测量学基础实验教案

1、PAGE PAGE 30测 量 学 基 础实验指导手册环境与资源工程系 杨刚目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc471423998 测量实验须知 PAGEREF _Toc471423998 h 2 HYPERLINK l _Toc471423999 一、测量实验规定 PAGEREF _Toc471423999 h 2 HYPERLINK l _Toc471424000 二、测量仪器工具的借领与使用规则 PAGEREF _Toc471424000 h 2 HYPERLINK l _Toc471424001 三、测量记录与计算规则 PAGEREF _Toc471

2、424001 h 4 HYPERLINK l _Toc471424002 实验一 水准仪认识和使用 PAGEREF _Toc471424002 h 5 HYPERLINK l _Toc471424003 实验二 等外水准测量（五等水准） PAGEREF _Toc471424003 h 7 HYPERLINK l _Toc471424004 实验三 DS3型水准仪三、四等水准测量 PAGEREF _Toc471424004 h 11 HYPERLINK l _Toc471424005 实验四 经纬仪的使用与测回法测水平角 PAGEREF _Toc471424005 h 15 HYPERLINK

3、l _Toc471424006 实验五 方向观测法测水平角 PAGEREF _Toc471424006 h 18 HYPERLINK l _Toc471424007 实验六 全站仪竖直角测量-三角高程测量 PAGEREF _Toc471424007 h 21 HYPERLINK l _Toc471424008 实验七 图根导线测量 PAGEREF _Toc471424008 h 25 HYPERLINK l _Toc471424010 实验八 一个测站上碎部测量 PAGEREF _Toc471424010 h 28测量实验须知一、测量实验规定（1）在测量实验之前，应复习教材中的有关内容，认真仔

4、细地预习实验指导书，明确目的与要求、熟悉实验步骤、注意有关事项，并准备好所需文具用品，以保证按时完成实验任务。（2）实验分小组进行，组长负责组织协调工作，办理所用仪器工具的借领和归还手续。（3）实验应在规定的时间进行，不得无故缺席或迟到早退；应在指定的场地进行，不得擅自改变地点或离开现场。（4）必须严格遵守本书列出的“测量仪器工具的借领与使用规则”和“测量记录与计算规则”。（5）服从教师的指导，每人都必须认真、仔细地操作，培养独立工作能力和严谨的科学态度，同时要发扬互相协作精神。每项实验都应取得合格的成果并提交书写工整规范的实验报告。（6）实验过程中，应遵守纪律，爱护现场的花草、树木和农作物，

5、爱护周围的各种公共设施。二、测量仪器工具的借领与使用规则（1）测量仪器工具的借领 1）在教师指定的地点办理借领手续，以小组为单位领取仪器工具。 2）借领时应该当场清点检查。实物与清单是否相符，仪器工具及其附件是否齐全，背带及提手是否牢固，脚架是否完好等。如有缺损，可以补领或更换。 3）离开借领地点之前，必须锁好仪器箱并捆扎好各种工具；搬运仪器工具时，必须轻取轻放，避免剧烈震动。 4）借出仪器工具之后，不得与其他小组擅自调换或转借。 5）实验结束，应及时收装仪器工具，送还借领处检查验收，消除借领手续。如有遗失或损坏，应写出书面报告说明情况，并按有关规定给予赔偿。（2）测量仪器使用注意事项 1）携

6、带仪器时，应注意检查仪器箱盖是否关紧锁好，拉手、背带是否牢固。 2）打开仪器箱之后，要看清并记住仪器在箱中的安放位置，避免以后装箱困难。 3）提取仪器之前，应注意先松开制动螺旋，再用双手握住支架或基座轻轻取出仪器，放在三脚架上，保持一手握住仪器，一手去拧连接螺旋，最后旋紧连接螺旋使仪器与脚架连接牢固。 4）装好仪器之后，注意随即关闭仪器箱盖，防止灰尘和湿气进人箱内。仪器箱上严禁坐人。 5）人不离仪器，必须有人看护，切勿将仪器靠在墙边或树上，以防跌损。 6）在野外使用仪器时，应该撑伞，严防日晒雨淋。 7）若发现透镜表面有灰尘或其他污物，应先用软毛刷轻轻拂去，再用镜头纸擦拭，严禁用手帕、粗布或其他

