测量学实验报告

一．自动安平水准仪的使用

一．目的和要求

（1）了解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）练习水准仪的安置、整平、瞄准与读数；

二．仪器（自动安平水准仪、水准尺、三脚架）

（一）．自动安平水准仪的工作原理以及简要介绍

水准仪是提供水平视线来测定高差的仪器，主要有自动安平水准仪、微倾式水准仪、数字水准仪。通过补偿器获得水平视线读数的水准仪称为自动安平水准仪，通过调整水准仪使管水准仪气泡居中来获得水平视线的水准仪称为微倾式水准仪。在这里，我们主要介绍的是自动安平水准仪。

基本构造：基座、度盘、目镜、防尘罩、圆水泡、粗瞄准器、物镜罩、调焦手轮、水平微动螺旋、脚螺丝手轮、水泡观察器、读盘刻度线；

1.望远镜

望远镜是用来找准远处树立的水准尺并读出水准尺上的读数，要求望远镜能看清水准尺上的的分划注记并有读数标志。自动安平水准仪的望远镜主要是由物镜、目镜、物镜调焦透镜和十字丝划板组成的。十字丝分划板上有两条相互垂直的长线，竖直的长线为竖丝，横的一条称为中丝是为了瞄准目标和读取数据用的。在中丝的上下还对称地可有两条横短线，可以用来测定距离，称为视距丝。目标有远近，观测目标时转动物镜对光螺旋是不同的目标成像在十字丝上面。上述调节望远镜的操作，称为调焦或对光。读书时，用十字丝中丝截取水准尺上的读数。

2.水准器

自动安平水准仪的圆水准器，是用来只是仪器竖轴是否竖直的装置。时期居中的操作在下面会介绍到。

3基座

基座主要有轴座、脚螺旋、底板构成。几座的作用是支撑仪器的上部并三角架相连。

（3）水准尺

   水准尺是水准测量的主要工具，在水准测量时与水准仪配套使用。我们使用的是双面水准尺，该类水准尺有两个显著的特点：第一，尺面基本划分为1cm，黑白相间的一面为黑面尺，红白相间的一面为红面尺；第二，必须成对使用。为了避免在观测读数时产生印象错误，每对双面尺的黑面底部读数都为0，而红面尺的底部读数为4687mm和4787mm,切不可将两根4687和4787的标尺配对使用。

三水准尺的使用

（一）安置水准仪

打开三脚架并使高度适中，取出水准仪，置于三脚架上并将其固定。

（二）整平

整平是借助圆水准器的气泡居中，使仪器数轴大致铅直，从而使视准轴大致水平。

操作过程：

1.先旋转两个脚螺旋，在旋转第三个脚螺旋

2.旋转两个焦螺旋式必须作相对转动，即旋转方向要相反

3.移动方向始终和左手大拇指移动方向一致

（三）瞄准水准

首先进行目镜对光，即把望远镜对向明亮的背景，转动目镜对光螺旋，使十字丝清晰。转动望远镜，拧紧制动螺旋。然后从望远镜中进行观察，转动物镜对光螺旋进行对光，使目标清晰，在转动微动螺旋，使竖丝对准水准尺。

（四）读数

水准尺的读数由下而上，用视距中丝水准尺上的读数

（五）扶尺

水准尺左右倾斜容易在望远镜上发现，可及时纠正。当水准尺前后倾斜时，观测员难以发现，导致读书偏大，所以扶尺员应该站在尺后进行扶尺。

（六）搬站

（七）将仪器顺利、安全地搬到下一站。

记录格式

一．实验名称：水准测量和水准测量的检核

二．实验原理：1利用水准仪提供的水平视线，读取竖立于两个点之上的水准尺的读数，从而测定两点的高差，再根据已知点的高程算出待测点的高程

          2.由于在测量时存在误差，因此采用成果检核的方法来判断所测数据是否满足要求。其中成果检核的方式有三种，我们小组采用了附和路线的方式

三．实验器材：自动安平水准仪、三脚架、水准尺

实验目的：通过实地进行水准测量，测出一系列的数据，经过整理和运算，得到一个未知点的高度，并通过水准检核，得到误差，从而帮助我们了解怎样使用水准仪，怎样处理实验数据以及怎样计算误差。最后以表格的形式将本次试验的成果表现出来

