测量学实验指导书.doc
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1、测量学实 验 教 学 指 导 书课程编号:XXXXXXX撰写人:刘正才 审核人:湘 潭 大 学土木工程与力学学院二七年十二月二十八日前 言一、实验总体目的测量学实验教学是将理论知识和实践相结合的重要教学环节,重在培养土木工程专业本科学生关于工程测量上的测、算、绘等基本技能。测量学实验教学共涉及十二个实验,其中验证性实验8个,演示性实验2个和综合性实验2个,涵盖了测量学课程的水准测量、角度测量、距离测量与直线定向、全站仪及GPS的使用、小地区控制测量、地形测量和建筑施工测量等知识面的重要的实验性教学环节,是实习前必需的教学过程。二、合用专业年级合用于土木工程专业本科次年级(第4学期)的学生。三、
2、先修课程高等数学、画法几何、大学物理、计算机文化基础、工程数学等。四、实验项目及课时分派实验项目实验规定实验类型每组人数实验学时实验一DS3水准仪的结识和使用必修验证性4-51实验二水准测量必修验证性4-51实验三水准仪的检查与校正必修验证性4-52实验四DJ6光学经纬仪的结识和使用必修验证性4-51实验五测回法测量水平角必修验证性4-51实验六方向观测法测量水平角必修验证性4-52实验七竖直角与视距三角高程测量必修验证性4-52实验八钢尺量距与罗盘仪的使用必修验证性4-52实验九全站仪使用选修演示性-2实验十GPS操作选修演示性-2实验十一地形测量(量角器配合经纬仪法)必修综合性4-52实验
3、十二建筑物轴线交点放样必修综合性4-52五、实验环境根据我校招生规模,每届有土木工程专业学生6个班,约200人。以分2个批次进行测量学实验为原则,需配备:DJ6级光学/或电子经纬仪30台,其中实时可用的20台,备用10台;DS3级水准仪30台,其中实时可用者20台,备用10台;供演示用的全站仪多套,GPS接受机一套;应配备带空调和抽湿机等电器设备的仪器室和仪器维修室,还应有其它配套工具和设备等。六、实验总体规定通过实验教学,达成以下几点总体规定:1、让学生掌握常用测量仪器(经纬仪、水准仪等)的使用、记录和手薄计算方法;2、让学生理解常用测量仪器的检查校正方法;3、让学生掌握水准测量、角度测量、
4、距离测量和地形测量等基本方法、操作程序和限差规定;4、让学生理解和掌握建筑物轴线交点的放样的基本方法、操作程序和限差规定。七、本课程实验的重点、难点及教学方法建议本课程实验的重点:经纬仪、水准仪、全站仪等常用测量仪器的操作和使用。本课程实验的难点:经纬仪的操作、地形测量和建筑物轴线的测设。教学方法建议:1、 加强实验室建设,增长一些现场常用的仪器,如全站仪、GPS接受机等;2、 按学生操作纯熟程序评估某些实验(水准测量、水平角观测、竖直角和视距测量)的成绩;3、 逐步建立和完善测量学课程实训基地。实验一:DS3水准仪的结识和使用一、实验目的和规定了解DS3级水准仪的基本构造,认清其重要部件的名
5、称及作用;练习水准仪的安顿、瞄准与读数;测定地面两点高差。自选相距约80米以内A、B两点立尺,仪器安顿大体在AB两点的中点处。改变仪高,两次安顿仪器求高差,高差较差在5mm内,则取平均值作为A、B两点高差。二、仪器和工具DS3级水准仪1台,水准尺2根,伞1把,记录板一块。三、方法和环节1安顿仪器将脚架张开,使其高度适当,架头大体水平,并将脚尖踩入土中。再开箱取出仪器,将其固连在三脚架上;2结识仪器指出仪器各部件的名称,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。3粗略整平粗平的目的是使圆水准器气泡居中,竖轴铅直、视线大体水平。方法一:先用双手同时向内(或向外)转运一对脚螺旋,使圆水
6、准器气泡移动到中间,再转动另一只脚螺旋使圆气泡居中,通常须反复进行。注意气泡移动的方向与左手拇指或右手食指运动的方向一致。方法二:假如在平整坚实的地面进行观测,可运用一条架腿,先左右,后前后地挨地拖动使圆水准器气泡居中或大体居中。4瞄准水准尺、精平与读数 瞄准粗瞄:甲立水准尺于某地面点上,乙松开水准仪制动螺旋。先将望远镜指向明亮的背景(天空或白色物体),转动目镜对光螺旋进行对光,使十字丝分划清楚。用准星和照门粗略瞄准水准尺,固定制动螺旋,用微动螺旋使水准尺大体位于视场中央。再转动物镜对光螺旋使水准尺成象清楚;精瞄:转动水平微动螺旋,使十字丝纵丝靠近水准尺一侧,若存在视差,则应仔细进行物镜对光予
