中南大学测量学基础实验指导书

《测量学》实验指导书（适合非测绘专业）

二００五年六月

测量实验注意事项

1、实验前必须阅读有关教材及本实验指导书，初步了解实验内容、要求与步骤。

2、实验记录书写工整，不可潦草或涂改，并按规定填写实验组号、日期、天气、仪器名称及组员的姓名等。

3、各项记录必须于测量进行时立即记下，不可另以纸条记录，事后抄写。

4、记录者在记录数据时，应向观测者回报读数，以免记错。

5、数据要全，不能省略零位。如水准尺读数1300, 度盘读数中的“ 0 ” 均应全部填写。

6、记录数字若有错误，不得涂改，也不可用橡皮擦拭，而应在错误数字上划一斜杠，将改正之数记于其旁。

7、简单计算及必要的检验，应在测量进行时算出。按四舍六入、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 2.3235 和 2.3245 进位均为 2.324 。

8、实验结束时，应把实验结果交给指导教师审阅，符合要求并经允许，方可收拾仪器结束实验，并按实验开始时领取仪器的位置，归还仪器与工具。

9、实验完毕后要及时编写实验报告。并在下次实验课前上交实验指导教师批阅。

测量仪器操作细则

1、测量仪器必须爱护，防止振动、日晒、雨淋，不应坐在仪器箱子上。

2、开箱提取仪器

1）先安置三脚架，将各架腿插入土中，使三脚架稳妥。启箱取出仪器前应看清仪器在箱中的位置，以免装箱时发生困难。

2）从箱中取出仪器时，不可握拿望远镜，应双手握住基座或远镜望的支架，取出仪器后小心地安置在三脚架上，并立即旋紧仪器与三脚架的中心连接螺旋。

3、野外作业

1）仪器上的光学部分（如镜头等）严禁用手帕、纸张等物擦试，以免损坏镜头上之药膜。

2）作业时须握住支架转动，不得握住望远镜旋转，使用仪器各螺旋必须十分小心，用力要适度。

3）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。

4）仪器所在地必须时时有人，做到人不离仪器，并防止其他无关人员使弄仪器。

5）在太阳或细雨下使用仪器时，必须撑伞，特别注意仪器不得受潮。

4、搬移仪器

1）搬移仪器前应使望远镜物镜对向度盘中心。若为水准仪，物镜应向后。

2）搬移仪器时先检查一下连接螺旋，必须一手握住仪器的基座或支架，一手抱住三脚架，竖向稳妥地搬移，不得横放在肩上或横抱在胸前以免损坏仪器，当距离较长时，必须装箱搬移。

3）搬移仪器时须带走仪器箱及有关工具。

5、使用完毕

1）应清除仪器及箱子上的灰尘、脏物和三脚架上的泥土，将基座的脚螺旋处于大致相同的高度。

2）测距仪、电子经纬仪、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，也必须先关闭电源，才能装箱。

3）松连接螺旋，卸下仪器装入箱子后，应该松开有关的制动螺旋。

4）箱门要关紧，并立即扣上门扣或上锁。

5）工作完毕应检点一切附件与工具，以防遗失。

6、其它工具

1）水准尺、花杆等木制品不可受横向压力，以免弯曲变形，也应该轻取轻放；切勿将仪器工具贴靠树上、墙上或电线杆上，以防跌损。

2）一切仪器工具必须保持完整、清洁，不得任意放置，并需由专人保管，小件工具如测钎、垂球等尤应防止遗失。

7、一切仪器工具若发生故障，应及时向指导教师或实验室工作人员回报，不得自行处理，若有损坏，遗失应写书面检查，进行登记、酌情赔偿。

目录

实验一水准仪的认识与使用 (5)

实验二普通水准测量 (7)

实验三光学经纬仪的使用 (10)

实验四水平角观测（测回法） (11)

实验五视距测量 (14)

实验六全站仪的认识与使用 (18)

实验七图根导线测量 (20)