四．实验步骤

测量山坡上一点p的高程

步骤：1从实验器具室里，以小组为单位领取实验器材，包括水准仪、三脚架及水准尺

      将三角架固定在一块稍平的的草地上，将水准仪固定在三脚架上，并且调节三脚架的高度，使其与人的高度相适应

      2选A和B两点为所要测得点，其中A带你的高程已知，例如选择平坦的马路；B点的高程需要我们来测量，选在一个小山坡上，并在A和A点标明记号

      3调节水准仪的脚螺丝手轮，是水准气泡居中，并且记下读盘刻度的位置

      4先测量A点的高程，就是先把水准尺固定在A点，人观察目镜，调节水准仪的调焦手轮与水平微动螺旋，找到水准尺，使其在目镜中变得清晰，并使中丝对准水准尺，找到中丝，记下读数

      5 转动度盘，根据之前纪录的刻度线的位置，旋转180度，并且按照上述步骤四，测出B点的读数

      6数据处理，将所记录的数据按照要求进行处理，计算得到高程差，根据HB=HA+HAB=HA+（a-b）,计算出B点的高程

图如所示

五．测站检核（采用闭合水准路线的方法）

步骤一：根据第一个实验的方法测出M1M2的的高程

步骤二：在M1、M2两点之间再选择3点，但这三点不在同一条直线上，记录这三点为A、B、C

步骤三：分别测出hM1A、hAB、hBC、hM2C的高差，注意都是前视减去后视，且记录下来

步骤四：数据处理，算出M1、M2两点的高程差，算出hM1A+hAB+hBC+hM2C，两者进行比较

数据结果如下所示

实验三  经纬仪的使用

一、目的和要求

1.了解ET-02/05电子经纬仪的基本构造及其主要部分的名称及作用；

  2.练习经纬仪对中、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

ET-02/05电子经纬仪1，木桩1，伞1.

三、方法和步骤

1.经纬仪的安置、对中、整平

（1）在地面打一木桩，桩顶钉一小钉或划十字作为测站点；

（2）松开三脚架，安置于测站上，使高度适当，架头大致水平。打开仪器箱，双手握住仪器支架，将仪器取出，置于架头上。一手紧握支架，一手拧紧连接螺旋你；

（3）对中  挂上垂球，平移三脚架，使垂球尖大致对准测站点，并注意架头水平，踩紧三脚架。稍松连接螺旋，两手扶住基座，在架头上平移仪器，使垂球尖端准确对准测站点，再拧紧链接螺旋；

（4）整平  转动照准部——气泡居中——将仪器绕数轴转90度——气泡居中。如此反复调试，直到仪器转到任何方向，气泡中心不偏移水准管零点一格为止。

2.瞄准目标

（1）将望远镜对向天空，转动目镜使十字丝清晰；

（2）用望远镜上的概略瞄准器瞄准目标，再从望远镜中观看，若目标位于视场内，可固定望远镜制动螺旋和水平制动螺旋；

（3）转动物镜对光螺旋使目标影像清晰，再调节望远镜和照准部微动螺旋，用十字丝的纵丝平分目标；

（4）眼睛微微左右移动，检查有无视差，若有，转动物镜对光螺旋予以消除。

3.读数

（1）调节反光镜使读数窗亮度适当；

（2）旋转读数显微镜的目镜，使度盘及分微尺的刻度清晰，并区别水平度盘与竖盘读数窗；

（3）读取位于分微尺上的度盘刻划线所注记的度数，从分微尺上读取该刻划线所在位置的分数，估计至0.1分。

盘左瞄准目标，读出水平度盘读数，纵转望远镜，盘右再瞄准该目标读数，两次读数之差约为180度，以此检核瞄准和读数是否正确。

 四、实验结果

实验四  经纬仪的角度测量

实验时间： 2011年5月       实验地点：思禹建工楼前大草坪

实验目的：  掌握测回法测量水平角的方法、记录及计算；

实验步骤: 

