测量学实验

测 量 学 实 验 指 导 书

编写：邓华梅

目 录

实验一 水准仪的认识和使用………………………………………1 实验二 普通水准测量………………………………………………3 实验三 光学经纬仪的认识与使用…………………………………6 实验四 测回法观测水平角…………………………………………8

实验一 水准仪的认识和使用

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3 ~ 4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，记录在实验报告一中。

4．实验结束时，每人上交一份实验报告一。 三、方法与步骤 1． 安置仪器

将三角架张开，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。

实验报告一 水准仪的认识和使用

日期 班组 姓名

一、完成下列填空

1．安置仪器后，转动（ ）使圆水准气泡居中，转动（ ）看清十字丝，通过（ ）瞄准水准尺，转动（ ）精确照准水准尺，转动（ ）消除视差，转动（ ）使符合水准气泡居中，最后读数。

2．消除视差的步骤是转动（ ）使（ ）清晰，再转动（ ）使（ ）清晰。 二、实验记录计算 1．记录水准尺上读数

A尺

B尺 C尺 2．计算

（1） A点比B点（高、低）（ ）m。 （2） A点比C点（高、低）（ ）m。 （3） B点比C点（高、低）（ ）m。

（4） 假设C点的高程HC=（ ）m，求A点和B点的高程HA=

（ ）m，HB=（ ）m，水准仪的视线高Hi=（ ）m。

实验二 普通水准测量

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．掌握水准测量的闭合差调整及求出待定点高程。 二、计划与设备

1．实验安排2学时，实验小组由3 ~ 4人组成。

2．实验设备每组为水准仪一台，水准尺2根，尺垫2个，记录板1块，测伞1把。

3．校内选定一条闭合水准路线，其长度以安置6个测站为宜，中间设未知点5个。

4．根据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5个未知点的高程。记录计算在实验报告二中，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，在A、B、C点间要设若干转点。第1站安置水准仪在A点与转点1（拼音缩写ZD1、英文缩写TP1）之间，前、后距离大约相等，其距离不超过100米。

2．操作程序是后视A点上的水准尺，精平，用中丝读取后尺读数，记入实验报告二的表1中。前视转点1上的水准尺，并精平读数，记入表1中。然后立即计算该站的高差。 3．迁至第2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，计算各待定点的高程。

二、注意事项

1．在每次读数之前，要消除视差，并使符合水准气泡严格居中。

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。

实验报告二 水准测量

日期 班组 姓名

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 测站 点号 后 前 后 前 后 前 后 前 后 前 后 前 后 前 后 前 后 前 ∑ 后视读数 前视读数 高差 高程 备注

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 辅助计算 距离 高 差 （m） 观测值 改正数 高 程 备 注 实验三 光学经纬仪的认识与使用

一、实验性质

验证性实验，实验时数安排为2学时。 二、目的和要求

⑴了解DJ6光学经纬仪的基本构造，以及主要部件的名称与作用。 ⑵掌握经纬仪的安置方法，学会使用光学经纬仪。 三、仪器和工具

1.DJ6光学经纬仪（或DT5电子经纬仪）1台、记录板1块、测伞1把。 2.自备：铅笔、计算器。 四、方法步骤 （一）光学经纬仪 ⑴仪器熟悉。

⑵安置仪器。各小组在给定的测站点上架设仪器（从箱中取经纬仪时，应注意仪器的装箱位置，以便用后装箱）。在测站点上撑开三脚架，高度应适中，架头应大致水平；然后把经纬仪安放到三脚架的架头上。安放仪器时，一手扶住仪器，一手旋转位于架头底部的连接螺旋，使连接螺旋穿入经纬仪基座压板螺孔，并旋紧螺旋。

⑶认识仪器。对照实物正确说出仪器的组成部分、各螺旋的名称及作用。 ⑷对中。对中有垂球对中和光学对中器对中两种方法。 方法一：垂球对中

①在架头底部的连接螺旋的小挂钩上挂上垂球。

②平移三脚架，使垂球尖大致对准地面上的测站点，并注意使架头大致水平，踩紧三脚架。

③稍松底座下的连接螺旋，在架头上平移仪器，使垂球尖精确对准测站点(对中误差应小于等于3 mm)，最后旋紧连接螺旋。

方法二：光学对中器对中

①将仪器中心大致对准地面测站点。

②通过旋转光学对中器的目镜调焦螺旋，使分划板对中圈清晰；通过推、拉光学对中器的镜管进行对光，使对中圈和地面测站点标志都清晰显示。

③移动脚架或在架头上平移仪器，使地面测站点标志位于对中圈内。

④逐一松开三脚架架腿制动螺旋并利用伸缩架腿（架脚点不得移位）使圆水准器气泡居中，大致整平仪器。

⑤用脚螺旋使照准部水准管气泡居中，整平仪器。

⑥检查对中器中地面测站点是否偏离分划板对中圈。若发生偏离，则松开底座下的连接螺旋，在架头上轻轻平移仪器，使地面测站点回到对中器分划板刻对中圈内。

⑦检查照准部水准管气泡是否居中。若气泡发生偏离，需再次整平，即重复前面过程，最后旋紧连接螺旋。（按方法二对中仪器后，可直接进入步骤6）

⑸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（或相反）旋转这两只脚螺旋（气泡移动的方向与左手大拇指行进方向一致），使水准管气泡居中；然后将照准部绕竖轴转动90o，再转动第三只脚螺旋，使气泡居中。如此反复进行，直到照准部转到任何方向，气泡在水准管内的偏移都不超过刻划线的一格为止。