实验八数字地籍测图的野外采集数据 (24)

实验九数字地籍测图的内业成图 (25)

实验十建筑施工测量 (27)

实验一：水准仪的认识与使用

学时：2学时

实验性质：基础性实验

一、目的与要求

（1）了解ＤＳ３水准仪的构造，认识主要部件的名称、性能和作用；

（2）练习水准仪的安置、整平和读数；

（3）能测定两点间高差。

二、仪器与工具

每四人一组，领取：ＤＳ３级水准仪一台，单面水准尺一根，记录板一块，尺垫一个，测伞一把。

三、实验步骤

1、水准仪的安置与认识

（1）安置水准仪于A、B两点间（A、B相距约40～50米）。松开架腿，按需调整其高度并旋紧螺旋固定之，打开三脚架，使其架头大致水平，踩实架腿。打开仪器箱（注意仪器的放置），取出仪器安置在架头上，旋紧中心螺旋。

（2）认识仪器。认识各部件的名称，了解各部件的作用与性能；认识水准标尺的分划注记。

2、水准仪的使用

（1）粗平。通过旋转仪器的脚螺旋使圆水准器气泡居中。

（2）瞄准。用望远镜瞄准水准尺的步骤如下：转动目镜调焦螺旋，使十字丝十分清晰；转动望远镜，通过望远镜上的准星和缺口粗略瞄准标尺，旋紧制动螺旋；转动物镜调焦螺旋，使水准尺分划十分清晰；旋转微动螺旋，精确瞄准水准尺（使水准尺像的一侧靠近十字丝纵丝）；眼睛上下移动检查是否存在视差，并消除视差。

（3）精平。调节微倾螺旋使水准管气泡居中；从目镜旁的气泡观察窗口中观察符合气泡的像是否符合，若符合表示气泡居中。

（4）读数。DS3水准仪望远镜成像是倒像，水准尺要倒立。读数时，从上

往下数。读取Ａ点尺上读数，并记录。

同法读取Ｂ点尺上读数，记录。 3、计算Ａ、Ｂ两点高差：

AB h A B =-尺上读数尺上读数，B A AB H H h =+

四、注意事项

（1）脚架要安置稳妥，高度适中，架腿螺旋要旋紧。 （2）每次读数前均要调节微倾螺旋使符合水准管气泡居中。 （3）要注意消除视差。

（4）读数时，应以中丝读取，由小往大读取。 五、应交成果

（1）记录手薄；

班组： 观测者姓名、学号： 日期： 指导教师：

（2）实验报告。

六、思考题

1、脚螺旋和圆水准器、目镜筒、准星和照门、对光螺旋、制动和微动螺旋以及微倾螺旋和水准管各部件的用途和用法？

2、水准仪操作的先后次序是什么？

实验二 普通水准测量

学时：2学时

实验性质：基础性实验 一、目的与要求

（1）根据已知水准点测算待定点的高程；

（2）高程闭合差应)mm ≤±。 二、仪器与工具

每四人一组，领取：DS3级水准仪一台，水准尺两根，记录板一块，尺垫两个。

三、实验步骤

选定一条闭合或符合水准路线，安置4～6测站（最好为偶数站以消除水准尺的零点差引起的误差）。

1、施测第一站，在已知水准点与转点1大约等距处安置水准仪并粗平，在水准点（后视点）上立尺，瞄准、精平、读取后视中丝读数a1；转动望远镜瞄准转点１（尺垫突起处）上标尺，瞄准、精平、读取前视中丝读数b1，记入手簿。并计算高差h1=后视读数-前视读数=a1-b1,并记入表格。

2、变动仪器高度，再观测一次，仪器高度变化10cm以上，两次高差之差不超过５毫米，取其中数作为该站的高差并记录表格。若超限，重新观测。

注意：转点1不能移动。

3、施测第二站，将水准仪迁站至转点１与转点２大约等距处安置并粗平，瞄准、精平、读取转点1上标尺后视读数a2；转动望远镜、瞄准、精平、读取转点2上标尺前视读数b2, 记入手簿，并计算高差h2。同样变仪高再观测一次，取中数。