1.选o点作为控制点，将仪器安置在O点；

2.仪器对中、整平；

3.调节望远镜，使十字丝清晰；

4.选两个点作为碎部点，分别记为1、2，做好标记；

5.仪器调至盘左位置，瞄准点1，读数并记录；

6.顺时针转动仪器，瞄准目标点2，读数并记录；

7.将仪器调至盘右位置，瞄准点2，方法如上，逆时针转动仪器，瞄准点2，分别读数记录。

 测绘法观测手簿

盘右位置半测回角值计算：ａ２＝２７１°４５′００″－１８０°１１′３０″＝９１°３３′３０″

测回角值：（９１°３３′００″＋　９１°３３′３０″）＼２　＝９１°３３′１５″

实验五  全圆方向观测法测量水平角

方法和步骤：

（1）选定一点O，安置经纬仪在O点，对中整平。

（2）选定A、B、C、D四个测量目标。

（3）盘左位置，观测所选定的起始方向A，置零，读数并记录。

（4）顺时针方向转动照准部，依次瞄准B、C、D各点，分别读数并记录，检查归零差是否超过限差。

（5）纵转望远镜成盘右位置。逆时针方向依次瞄准A、D、C、B各点，并将读数记录，检查归零差是否超过限差。

（6）第二人观测时，起始方向的度盘读数安置于0°，按前面的步骤进行第二测回。

（7）计算两倍照准差。

（8）计算各方向的平均读数。

（9）计算归零后的方向值，即将各方向的平均读数减去起始方向的平均读数。

（10）计算各测回归零后方向值得平均值。

全圆方向观测法测水平角表格

全圆观测法

实验六  竖直角测量

实验内容：竖直角测量。

仪器和工具：经纬仪1台；木桩1个；伞重；记录本1个。

测量学原理：竖直角是同一竖直平面里视线与水平线的夹角，其角值为0°~90°。如视线向上倾斜，竖直角为仰角，符号为正；视线向下倾斜，竖直角为俯角，符号为负。

竖直角读数显示：

一般选择天顶或者水平方向为0°方向。

竖直角的观测和计算：

仪器安置、对中、整平。

观测方法有盘左和盘右法。

方法和步骤：

⑴在测站点O上安置仪器，对中、整平后，选定A、B两个目标。

⑵盘左，用十字丝中切于目标顶端，转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数L，记入手簿并算出竖直角αL。

⑶盘右，同法观测A目标，读取盘右读数R，记录并算出竖直角αR。

⑷计算竖直角平均值α=1/2(αR+αL)或α=1/2(R-L-180º)。

⑸同法测定B目标的竖直角。

数据记录

竖 直 角 观 测 手 簿

一、目的和要求

（1）练习用视距法测定地面两点间的水平距离和高差。

（2）水平距离和高差要往、返测量，往返测得水平距离的相对误差不大于1/300，高差之差应不大于5cm。

二、仪器和工具

经纬仪1台，视距尺1把，木桩2个，伞1把，记录本1个，计算器1台，钢卷尺1盘。

三、方法和步骤

（1）在地面任意选择A、B两点，相距约100米，各打一木桩。

（2）安置仪器于A点，用皮尺量出仪器高i（自桩顶量至仪器横轴，精确到厘米），在B点竖立视距尺。

（3）盘左，用中横丝对准视距尺上仪器高i附近，再使上丝对准尺上整分米处，设读数为b，然后读取下丝读数a（精确到毫米）并记录，立即算出视距间隔l=a-b。

（4）转动望远镜微动螺旋使中横丝对准尺上的仪器高i处；转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读竖盘读数并记录，算出竖直角α。

（5）盘右，重复步骤3-4测得视距间隔l与竖直角α。

（6）用盘左、盘右观测的视距间隔平均值和竖直角的平均值，计算A、B两点的水平距离和高差

水平距离              D=klcos*2（取至0.1m）

高差                  h=Dtanα（取至0.01m）

(7)将仪器安置于B点，重新量取仪器高i，在A点竖立视距尺，由另一观测者于盘左、盘右两个位置，使中丝对准尺上高度v处，读记上、中、下三丝读数（上、下丝均读至毫米）和竖盘读数。计算出水平距离和高差。这时，高差h=Dtanα+(i-v)。检查往、返测得水平距离和高差是否超限。

数据记录      

一、目的和要求

  1.练习用精确法测设已知水平角，要求角度误差不超过±40″；

   2.练习测设已知水平距离，测设精度要求相对误差不应低于1/5000.

二、仪器和工具

   经纬仪1，钢尺1，木桩5，测钎6，斧1，伞1，记录本1，水准仪1，水准尺1，温度计1，弹簧秤1.