7、纸张擦拭，以免损坏镜头。观测结束后应及时套好物镜盖。 8）各制动螺旋勿扭过紧，微动螺旋和脚螺旋不要旋到顶端。使用各种螺旋都应均匀用力，以免损伤螺纹。 9）转动仪器时，应先松开制动螺旋，再平衡转动。使用微动螺旋时，应先旋紧制动螺旋。动作要准确、轻捷，用力要均匀。 10）使用仪器时，对仪器性能尚未了解的部件，未经指导教师许可，不得擅自操作。 11）仪器装箱时，要放松各制动螺旋，装人箱后先试关一次，在确认安放稳妥后，再拧紧各制动螺旋，以免仪器在箱内晃动。受损，最后关箱上锁。 12）测距仪、电子经纬仪、电子水准仪、全站仪、GPS等电子测量仪器，在野外更换电池时，应先关闭仪器的电源；装箱之前，也必须先关

8、闭电源，才能装箱。 13）仪器搬站时，对于长距离或难行地段，应将仪器装箱，再行搬站。在短距离和平坦地段，先检查连接螺旋，再收拢脚架，一手握基座或支架，一手握脚架，竖直地搬移严禁横杠仪器进行搬移。装有自动归零补偿器的经纬仪搬站时，应先旋转补偿器关闭螺旋将补偿器托起才能搬站，观测时应记住及时打开。（3）测量工具使用注意事项 1）水准尺、标杆禁止横向受力，以防弯曲变形。作业时，水准尺、标杆应由专人认真扶直，不准贴靠树上、墙上或电线杆上，不能磨损尺面分划和漆皮。塔尺的使用，还应注意接口处的正确连接，用后及时收尺。 2）测图板的使用，应注意保护板面，不得乱写乱扎，不能施以重压。 3）皮尺要严防潮湿，万一

9、潮湿，应晾干后再收入尺盒内。 4）钢尺的使用，应防止扭曲、打结和折断，防止行人踩踏或车辆碾压，尽量避免尺身着水。携尺前进时，应将尺身提起，不得沿地面拖行，以防损坏分划。用完钢尺，应擦净、涂油，以防生锈。 5）小件工具如垂球、测钎、尺垫等的使用，应用完即收，防止遗失。 6）测距仪或全站仪使用的反光镜，若发现反光镜表面有灰尘或其他污物，应先用软毛刷轻轻拂去，再镜头纸擦拭。严禁用手帕、粗布或其他纸张擦拭，以免损坏镜面。三、测量记录与计算规则(1)所有观测成果均要使用硬性（2H或3H）铅笔记录，同时熟悉表上各项内容及填写、计算方法。(2)记录观测数据之前，应将表头的仪器型号、日期、天气、测站、观测者及

10、记录者姓名等无一遗漏地填写齐全。(3)观测者读教后，记录者应随即在测量手簿上的相应栏内填写，并复诵回报，以防听错、记错。不得另纸记录事后转抄。(4)记录时要求字体端正清晰，字体的大小一般占格宽的一半左右，字脚靠近底线，留出空隙作改正错误用。(5)数据要全，不能省略零位。如水准尺读数1.300,度盘读数300000中的“0”均应填写。(6)水平角观测，秒值读记错误应重新观测，度、分读记错误可在现场更正，但同一方向盘左、盘右不得同时更改相关数宇。垂直角观测中分的读数，在各测回中不得连环更改。(7)距离测量和水准测量中，厘米及以下数值不得更改，米和分米的读记错误，在同一距离、同一高差的往、返测或两次

