工程测量实验指导书.docx
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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。
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1
3.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2
4.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)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,各测段分别进行计算检核。
(6)观测结束后,立即算出高差闭合差fh=Σhi。
如果fh≤fh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4~6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1~2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、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
≤80
≤5
≤10
≤3
≤5
3.依次设站,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=Σ(9)+Σ(10)
总高差计算和检核:
h=1/2(Σ(15)+Σ(16)+0.10)=Σ(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)
(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
h
fh=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)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—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1DJ6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1~3cm。
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)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0.1́(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。
β左=b1—a1
3、下半测回
(1)松开水平制动螺旋,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
β右=b2—a2
4、计算一测回角值
当上、下半测回角值之差∆β=β左—β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
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