精密测量仪器原理与使用实习指导书.docx
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精密测量仪器原理与使用实习指导书
精密测绘仪器原理与使用
（实验指导书）
测绘学院测绘工程系
实验一精密光学经纬仪及方向法水平角观测…………………1
实验二精密水准仪及三等水准测量……………………………4
实验三全站仪认识与设站………………………………………7
实验四数字测图外业与数据传输………………………………10
实验五坐标放样…………………………………………………11
实验一精密光学经纬仪及方向法水平角观测
一、实验目的
1、了解J2、J1型光学经纬仪的基本构造，认清其主要部件的名称、性能和作用。
2、练习以上经纬仪的正确安置、瞄准和读数。
3、掌握方向法水平角观测的施测、记录、计算等工作。
二、实验方式
按人数或班级分组，到测绘工程实验室借取实验J2或J1型光学经纬仪，按照指导教师的要求，在校园实习基地进行实际观测练习。
三、实验内容与要求
内容：
（一）经纬仪的认识与使用
1、认识仪器：
指出仪器各部件的名称和位置，了解其作用并熟悉其使用方法。
2、安置仪器：
1先将三脚架张开，使其高度适当，架头大致水平，目估对中，并将架腿踩实；再开箱取出仪器，将其架在三脚架上；
2转动对中器对光螺旋，使地面标志点的影像清晰；
3眼睛边观察对中器中的影像，边用手旋转脚螺旋，使测站点的标志中心的影像位于对中器上的圆圈中心；
4上一步操作后，圆水准器气泡不居中，为此伸缩三角架腿使圆气泡居中。
若摆放三脚架时架头大致水平程度较好，在伸缩架腿使圆气泡居中过程中，对对中影响甚微。
然后用脚螺旋，精确整平仪器；
5检查对中，若偏移较小，可稍旋松中心连接螺旋，在架头上用手扶住基座平移仪器，使其精确对中。
校正完好的仪器对中器，其对中误差不超过2mm。
3、经纬仪的操作：
瞄准—转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；松开制动螺旋，转动仪器，用粗瞄器瞄准目标，目标位于竖丝一侧时拧紧水平制动螺旋；转动微动螺旋，使十字丝精确平分目标（或双丝夹住目标）；转动物镜调焦螺旋，消除视差使目标清晰（体会视差现象，掌握消除视差的方法。
）
读数—①双光楔光学测微器2方法（如J2经纬仪）②双平板玻璃测微器读数方法。
（如T2经纬仪）。
4、观测练习：
在一视野开阔区安置仪器，进行整平、对中，选定周围3~5个目标观测，照准远处的目标进行观测，并记录下各方向值，计算2C互差、归零差与测微器两次重复读数是否超限。
（二）方向观测法
方向观测法是在一测回内把测站上所有观测方向，先盘左位置依次观测，再盘右位置依次观测，取盘左、右平均值作为各方向的观测值。
1、操作程序：
如上图所示，观测站点O周围有待定点的目标A、B、C、D、E，首先选择其中一个方向〈如A〉作为起始方向。
用盘左位置顺时针方向旋转照准部，依次照准A、B、C、D、E、A，读取观测值，称为上半测回；然后纵转望远镜，用盘右位置逆时针方向旋转照准部，仍从A开始，依次照准A、E、D、C、B、A，并读数，称为下半测回。
上、下半测回合起来称为一个测回。
2、观测规则：
（1）选择距离适中、通视良好、成像清晰的方向作为零方向（起始方向）。
（2）观测前，应认真调好焦距，消除视差。
在一个测回观测过程中，不得从新调焦，以免引起视准轴变动。
（3）上、下半测回照准目标的次序相反，并使每一目标的观测操作时间大致相等，以消除或减弱与时间成比例、均匀变化的误差影响。
（4）每一测站点均应进行多测回观测。
（5）观测过程中，应保持仪器的垂直轴始终居于铅垂位置。
（6）方向观测法记录中的几项计算如下：
●归零差计算：
常用后观测“零方向”的读数减去先观测“零方向”读数。
●两倍照准差（2C）计算：
上、下半测回同一方向的方向值之差称为两倍照准差（2C）。
计算公式为：
2C=盘左读数-（盘右读数±180°）当盘右读数大于盘左读数时，180°前取“负”号，否则取“正”号。
平均读数=1/2【（盘左读数+（盘右读数±180°）】
●归零后方向值的计算：
