国开学习网建筑测量实验报告3

实验报告三：导线测量一、实验目的本次导线测量实验，旨在通过实践操作，使学习者深入理解导线测量的基本原理和方法，熟练掌握相关测量仪器（主要为全站仪）的操作技能。具体目标包括：1.掌握导线点的布设原则与实地选点技巧，理解其对后续测量精度的影响。2.熟练运用全站仪进行水平角观测（包括测回法）和距离测量，确保观测数据的准确与规范记录。3.学会对观测数据进行初步检查与整理，识别常见的观测错误。4.掌握导线内业计算的全过程，包括角度闭合差的计算与调整、坐标方位角的推算、坐标增量的计算与闭合差调整，以及各导线点平面坐标的计算。5.培养严谨的测量工作态度、独立分析和解决实际问题的能力，以及团队协作精神，为后续的工程测量实践奠定坚实基础。二、实验仪器与工具本次实验所使用的主要仪器和工具包括：*全站仪一台（含配套电池、反光棱镜组）*三脚架一副（用于安置全站仪）*对中杆若干（用于安置棱镜）*测钎或标记桩若干（用于临时标记点位或方向）*记录手簿若干（用于规范记录观测数据）*铅笔、橡皮、计算器（具备三角函数计算功能）*必要的辅助工具（如卷尺、锤子，视现场情况而定）在实验开始前，需对全站仪进行常规检查，确保仪器各项功能正常，电池电量充足。三、实验原理与方法导线测量是建立平面控制网的常用方法之一，其基本原理是在地面上按一定要求选定一系列的点（导线点），并将它们依次连接成折线形式（导线），然后用测量仪器测定各折线边的长度和各转折角，再根据起算数据（已知点坐标或已知方位角和坐标）推算出各导线点的平面坐标。（一）导线布设形式本次实验主要采用闭合导线形式。闭合导线是从一个已知控制点出发，经过一系列导线点，最后又回到原已知控制点，形成一个闭合多边形。这种形式具有检核条件，便于发现观测错误，提高成果精度。（二）外业工作1.选点与埋桩：根据测区地形条件和测量精度要求，在测区内选择视野开阔、通视良好、便于安置仪器和保存点位的导线点。点位选定后，应做好标记，必要时埋设临时或永久标志。2.测角：使用全站仪按测回法观测导线的转折角（通常为左角，即位于导线前进方向左侧的角）。对于DJ级全站仪，一般观测一测回，需盘左、盘右观测以消除部分仪器误差。3.量边：使用全站仪测量各导线边的水平距离。全站仪测距精度较高，通常直接读取平距。观测时应注意棱镜中心与测点中心的准确对中。4.联测：若为闭合导线，需已知一个起算点的坐标和一条边的坐标方位角作为起算数据。（三）内业计算1.数据检核：首先对观测的角度和距离数据进行检查，确保记录无误、观测方法正确，剔除或重测错误数据。2.角度闭合差的计算与调整：对于闭合导线，其内角和理论值为（n-2）×180°（n为导线边数）。观测内角和与理论值之差即为角度闭合差。若闭合差在允许范围内，则按与测站数成正比的原则，将闭合差反符号平均分配到各观测角中。3.坐标方位角的推算：根据已知边的坐标方位角和调整后的各转折角，按公式依次推算各导线边的坐标方位角。4.坐标增量计算与闭合差调整：根据各导线边的水平距离和推算出的坐标方位角，计算各边的坐标增量（Δx=D×cosα，Δy=D×sinα）。闭合导线的纵、横坐标增量代数和理论上应为零，其与实际计算值之差即为纵、横坐标增量闭合差。合导线的全长闭合差为二者平方和的平方根，若在允许范围内，则按与边长成正比的原则，将纵、横坐标增量闭合差反符号分配到各坐标增量中。5.导线点坐标计算：根据已知点坐标和调整后的坐标增量，依次推算各导线点的坐标。最后推算出的起始点坐标应与已知坐标一致，以作检核。四、实验内容与步骤（一）外业观测1.现场踏勘与选点：在指定测区范围内，根据导线测量的选点原则，共同商议选定4-6个导线点，组成闭合导线。用测钎或油漆在地面做好标记。2.全站仪安置与对中整平：将全站仪安置于其中一个导线点（设为A点），进行对中（使仪器中心与测点中心在同一铅垂线上）和整平（使仪器竖轴铅垂，水平度盘水平）。3.