1、工程测量实验指导书防灾科技学院工程测量实验实习指导书刘小阳 孙广通 张艳敏 黄瑷 编防 灾 工 程 系2011年11月第一部分：实验部分实验一 水准仪认识及使用一、 目的和要求（1） 了解DS3自动安平水准仪的基本构造，认清其主要部件的名称和作用。（2） 掌握DS3自动安平水准仪的安置、瞄准和读数方法。（3） 测定地面两点间高差。二、 仪器和工具南方DS3自动安平水准仪1，水准脚架1，水准尺2，记录板1。三、 实验内容（1） 认识DS3自动安平水准仪的构造和各操作部件的名称、作用和操作方法。（2） 练习水准仪的安置整平。（3） 练习水准尺的读数方法。（4） 初步练习高差的观测、记录及计算方法。
2、四、 实验方法与步骤1 安置仪器 将脚架张开，使其高度适当，架头大致水平，踩实架腿。再开箱取出仪器将其固连在三角架上。2 认识仪器 指出仪器各部分的名称，了解其作用并熟悉其使用方法，同时弄清水准尺的分划与注记。图13 粗略整平 旋转水准仪基座上的三个脚螺旋，使圆水准器气泡居中。先用双手同时向内（或向外）转动一对脚螺旋，使圆水准器气泡移动到中间，再转动另外一只脚螺旋，使圆气泡居中，通常需要反复进行。注意气泡移动的方向与左手拇指或右手食指运动方向一致，如图2所示。 图24 瞄准水准尺、精平与读数（1） 瞄准。甲将水准尺立于某地面点上，乙松开水平制动螺旋，转动仪器，用粗瞄器粗略瞄准水准尺，固定制动螺
3、旋，用微动螺旋使水准尺大致位于视场中央；转动目镜对光螺旋进行对光，使十字分划清晰，再转动物镜对光螺旋，看清水准尺影像；转动水平微动螺旋，使十字丝纵丝靠近水准尺的一端，若存在视差，则应仔细进行物镜对光予以消除。（2） 精平。自动安平水准仪不需此操作，但要检查补偿器是否处在正常工作状态。（3） 读数。用中丝在水准尺上读取4位读数，即米、分米、厘米及毫米，一次读出4位数，毫米级为估读数。读数后检查仪器视线是否精平。 5 测定地面两点间的高差（1） 在地面选定A、B两个坚固的点。（2） 在A、B两点间安置水准仪，使仪器至A、B两点的距离大致相等。（3） 竖立水准尺于A点上，瞄准点A上的水准尺，精平后读
4、数，此为后视读数a，记入表中测点A一行的后视读数栏下。（4） 再将水准尺立于点B，瞄准点B的水准尺，精平后读取前视读数b，并记入表中测点B一行的前视读数栏下。计算A、B两点的高差hAB=a-b。（5） 按同法读取、记录水准尺红面读数，计算高差。检核黑面中丝读数加上水准尺常数K（4.687或4.787）减去红面中丝读数应不超过+3mm。（6） 换一人重新安置仪器，进行上述观测，直至小组所有成员全部观测测定完毕，小组各成员所测高差之差不得超过+5mm。五、 记录格式仪器型号： 观测日期： 观测者： 计算： 仪器编号： 天 气： 记录者： 检核： 测点后视读数前视读数高 差+-六、 注意事项（1）
5、水准仪安放到三脚架上后必须立刻将中心连接螺旋旋紧，以防仪器从脚架上掉下摔坏。（2） 开箱后先看清仪器放置情况及箱内附件情况，用双手取出仪器并随手关箱。（3） 转动各螺旋时要稳、轻、慢，不能用力过大。仪器旋钮不宜拧得过紧，微动螺旋只能用到始终位置，不宜太过头。螺旋转到头要反转回来少许，切勿继续再转，以防脱扣。（4） 仪器装箱一般要松开水平制动螺旋，试着合上箱盖，不可用力过猛，压坏仪器。（5） 水准尺必须要有人扶着，决不能立在墙边或靠在电杆上，以防摔坏水准尺。七、 思考题（1） 自动安平水准仪的原理是什么？它的操作有什么特点？（2） 在读取水准尺读数前，为什么一定要消除视差？如何消除？实验二 普通