将最后计算出的‘零方向’的平均值化成0°00′00″，而其他各方向相应地也需要减少‘零方向’减少的那个数值，这个计算的全过程为归零后方向值的计算，而算得的方向值称为归零方向值。
●各测回归零后方向值的平均值计算：
规范范围里对各测回同一方向的方向值之差有规定，不同级别的仪器规定的不同，如J2级仪器为12″，J6级仪器为24〞。
超限重测，不超限，则对各测回同一方向的方向值取平均值。
水平角计算：
将相临方向值想减，即可求得这两个方向所夹水平角值。
当采用n测回时，各测回要在度盘不同位置上进行，其变换数值按180°/n计算。
●限差要求：
归零差：
，
；
各方向平均读数的计算：
，
；
2C互差：
，
要求：
1、严格执行实验内容中所要求的每一项任务；
2、每个人或小组应独立完成所有内容；
3、在实验过程中应做到理论联系实际。
四、实验时间及安排
1、实验时数安排为4—8学时；也可分两次进行，即
（一）经纬仪的认识与使用，
（二）方向法水平角观测。
按照实验室仪器数量及人数分组进行实验。
2、每小组应借实验设备为J2或J1经纬仪1台，记录本或记录纸等。
五、实验报告的撰写与规范
1、要按照学校统一印发的实验报告的具体要求进行；
2、要求论述清楚，文字通顺，图、表规范，数据可靠，书写整洁等。
3、实验报告封皮要打印，内容要求手写。
六、实验考核方法与成绩评定
1、成绩考核的内容
a、实验出勤与表现；
b、完成实验任务的数量及质量；
c、实习报告的质量
d、期末考试成绩
e、口试或实践操作的考核
实验二精密水准仪及三等水准测量
一、实验目的
1、了解精密水准仪的基本构造，认清其主要部件的名称、性能和作用；
2、掌握三等水准测量的施测、记录、计算、闭合差调整及高程计算的方法；
3、熟悉三等水准测量的主要技术指标，掌握测站及水准路线的检核方法。
二、实验方式
按人数或班级分组，到测绘工程实验室借取精密水准仪，按照指导教师的要求，在校园实习基地进行实际观测练习。
三、实验内容与要求
内容：
（一）精密水准仪的认识与使用
精密光学水准仪：
1、安置仪器：
先将三脚架张开，使其高度适当，架头大致水平，并将架腿踩实；再开箱取出仪器，将其架在三脚架上；
2、认识仪器：
指出仪器各部件的名称和位置，了解其作用并熟悉其使用方法。
同时弄清水准尺上的分划注记。
3、粗略整平：
双手食指和拇指各拧一只脚螺旋，同时对向（或相向）转动，使圆水准器气泡向中间移动；再拧另一个脚螺旋，使气泡移至圆水准器居中位置，熟练的情况下，用两手可同时旋转三个脚螺旋进行整平。
4、精密水准仪的操作：
光学水准仪
瞄准——转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；松开制动螺旋，转动仪器，用照门和准星瞄准水准尺，拧紧制动螺旋；转动微动螺旋，使水准尺位于视场中央；转动物镜调焦螺旋，消除视差使目标清晰。
精平——转动微倾螺旋，使符合水准管气泡两端的半影像吻合，即符合气泡严格居中。
读数——水准管气泡符合，表明视线水平，此时，标尺上的读数一般不是整数。
转动测微螺旋，标尺的影像和测微尺的读数同时变动，当视场中的楔形平分丝夹准一整分划线时，停止转动测微螺旋，全部读数为楔形平分丝所夹的分划线的注记与此时测微尺的读数的和。
5、观测练习：
在仪器两侧各立一根水准尺，分别进行观测（瞄准、精平、读数）、记录并计算高差。
不动水准尺，改变仪器高度，同法观测。
检查是否超限。
电子水准仪
1、安置仪器：
先将三脚架张开，使其高度适当，架头大致水平，并将架腿踩实；再开箱取出仪器，将其架在三脚架上；
2、认识仪器：
指出仪器各部件的名称和位置，了解其作用并熟悉其使用方法与仪器操作软件的设置；
3、粗略整平：
双手食指和拇指各拧一只脚螺旋，同时对向（或相向）转动，使圆水准器气泡向中间移动；再拧另一个脚螺旋，使气泡移至圆水准器居中位置。
若一次不能居中，可反复进行；
4、电子水准仪的操作：
瞄准—转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；松开制动螺旋，转动仪器，用照门和准星瞄准水准尺，拧紧制动螺旋；转动微动螺旋，使水准尺位于视场中央；转动物镜调焦螺旋，消除视差使目标清晰。
尽管对于正常的测量工作，没有必要严格地调焦清楚标尺上的刻划线；但是精密的调焦可以缩短测量的时间；在有障碍物遮挡标尺时，只要标尺不被遮挡30%，就可进行测量。