三、方法和步骤

  1.测设角值为β的水平角。

   （1）在地面选A、B两点打桩，作为已知方向，安置经纬仪于B点，瞄准A点并使水平度盘读数为0°00′00″；

   （2）顺时针方向转动照准部，使度盘读数为β，在此方向打桩为C点，在桩顶标出视线方向和C点的点位，并量出BC距离。用测回法观测∠ABC两个测回，取其平均值为β1；

   （3）计算改正数，过C点作BC的垂线，沿垂线向外或向内量取CC1点，则∠AB C1即为要测设的β角。再次检测改正，直到满足精度要求为止。

  2.测设长度为D的水平距离

  利用测设水平角的桩点，沿ＢC1方向测设水平距离为Ｄ的线段BE。

  （1）安置经纬仪于B点，用钢尺沿ＢC1方向概量长度D，并钉出各尺段桩，用检定过的钢尺按精密量距的方法往、返测定距离，并记下丈量时的温度；

  （2）用水准仪往、返测量各桩顶间的高差，两次测得高差之差不超过10mm时，取其平均值作为成果；

  （3）将往、返测得的距离分别加尺长、温度和倾斜改正后，取其平均值为D′，与要测设的长度D相比较求出改正数△D=D- D′；

  （4）若△D为负，则应由E点向B点改正，若△D为正，则以相反的方向改正。最后再检测BE的距离，它与设计的距离之差的相对误差不得低于1/5000.

四、实验结果

实验目的：掌握选择地形点要领。

实验步骤：

1．在测站点O安置经纬仪，对中、整平后，选一点作为控制点，记为点Ｏ`。

2．盘左瞄准Ｏ`，读数并记录, 盘右瞄准Ｏ`，读数并记录,

3．在控制点O`安置经纬仪，对中、整平后，再选定碎部点1、2、3、4、5、6、7、8。

4．顺时针转动照准部，依次瞄准1、2、3、4和5、6、7、8，读数并记录。

5．盘右，逆时针方向依次瞄准1、2、3、4和5、6、7、8，读数并记录。

6．计算两倍照准差、各方向的平均读数及归零差。

地形图测绘记录表

1、在A点安置仪器,量出仪器高i,B点竖立视距尺。

2、盘左，中横丝对准视距尺i附近，读取上下丝度数分别为b、a，视距间隔lL=a-b。

3、调整竖盘指标水准管使其水泡居中，读数记录，算得竖直角aL。

4、盘右，重复步骤3与4，测得视距间隔lR与竖直角aR。

5、算得A、B两点水平距离D。   D=klcos2a      

6、将仪器安置于B点，A点安视距尺，同理得水平距离。检查是否超限。

实验十  地形图应用、内业

一、实验名称：地形图应用、内业

二、目的和要求

1．练习利用地形图绘制纵断面图，要求水平距离比例尺为1：2000，高程比例尺为1：500；

2．应用地形图进行场地平整的土方量概算。

三、仪器和工具

比例尺，三角板，铅笔，橡皮，分规，毫米方格纸。

四、方式和步骤

1．绘制从92.5高程点至580图根点的断面图

（1）画水平线，过直线垂线按规定的高程比例尺在垂线上标注高程；

（2）在地形图上从92.5高程点至580图根点方向量取各等高线与方向线的交点至92.5高程点的距离，按规定的水平比例尺在各点依次截注与水平线上；

（3）根据各点的高程按高程比例尺在各点作垂线；

（4）用平滑曲线连接相临点。

2．平整场地

（1）在拟平整场地范围内绘制边长为1cm的方格；

（2）根据等高线用内插法求出各方格顶点的高程；

（3）计算设计高程（平均高程）：

设计高程=（角点高程之和*1+边点高程之和*2+拐点高程之和*3+中点高程之和*4）/（4*总方格数）；

（4）在地形图上用内插法绘出设计高程

（5）计算填、挖高度：填、挖高程=地面高程-设计高程

（6）计算填、挖土方量：

角点：填（挖）高度*1/4方格面积

边点：填（挖）高度*2/4方格面积

拐点：填（挖）高度*3/4方格面积

中点：填（挖）高度*方格面积

五、实验记录

注：高程1：500   距离1：2000

注：方格边长为1cm（高程等高线略）

设计高程H0=1/4[40+47.61+43.7+37.9+2(44.8+41.5+41+40.4+47.61+47.6)+4(45.4+44.6)]

≈43.95(m)

则挖土方量=400（085*1/2+3.66*1/4+3.65*1/2+3.66*1/2+.65+1.45）=2838

  填土方量=400（3.95*1/4+6.05*1/4+0.25*1/4+2.45*1/2+2.95*1/2+3.55*1/2）=2815