1、测量学实验讲义测 量 学 实 验 指 导 书孙效功 张晶 丁咚中国海洋大学海洋地球科学学院2007年9月实验总则与注意事项. . .1实验一 经纬仪的使用.3实验二 水平角的观测.5实验三 竖直角的观测.8实验四 视距测量.10实验五 水准仪的使用与水准测量.12实验六 光电测距.19实验七 全站仪的认识与使用.21实验八 海上定位、测深系统的认识与使用.24实验九 GPS静态控制测量以及RTK测量. . . 25实验总则与注意事项测量学的理论教学和实验教学都是课程的重要的教学环节。坚持理论与实践的紧密结合，认真进行测量仪器的操作应用和测量实践训练，才能真正掌握测量的基本原理和基本技术方法。
2、一、实验与实习一般要求 1、实验或实习课前，应阅读教材中有关内容和预习测量学实验指导书中相应项目。了解学习的内容、方法和注意事项。 2、实验或实习时分小组进行。各班长向任课教师提供分组的名单，确定小组负责人。 3、实验和实习是集体学习行动，任何人不得无故缺席或迟到；应在指定场地进行，不得随便改变地点。 4、在实验和实习中认真的观看指导老师进行的示范操作，在使用仪器时严格按操作规则进行。 二、使用测量仪器规则 测量仪器是精密光学仪器，或是光、机、电一体化贵重设备，对仪器的正确使用，精心爱护和科学保养，是测量人员必须具备的素质，也是保证测量成果的质量、提高工作效率的必要条件。在使用测量仪器时应养成
3、良好的工作习惯，严格遵守下列规则。 1、仪器的携带 携带仪器前，检查仪器箱是否扣紧，拉手和背带是否牢固。2、仪器的安装 （1）安放仪器的三脚架必须稳固可靠，特别注意伸缩腿稳固。 （2）从仪器箱提取仪器时，应先松开制动螺旋，用双手握住仪器支架或基座，放到三脚架上。一手握住仪器，一手拧连接螺旋，直至拧紧。 （3）仪器取出后，应关好箱盖，不准在箱上坐人，搬站时携带好仪器箱以及所有的附件。 3、仪器的使用 （1）仪器安装在三脚架上之后，无论是否观测，观测者必须守护仪器。 （2）应撑伞，给仪器遮阳。雨天禁止使用仪器。 （3）仪器镜头上的灰尘、污痕，只能用软毛刷和镜头纸轻轻擦去。不能用手指或其他物品擦，以
4、免磨坏镜面。 （4）旋转仪器各部分螺旋要有手感。制动螺旋不要拧得太紧，微动螺旋不要旋转至尽。4、仪器的搬迁 （1）贵重仪器或搬站距离较远时，必须把仪器装箱后再搬。 （2）水准仪近距离搬站，先检查连接螺旋是否旋紧，松开各制动螺旋，收拢三脚架，一手握住仪器基座或照准部一手抱住脚架，稳步前进。5、仪器的装箱（1）从三脚架取下仪器时，先松开各制动螺旋，一手握住仪器基座或支架，一手拧松连接螺旋，双手从架头上取下装箱。 （2）在箱内将仪器正确就位后，拧紧需要制动的制动螺旋，关箱扣紧。 三外业记录规则 1、观测数据按规定的表格现场记录。记录应采用2或3硬度的铅笔。记录者听到观测数据后应复诵一遍记录的数字，避
5、免记错。2、记录者记录完一个测站的数据后，当场应进行必要的计算和检核，确认无误后，观测者才能搬站。3、对错误的原始记录数据，不得涂改，也不得用橡皮擦掉，应用横线划去错误数字，把正确的数字写在原数字的上方，并在备注栏说明原因。实验一 经纬仪的使用一、实验目的 熟悉和掌握经纬仪的安置、操作使用与读数。二、实验要求 每组45人，每人独立操作一次。三、实验仪器 J6经纬仪一台。四、实验步骤l、经纬仪的安置对中对中的目的是将经纬仪水平度盘中心安置在欲测角顶点上，对中的方法有二：铅垂法和对中器法。铅垂法：将三脚架调至适当高度，拧紧，打开安放在测站点上，并使脚架顶面大致水平，且其中心垂线过测站点。然后将经纬
6、仪安装在脚架上，注意拧的不要太紧，挂上铅锤，并踩紧三个脚架，接着在脚架顶面上平移仪器直至垂球尖对准测站点标志为止，并拧紧中心螺旋即可。其对中误差一般不大于2mm。对中器法：该法与铅垂法大致相同，只需把对中器的目镜进行对光调节，然后在脚架顶面上轻移仪器，直到对中器目镜中测站点标志(如小钉、十字中心等)的像与对中器的小圆圈中心相重合为止，此时即可拧紧中心螺旋，对中完毕。整平安置经纬仪的第二步就是整平，其目的是使经纬仪的竖轴垂直，并使水平度盘处于水平位置。方法：打开水平制动螺旋，转动照准部，使水准管与一对脚螺旋连线相平行，然后同时向里或向外旋转这对脚螺旋，使水准管气泡居中，然后将照准部旋转90，使水