4、同法继续进行，直至返回原水准点（或另一水准点上），组成闭合（或附合）水准路线。

5、成果检核。

（1）计算检核

a b h

-=

∑∑∑

（2）计算高差闭合差，看是否符合要求，否则进行重测。

6、计算改正后高差以及待定点的高程。

四、注意事项

1）水准点和待定点上不要放置尺垫；

2）每站只能调节脚螺旋一次，每次读数前要调节水准管气泡居中；

3）读完后视读数仪器不能搬迁，读完前视读数尺垫不能动。

4）读数时，水准尺要立直。

五、应交成果

（1）记录手薄；

（2）实验报告。

六、思考题

1、转点在水准测量中的作用？

2、视差对观测有何影响？如何消除？

实验三光学经纬仪的使用

学时：2学时

实验性质：基础性实验

一、目的与要求

１）了解ＤＪ６级光学经纬仪的基本构造和各部件功能；

２）掌握经纬仪对中、整平、照准、读数的方法；

３）要求对中偏差不超过３毫米，整平误差不超过一格。

二、仪器与工具

每四人一组，领取：ＤＪ６级经纬仪一台，花杆两根，记录板一块，测伞一把。

三、实验步骤

1、在指定点上安置经纬仪，并熟悉仪器各部件的名称和作用。

2、经纬仪的操作。

（1）对中和整平。

①粗对中（平移三角架）；

②精对中（脚螺旋）；

③粗平（升降三角架）；

④精平（脚螺旋）；

⑤观察对中与整平的情况。直至对中和整平都完成。

（2）瞄准。用望远镜上的照门和准星瞄准目标，转动目镜使十字丝清晰；转动物镜调焦螺旋，使目标像清晰；转动望远镜和照准部微动螺旋，使目标被十字丝（竖丝）的单丝平分，或被双丝夹在中央。

（3）读数。调节反光镜的位置和读数显微镜，使度盘及分划尺的刻划清晰，读取读数，记入手簿。

3、转动照准部，瞄准目标A，读数，记入手簿。

4、顺时针瞄准目标B，读数并记入手簿。

β=目标读数-A目标读数

5、计算水平角。B

四、注意事项

1）瞄准目标时，尽可能瞄准目标底部，目标较粗时，用双丝夹住，目标较细，用单丝平分。

2）读数时，分清水平度盘读数窗。

五、应交成果

1）记录手薄；

2）实验报告。

六、思考题

1、经纬仪对中整平的目的是什么？

β=目标读数-A目标读数），若B读数小于A读数时，

2、水平角计算时（B

其对应角度应为多少？

实验四水平角观测（测回法）

学时：2学时

实验性质：验证性实验

一、目的与要求

1）进一步掌握经纬仪的基本操作方法——对中、整平、瞄准、读数。

2）掌握用 DJ6 经纬仪进行测回法水平角观测的操作、记录和计算方法。

3）每位同学安置经纬仪一次并观测水平角一测回。

二、仪器与工具

每实验小组的仪器工具：

DJ6经纬仪（含脚架）1台，测伞1把，标杆(花杆、测钎)2支，记录板(含记录纸)1块。

三、实验步骤或方案（设计性实验、研究创新性实验）

1、准备工作

① 按要求在地面点(B)安置经纬仪和树立目标（距测站30～40米）。 ② 根据本组人数进行水平度盘配置，设本组人数为n ，则初始观测瞄准起始方向时应配置的度盘读数依次为0°、n ?180、

2180??n 、3180??

n

…… 2、观测

① 上半测回：盘左位置照准目标A ，读数a 左；顺时针转动照准部，照准目标C ，读数c 左；

② 下半测回：盘右位置照准目标C ，读数c 右；逆时针转动照准部，照准目标A ，读数a 右。 3、计算

左左左－＝a c β 右右右－＝a c β 右左＝βββ-?