11、测量的相关数字不得连环更改。(8)更正错误，均应将错误数字、文字整齐划去，在上方另记正确数字和文字。划改的数字和超限划去的成果，均应注明原因和重测结果的所在页数。(9)按四舍五入，五前单进双舍（或称奇进偶不进）的取数规则进行计算。如数据1.1235和1.1245进位均为l.124。实验一 水准仪认识和使用一、目的与要求1了解DS3型水准仪各部件及作用。2练习水准仪的安置、瞄准与读数。3测量地面两点间的高差。二、计划与设备 1实验学时数安排2学时，实验小组由46人组成。2实验设备为每组DS3型水准仪1台，记录板一块，测伞一把。3实验场地安排不同高度的五根水准尺，各组在练习仪器安置、整平、瞄准、精

12、平、读数的基础上，每人练习观测三根水准尺，分别编号为A、B、C，记录在实验报告中。4实验结束时，每人上交一份实验报告。三、方法与步骤 1安置仪器 将三脚架张开，使其高度在胸口附近，架头大致水平，并将脚尖踩入土中，然后用连接螺旋将仪器连在三脚架上。2认识仪器 了解仪器各部件的名称及其作用并熟悉其使用方法。同时熟悉水准尺的分划注记。3粗略整平 先对向转动两只脚螺旋，使圆水准器气泡向中间移动，再转动另一脚螺旋，使气泡移至居中位置。4瞄准 转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；转动仪器，用准星和照门瞄准水准尺，拧紧制动螺旋（手感螺旋有阻力），转动微动螺旋，使水准尺成像在十字丝交点处。当成像不太清晰时，转动对

13、光螺旋，消除视差，使目标清晰。5精平、读数 在水准管气泡窗观察，转动微倾螺旋使符合水准管气泡两端的半影像吻合，视线即处于精平状态，在同一瞬间立即用中丝在水准尺上读取米、分米、厘米，估读毫米，即读出四位有效数字。四、注意事项 1不要在没有消除视差情况下进行读数。2在水准尺上读数时，符合水准气泡必须居中，不能用脚螺旋调整符合水准气泡居中。实验二 等外水准测量一、目的与要求 1掌握普通水准测量的观测、记录和检核的方法。2掌握水准测量内业成果整理方法。二、计划与设备 1实验安排4学时，实验小组由4 6人组成。2实验设备每组借领DS3水准仪1台，水准尺2根，尺垫2个。3实验场地选定一条闭合（或附合）水准

14、路线，其长度以安置46个测站为宜，中间设待定点B、C、D。4从已知水准点A出发（HA=50.000m），水准测量至B、C、D点，然后再测至A点（或另一个水准点）。根据已知点高程（或假定高程）及各测站的观测高差，计算水准路线的高差闭合差，并检查是否超限。对闭合差进行调整，求出待定点B、C、D的高程。记录计算在实验报告中，每人上交一份实验报告三、方法与步骤 1背离已知点方向为前进方向，前、后视距离大约相等，其距离不超过100m。若A、B、C、D点间距离超过200m，在A、B、C、D点间要设若干转点（转点以TP打头，如TP1、TP2、）。 2每站操作是先用中丝读取后尺读数，记入实验报告的表1中。然后

15、用中丝读取前尺读数，记入表1中。然后立即计算该站的高差。3迁至下一站，继续上述操作程序，直到最后回到A点（或另一个已知水准点）。4根据已知点高程及各测站高差，计算水准路线的高差闭合差，并检查高差闭合差是否超限，其限差公式为： （mm）或 （mm）式中：n 测站数 L 水准路线的长度，以km为单位。5若高差闭合差在容许范围内，则对高差闭合差进行调整，在表2中计算各待定点的高程，并绘制水准线路示意图。四、注意事项 1在每次读数之前，要消除视差，对微倾式水准仪，要使符合水准气泡严格居中，放可读数。2在已知点和待定点上不能放置尺垫，但转点必须用尺垫，在仪器迁站时，前视点的尺垫不能移动。水准测量记录日期