7、以消除;(视差物镜调焦后,眼睛在目镜前上下作少量移动,出现十字丝与目的有相对运动。产生视差的因素是目的通过物镜所成的像没有与十字丝平面重合。视差的存在将影响观测结果的准确性,应予消除。消除的方法是仔细地反复进行目镜和物镜调焦) 精平精平的目的是使视准轴处在精确水平位置。转动微倾螺旋使符合水准器气泡两端的景象吻合(即成一圆弧状),也称精平。 读数注意认清水准尺刻划注记形式和特点、水准仪的正像或倒像。用中丝在水准尺上读取4 位读数,即米、分米、厘米及毫米位。读数时应先估出毫米数,然后按米、分米、厘米及毫米,一次读出4位数。读数要快准。5测定地面两点的高差 在地面选定A、B两个较坚固的点; 在A、B
8、两点之间安顿水准仪,使仪器至A、B两点的距离大体相等; 竖立水准尺于点A上。瞄准A上的水准尺,精平后读数,此为后视读数,记入表中测点A一行的后视读数栏下。 再将水准尺立于B点,瞄准B上的水准尺,精平后读取前视读数,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=后视读数-前视读数四、记录格式实验一水准仪的结识与使用日 期 天气 班级 小组 仪器编号 地点_ 观测 记录 测站测点后视读数前视读数高差(m)备注1AB2AB辨认下列部件并写出它们的功能部件名称功能准星和照门目镜对光螺旋物镜对光螺旋制动螺旋微动螺旋微倾螺旋脚螺旋圆水准器管水准器实验二:水准测量一、目的1练习等外水准
9、测量的观测、记录、计算与检核方法。2测定已知点与待求点两点高差,计算待求点高程。二、规定从一个已知高程点BM.A开始,经待定高程点B、C、D,进行闭合水准路线测量,求出待定高程点B、C、D的高程。高差闭合差的允许值为fh容12n1/2mm或fh容40L1/2mm式中n测站数L水准路线的公里数。三、仪器和工具DS3级水准仪1台,水准尺2根,尺垫2块,伞1把,记录板一块。四、方法和环节1在地面选定B、C、D三个坚固点作为待定高程点,BM.A为已知高程点,其高程值由指导教师给定。安顿仪器于点A与转点TP.1(旋转尺垫)之间,目估前、后视距大体相等,进行粗略整平和目镜对光。测站编号为1;后视A点上的水
10、准尺,精平后读取后视读数,记入手簿;前视TP.1上的水准尺,精平后读取前视读数,记入手簿;测站检核与高差计算变仪高法:升高(或减少)仪器10cm以上,反复2与3环节。两次高差之差不超过允许值(如图根水准测量允许值为6mm),取其平均值作为最后结果;若超过允许值,则需重测;双面尺法:仪器高度不变,分别测出两点的黑面尺高差和红面尺。若同一水准尺红面读数与黑面读数常数之差3mm,以及红面尺高差与黑面尺高差5mm,取平均值作最后结果,否则应重测。迁至第2测站继续观测。沿选定的路线,将仪器迁至TP1和点B的中间,设立第二测站,TP1上的尺子不动作为后视尺,A点的水准尺搬至B点,作为第二测站的前视尺。仍用
11、第一站施测的方法,后视TP1,前视B点,依次连续设站,通过点C和点D连续观测,最后仍回到点A;计算检核:后视读数之和减前视读数之和应等于高差之和,等于平均高差之和的二倍;高差闭合差的计算与调整(详见教材有关内容);计算待定点高程:根据已知高程点A的高程和各点间改正后的高差计算B、C、D、A四个点的高程,最后算得的A点高程应与已知值相等,以资校核。五、注意事项在每次读数之前,应使水准管气泡严格居中,并消除视差;应使前、后视距离大体相等;在已知高程点和待定高程点上不能放置尺垫。转点用尺垫时,应将水准尺置于尺垫半圆球的项点上;尺垫应踏入土中或置于坚固地面上,在观测过程中不得碰动仪器或尺垫,迁站时应保
