
°′″
距离高差
观测
坐标测量
水平度
盘读数
方向值
或角值
竖直度
盘读数
竖直角
斜距
/m
平距
/m
高差
/m
x
/m
y
/m
H
/m
（2）实验报告。
六、思考题
1、试述全站仪的优点。
2、为什么全站仪对准强光源，会损坏仪器？
3、如何用全站仪测定点的坐标？
实验七图根导线测量
学时：
４学时
实验性质：
综合性实验
一、目的与要求
1）进一步掌握用DJ6经纬仪进行测回法水平角测量的方法。
2）掌握全站仪测量水平距离的方法。
3）掌握图根导线的选点、施测和内业计算方法。
4）边长（平距）用全站仪往返测量，相对误差应小于1/4000；转折角用经纬仪测量一测回，上下半测回较差不大于30″；角度闭合差
（n——为转折角的个数）。
二、仪器与工具
每实验小组的仪器工具：
DJ6光学经纬仪（含脚架）1台，测钎（花杆）3根，木桩6个，小铁钉6个，铁锤1个，记录板（含记录纸）1块，测伞1把。
每班的仪器工具：
全站仪（含脚架）2台，单棱镜（含基座、脚架）4个。
三、实验步骤或方案（设计性实验、研究创新性实验）
1、选点
在指定的
升级会员 