测量学A实验指导书.docx
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测量学A实验指导书
测量学A实验
指导书
班级：
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组别：
姓名：
山东建筑大学土木工程学院
二零零二年六月
目录
实验一 水准仪的使用2
实验二 水准测量3
实验三 经纬仪的使用5
实验四 水平角测量8
实验五竖直角测量10
实验六 视距测量12
实验一 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。
实验二 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、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、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
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2-1）
表2-1
实验三 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3-1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3-2
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3-2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3-3
i）旋转测微轮使度数窗下方框内竖线相重合，如图3-3。
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。
实验四 水平角测量
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、垂球对中误差应小于3毫米，光学对中应小于1毫米。
2、能正确地进行瞄准、读数。
3、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″。
4、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
水平角观测。
五、实验步骤
（一）水平角观测
图4-1
图4-2
1、对中、整平。
安置经纬仪于测站2点（如图4-1）。
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4-2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4-1）
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4-1
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。
实验五 竖直角测量
一、目的
掌握竖盘构造，了解竖直角测角步骤。
二、要求（实验时数为2学时）
1、垂球对中误差应小于3毫米，光学对中应小于1毫米。
2、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、测钎两副。
四、预习内容
竖直角观测。
五、实验步骤
1、对中、整平。
安置经纬仪于测站2点（如图4-1）。
图4-1
2、判断竖盘注记形式，确定竖直角计算公式。
图4-2
（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4-3（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4-3（b），竖直角计算公式：
αL=90°－L
αR=R－270°
2、竖直角观测步骤
（1）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。
（2）盘右，仍瞄准P点，调竖盘气泡居中，竖盘读数R，记录算得αR。
（3）计算竖直角及指标差。
竖直角α=
（αR+αL）
指标差X=
（αR-αL）
表5-1
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。
实验六 视距测量
一、目的
1、掌握竖盘构造，了解竖直角测角步骤。
2、掌握视距测量的步骤、记录和计算方法。
二、要求（实验时数为2学时）
1、垂球对中误差应小于3毫米，光学对中应小于1毫米。
2、能正确地进行瞄准、读数。
3、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、水准尺一根、卷尺一件。
四、预习内容
视距测量。
五、实验步骤
图5-1
1、判断竖盘注记形式，确定竖直角计算公式。
图5-2
（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4-3（a），竖直角计算公式：
α=L－（90°+x）
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4-3（b），竖直角计算公式：
α=（90°+x）－L
2、观测步骤
（1）安置经纬仪于测站点，对中，整平，量取仪器高i，远处直立水准尺。
（2）盘左，望远镜瞄准目标水准尺（使十字丝横丝切于水准尺）。
转动竖盘指标水准器微动螺旋，使竖盘水准气泡居中，读出竖盘读数L和水准尺上三丝读数，记录并计算竖直角α，视距间隔l，水平距离D，高差h。
视距间隔l=下丝读数-上丝读数（或上丝读数-下丝读数，大数减小数，使l为正）
α=（90°+x）－L或α=L－（90°+x）
（
为仪器高，
为中丝读数）
表6-1视距测量记录手簿
日期：
天气：
班级：
小组：
仪器型号：
观测：
记录：
测站：
A后视点：
B仪器高：
i=1.42m指标差：
x=0测站高：
HA=207.40m
点号
视距间隔
l（m）
中丝读数（m）
竖盘读数L
竖直角
α
初算高差h’（m）
改正数
i-v（m）
改正后高差h（m）
水平距离（m）
高程（m）
备注
1
0.760
1.42
93°28′
-3°28′
-4.59
0
-4.59
75.7
202.81
山脚
2
0.750
2.42
93°00′
-3°00′
-3.92
-1.00
-4.92
74.8
202.48
鞍部
3
0.514
1.42
91°45′
-1°45′
-1.57
0
-1.57
51.4
205.83
鞍部
六、注意事项
1、观测程序及记录要严守规程。
2、每半测回观测完毕后立即算出，当场校核，完成记录。
3、观测中注意勿拧轴座连接螺旋，以防轴座转动，导致错误。
4、观测前应根据竖直角观测实验方法计算本仪器的指标差x。
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