⑹瞄准。取下望远镜的镜盖，将望远镜对准天空（或远处明亮背景），转动望远镜的目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰；然后用望远镜上的照门和准星瞄准远处一线状目标（如：远处的避雷针、天线等），旋紧望远镜和照准部的制动螺旋，转动对光螺旋（物镜调焦螺旋），使目标影像清晰；再转动望远镜和照准部的微动螺旋，使目标被十字丝的纵向单丝平分，或被纵向双丝夹在中央。

DJ6光学经纬仪读数窗

图1-3-1

⑺读数：瞄准目标后，调节反光镜的位置，使读数显微镜读数窗亮度适当，旋转显微镜的目镜调焦螺旋，使度盘及分微尺的刻划线清晰，读取落在分微尺上的度盘刻划线所示的度数，然后读出分微尺上0刻划线到这条度盘刻划线之间的分数，最后估读至1′的0.1位。

⑻记录。用2H或3H铅笔将观测的水平方向读数记录在表格中，用不同的方向值计算水平角。

五、注意事项

⑴尽量使用光学对中器进行对中，对中误差应小于3 mm。

⑵测量水平角瞄准目标时，应尽可能瞄准其底部，以减少目标倾斜所引起的误差。 ⑶日光下测量时应避免将物镜直接瞄准太阳。

⑸仪器安放到三脚架上或取下时，要一手先握住仪器，以防仪器摔落。

经 纬 仪 观 测 记 录

仪器型号 天气观测 班组 观测者 记录者 测站 目标 竖盘水平度盘读数 水平角值 竖直度盘读数 略图 左 右 左 右

实验四 测回法观测水平角

水平角测量是角度测量工作之一，测回法是测定由两个方向所构成的单个水平角的主要方法，也是在测量工作中使用最为广泛的一种方法。通过本实验可使同学们了解测回法测量水平角的步骤和过程，掌握用光学经纬仪按测回法测量水平角的方法。

一、实验性质

验证性实验，实验时数安排为2学时。 二、目的和要求

⑴进一步熟悉DJ6光学经纬仪与DT5电子经纬仪的使用方法。 ⑵掌握测回法观测水平角的观测、记录和计算方法。

⑶了解用DJ6光学经纬仪按测回法观测水平角的各项技术指标。 三、仪器和工具

⑴DJ6型光学经纬仪1台、记录板1块、测钎2根。 ⑵自备：铅笔、计算器。 四、方法步骤

⑴在校内，选择边长大致相等的3个点，用粉笔作标志，分别以A，B，C命名。 ⑵在A，C两点插测钎。

⑶将B点作为测站点，安置经纬仪进行对中、整平。

⑷使望远镜位于盘左位置（即观测员用望远镜瞄准目标时，竖盘在望远镜的左边，也称正镜位置），瞄准左边第一个目标A，即瞄准A点垂线，用光学经纬仪的度盘变换手轮将水平度盘读数拨到0o或略大于0o的位置上，读数并做好记录。

⑸按顺时针方向，转动望远镜瞄准右边第二个目标C，读取水平度盘读数，记录，并在观测记录表格中计算盘左上半测回水平角值（C目标读数-A目标读数）。

⑹将望远镜盘左位置换为盘右位置（即观测员用望远镜瞄准目标时，竖盘在望远镜的右边，也称倒镜位置），先瞄准右边第二个目标C，读取水平度盘读数，记录。

⑺按逆时针方向，转动望远镜瞄准左边第一个目标A，读取水平度盘读数，记录，并在观测记录表格中计算出盘右下半测回角值（C目标读数-A目标读数）。

⑻比较计算的两个上、下半测回角值，若限差≤40″，则满足要求，取平均求出一测回平均水平角值。

五、注意事项

⑴观测过程中，若发现气泡偏移超过一格时，应重新整平仪器并重新观测该测回。 ⑵光学经纬仪在一测回观测过程中，注意避免碰动复测扳手或度盘变换手轮，以免发生读数错误。

⑶计算半测回角值时，当第一目标读数a大于第二目标读数b时，则应在第一目标读数a上加上360o。

⑷上、下半测回角值互差不应超过±40\，超限须重新观测该测回。 ⑸仪器迁站时，必须装箱搬运，严禁装在三脚架上迁站。

⑹使用中，若发现仪器功能异常，不可擅自拆卸仪器，应及时报告实验指导教师或实验室工作人员。

测 回 法 观 测 记 录

仪器型号 天气 班组 观测 记录 测站 测回 目竖盘水平度盘读数 o ′ ″ 半测回角值 o ′ ″ 一测回角值 o ′ ″ 各测回平均角值 o ′ ″ 备注 标 位置

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