16、：_ _ 年_ _月_ _日 天气：_ _ 仪器型号：_ 组号：_ 观测者：_ _ 记录者：_ _一、水准测量记录及高差计算 实验数据记入表1，并进行高差计算，确保高差总和无误。 表1 水准测量记录 （两次仪器高）测站点号后视读数（m）前视读数（m）高差（m）平均高差（m）备注后前后前后前后前后前后前后前后前后前后前二、待定点高程计算 根据表1计算，填入表2，求待定点高程。 表2 待定点高程计算点号距离测站数高 差 （m）高程（m）（m）备 注观测值改正数平差值辅助计算水准线路示意图 各组同学可根据校内地形，自行拟定水准路线，并将水准路线测绘出来。实验三 DS3型水准仪三、四等水准测量一、目的

17、与要求1、通过一条水准环线的施测，掌握四等精密水准测量的观测和记录，使所学知识得到一次实际的应用。2、熟悉精密水准测量的作业组织和一般作业规定。3、每组选定一条0.61.0Km的闭合水准环线，每人完成不少于一个闭合环的观测、记录、扶尺的作业。4、计算环线闭和差。5、实验教学安排6学时二、实习1、精密水准观测组由57人组成，具体分工是：观测一人，记录一人，打伞一人，扶尺二人，量距二人。 2、各项记录正确整齐，清晰，严禁涂改。原始读数的米、分米值有错时，可以整齐地划去，现场更正，但厘米及其以下读数一律不得更改，如有读错记错，必须重测，严禁涂改。 3、每一站上的记录、计算待检查全部合格后才可迁站。三

18、、四等水准测量的观测程序及操作步骤1、观测程序四等水准测量一般采用DS3级水准仪、双面水准尺观测；四等水准测量观测程序为：后前前后或后后前前。2、观测步骤（DS3级微倾水准仪）1）、用圆水准器粗略整平仪器。2）、照准后视尺黑面，按上、下丝读取视距，精平后读取中丝读数。3）、照准后视尺红面，精平后读取中丝读数。4）、照准前视尺黑面，按上、下丝读取视距，精平后读取中丝读数。5）、照准前视尺红面，精平后读取中丝读数。3、三、四等水准仪限差等级仪器类型标尺类型视线长度m前后视距差m前后视距累积差m视线最低高度基辅分划（黑红面）读数之差mm基辅分划（黑红面）所得高差之差mm往返较差、附合或环形闭合差mm

19、平地山地三S3双面6525三丝能读数23124S1铟钢801.01.5四S3双面80310三丝能读数35206水准测量记录表（表1）测自至年月日 温度：仪器：风向风速：天气：土质：成像：测站编号后尺下丝前尺下丝方向尺标尺读数黑减红备注上丝上丝黑面分划红面分划后距前距视距差dd后前后前h后前后前h后前后前h后前后前h后前后前h后前后前h后前后前h后前后前h 根据表1计算，填入表2，求待定点高程。 表2 待定点高程计算点号距离测站数高 差 （m）高程（m）（m）备 注观测值改正数平差值辅助计算实验四 经纬仪（全站仪）的使用与测回法测水平角一、目的与要求 1了解DJ6型光学经纬仪（或全站仪）各主要部

20、件的名称和作用。2练习全站仪、经纬仪对中、整平、瞄准和读数的方法，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。4掌握测回法观测水平角的观测顺序、记录和计算方法。上、下半测回角值互差不超过40。二、计划与设备 1实验时数安排4学时，实验小组由4 6人组成。2实验设备为每组DJ6型光学经纬仪1台，记录板1块，测钎若干根。3在实验场地每组打一木桩，桩顶钉一小钉或划十字作为测站点，周围布置A、B两个目标，供测角用。4在熟悉经纬仪的使用后，每人用测回法测水平角一个测回，实验结束后，每人交一份实验报告。三、方法与步骤 1经纬仪的安置（1）松开三脚架，安置于测站点上。其高度大约在胸口附近，