6、水准测量一、 目的和要求（1） 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） 掌握普通水准测的观测、记录、高差及闭合差的计算方法。二、 仪器和工具DS3自动安平水准仪1，水准脚架1，水准尺2，记录板1三、 实验内容(1) 学会在实地如何选择测站和转点，完成一个水准路线的布设。(2) 练习等外水准测量的观测、记录、计算与检核的方法。(3) 由一个已知高程点BMA开始，求出待定高程点B、C、D的高程。高程闭合差的容许值为： 其中，n为测站数，L为水准路线的公里数四、 方法与步骤（1） 在地面选定B、C、D三个坚固点作为待定高程点，BMA为已知高程点，其高程由老师提供。安置仪器
7、于点A和转点TP1(必要时放置尺垫)之间，目估（也可用步测的方法）使前、后视距离大致相等，进行粗略整平和目镜对光。（2） 后视A点上的水准尺，调焦、消除视差后读取后视读数（如1.399），记入手薄。 记录员计算高差（如0.063）。（3） 前视TP1上的水准尺，用同样方法读取前视读数（1.402），记入手薄。记录员计算高差（0.0603）。（4） 按上述方法沿选定的路线依次连续设站，到达B点后为一个测段的结束。进行计算检核：后视读数之和减前视之和应等于高差之和。如表1所示。（5） 从未知点B出发至C发，同样方法测量并记录第二测段数据。最后仍回至点A共四个测段，应分为四个外业记录表格进行，各测段
8、分别进行计算检核。（6） 观测结束后，立即算出高差闭合差fh=hi 。如果fhfh容 说明观测成果合格，即可进行高差闭合差的计算与调整，并在表2中算出各未知点高程。否则，要分析原因，重新进行观测。五、 记录计算表格测线 日期 观测人 仪器号 天气 记录 测点后视读数前视读数高 差高 程备注+-六、 注意事项（1） 水准测量工作要求全组人员紧密配合，互谅互让，禁止闹意见。（2） 应使前后视距离大致相等，以消除或减少仪器i角误差及地球曲率和大气折光的影响。（3） 在转点上立尺，读完上一站前视读数后，在下站的测量工作未完成之前绝对不能碰动尺垫或弄错转点位置。（4） 正确使用尺垫。转点用尺垫时，应将水
9、准尺置于水准尺垫半圆球的顶点上。尺垫只能放在转点处，在已知高程点和待定高程点上不能放置尺垫。（5） 水准尺必须扶直，不得前、后倾斜。（6） 观测员读数必须读出四位（不读小数点），记录员必须记满四位，“0”不可省略。（7） 在每次读数之前，应注意消除视差。七、思考题（1） 水准测量时为什么将仪器安置在距前后视尺大约等距离处？（2） 高差闭合差的来源有哪些？如果高差闭合差为零，是否观测数据就没有误差？为什么？（3） 在水准测量中都有哪些检核？各能发现哪些问题？实验三 四等水准测量一、目的和要求（1） 掌握双面水准尺进行四等水准测量的观测、记录和计算方法。（2） 掌握四等水准测量的主要技术指标，掌握
