工程测量II实验指导书.docx

工程测量Ⅱ 实 验 指 导 书 陈传联 编 管理科学与工程实验中心 实验一 水准仪认识与使用 一、实验目的 (1)了解水准仪各部件名称、用途，了解水准尺的刻划情况。 (2)掌握水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数、扶尺等相关的方法和要领。 (3)掌握普通水准测量一测站测量的观测、记录、计算和检核的方法。 二、实验原理 利用水准仪提供的一条水平视线进行两点间高差测定。 三、仪器及用具 DS3 微倾式水准仪 l 台、水准尺 1 对、尺垫 2 个，记录板 1 块。 四、实验步骤和方法 (1)认识 DS3 微倾式水准仪 了解各操作部件的名称和作用，并熟悉使用方法。 (2)水准仪的使用 水准仪在一个测站上的操作顺序为：安置仪器--粗略整平--瞄准水准尺--精确置 平--读数。 1)安置仪器 在测站上打开三脚架，按观测者的身高调节三脚架腿的高度，使三脚架架头大致 水平，如果地面比较松软则应将三脚架的三个脚尖踩实，使脚架稳定。然后将水准仪 从箱中取出平稳地安放在三脚架头上，一手握住仪器，一手立即用连接螺旋将仪器固 连在三脚架头上。 2)粗平 粗平即初步的整平仪器，通过调节三个脚螺旋使圆水准器气泡居中，从而使仪器 的竖轴大致铅垂。在整平的过程中，气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋时的移 动方向一致。如果地面较坚实，可先练习固定三脚架两条腿，移动第三条腿使圆水准 器气泡大致居中，然后再调节脚螺旋使圆水准器气泡居中。 3)瞄准水准尺 ①目镜调焦 将望远镜对着明亮的背景(如天空或白色明亮物体)，转动目镜调焦 螺旋，使望远镜内的十字丝像十分清晰。 ②初步瞄准 松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜筒上方的照门和准星瞄准水 准尺，大致进行物镜调焦使在望远镜内看到水准尺像，此时立即拧紧制动螺旋； ③物镜调焦和精确瞄准 转动物镜调焦螺旋进行仔细调焦，使水准尺的分划像十 分清晰，并注意消除视差。再转动水平微动螺旋，使十字丝的竖丝对准水准尺或靠近 水准尺的一侧。 4)精平 转动微倾螺旋，从气泡观察窗内看到符合水准器气泡两端影像严密吻合(气泡居 中)，此时视线即为水平视线。注意微倾螺旋转动方向与符合水准器气泡左侧影像移动 的规律。 5)读数 仪器精平后，应立即用十字丝的中丝在水准尺上读数。观测者应先估读水准尺上 毫米数(小于一格的估值)，然后再将全部读数报出，一般应读出四位数，即米、分 米、厘米及毫米数，且以毫米为单位。如 1.568m 应读记为 1568；0.860m 应读记为 0860。 读数应迅速、果断、准确，读数后应立即重新检视符合水准器气泡是否仍旧居 中，如仍居中，则读数有效，否则应重新使符合水准气泡居中后再读数。 (3）一测站水准测量练习 在地面选定两点分别作为后视点和前视点，放上尺垫并立尺，在距两尺距离大致 相等处安置水准仪，粗平，瞄准后视尺，精平后读数；再瞄准前视尺，精平后读数。 变换仪器高再进行观测，两次所测高差之差不得超过±6mm。变动三脚架高度约 10cm 的二次观测，目的在于检核和限制读数(尤其是分米读数)的可能差错，提高观 测的可靠性和精确性。 (4)每组每位同学完成整平水准仪 1 次、读水准尺读数 4 次。第二人开始工作时， 改变一下仪器高； 五、注意事项 (1)三脚架要安置稳妥，高度适当，架头接近水平，伸缩腿螺旋要旋紧； (2)用双手取出仪器，握住仪器坚实部分，要确认已装牢在三脚架上以后才可放 手，仪器箱盒要随即关紧； (3)掌握正确操作方法，特别是用圆水准安平仪器和使用望远镜的方法； (4)要先认清水准尺的分划和注记，然后练习在望远镜内读数； (5)要爱护仪器，注意“测量仪器使用规则”； (6)要重视记录，注意“测量资料记录规则”。 六、实验报告要求 填写实验记录，每人交 l 份。 水准仪认识记录计算表 日期 班组 仪器号 观测者 记录者 水准仪认识观测记录表 (单位：m) 仪器号码： 天气： 观测者： 日 呈象： 记录者： 期： 安置仪器次数 测 点 后 枧 前 视 高 差 高 程 100.000(假 第一次 第二次 定) (假定) 实验二 普通水准路线测量 一、实验目的 (1)学习用 DS3 水准仪作普通水准测量的实际作业方法。掌握普通水准测量一个测 站的工作程序和一条水准路线的施测方法。 (2)掌握普通水准测量手簿的记录及水准路线闭合差的计算方法。 二、实验原理 原理：利用水准仪提供的一条水平视线进行两点间高差测定，以及利用双面尺法 减小测量误差。 