7、准管垂直于原来那对脚螺旋的连线，转动第三个脚螺旋，使气泡居中。如此反复进行数次，直至水准管转到任何位置，气泡皆居中为止。实用中，允许气泡偏移中心不超过一小格。2、经纬仪的操作使用待经纬仪对中、整平之后，下一步就是利用经纬仪照准目标，进行观测。 望远镜的对光将望远镜对向明亮的背景(天空或白墙等)旋转目镜调焦螺旋使十字丝显得最清晰；照准目标后，再旋转物镜调焦螺旋(对光螺旋)，使目标的像也最清晰。视差：在对光完成后，若随着眼睛的上下移动，十字丝与目标的像也做相对移动，这一现象称为视差，视差必须消除，消除视差的方法是重新对光。目标的照准方法打开经纬仪水平制动螺旋，旋转照准部，用经纬仪望远镜上的准星概略
8、照准目标，然后旋紧水平制动螺旋，再通过旋转水平微动螺旋进一步照准目标。所谓照准目标就是用十字丝的竖丝去平分目标(单丝)或夹准目标(双丝)。注意：照准目标时要尽量照准目标的底部。它可通过竖直制动和微动螺旋配合水平制动和微动螺旋来完成。3、经纬仪的读数在照准目标以后，即可从位于目镜旁边的读数窗中读取观测目标方向的方向值，无论是水平还是竖直盘其读数方法是一致的，它们都是度盘上的读数与测数器(尺)上的读数之和。如图11为J6级分微尺光学经纬仪读数窗中的像，其中水平表示水平盘读数、竖直表示竖直盘读数，无论是水平，还是竖直，分微尺的0线为读数指标线。图中水平度盘读数为： 度盘上读数：130 分微尺上读数：
9、11 分微尺上估读：)24 完整的读数为：1301124 图中竖直度盘读数则为：872206 图 1-1 J6级分微尺光学经纬仪读数窗实验二 水平角的观测一、实验目的熟悉并掌握水平角观测的方法：测回法和方向法的观测步骤与水平角的记录、计算。二、实验要求采用方向法观测四个方向间的水平角，每组45人，每人至少测记各一测回。三、实验仪器J6光学经纬仪一台。四、实验步骤测回法适用于两个方向间的单角测量，而方向法适用于三个及其以上方向的水平角测量，若观测方向多于三个时，须归零。方向法的观测步骤为：1、如图2l，在测站点O安置经纬仪对中、整平；2、将经纬仪置于盘左位置，瞄准起始目标A(注意：照准目标时尽量
10、照其底部，下同)，将水平度盘读数调到略大于0，读数并记于水平角观测手簿(表21)第二栏；3、顺时针转动照准部，依次照准B、C、D点读数并记于表21第二栏；4、顺时针再次瞄准A并读数记录，这一步称为归零。(以上为盘左测回) 5、倒转望远镜以盘右位置逆时针旋转照准部，依次瞄准A、D、C、B、A各方向读数并记于表21第三栏 (此乃盘右下半测回)。注意：各测回盘左照准起始方向A时，要按180n变换度盘，n为测回数。 图2-1 方向法的观测表2-1水平角观测手簿（方向法）第 测回 仪器 点名 等级 日期 月 日天 气 观测者 觇标类型 开始 时 分成 象 记录者 归心用纸 结束 时 分方向号数名称及照准
11、目标读 数左-右(2C)方 向 值附 注盘 左盘 右A0011218001120BCDA001241800136-121224A45A90A135五、方向法的计算步骤l、计算两倍照准误差2c值2c盘左读数(盘右读数180)按上式计算出各方向的2c值并填于表21第四栏。其技术要求见表22，注意这里采用的是J6经纬仪。表2-2：水平角方向观测的技术要求仪 器半测回归零差()一测回内2C互差()同一方向值各测回互差()J2121812J61830242、计算各方向的平均读数 平均读数盘左读数 (盘右读数 180)2 将各方向平均读数计算值填于表2l第五栏。3、计算归零后的方向值将各方向的平均读数减去