10、测站及水准路线的检核方法。二、仪器和工具 DS3自动安平水准仪1，水准脚架1，双面水准尺一对，尺垫两个，记录板一个。三、实验内容 按四等水准测量的方法，施测一条闭合水准路线，线路长度以安置46个测站为宜，沿线标定待定点的地面标志。1人观测，1人记录，2人立尺，施测12站后应轮换工种。高差闭合差限差： 四、实验方法与步骤1第一测站观测程序在起点与第一个立尺点之间设站，安置好水准仪后，按以下顺序观测：（1）瞄准后视标尺黑面，读取下丝、上丝、中丝读数，将读数记录在表1中的（1）、（2）、（3）位置。（2）瞄准后视标尺红面，读取中丝读数，将读数记录在表1中的（4）位置。（3）瞄准前视标尺黑面，读取下丝
11、、上丝、中丝读数，将读数记录在表1中的（5）、（6）、（7）位置。（4）瞄准前视标尺红面，读取中丝读数，将读数记录在表1中的（8）位置。这种观测程序简称“后、后、前、前”，的观测顺序。2各种观测记录完毕应随即计算（1）后（前）视距=后（前）视尺（下丝上丝）100（9） = （1）-（2）100 （10） =（5）-（6）100式中，下（上）丝读数以米为单位，后（前）视距长度应100m。（2）后前视距差=后视距-前视距,（11）=（9）-（10）应5m。（3） 视距累积差=前站累积差+本站视距差，（12）=上一站的（12）+本站的（11）应10m。（4） 前（后）视黑、红面读数差=黑面读数+标尺
12、常数K（4.787或4.678）-红面读数（14） =（3）+K-（4）（13） =（7）+K-（8） 应3mm。（5）黑（红）面高差=后视黑（红）读数前视黑（红）读数（15）=（3）-（7）（16）=（4）-（8）黑红面高差之差=黑面高差-（红面高差+0.1m）（17）=（15）-（16）+0.10）=（14）-（13）应5mm。（6）高差中数=黑面高差+（红面高差+0.1m）/2 （18）=1/2（15）-（16）+0.10）有关技术指标的限差规定如表1表1等级视线长度（m）前后视距离差（m）前后视距离累积差（m）红黑面读数差（mm）红黑面所测高差之差（mm）四等80510353依次设站，
13、同法施测其他各站至全路线施测完毕两水准点之间为测段，测段计算与检核的内容包括测段总长度、总高差和视距累差。总长度计算：D = （9）+（10）总高差计算和检核：h=1/2（15）+（16）+0.10）= （18）最后还应计算：路线闭合差（应符合限差要求）；线路成果计算（各站高差改正数及各待定点的高程）。五、记录格式（表2）表2 四等水准测量手簿施测路线自 至 观测者 记录者 天气 仪器型号 日期 年 月 日开始 时 分 结束 时 分 成像 测站编号后尺上丝前尺上丝方向及尺号中丝读数黑减红 备注下丝下丝后 距/m前 距/m黑面 红面 视距差d/m d/m（1）（5）后（3）（4）（14）（2）（
14、6）前（7）（8）（13）（9）（10）后-前（15）（16）（17）（11）（12）h（18）后1前2后-前h后前后-前hfh= fh容=六、注意事项（1）四等水准测量比工程水准测量有更严格的技术规定，要求达到更高的精度，其关键在于：前后视距要相等（在限差之内）；从后视转为前视（或相反）望远镜不能重新调焦；水准尺应完全竖直，最好用附有圆水准器的水准尺。（2） 双面水准尺每两根为一组，其中一根尺常数K1=4.687m，另一根尺常数K2=4.787m，两尺红面读数相差0.100m（4.687与4.787之差）。当第一测站前尺位置决定以后，两根尺要交替前进，即后变前，前变后，不能搞乱。在记录表中的