三、仪器及用具 每组 DS3 水准仪 l 台、双面水准尺 1 对、尺垫 2 个，记录板 1 块。 四、实验步骤和方法 (1)一已知水准点 HBM=20.000m，要求按等外水准精度要求施测，可安置 4－5 个测 站的闭合水准路线。一人观测、一人记录、两人立尺，施测完各测站后轮换工种。 (2)普通水准测量施测程序如下： 1）以已知高程的水准点作为后视，在施测路线的前进方向上选取第一个立尺点 （转点）作为前视点，水准仪置于距后视点与前视点距离大致相等的位置（用目估或 步测），在后视点、前视点上分别竖立水准尺，转点上应放置尺垫。 2）在测站上，观测员按一个测站上的操作程序进行观测，即：安置--粗平--瞄准 后视尺--精平--读数--瞄准前视尺--精平--读数（本次实验可采用仪高法或读水准尺 黑、红面法来作为每一测站的检校）。 观测员读数后，记录员必须向观测员回报，经观测员默许后方可记入记录手簿， 并立即计算高差。 以上为第一个测站的全部工作。 (3) 第一站结束之后，记录员招呼后标尺员向前转移，并将仪器迁至第二测站。 此时，第一测站的前视点便成为第二测站的后视点。 然后，依第一站相同的工作程序进行第二站的工作。依次沿水准路线方向施测直 至回到起始水准点为止。 五、注意事项 （1）标尺员应认真将水准尺扶直，各测站的前、后视距离应尽量相等。 （2）读数前注意消除视差，注意水准管气泡应居中。 （3）同一测站，只能用脚螺旋整平圆水准器气泡居中一次(该测站返工重测应重 新整平圆水准器)。 （4）正确使用尺垫，尺垫只能放在转点处，已知水准点和待测点上不得放置尺 垫。 （5）仪器未搬迁时，前、后视点上尺垫均不能移动。仪器搬迁了，后视扶尺员才 能携尺和尺垫前进，但前视点上尺垫仍不得移动。 （6）每人填写一份记录，计算出高差和闭合差，用∑h 和∑(后视读数)—∑(前视 读数)检核计算。 六、实验报告要求 普通水准测量记录一份、水准路线测量成果计算表一份。并在其中注明哪一站是 你观测、哪一站是你记录的。根据成果进行测量分析。 普通水准测量记录表 日期：_____年___月___日 ________ 天气：_____ 仪器型号：____________组号： 观测者：_______________记录者：_______________ 立尺者： ______________________ 测 点 水准尺读数（m） 视距(m) 后视 a(m) 前视 b(m) 高差 h（m） ﹣ + 高程 （m） 备注 起点高程设 为 20.000m ∑ 计 算 校 核 ∑a -∑b= ∑h= 实验三 经纬仪的认识与使用 一、实验目的 （1）了解 DJ6 光学经纬仪的基本结构及主要部件的名称和作用。 （2）掌握经纬仪基本操作和读数方法。 二、实验原理 （1）水平角测量原理：地面上某点到两个目标的方向线铅锤投影在水平面上所成 的角度既是水平角，其取值是 0～360°。为了测定其水平角的大小，设想在该点的铅垂 线上任意一点处水平放置一个带有顺时针均匀刻划的水平度盘，通过右方向和左方向 各作一竖直面与水平度盘相交，再度盘上截取相应的读数为 a 和 b，则水平角=ab。 （2）垂直角测量原理：在同一铅锤面内，地面上某点目标的方向线与水平线间的 夹角既是垂直角，其取值是 0～±90°。同水平角一样，竖直角的角值也是竖直安置并 带有均匀刻划的竖直度盘上的两个方向的读数之差，所不同的是其中一个方向是水平 视线方向。 三、仪器及用具 每组 DJ6 光学经纬仪 1 台、花杆 2 个、记录板 1 个。 四、实验步骤和方法 整平、对中经纬仪——瞄准测钎——读水平度盘。 1）认识 DJ6 光学经纬仪的各操作部件，掌握使用方法。 1-望远镜制动螺旋 2-望远镜微动螺旋 3-物镜 4-物镜调焦螺旋 5-目镜 6-目镜 调焦螺旋 7-光学瞄准器 8-度盘读数显微镜 9-度盘读数显微镜调焦螺旋 10-照准部 管水准器 11-光学对中器 12-度盘照明反光镜 13-竖盘指标管水准器 14-竖盘指标 管水准器观察反射镜 15-竖盘指标管水准器微动螺旋 16-水平方向制动螺旋 17-水 平方向微动螺旋 18-水平度盘变换螺旋与保护卡 19-基座圆水准器 20-基座 21-轴 套固定螺旋 22-脚螺旋 2）学会用脚螺旋及水准管整平仪器。 3）在一个指定点 上，练习用光学对中器对 中、整平经纬仪的方法。 4）练习用望远镜精 确瞄准目标。掌握正确调焦方法，消除视差。 5）学会 DJ6 光学经 纬仪的读数方法。读数记 录于“读数记录表”中。 6）练习配置水平度盘的方法。 