"

βββ2

1

4、示例

四、注意事项

1）安置经纬仪时，与地面点的对中误差应小于3mm 。

2）瞄准目标时，应尽量瞄准目标底部，以减少由于目标倾斜引起水平角观测的误羌。

3）同一测回观测时，切勿碰动度盘变换手轮，以免发生错误。

4）观测过程中，若发现水平盘水准管气泡偏移超过2格时，应重新安置仪

器（对中、整平），并重测该测回。

五、应交成果

（1）记录表

六、思考题

1、影响水平角测量的误差因素中，哪些可以由盘左盘右取平均值的方法来消除？

2、设经纬仪的对中误差为2mm，若水平角的两条边的边长均约为40m，试问此对中误差对约180°的水平角将引起多大的误差?

3、设目标偏心误差为2mm，试问此误差对边长为40m的水平方向将引起多大的误差?

实验五 视距测量

学 时：2学时。 实验性质：基础性实验。 一、目的与要求

（1）掌握竖直角的观测及计算方法。 （2）掌握视距测量的操作方法及计算方法。 二、仪器与工具

J6级经纬仪1台,视距尺1根,2M 小钢尺1把,计算器（可编程序）1个（自备），记录板1块。

三、实验步骤或方案（设计性实验、研究创新性实验）

1、竖直角测量

1）在某测站点A 安置仪器,对中、整平；在另一点B 处竖立花杆。 2）盘左位，转动照准部及望远镜，使十字丝中丝切花杆B 标记处（或顶点）或附近房顶的避雷针顶点。

3）调节竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中。 4）读取竖盘读数L ，记入表格，并计算竖直角αL （αL =90°-L （顺时钟刻划））。

5）盘右位，用中丝切准同B 目标的同一部位。 6）重复第3）步。

7）读取竖盘读数R ，记入表格，并计算竖直角αR （αR =R-270°（顺时钟刻划））。

8）计算竖直角平均值和指标差

α=21

（αL +αR ）

X=2

1

（L+R-360°）

注意：若指标差|X|≥60″，则经纬仪需要校正，使其指标差不超限。

2、视距测量

1）仍在某测站点A安置仪器,对中、整平，量取仪器高i(桩顶至仪器横轴中心的高度,读到厘米位即可),假定测站点地面高程为H

。

2）选择若干个地形点，在每个点上立水准尺，仪器盘左位瞄准水准尺,依次读取上下丝读数、中丝读数v(为计算方便，可取与仪器高相等，即i=v)，记入表格相应栏中；

下丝与上丝之差称为视间距l =l

2-l

1

，视距为kl（k为仪器常数，通常取100）。

为了加快视距读数，调节望远镜的微动螺旋使上丝（或下丝）对准整刻划，自上丝（或下丝）向下丝（或上丝）直接读出视距读数，如上下丝之差为12.3cm，则视距为12.3m，记入表格中。

3）调节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，记入表格并计算出竖直角。

4）计算水平距离和高差，水平距离:D AB=kl cos2α(取至厘米位)和高差:h AB=D AB tgα(取至厘米位).

若地面两点间高差较小,则可使视线水平,即盘左读数为90o。具体操作步骤是:首先调节竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中,再旋转望远镜微动螺旋, 使90°刻度线与指标线重合，此时，望远镜给出一条水平视线。