15、方向及尺号栏内要写明尺号，在备注栏内写明相应尺号的K值。如果K1=K2=0时，两根尺要交替前进，不能搞乱。（3）每站观测结束，应立即进行计算和进行规定的检核，若有超限，则应重测该站。全线路观测完毕，线路高差闭合差在容许范围以内，方可收测，结束试验。否则，应查明原因，返工重测。（4）实验中严禁专门化作业。小组成员的工种应进行轮换，保证每人都能担任到每一种工种。（5）测站数一般应设置为偶数；同时在施测过程中，应注意调整前后视距，以保证前后视距累积差不超限。七、思考题（1）四等水准测量和普通水准测量在施测过程中有哪些不同？（2）在施测过程中，一般应如何调整前后视距，以保证前后视距累积差不超限？（3）
16、四等水准测量的检核条件有哪些？实验四 经纬仪认识及使用一、 目的和要求（1） 了解DJ6经纬仪的基本构造及各操作部件的名称和作用（2） 练习DJ6经纬仪的对中、整平、瞄准与读数的方法，并掌握基本操作要领。（3） 要求对中误差小于3mm，整平误差小于一格。二、仪器和工具每组借用：DJ6经纬仪1台，铁钉1根，斧1把，伞1把。三、实验内容（1）认识DJ6经纬仪的构造和各操作部件的名称、作用和操作方法。（2）练习经纬仪的安置、对中、调平。（3）练习用望远镜来瞄准目标和用十字丝交点来精确照准目标。（4）练习水平读盘的读数方法。（5）初步练习水平角的计算方法。四、实验方法与步骤1安置经纬仪（1）在选定位置
17、安置仪器前，认清、牢记经纬仪在仪器箱内安放的位置，以便实习完后仪器能按原样装箱。（2）在地面上打木桩，桩顶钉一小钉或画十字作为测站点。（3）松开三脚架，安置于测站上，高度应适中，架头大致水平，三脚架中心大致处于测站点正上方。（4）取出经纬仪，置于架头上，一手紧握经纬仪支架，一只手将三脚架连接螺旋旋入经纬仪基座底部中心螺孔并拧紧。2认识经纬仪各操作部件的名称和作用（图1） 1望远镜制动螺旋；2望远镜物镜；3望远镜微动螺旋；4水平制动螺旋；5水平微动螺旋；6脚螺旋；7竖盘水准观察镜；8竖盘水准管；9瞄准器；10物镜调焦环；11望远镜目镜；12度盘读数镜；13竖盘水准管微动螺旋；14光学对中器；15
18、圆水准器；16基座；17竖直度盘；18度盘照明镜；19管水准器；20水平度盘位置变换轮；21基座底板图1 DJ6光学经纬仪（1）照准部：由望远镜、竖盘、制动和微动螺旋、管水准器、读数显微镜与横轴等部分组成。 （2）度盘：由水平度盘、竖直度盘、度盘变换手轮或复测手柄组成。（3）基座：由连接板、圆水准器和三个脚螺旋组成。3认识经纬仪的几个主要轴线及其相互关系（1）视准轴：望远镜的物镜光心与十字丝交点的连线。视准轴应垂直于横轴。（2）横轴：望远镜的旋转轴。横轴应与竖轴垂直且居于水平位置。（3）竖轴：照准部在水平方向的旋转轴。竖轴应垂直于管水准轴。（4）管水准轴和圆水准轴：过水准管零点做圆弧的切线，即
19、为管水准轴；圆水准器球面顶点和球心的连线，即为圆水准轴。管水准轴应水平，圆水准轴应竖直。管水准气泡居中，表示管水准轴水平；圆水准气泡居中，表示圆水准轴竖直。4对中对中可以采用垂球对中或光学对中器对中。（1） 垂球对中1） 将垂球挂在三脚架底部连接螺旋的挂钩上，调整垂球线的长度，使垂球尖离地面大致13cm。2） 平移三角架，使垂球尖大致对准测站点，并保持架头水平，踩紧三脚架。3） 拖垂球尖与地面偏差小时，梢松连接螺旋，两手夹住基座，在三脚架头上平移仪器，使垂球尖端准确对准测站点，再拧紧螺旋。垂球对中的误差一般应小于2mm。（2）光学器对中1）转动光学对中器目镜调焦螺旋，使光学对中器分划板清晰。2