五、注意事项 1）打开三脚架后，要安置稳妥，先粗略对中地面标志，然后用中心螺旋把仪器牢 固地连结在三脚架头上，并把箱子关上； 2）仪器对中时，先使架头大致水平，若对中相差较远，可将整个脚架连同仪器一 块平移，使垂球接近地面标志点，然后再移动垂球与测站连线所指的一条腿，当垂球 偏离标志中心在 1 厘米以内时，可旋松中心螺旋，使仪器在架头上移动，以达精确对 中，然后旋紧中心螺旋； 3）制动螺旋不可拧(压)的太紧，微动螺旋不可旋的太松，亦不可拧的太紧，以处 于中间位置附近为好； 4）气泡的移动方向与操作者左手旋转脚螺旋的方向一致。 六、实验报告要求 1）经纬仪对中整平的操作步骤是： 2）经纬仪照准目标的步骤是： 3）经纬仪瞄准 A 点时的水平度盘读数是：_______________， 竖直度盘读数是：_______________ 经纬仪瞄准 B 点时的水平度盘读数是：_______________， 竖直度盘读数是：_______________ 4）转动测微轮时，望远镜中目标的象是否也随度盘影象的移动而移动，为什么? 实验四 水平角和竖直角的测量 一、测回观测法测水平角 1．实验目的 1）掌握水平角观测原理，经纬仪的构造及度盘读数。 2）掌握测回法测水平角的方法。 2．仪器及用具 每组 DJ6 光学经纬仪 1 台、花杆 2 个、记录板 1 个。 3．实验步骤和方法 1）度盘配置：设共测 n（n＝4 或 5）个测回，则第 i 个测回的度盘位置为略大于 （i-1）×180°/n。 2）一测回观测： （1）盘左：瞄准左目标 A，进行读数记 a1；顺时针方向转动照准部，瞄准右目标 B，进行读数记 b1；计算上半测回角值β左= b1- a1。 （2）盘右：瞄准右目标 B，进行读数记 b2；逆时针方向转动照准部，瞄准左目标 A，进行读数记 a2；计算下半测回角值β右= b2- a2。 （3）检查上、下半测回角值互差是否超限。计算一测回角值β=（β左-β右）/2。 3)测站观测完毕后，当即检查各测回角值互差是否超限，计算平均角值。 4.注意事项 1) 瞄准目标时，尽可能瞄准其底部，以减少目标倾斜引起的误差。 2) 同一测回观测时，切勿转动度盘变换手轮，以免发生错误。 3）观测过程中若发现气泡偏移超过一格时，应重新整平重测该测回。 4）计算半测回角值时，当左目标读数 a 大于右目标读数 b 时，则应加 360°。 5）限差要求为：对中误差小于 3㎜；上、下半测回角值互差不超过±40"，超限重 测该测回；各测回角值互差不超过±24"，超限重测该测站。 5．实验报告要求 水平角测回法记录表 日期：_____年___月___日 ________ 天气：_____ 仪器型号：____________组号： 观测者：_______________记录者：_______________ 立测杆者： _____________________ 水平角 测 点 盘 位 目 标 水平度盘 半测回 读数 ° ′ ″ 值 一测回 值 ° ′ ″ ° ′ ″ 示意图 二、竖直角测量 1.实验目的 1)了解经纬仪竖盘注记形式、构造和原理。 2）理解竖盘与指标、指标差与指标水准管之间的关系。 3）掌握竖直角观测、记录、计算及指标差的计算。 2．仪器及用具 每组 DJ6 光学经纬仪 1 台、花杆 2 个、记录板 1 个。 3．实验步骤和方法 1）在指定地点安置经纬仪，并进行对中、整平。转动望远镜，观察竖盘读数的变 化规律。写出竖直角及竖盘指标差的计算公式。 2）盘左：瞄准目标，用十字丝中横丝切于目标某一部位（如花杆顶端）；转动竖 盘指标水准管微动螺旋，使指标水准管气泡居中；读取竖盘读数，计算竖直角值。 3）盘右：同法观测、记录。 4）计算一测回竖盘指标差及上、下半测回竖直角的平均值。检查各测回指标差互 差及竖直角值的互差是否超限，计算同一目标各测回竖直角的平均值。 4．注意事项 1）观测过程中，对同一目标应用十字丝横丝切准同一部位。每次读数前应使竖盘 指标水准管气泡居中。计算竖直角和指标差时，注意正、负号。 2）限差要求为：指标差互差在±25"之内；同一目标各测回竖直角互差在±25"之 内。超限应重测。 5．实验报告要求 竖直角记录表 日期：_____年___月___日 ________ 天气：_____ 仪器型号：____________组号： 观测者：_______________记录者：_______________ 立测杆者： _____________________ 竖 测 目 盘 竖盘读数 半测回竖直角 一测回竖直角 指标差 点 标 位 （° ′ ″） （° ′ ″） （° ′ ″） （ ″） 置 左 备注 右 左 右 左 右 左 右 左 右 左 右 左 右