精平—由于电子水准仪是建立在自动按平水准仪的基础上，大部分的电子水准仪都有自动按平的功能，精平这一项可以省略；
读数—在瞄准标尺后，按MEAS键就可进行测量，测得的数据直接显示在屏幕上。
5、观测练习：
在仪器两侧各立一根水准尺，分别进行观测（瞄准、精平、读数）、记录并计算高差。
不动水准尺，改变仪器高度，同
（二）三等水准测量
1、选定一条闭合或附合水准路线，其长度以安置4至6站为宜。
确定起始点及水准路线前进的方向。
2、在起始点和第一个待测点分别立水准尺，在距该两点大致等距处安置仪器，分别观测得后视读数a11和前视读数b11，计算高差h11，改变仪器高度（光学水准仪不改变），再读取后、前视读数a12和b12，计算高差h12。
检查是否超限，计算平均高差h1。
将仪器搬至第一、第二站中间设观测站，测出h2。
依次测出h3、h4……。
3、根据已知点高程及各测点的观测高差，计算水准路线的高差闭合差，并检查是否超限。
对闭合差进行分配，推算各待定点的高程。
要求：
1、严格执行实验内容中所要求的每一项任务；
2、每个人或小组应独立完成所有内容；
3、在实验过程中应做到理论联系实际。
四、实验时间及安排
1、实验时数安排为4—8学时；也可分两次进行，即
（一）水准仪的认识与使用，
（二）三等水准测量。
2、每小组应借实验设备为精密水准仪1台，记录本或记录纸等。
五、实验报告的撰写与规范
1、要按照学校统一印发的实验报告的具体要求进行；
2、要求论述清楚，文字通顺，图表规范，书写整洁等；
3、实验报告封皮要打印，内容要求手写。
六、实验考核方法与成绩评定
1、成绩考核的内容
a、实验出勤与表现；
b、完成实验任务的数量及质量；
c、实习报告的质量
d、期末考试成绩
e、口试或操作的考核
实验三全站仪认识与设站
一、实验目的
1、了解全站仪的基本构造，认清其主要部件的名称、特点、性能和作用；
2、练习全站仪的正确安置、瞄准、观测与系统设置的过程；
3、掌握使用一种或几种全站仪设站过程。
二、实验方式
按人数或班级分组，到测绘工程实验室借取全站仪，按照指导教师的要求，在校园实习基地进行实际观测练习。
三、实验内容与要求
内容：
（一）全站仪的认识
1、全站仪的结构原理：
（如图）
2、安置仪器：
1先将三脚架张开，使其高度适当，架头大致水平，目估对中，并将架腿踩实；再开箱取出仪器，将其架在三脚架上；
2转动对中器对光螺旋，使地面标志点的影响清晰；
3眼睛边观察对中器中的影响，边用手旋转脚螺旋，使测站点的标志中心的影响位于对中器上的圆圈中心；
4上一步操作后，圆水准器气泡不居中，为此伸缩三角架腿使圆气泡居中。
若摆放三脚架时架头大致水平程度较好，在伸缩架腿使圆气泡居中过程中，对对中影响甚微。
然后旋转脚螺旋，使长水准管气泡精确居中；
5检查对中，若偏移较小，可稍旋松中心连接螺旋，在架头上用手扶住基座平移仪器，使其精确对中。
校正完好的仪器对中器，其对中误差不超过2mm。
3、认识仪器：
指出仪器各部件的名称和位置，了解其作用并熟悉其使用方法。
4、全站仪的操作：
开机—开机时必须拨动照准部进行初始化；
瞄准—转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；松开制动螺旋，转动仪器，用照门和准星瞄准棱镜，目标位于竖丝一侧时拧紧水平制动螺旋；转动微动螺旋，使十字丝精确在棱镜中心位置；转动物镜调焦螺旋，消除视差使目标清晰；
读数—在屏幕上直接读出目标的三维坐标、高程及目标到测站的仰角等数据。
（二）设站（利用两个已知坐标点为例）
1、在对仪器整平、对中的情况下；
2、开机并进行仪器初始化；
3、进入设站界面，按照仪器的界面提示输入相应的设站点点号、仪器高、三维坐标后，瞄准后视点，继续按照界面的提示输入相应的后视点点号、镜高、三维坐标后确认；
4、进入测量界面，观测后视点坐标；
5、检核，后视点观测坐标与已知坐标进行比较，满足要求认为设站合格。
要求：
1、严格执行实验内容中所要求的每一项任务；
2、每个人或小组应独立完成所有内容；
3、在实验过程中应做到理论联系实际。
四、实验时间及安排
1、实验时数安排为4—8学时，每小组4—6人。