12、起始方向0A的平均读数，即得各方向的“归零方向值”，填于表2l第六栏。4、计算各测回归零后方向值的平均值可将其记入附注栏或其它合适位置。5、计算各水平角值将相邻两方向值相减即得水平角，并填于记录簿合适位置。6、注意：计算时若三项限差超过表22之要求，须重测。实验三 竖直角的观测一、实验目的熟悉并掌握中丝法观测竖直角的方法与步骤，以及竖直角的记录、计算。二、实验要求每组45人，每人至少观测记录两测回。三、实验仪器J6经纬仪一台。四、实验步骤l、将经纬仪安置在测站上，对中、整平；2、盘左，瞄准观测目标，即通过竖直制动、微动螺旋使十字丝横丝精确地切准目标顶端，然后转动指标水准管微动螺旋，使指标水准管
13、气泡居中，再查看中丝是否仍切准目标，若切准，读取竖盘读数并记入竖直角观测手薄(表31)(以上为盘左上半测回)。3、倒转望远镜，盘右，仍切准目标同一点，与盘左时一样读数、记录(此乃盘右下半侧回)。注意：竖直角一般需观测两个测回。五、竖直角的计算l、计算半测回竖直角左90L ； 右R270将各方向按上式计算出竖直角后记入表31第五栏。2、计算两倍指标差2x2x左右将其记入表3l第六栏，注意两倍指标差在同一测站上不能超过1。3、计算一测回竖直角(左十右)2将其记入表31第七栏4、计算各测回平均竖直角将各测回所侧竖直角取平均，记入表3l第八栏。表3-1 竖直角观测手簿日期 月 日 观测者 天 气 仪器
14、 记录者 测 站目 标竖 盘 位 置竖盘读数半测回竖角两倍指标差(左-右)一测回竖角各测回平均竖角左右左右左右左右左右左右左右左右左右左右左右左右左右左右左右左右实验四 视距测量一、实验目的通过实验掌握视距测量的外业观测步骤及其计算。二、实验要求每组45人，每人至少观测记录各一次。三、实验仪器J6经纬仪一台，视距尺(水准尺)一根。四、实验步骤1、将经纬仪安置在测站点上，对中、整平； 2、量取仪器高i(量至厘米即可)； 3、将视距尺(水准尺)立于待测点上，用望远镜瞄准视距尺，并使指标水准管气泡居中，读取上、中、下三丝读数和竖盘读数（注意：上丝加下丝读数取平均一般应等于中丝读数，若不等，其差值不得
15、大于6mm）并记入观测手簿(表41)。4、视距测量的计算(1)计算尺间隔tt下丝读数上丝读数(2)计算竖直角盘左：90L盘右：R270(3)计算两点间的距离DDCtCOS2(4)计算两点间的高差hABDtg十iL(5)计算测点高程HB HA十hAB表4-1 视距测量观测手簿日 期 测站名称 仪 器 观测者 天 气 测站高程 仪器高 记录者 测 点下丝读数上丝读数视距间隔t中丝读数竖盘读数竖 角水平距离D(m)高差h(m)测点高程H(m) 实验五 水准仪的使用与水准测量一、实验目的熟悉并掌握水准仪的使用方法以及三、四等和等外水准测量的外业作业方法及其记录、计算。二、实验要求每组至少4人，选一闭合
16、水准路线，按四等水准测量的要求进行施测，每人至少观测、记录两站。三、实验仪器S3型普通水准仪一台或AP-128自动安平水准仪一台，水准尺一付(两根)，尺垫两个。四、实验步骤 （一）S3型普通水准仪l、S3型普通水准仪的使用(1)水准仪的安置安置好脚架并使脚架头大致水平，然后取出水准仪装在脚架上，并拧紧中心螺旋；(2)整平通过转动三个脚螺旋，使圆水准器气泡居中，方法同整平经纬仪。(3)瞄准水准尺松开制动螺旋，瞄准水准尺，进行目镜和物镜调焦(要消除视差)，使十字丝的竖丝靠近尺面一侧，以便读数；(4)精确整平及读数转动微倾螺旋，使符合水准器气泡符合，读取中丝读数(共四位数，即米、分米、厘米、毫米，对
17、于普通水准测量，其最末位毫米数是估读的，因水准尺的最小分划为厘米)。2、S3型普通水准仪水准测量的作业步骤水准测量是分测站进行施测的，无论是闭合、附合还是往返水准路线，其作业步骤皆为：将两根水准尺分别立于后、前转点上，分别称为后尺和前尺，尺下需垫尺垫，若该点不是转点，而是已知的水准点或待测高程点，则不能垫尺垫。将水准仪安置于两水准尺之间，且使水准仪到前、后尺的距离大致相等，并整平水准仪；用望远镜照准后尺黑面，转动微倾螺旋使符合水准器气泡符合，读取下、上、中三丝读数，并记入观测手簿(表52)；调转望远镜照准前尺黑面，转动微倾螺旋使气泡符合，读取中、下、上三丝读数并记入观测手薄，然后再照准前尺红面