测角（以测回法观测左角为例）：*在A点安置仪器，盘左位置瞄准后视点（设为B点），配置度盘读数为0°00′00″（或略大于0°）。*顺时针旋转照准部，瞄准前视点（设为C点），读取水平度盘读数，记入手簿。此为上半测回。*纵转望远镜，盘右位置，先瞄准前视点C，读取水平度盘读数。*逆时针旋转照准部，瞄准后视点B，读取水平度盘读数。此为下半测回。*计算上、下半测回角值，其差值若在限差范围内，取平均值作为一测回角值。*依次在各导线点上按上述步骤观测各转折角。4.量边：*在测角的同时或测角完成后，在同一测站上，瞄准前视点棱镜中心，使用全站仪测量两点间的水平距离。*每边距离可观测1-2次，取平均值作为该边的水平距离。记录仪器高和棱镜高（若仅为平面坐标测量，可忽略，但精确测量时需考虑）。5.记录：所有观测数据（角度、距离、仪器高、棱镜高、天气情况、观测者、记录者等）均需及时、准确、清晰地记录在手簿中，不得涂改，有误应按规范方法划改。（二）内业计算1.数据整理与检核：将外业手簿中的观测数据转录到计算表格中，仔细核对，确保无误。检查角度观测的测回差是否超限。2.角度闭合差计算与调整：*计算观测内角和Σβ测。*计算理论内角和Σβ理=(n-2)×180°。*计算角度闭合差fβ=Σβ测-Σβ理。*判断fβ是否在允许范围内（对于图根导线，一般fβ容=±60″√n，n为测站数）。*若fβ≤fβ容，则计算各角的改正数vβ=-fβ/n，并将改正数加到各观测角上，得到改正后的角值β改=β测+vβ。改正后的内角和应为Σβ理。3.坐标方位角推算：根据已知边的坐标方位角αAB和改正后的转折角β改，按公式α前=α后+180°-β改左（左角）进行推算。若计算结果大于360°，则减去360°；若为负值，则加上360°，使其在0°-360°之间。推算至最后一条边时，其坐标方位角应与已知起始边的坐标方位角（闭合导线中，最后一条边的前视点为起始点，需注意推算方向）一致，以验证计算正确性。4.坐标增量计算：根据各边的水平距离D和推算出的坐标方位角α，计算Δx=D×cosα，Δy=D×sinα。5.坐标增量闭合差计算与调整：*计算纵、横坐标增量代数和ΣΔx测、ΣΔy测。*闭合导线的纵、横坐标增量闭合差fx=ΣΔx测，fy=ΣΔy测。*计算导线全长闭合差fd=√(fx²+fy²)。*计算导线全长相对闭合差K=fd/ΣD（ΣD为导线总长度），并将其化为1/K的形式。判断K是否在允许范围内（图根导线一般K容≤1/2000或1/1000）。*若K≤K容，则计算各边坐标增量改正数：vΔx=-fx/ΣD×Di，vΔy=-fy/ΣD×Di。*计算改正后的坐标增量：Δx改=Δx测+vΔx，Δy改=Δy测+vΔy。改正后纵、横坐标增量代数和应分别为零。6.坐标计算：根据已知点的坐标（设A点坐标为xA,yA），依次计算各导线点的坐标：xB=xA+ΔxAB改，yB=yA+ΔyAB改；xC=xB+ΔxBC改，yC=yB+ΔyBC改；依此类推，直至推算出最后一个导线点的坐标，并应与起始点A的坐标一致。五、实验数据记录与处理（注：此处应附上实际的外业观测手簿抄录和内业计算表格。以下为示意性说明，实际操作中需详细记录和计算。）示例：闭合导线内业计算表（部分）点号观测角β测(°′″)改正数vβ(″)改正角β改(°′″)坐标方位角α(°′″)边长D(m)Δx测(m)Δy测(m)vΔx(m)vΔy(m)Δx改(m)Δy改(m)坐标(m):---:---------------:-----------:--------------:----------------:--------:-------:-------:-------:-------:--------:--------:-------------A123°45′06″xA=...,yA=...105°12′30″-5105°12′25″67.89..................B(推算值)xB=...,yB=...........................................................................A(应与起始α一致)xA=...,yA=...