20、）伸缩对中器镜管，使地面测站点清晰。3）调节脚螺旋使地面标志点位于对中标志中心，然后伸缩三脚架的假托（注意架腿不要位移），使圆水准器气泡居中，整平仪器。5）检查对中器中地面测站点是否偏离分化板对中圈。若发生偏离，则松开底座下的连续螺旋，在架头上轻轻平移仪器，使地面测站点回到对中器中心位置。6）检查照准部水准管气泡是否居中。若气泡发生偏离，需再次整平，即重复前面过程，光学对中器偏离目标中心不大雨1mm为止，最后旋紧连接螺旋。5整平 （a） （b） 图2 经纬仪精平操作示意（1） 松开水平制动螺旋，转动照准部，使水准管平行于任意一对脚螺旋的连线，如图2（a）所示，两手同时向内（或向外）转动这一对脚
21、螺旋，使气泡居中，气泡移动的方向和左手大拇指运动的方向一致。（2） 将仪器绕竖轴转动90，使水准管垂直于原来两脚螺旋的连线，如图2（b）所示，左手转动第三只脚螺旋，使气泡居中。（3） 如此反复调试，直到仪器转到任何方向，气泡中心不偏离水准管零点1格。6 瞄准目标（1） 将望远镜对向天空或者白色墙面，转动目镜调焦螺旋十字丝清晰。（2） 松开望远镜的制动螺旋和水平制动螺旋，旋转照准部，用望远镜上的瞄准器瞄准目标，使其位于望远镜的视场内，固定望远镜制动螺旋和水平制动螺旋。（3） 转动物镜焦筒使目标影像更清晰，再调节望远镜和照准部微动，用十字丝精确对准目标，使目标被十字丝的单根纵丝平分或被双根纵丝夹在
22、中央，如图3所示。（4） 上下、左右移动眼睛，观察目标像与十字丝之间是否有移动，如果有，则存在时差，转动物镜调焦筒进行调查，直到视差消除为止。7 读数图3 分微尺读数窗（1） 打开反光镜，调节反光镜位置，使读数窗亮度适当。（2） 旋转读数显微镜的目镜，使度盘及分微尺的刻划清晰，并区别水平度盘与竖盘读数窗。（3） 读数位于分微尺上的度盘刻划线所标记的度数，再读取落在分微尺上0刻划线到这条条度盘刻划之间的分数,估度到0.1(即6秒)的整数倍。（4） 盘左瞄准目标，读出水平度盘读数，纵转望远镜，盘右再瞄准目标并读数，两次读数之差约为180，以此检核瞄准和读数是否正确，并记录在实习记录中。五、记录表格
23、格式表1 水平度盘读数练习记录表仪器型号： 观测日期： 观测者： 计算： 仪器编号： 天 气： 记录者： 检核： 测站目标盘左读数盘右读数备注六、注意事项（1）三脚架要安置稳妥，架头要大致水平，先粗略对中地面标志。（2）从仪器箱取出经纬仪时，须双手握住仪器支架将仪器取出；安置时，一手紧握支架，一手拧紧连接螺旋。（3）仪器对中时，若对中相差较远，可将整个脚架连同仪器一块平移，然后按照光学对中的方法精确对中，整平仪器。（4）制动螺旋不可拧得太紧，微动螺旋不可旋得太松，亦不可拧得太紧，以处于中间位置附件为好。（5）装箱前，把仪器的各调节螺旋到中间位置，将所有制动螺旋旋松。（6）下雨或太阳光强时，要给
24、仪器打伞。七、思考题（1）经纬仪使用中为什么要对中？对中的要领是什么？（2）上盘转动应关紧什么螺旋，松开什么螺旋？上、下盘一齐转动，应关紧什么螺旋，松开什么螺旋？（3）转动测微轮时，望远镜中目标的像是否也随度盘影像的移动而移动，为什么？（4）视差对测角有何影响，如何消除它？（5）望远镜转动时，不松开制动螺旋有何影响？（6）经纬仪为什么要整平后才能测角？（7）用什么方法可以很快地照准目标？为什么有时望远镜方向已对准目标，而境内还看不见还看不见目标呢？实验五 测回法测量水平角一、 目标和要求（1）进一步熟悉经纬仪的操作使用方法。（2）掌握测回法测量水平角的观测及计算方法。（3）每人对同一角度观测一