2、实验设备为尼康、徕卡、索佳或拓普康全站仪，棱镜1个，三脚架1个，测伞1把；
3、实验报告封皮要打印，内容要求手写。
五、实验报告的撰写与规范
1、要按照学校统一印发的实验报告的具体要求进行；
2、要求论述清楚，文字通顺，图表规范，书写整洁等。
六、实验考核方法与成绩评定
1、成绩考核的内容
a、实验出勤与表现；
b、完成实验任务的数量及质量；
c、实习报告的质量
d、期末考试成绩
e、口试或操作的考核
实验四数字测图外业与数据传输
一、实验目的
1.掌握使用全站仪进行外业测图数据采集的工作；
2.练习用全站仪采集的数据传输到电脑中进行数字化成图。
二、实验方式
按人数或班级分组，到测绘工程实验室借取全站仪，按照指导教师的要求，在校园实习基地进行实际观测练习。
三、实验内容与要求
内容：
（一）数字测图外业
1.设站:
在一已知点架设仪器，另一已知点架设棱镜，进行设站并检核；
2.观测:
设站结束后，进行碎步点观测，在特征点或地物点上立镜，进行观测，采集数据。
地形复杂的地区不能通视的条件下，在适当的地方建立图根点，将测得的数据保存在仪器的存储卡或内存中；
3.绘制草图:
绘图员跟随立镜员及时绘制相应的草图。
（二）数据传输
将仪器上的传输接口用传输线与电脑上的COMⅠ或COMⅡ连接,通过传输软件等与相应的参数设置，将仪器中的数据输入到电脑内。
要求：
1、严格执行实验内容中所要求的每一项任务；
2、每个人或小组应独立完成所有内容；
3、在实验过程中应做到理论联系实际。
四、实验时间及安排
1、实验时数安排为4—8学时，每小组4—6人。
2、实验设备为尼康、徕卡、索佳或拓普康全站仪等，棱镜1个，三脚架1个，测伞1把；
五、实验报告的撰写与规范
1、要按照学校统一印发的实验报告的具体要求进行；
2、要求论述清楚，文字通顺，图表规范，书写整洁等；
3、实验报告封皮要打印，内容要求手写。
六、实验考核方法与成绩评定
1、成绩考核的内容
a、实验出勤与表现；
b、完成实验任务的数量及质量；
c、实习报告的质量
d、期末考试成绩
e、口试或操作的考核
实验五坐标放样
一、实验目的
1、了解全站仪中放样程序功能；
2、掌握用全站仪进行坐标放样的方法。
二、实验方式
按人数或班级分组，到测绘工程实验室借取全站仪，按照指导教师的要求，在校园实习基地进行实际放样练习。
三、实验内容与要求
内容：
用全站仪进行放样
1、已知坐标进行放样
⑴、首先对全站仪进行设站并检查；
⑵、根据不同的仪器型号，按照不同的放样程序要求，输入相应的放样点点号、坐标数据等；
⑶、按照不同型号的全站仪的放样程序提示，进行下一步的操作，一般是先找到所要放样的方向，然后指挥立镜人员在正确方向上进行测距，直到找到准确的点位；
⑷、以上操作即为一个点的全部放样工作。
要求：
1、严格执行实验内容中所要求的每一项任务；
2、每个人或小组应独立完成所有内容；
3、在实验过程中应做到理论联系实际。
四、实验时间及安排
1、实验时数安排为4—8学时，每小组4—6人。
2、实验设备为尼康、徕卡、索佳或拓普康全站仪，棱镜1个，三脚架1个，测伞1把。
五、实验报告的撰写与规范
1、要按照学校统一印发的实验报告的具体要求进行；
2、要求论述清楚，文字通顺，图表规范，书写整洁等；
3、实验报告封皮要打印，内容要求手写。
六、实验考核方法与成绩评定
1、成绩考核的内容
a、实验出勤与表现；
b、完成实验任务的数量及质量；
c、实习报告的质量
d、期末考试成绩
e、口试或操作的考核
致远楼前测绘实习基地
点号
坐标
X
Y
Z
02
3534．143
2086．946
140．724
03
3539．800
2108．523
140．981
04
3556．579
2121．948
141．233
08
3543．724
2059．067
140．987
10
3546．197
2107．244
141．060
12
3539．650
2047．601
140．128
13
3537．783
2072．321
139．888
18
3533．599
2096．360
140．801
19
3541．961
2091．040
141．060
25
3556．515
2056．850
140．301
27
3556．757