21、架头大致水平。（2）打开仪器箱，双手握住仪器支架，将仪器从箱中取出置于三脚架上。一手紧握支架，一手拧紧连结螺旋。2熟悉仪器各部件的名称和作用。3经纬仪的使用对中：调整对中器对光螺旋，看清测站点，依次移动三脚架的其中两个脚，使对中器中的十字丝对准测站点，踩紧三脚架，通过调节三脚架高度使圆水准气泡居中。整平：转动照准部，使水准管平行于任意一对脚螺旋，同时相对旋转这对脚螺旋，绕竖轴转动90，旋转第三只脚螺旋，使气泡居中。再转动90，检查气泡误差，直到小于分划线的一格为止。瞄准：用望远镜上瞄准器瞄准目标，从望远镜中看到目标，旋转望远镜和照准部的制动螺旋，转动目镜螺旋，使十字丝清晰。再转动物镜对光螺旋，

22、使目标影像清晰，转动望远镜和照准部的微动螺旋，使目标被单根竖丝平分，或将目标夹在双根竖丝中央。读数：打开反光镜，调节反光镜使读数窗亮度适当，旋转读数显微镜的目镜，看清读数窗分划，根据使用的仪器用分微尺或测微尺读数。4测回法测水平角（1）度盘配置：设共测n个测回，则第i个测回的度盘位置为略大于若测两个测回，根据公式计算第一测回起始读数稍大于0，第二测回起始读数稍大于90。（2）一测回观测盘左 瞄准左边目标A，进行读数记a1，顺时针方向转动照准部，瞄准右边目标B，进行读数记b1，计算上半测回角值左=b1a1 。盘右 瞄准右目标，进行读数记b2，逆时针方向转动照准部，瞄准目标，进行读数记a2，计算下

23、半测回角值右=b2a2 。检查上、下半测回角值互差是否超限，计算一测回角值 （3）测站观测完毕后，检查各测回角值互差不超过24，计算各测回的平均角值。四、注意事项 1瞄准目标时，尽可能瞄准其底部。2同一测回观测时，切勿误动度盘变换手轮或复测扳手。测回法测水平角记录日期：_ _ 年_ _月_ _日 天气：_ _ 仪器型号：_ 组号：_ 观测者：_ _ 记录者：_ _ _测站目标竖盘位置水平度盘读数半测回角值一测回角值备 注 实验五 方向观测法测水平角一、目的与要求1.掌握水平角观测原理。2.掌握方向观测法测水平角的方法。3. 一测回内2C互差，对J2。对J6不作要求。4.半测回归零差： 对J2，

24、 ；对J6， 。5.各方向盘左、盘右读数的平均值：平均值=盘左读数+（盘右读数180）/2注意：零方向观测两次，应将平均值再取平均。6.归零方向值：将各方向平均值分别减去零方向平均值，即得各方向归零方向值。7.各测回归零方向值的平均值：同一方向值各测回间互差，对J2；对J6。二、计划与设备 1实验时数安排4学时，实验小组由4 6人组成。2实验设备为每组DJ2或DJ6型光学经纬仪1台，记录板1块，测钎若干根。3在实验场地每组布置O、A、B、C、D五个点，如图所示。仪器安置O点，观测A、B、C、D。4在熟悉经纬仪的使用后，每组用方向观测法测水平角4个测回，实验结束后，每人交一份实验报告。三、方法与

25、步骤1. 经纬仪的安置（1）松开三脚架，安置于测站点上。其高度大约在胸口附近，架头大致水平。（2）打开仪器箱，双手握住仪器支架，将仪器从箱中取出置于架关上。一手紧握支架，一手拧紧连结螺旋。2. 对中、整平3. 观测（1）上半测回选择一明显目标A作为起始方向（零方向），用盘左瞄准A，配置度盘，顺时针依次观测A、B，C，D，A。（2）下半测回倒镜成盘右，逆时针依次观测A，D，C，B，A。同理各测回间按1800/n的差值，来配置水平度盘。四、注意事项1瞄准目标时，尽可能瞄准其底部。2同一测回观测时，切勿误动度盘变换手轮或复测扳手。3.严格按观测步骤测量，认真进行记录。水平角方向观测法记录表日期：_