18、，仅读取中丝读数并记录；再调转望远镜照准后尺红面，并使符合水准器气泡居中，读取中丝读数并记录。以上乃是一个测站的观测顺序，简称“后前前后”，对于等外水准测量也可采用“后后前前”的观测顺序。该测站的各项指标经检查合格后，即可迁站。迁站时将后尺变为前尺，前尺不动而作为后尺，并按前述相同的方法安置水准仪、观测、记录、校核。依次类推，直至末站为止。（二）AP-128自动安平水准仪1、AP-128自动安平水准仪的使用(1)自动安平水准仪的安置安置好脚架并使脚架头大致水平，然后取出自动安平水准仪装在脚架上，并拧紧中心螺旋；(2)整平通过转动三个脚螺旋，使圆水准器气泡居中，方法同整平经纬仪。(3)检查补偿器
19、当圆气泡位于圆的中心时，仪器瞄准远处的目标（目标与仪器的距离大约在75m左右）；旋转脚螺旋直到气泡远离圆的中心1/4处观测目标，如果目标图像离开原来的位置又慢慢回到初始位置时，观测者可以确认仪器的补偿器在起作用。再次旋转脚螺旋直到气泡移动到圆的中心，如果目标图像与仪器十字丝的关系没有改变，说明补偿器是好的。在使用仪器前检查补偿器是十分必要的。(4)对准目标调节焦距用手旋转仪器对准目标的方向，使望远镜对准水准尺。调节对焦螺旋直到尺子的图像及望远镜十字丝都成像清晰。调节仪器的水平微动螺旋使十字丝的竖丝对准水准尺的中间位置。 2、AP-128自动安平水准仪水准测量的作业步骤将两根水准尺分别立于后、前
20、转点上，分别称为后尺和前尺，尺下需垫尺垫，若该点不是转点，而是已知的水准点或待测高程点，则不能垫尺垫。将AP-128自动安平水准仪安置于两水准尺之间，且使水准仪到前、后尺的距离大致相等，并整平水准仪；用望远镜照准后尺黑面，读取下、上、中三丝读数，并记入观测手簿(表52)；调转望远镜照准前尺黑面，读取中、下、上三丝读数并记入观测手薄，然后再照准前尺红面，仅读取中丝读数并记录；再调转望远镜照准后尺红面，读取中丝读数并记录。以上乃是一个测站的观测顺序，简称“后前前后”，对于等外水准测量也可采用“后后前前”的观测顺序。该测站的各项指标经检查合格后，即可迁站。迁站时将后尺变为前尺，前尺不动而作为后尺，并
21、按前述相同的方法安置水准仪、观测、记录、校核。依次类推，直至末站为止。注意：无论是何种水准路线，其每条路线的测站总数都应是偶数，这主要是为了消除水准尺零点分划误差。往、返测水准路线的往测和返测测站数皆应为偶数。五、三、四等水准测量的技术要求(见表51)表51 三、四等水准测量的各项技术要求等 级水准仪水准尺观测次数附合路线长度（公里）视线长度(米)前后视距差(米)前后视距累计差(米)视线离地面最低高度（米）基本分划辅助分划(红黑面)读数差（毫米）基本分划辅助分划（红黑面）所测高差之差（毫米）闭合差限差与已知点联测附合或闭 合平 地（毫米）山 地（毫米）123456789101112三DS1因瓦
22、往返各一次往一次507536124DS3双面往返各一次四DS3双面往返各一次往一次1680510206六、水准测量的计算与检核水准测量中各测站与路线的布设要按上述技术要求进行，其计算与检核分测站与路线两部分。l、测站计算与检核计算：视距部分和高差部分的计算见表52后所附三(四)等水准手簿记录与计算方法说明。检核：前、后视距差d (17)和视距差累积d(18)，红、黑面中丝读数差(9)和(10)，红、黑面所测高差之差(13)及前、后视距离皆应满足表51之要求。2、路线计算与检核计算：计算出路线总高差和视距总长度，具体参见表52后之说明。检核：按表51中的要求计算出高差闭合差的容许值(限差)，若未超限，则合格，否则重