2062．831
140．245
28
3535．577
2119．189
140．867
30
3534．830
2058．882
139．969
33
3532．713
2114．911
139．894
34
3541．443
2128．584
141．058
37
3541．449
2118．523
140．987
38
3556．422
2113．743
141．196
39
3535．764
2125．660
140．985
46
3539．575
2035．683
141．083
47
3534．375
2042．291
140．301
48
3556．842
2073．392
141．082
50
3556．017
2095．721
140．328
55
3534．666
2063．236
139．906
57
3541．975
2063．703
140．831
58
3542．192
2080．797
140．005
校园控制点成果表
点名
纵坐标X
横坐标Y
高程Z
所在地
E
3862.943
2453.758
141.563
外招东南角附近
19
3670.173
2444.129
141.668
一舍东南角附近
66
3554.725
2490.851
141.748
东楼东南角附近
11
3532.325
2347.428
141.570
校南墙北侧
64
3568.881
2346.438
141.614
东楼中腰南侧
C
3561.434
2176.325
141.322
西楼东南角
B
3565.061
2017.410
141.063
西楼西南角
50
3664.644
1817.345
140.611
综合楼北侧
51
3611.177
1808.580
140.813
综合楼西南角
52
3604.319
1990.060
140.618
俱乐部南侧
07
3612.293
2016.203
140.590
西楼西北角
08
3610.406
2156.990
141.368
主楼西南角
53
3680.459
2155.774
141.230
排球场南侧
X
3741.139
2208.475
141.252
二舍和四舍之间
57
3888.403
2034.328
141.254
操场西北角
V
3872.566
2196.396
141.146
报栏南侧
Q
3922.169
2215.575
141.352
内招西北角
56
3984.975
2200.109
141.261
银行西侧
P
4059.497
2093.342
142.328
三食堂东侧
O
4160.962
2086.846
142.595
一食堂东侧
M
4213.621
2134.395
142.361
五舍北侧
54
4218.845
2200.019
142.391
五舍东北角
55
4132.300
2203.005
141.966
七舍东南角
G
4028.636
2214.352
141.295
洗衣房西北角
40
4215.883
2373.641
141.657
5号楼西北角
60
4214.590
2448.720
141.751
5号楼东北角
59
4031.338
2443.619
141.913
锅炉房东南角
H
4040.932
2378.928
141.674
锅炉房西南角
29
3929.403
2339.455
141.521
科研楼东南角
D
3925.584
2447.723
141.683
外招东北角
F
3864.946
2372.657
141.274
教学6号楼南侧
62
3783.046
2379.842
141.510
三舍西侧
61
3670.419
2373.838
141.708
电工馆东北角
17
3670.738
2286.231
141.652
电工馆西北角
24
3870.917
2285.070
141.214
网球场东北角
63
3634.009
2275.364
141.606
电工馆西南角
09
3595.061
2238.342
141.462
主楼南侧
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