**Σ****Σβ测=...****Σvβ=...****Σβ改=...****ΣD=...****ΣΔx测=...****ΣΔy测=...****ΣvΔx=...****ΣvΔy=...****ΣΔx改=0****ΣΔy改=0**角度闭合差计算：n=...(导线点数，即转折角数)Σβ理=(n-2)×180°=...fβ=Σβ测-Σβ理=...(″)fβ容=±60″√n=...(″)∵fβ<fβ容，∴合格。vβ=-fβ/n≈...(″)(取整，注意总和与-fβ相等)坐标增量闭合差及全长相对闭合差计算：fx=ΣΔx测=...(m)fy=ΣΔy测=...(m)fd=√(fx²+fy²)=...(m)K=fd/ΣD=1/(...)K容=1/2000∵K<K容，∴合格。六、实验成果与精度评定1.导线点坐标成果表：（列出所有导线点的最终坐标）*A点：XA=...,YA=...*B点：XB=...,YB=...*C点：XC=...,YC=...*...2.精度评定：*角度闭合差fβ=...(″)，允许闭合差fβ容=...(″)，fβ<fβ容，角度观测精度合格。*导线全长闭合差fd=...(m)。*导线全长相对闭合差K=1/...，允许相对闭合差K容=1/2000，K<K容，导线测量整体精度合格。七、实验注意事项与体会（一）注意事项1.选点至关重要：点位应选在土质坚实、视野开阔、通视良好、便于安置仪器的地方，避免旁折光影响较大的环境（如靠近热源、高压线等）。导线点间距离应大致均匀，不宜过长或过短。2.仪器操作规范：对中整平是基础，直接影响测角和量边精度。对中误差应尽可能小，整平需仔细，确保水准气泡严格居中。3.数据记录真实准确：观测数据应直接记入手簿，不得涂改、伪造。记错时应按规范方法划改（将错误数据划去，在其上方填写正确数据，并注明原因）。记录应清晰、完整，包含必要的备注信息（如天气、仪器型号、观测时间等）。4.测角与量边细节：测角时，目标成像应清晰稳定，照准目标时尽量瞄准目标底部或十字丝交点对准棱镜中心。盘左盘右观测可有效消除某些仪器误差。量边时，应注意棱镜常数的设置是否正确，对于较长距离或特殊地形，应考虑大气改正等因素。5.安全意识：在公路旁或人员往来密集区域作业时，应注意人身和仪器安全，必要时设专人警戒。（二）实验体会与讨论本次导线测量实验，从外业的选点、观测到内业的数据处理与计算，每一个环节都需要细致和严谨。最初进行选点时，我们对“通视良好”的理解不够深入，导致个别点间观测时需要多次移动棱镜位置以避开遮挡，这提醒我们理论知识必须与实际地形相结合。在全站仪操作方面，通过反复练习，对中整平的速度和精度都有了明显提升。测回法观测角度时，盘左盘右读数的差异直观地让我们理解了仪器误差的存在及其抵消方法。数据记录过程中，曾因一时疏忽差点记错读数，幸好及时发现并纠正，这让我深刻认识到测量工作“失之毫厘，谬以千里”的严谨性。内业计算是导线测量的关键环节，涉及大量公式的应用和数据的加减乘除。起初，在角度闭合差调整和坐标方位角推算时，容易出现计算错误或方向混淆。通过分步检核、多人核对的方式，有效减少了错误。特别是在坐标增量闭合差调整后，推算出的起始点坐标与已知坐标完全一致时，那种成就感是难以言喻的。这不仅验证了我们外业观测的质量，也体现了内业计算的准确性。导线全长相对闭合差K是衡量导线测量精度的重要指标。本次实验成果K值小于允许值，表明测量成果符合要求。但若想进一步提高精度，可以从提高对中整平精度、增加测回数、选择更有利的观测时段等方面入手。通过本次实验，我不仅巩固了课堂所学的导线测量理论知识，更重要的是掌握了实际操作技能和数据