在尺子上读取上中下丝读数,记为l

1′、v′和l

2

′，求出视距间隔: l′= l

2

′-l

1

′，

计算水平距离:D AB′=k. l′和高差: h′AB=i-v′。

四、注意事项

（1）测竖直角时一定要用中丝切同一目标同一部位。

（2）读竖盘读数时注意竖盘指标水准管气泡居中。

（3）视距尺要立直,切忌前俯后仰,一保证视距精度。

（4）记录应保持干净、整洁，计算应准确。

五、应交成果

（1）记录数据

竖直角观测记录表

仪器型号：班组：观测者姓名、学号：

经纬仪视距测量记录

测站名称：测站高程：仪器高：班组：

（2）实验报告。

六、思考题

（1）观测竖直角采用盘左、盘右观测的目的是什么？

（2）经纬仪能像水准仪那样提供一条水平视线吗？如果能，该如何做？若

某DJ

6经纬仪竖盘指标差为-24″，则竖盘读数为多少时才是一条水平视线？

实验六全站仪的认识与使用

学时：2学时。

实验性质：验证性实验。

一、目的与要求

（1）了解全站仪的基本结构与性能及各操作部件的名称和作用；

（2）了解全站仪的操作界面，键盘上各按键的名称及其功能、显示符号的含义；

（3）掌握全站仪的基本使用方法。

二、仪器与工具

全站仪1台，脚架1个，带棱镜的对中杆1根，测伞1把。

三、实验步骤或方案（设计性实验、研究创新性实验）

1．全站仪的安置

（1）在实验场地上选择一点作为测站，另一点安置棱镜。

（2）将全站仪安置于测站点上，对中、整平（详细内容参考经纬仪的安置）。

2. 全站仪的认识与功能介绍

（1）全站仪的开机。按“ON”键开机，将仪器初始化，即松开望远镜的制动螺旋和水平制动螺旋，旋转望远镜和照准部一周。若仪器给出“X补偿超限”信息，说明仪器没有整平，重新整平即可。

（2）全站仪的基本结构及各操作部件的介绍。参照仪器实物。

（3）全站仪操作界面的认识。了解全站仪的操作界面上各按键的名称及其功能、显示符号的含义。参照仪器实物。

(4）全站仪的功能介绍

全站仪的基本测量功能有角度测量、距离测量和坐标测量，还可以利用全站仪进行放样测量以及应用测量（如，悬高测量、对边测量等）。

3. 全站仪的使用

练习角度测量、距离测量、坐标测量等基本工作。

(1）角度测量

①在角度测量模式下，盘左瞄准目标A,按置零键，使水平度盘读数显示为0°00′00〃，顺时针旋转照准部，瞄准目标B，读取显示读数。

②盘右瞄准目标B，读取读数，逆时针旋转照准部，瞄准目标A并读取读数。

③如果测竖直角，可在读取水平度盘的同时读取竖盘的显示读数。

(2）距离测量

在距离测量模式下，设置好棱镜常数与大气改正值等参数，照准棱镜中心，按测量键，当听到仪器嘀嗒嘀嗒的响声后，距离值则显示出来。斜距和平距通过操作键互换显示。具体按键参照仪器实物。对于博飞全站仪再按一次测量键就显示平距；南方全站仪在测距界面按HV软键即可；苏一光全站仪通过按操作界面的三角形符号键即可。

(3）坐标测量

进行坐标测量前，需设置测站坐标、仪器高、棱镜高以及后视点坐标（南方和博飞可以设置后视方位角）等参数。

①在坐标模式下，输入测站点及后视点坐标，以及仪器高、棱镜高。

②瞄准棱镜中心，按测量键，嘀嘀嗒嘀嗒的响声后，得出棱镜点的坐标。

四、注意事项

（1）盘左盘右瞄准目标时，一定要瞄准同一目标同一部位。

（2）全站仪是目前价格昂贵的先进测量仪器之一，在使用时必须严格遵守操作规程，十分注意爱护仪器，操作仪器螺旋时，必须注意力度。

（3）在安装和拆卸仪器时，一定要一手握仪器，一手操作中心螺旋，

必须及时将中心螺旋旋紧。

（4）在阳光下使用全站仪测量时，一定要撑伞遮掩仪器，严禁用望远镜对准太阳等强光源。

（5）禁止用手触摸仪器镜面反光镜面。

（6）在装卸电池时，必须先关断电源。

（7）迁站时，即使距离很近，也必须取下全站仪装箱搬运，并注意防震。

五、应交成果