26、_ 年_ _月_ _日 天气：_ _ 仪器型号：_ _ 组号：_ _ 观测者：_ _ 记录者：_ _立测杆者：_ _测站测回数目标水平度盘读数2C()方向值（）归零方向值（）各测回平均方向值（）盘左 （）盘右（）实验六 全站仪竖直角观测-三角高程测量一、实验目的1、掌握竖直角的测量方法。2、掌握竖直角及竖盘指标差的记录、计算方法。二、实训设备及器件：DJ6经纬仪、三脚架、水准尺/标杆。三、课时安排：8学时四、实验步骤及要求1、在实验场上选定一点作为测站A，在A点安置经纬仪，对中、整平后量取仪器高度（精确至0.01m）。转动望远镜，观察所用仪器的竖盘注记形式（如顺时针或是逆时针刻画），确定竖直角

27、的计算公式，并记入备注栏内。2、盘左位置：照准目标B点，转动竖盘指标水准管微动螺旋，使水准管气泡居中(符合气泡影像符合)后，读取竖直度盘的读数L。记录者将读数值L记入竖直角测量记录表中。根据竖直角计算公式，在记录表中计算出盘左时的竖直角aL。4、盘右位置：照准目标B点，转动竖盘指标水准管微动螺旋，使水准管气泡居中(符合气泡影像符合)后，读取其竖直度盘读数R。记录者将读数值R记入竖直角测量记录表中。根据竖直角计算公式，在记录表中计算出盘右时的竖直角aR。5、按照上述步骤完成B点竖直角的二测回和三测回测量工作。6、计算半测回竖直角值（1）顺时针刻画竖盘计算竖直角：aL90L ，aRR270（2）逆

28、时针刻画竖盘计算竖直角：aLL90 ，aR270R7、一测回竖直角计算：x = （aL + aR）/ 28、竖直角测量的限差要求（1）竖盘指标差 x = （aL - aR）/ 2 = （L + R - 360）/ 2 60（2）各测回指标差互差 25（3）同一竖直角各测回互差 25五、实验成果记录表1 竖直角观测成果记录测站测回竖盘位置竖盘读数半测回竖直角度竖盘指标差一测回竖直角度各测回竖直角度A1盘左盘右2盘左盘右3盘左盘右六、实验误差计算（结果是否满足限差要求，并说明原因？）七、实验注意事项1、竖直角的观测是测量工作内容的另一个重要方面，该方法操作也必需严格按照操作步骤进行观测，否则观测的

29、结果也无法利用仪器本身的原理检验所测量的结果的准确性和精确度。2、在测量过程中，要想获得准确可靠的数据，必需对仪器进行严格的对中和整平，并在此基础上，对竖盘指标水准管进行严格细致的调节，直至符合气泡影像符合，水准管气泡居中，否则所测量得到的数据将是无效的数据。另外在每次读数之前都必需对其进行调节，否则将会造成极大的误差甚至是错误。实验七 图根导线测量一、目的与要求1.掌握图根光电导线的布设要求,施测和计算方法。2.限差要求：（1）边长丈量的相对误差不应大于l3000。（2）对中误差应小于3mm。（3）盘左、盘右测角的差值应小于40。（4）图根导线的角度闭合差限差按60计算（n为测角数）。二、计划与设备1实验时数安排10学时，实验小组由46人组成。2. 全站仪1套，记录板1块，木桩和小钉若干。3在实验场地选择一条闭合线路。4每人练习一站的观测，记入实验报告，实验结束时，每人上交一份实验报告。三、方法与步骤1.在测区选定由45个导线点组成的闭合导线,在各导线点打下木桩,钉上小钉或以用油漆标定点位，绘出导线略图。2.用全站仪测量各导线边的边长,读至毫米。3.采用测回法观测导线各转折角(内角),测1个测回。四、注意事项1.导线点间应相互