25、测回，上、下半测回角值之差不得超过+40，各测回角值互差不得大于+24。二、仪器和工具每组借用：DJ6级经纬仪1台，记录本1本，铁钉1根，斧1把，伞1把。三、实验内容（1）练习经纬仪的对中、整平。（2）用测回法测量指定的两个目标A、B与测站O之间的夹角。（3）练习水平度盘读数的配置方法。四、实验方法与步骤测回法测量水平角如图1所示。 图1测回法观测1、安置仪器每组选一测站点O安置仪器，对中、整平，用垂球对中误差应小于3mm，光学对中器对中误差不超过1mm，整平误差不超过1格。再选定A、B两个目标，A为左方向目标，B为右方向目标。2、上半测回（1） 将竖立度盘置于望远镜左侧（即左盘位置），目镜调
26、焦使十字丝清晰。（2） 转动照准部，通过瞄准器粗略照准左目标A，使眼睛、瞄准器和目标大致在一条直线上。固定水平制动螺旋和望远镜制动螺旋，使照准部和望远镜制动，通过望远镜观测目标A，调节望远镜调焦筒使目标成像清晰，旋转水平微动螺旋和望远镜微动螺旋，使望远镜精确瞄准左目标A。（3） 读取水平度盘读数a1并记录。（4） 松开水平制动螺旋，顺时针方向转动照准部，用瞄准器粗略照准右目标B，固定水平制动螺旋和望远镜制动螺旋，调节望远镜调焦筒使目标成像清晰，旋转水平微动螺旋和望远镜微动螺旋，使望远镜精确瞄准右目标B，读取水平对盘读数b1并记录，测得上半测回水平角。左 =b1a13、下半测回（1） 松开水平制
27、动螺旋，纵转望远镜，逆时针旋转照准部180将竖直度盘置于望远镜右侧（即盘右位置），用上述方法先确定瞄准右目标B，读取水平度盘读数b2并记录。（2） 松开水平制动螺旋，逆时针方向转动照准部，用上述方法再次精确瞄准左目标A，读取水平度盘读数a2并记录，测得下半测回水平角 右 =b2a24、计算一测回角值当上、下半测回角值之差 = 左 右小于40时，满足误差要求，则取上、下半测回角值平均值计算一测回角：5、计算平均值观测第二测回时，应将起始方向A的度盘读数安置于90附近。各测回角值互差不大于+24，则计算平均角值。五、记录表格格式表1 测回法测角记录表仪器型号： 观测日期： 观测者： 计算： 仪器编
28、号： 天 气： 记录者： 检核： 测站盘位目标水平度盘读数( )半测回角( )测回角( )平均角值( )备 注O左右O左右六、注意事项（1） 仪器要安置稳妥，仪器高度要适宜，三脚架要踩实，中心连接螺旋要固紧，操作时勿手扶三脚架。（2） 尽量使仪器不受烈日直接暴晒或选择有利时间观测。（3） 观测目标要认真消除视差。（4） 要精确对中和瞄准，尤其对短边测角时对中要求更严格；瞄准时尽可能的使用十字丝交点瞄准目标点或其他对中物底部。（5） 观测目标间的高差较大时，须注意仪器的整平。（6） 只在盘左位置对起始目标配置水平度盘读数，其他方向及盘右位置均不再重新配置。（7） 用水平度盘变换手轮配置好读数后，切记按下卡子，按变换手轮弹出。（8） 转动照准部或望远镜之前，切记将相应的制动螺旋松开，以免对仪器造成损坏。（9） 记录计算要及时、清楚，发现问题，立即重测。（10） 观测过程中，不得再调整照准部水准管，若气泡偏离中央较大（1.5格），须重新整平仪器，重新观测。七、思考题（1） 计算角