12、护前视尺垫不得移动。水准尺必须扶直,不得前后倾斜。六、记录与计算表日 期 天气 班级 小组 仪器编号 地点_ 观测 记录 测站测点水准尺读数高差(m)平均高差高程备注后视前视12345计算检核1/2(后视)-(前视)=1/2(正高差)+(负高差)= =平均高差高差闭合差的计算和调整测段编号点名测站数(n)实测高差(m)改正数(m)改正后高差(m)高程(m)备注1A2345AAfh=hnfh容12n1/2=实验三:水准仪的检查与校正一、目的了解微倾式水准仪各轴线间应满足的几何条件;掌握微倾式水准仪检查与校正的方法;通过检校进一步掌握水准仪的基本技术操作。二、规定检校原理清楚,环节不乱,方法理解,
13、测算数据对的,校正可靠;重点掌握重要条件检校环节和方法,其它条件检校到误差不显著即可(即掌握方法不强求精度)。三、仪器和工具DS3级水准仪1台,水准尺2根,皮尺1卷,木桩(或尺垫)2块,锤子一把,拨针1枚,螺丝刀1把,伞1把,记录板一块。四、方法和环节一般性检查安顿仪器后,一方面检查:三脚架是否牢固,制动和微动螺旋、微倾螺旋、对光螺旋、脚螺旋等是否有效,望远镜成象是否清楚。圆水准器轴应平行仪器竖轴的检查与校正检查:转动脚螺旋,使圆水准器气泡居中,将仪器绕竖轴旋转180以后,假如气泡仍居中,说明此条件满足;假如气泡偏出分划圈之外,则需校正。校正:先稍旋松圆水准器底部中央的固紧螺旋,然后用拨针拨动
14、圆水准器校正螺丝,使气泡向居中方向退回偏离量之半,再转动脚螺旋使气泡居中,如此反复检校,直到圆水准器转到任何位置时,气泡都在分划圈内为止。最后旋紧固紧螺旋。十字丝横丝应垂直于仪器竖轴的检查与校正检查:用十字丝交点瞄准一明显的点状目的P,转动微动螺旋,若目的点始终不离开横丝,说明此条件满足,否则需校正。校正:旋下十字丝分划板护罩(有的仪器无护罩),用螺丝刀旋松分划板座三个固定螺丝,转动分划板座,使目的点P与横丝重合。反复检查与校正,直到条件满足为止。最后将固定螺丝旋紧,并旋上护罩。视准轴应平行于水准管轴的检查与校正检查:在高差不大的地面上选择相距80m左右的A、B两点,打入木桩或安放尺垫。将水准
15、仪安顿在A、B两点的中点处,用变仪高法(或双面尺法)测出A、B两点高差,两次高差之差3mm时,取其平均值hAB为最后的对的结果。再安顿仪器于A点附近的处,距离A点23m,精平后分别读取A尺和B尺的中丝读数a和b。因仪器仪器距A点很近,水准管轴不平行视准轴引起的读数误差可忽略不计,则可算出仪器在处时,B点尺上水平视线的对的读数为:b0=a+hAB。实际测出的b与计算得到的b0应相等,则表白水准管轴平行视准轴;否则,两轴不平行,其夹角为:i”=(b-b0)”/DAB。式中”=206265”,DAB为A、B两点间的距离。DS3水准仪的i角不得大于20,否则应进行校正。校正:仪器仍在处,调节微倾螺旋,
16、使中丝在B尺上的中丝读数移到b0,这时视准轴处在水平位置,但水准管气泡不居中(符合气泡不吻合)。用校正针拨动水准管一端的上、下两个校正螺钉,先松一个,再紧一个,将水准管一端升高或减少,使符合气泡吻合。此项校正要反复进行,直到i角20为止,再拧紧上、下两个校正螺钉。五、注意事项检校仪器时必须按上述的规定顺序进行,不能颠倒;校正用的工具要配套,拨针的粗细与校正螺丝的孔径要相适应;拨动校正螺丝时,应先松后紧,松紧适当。六、记录格式日 期 天气 班级 小组 仪器编号 地点_ 观测 记录 -一般性检查结果:三脚架;制动与微动螺旋;微倾螺旋;对光螺旋;脚螺旋;望远镜成像;圆水准器轴应平行于仪器竖轴的检查与
17、校正。检查(旋转仪器80)次数气泡偏离情况检验者十字丝横丝应平行于仪器竖轴的检查与校正检测次数偏离情况检验者视准轴应平行于水准管轴的检查与校正仪器位置项目第一次第二次第三次在中点测高差A点尺上读数aB点尺上读数bA、B两点高差hAB=a-b在B点附近检校A点尺上读数aB点尺上应有读数b0=a+hABB点尺上实际读数b误差h=b-b0两轴不平行误差i=实验四:DJ6经纬仪的结识和使用一、目的和规定了解DJ6级经纬仪的基本构造及其重要部件的名称及作用;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;规定对中误差3mm,整平误差1格。二、仪器和工具DJ6级经纬仪1台,木桩1根,锤子一把,
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