工程测量实验指导书
实习一 水准仪的认识和使用
一、目的与要求
1.熟悉S3级水准仪的构造；
2.掌握水准仪的安置、瞄准与读数；
3.学会水准测量的观测步骤与记录计算。
二、仪器和工具
DS3级水准仪1，水准仪脚架1，水准尺2。
三、方法和步骤
(一)第一测站工作
1.根据教师指定的地面某点做为临时水准点BMA, 并假定其高程为50m。学生自行选待测高程点P，离临时水准点BMA大约100～200m，计划两测站到P点，选定的1点作为转点并安放尺垫，水准尺安放在尺垫上。
2.把水准仪安置在BMA与1点之间，并非在两点连线上，目估前、后视距离大致相等处。记录表中第一测站编号写1。
3.安置仪器
张开脚架，使其高度适当，架头大致水平，并将三脚架脚尖踩入土中，再开箱取出仪器，将其固连在三脚架上。
4.认识仪器
弄清仪器各部件的名称，了解各螺旋功能及其使用方法。认识水准尺的分划与注记，以便能在望远镜视场中准确读数。
5.粗略整平
先用双手同时向内(或向外)转动一对脚螺旋，使圆水准器气泡移动到适当位置，再转动另一只脚螺旋使圆气泡居中，通常须反复进行。记住气泡移动的方向与左手拇指运动的方向一致。
6.瞄准、精平与读数
瞄准与消除视差：首先，调整目镜，使十字丝分划清晰。然后，瞄后视尺，松开水准仪制动螺旋，水平转动望远镜，通照门和准星粗略瞄准水准尺，固定制动螺旋，接着转动水平微动螺旋，使十字丝的纵丝对准水准尺，调整物镜对光螺旋，使目标成像清晰。眼睛上下移动观察是否存在视差现象，若存在视差，应仔细调整物镜对光螺旋予以消除。
精平：转动微倾螺旋，使符合水准器气泡两端的影像精确符合。
读数：用中丝在水准尺上读取4位读数，即米、分米、厘米及毫米。先估出毫米数，后一次读出4位数，记入表中后视读数栏内。
松开水平制动螺旋，水平转动望远镜瞄准前视点尺1，注意消除视差，然后用微倾螺旋精平（切勿调圆水准器，那样做将会改变仪器高度），最后读数，记入表中前视读数栏内。
7.变动仪器高后再重测一次
升高(或降低)仪器高约10cm以上，重新粗平仪器, 第2次观测一般先瞄准前尺, 精平与读数；然后瞄准后尺, 精平与读数。
8.计算高差：
高差h=后视读数a-前视读数b。
同一测站两次仪器高测得高差值之差不大于8mm时，取其平均值。
(二)搬站观测
确认两次仪器高测的高差在允许范围内，才可搬站。搬站观测时，前尺即1点水准尺不动（绝对不可动尺垫），后尺即BMA点的水准尺搬到P点，P点为未知点，测P点的地面高程，不放尺垫。
(三)从P点返测回临时水准点
从P点再测回临时水准点BMA。重新选一转点2，以P点为后视，返测2个测站，回到临时水准点BMA。
(四)计算高差闭合差fh
fh=Σh
容许高差闭合差fh容： 平坦地区： fh容＝±
； 山地：fh容＝±
高差闭合差fh大于容许高差闭合差fh容，首先检查计算是否有误，如计算无误，则为观测问题，应返工。本次实习高差闭合差可按山地标准要求。
四、内业计算
1.计算各测站高差改正数vh
（式中：fh为高差闭合差，n为往返水准路线总测站数）
检查：各测站高差改正数vi总和，其绝对值应等于高差闭合差fh。
2.计算各测站改正后高差h改正：
h改正=h观测+vi
检查：水准路线往返各测站改正后高差总和应为0，即S h改正=0。
3.计算P点高程
根据临时水准点BM A的已知高程50.000m加第一测站改正后高差得1点高程，逐点计算，算得P点高程，最后又推算得BMA的高程应为50.000m。
五、注意事项
1.安置测站应使前、后视距离大致相等。瞄准水准尺一定要消除视差。
2. 每次读数前，应使水准管气泡严格居中（符合）。读数时，水准尺要严格扶直，不得前、后、左、右倾斜。读数应估读至毫米。
3. 圆汽泡观测前调居中，测站观测过程中，不得再调节，因调圆汽泡会改变水准仪的仪器高，造成前后视线不在同一水平面上。
4.临时水准点为已知高程点，不要放尺垫，待定点P也不要放尺垫，转点要放尺垫，观测时将水准尺放在尺垫半圆球的顶点上。
5.每站测完后，应立即计算，如两次高差值之差，对于等外水准不超出8mm，否则应立即重测。符合要求后，后尺才可搬动，前尺不挪动，转点放置的尺垫绝对不可移动或踩压，以确保正确传递高程。
6.全程测完后，应当场计算高差闭合差，如超限应重测。
六、应交作业
完成水准测量记录表的计算，并回答下列问题：
1.如何进行水准仪粗平?为什么第一次旋转一对脚螺旋，第二次只能旋转第3个脚螺旋，而不是一对脚螺旋？
2.圆水准器气泡居中和管水准器气泡符合分别达到什么目的？
3.什么叫转点？本次实习哪几个点是转点？它在水准测量中起什么作用？
本科生应加做下题：
为什么在读完后视读数后，望远镜转到前视时，管水准器气泡一般都不居中，其根本原因是什么？观测过程中，如发现圆水准器气泡不居中，可以调整吗？为什么？应如何处理？
实习二 经纬仪的认识和使用
一、目的和要求
1.认识J6级经纬仪的基本构造及各螺旋的名称与功能；
2.练习经纬仪对中、整平、瞄准与读数的方法，掌握其操作要领；
3.练习测回法测量水平角。
4.掌握竖角观测步骤、记录与计算，要求每人独立观测2个目标1测回。
二、仪器和工具
经纬仪1，经纬仪脚架1，标杆1，测钎1。
三、方法和步骤
(一)认识经纬仪
1. 照准部：包括望远镜及其制动、微动螺旋，水平制动和微动螺旋，竖盘，管水准器，圆水准器以及读数设备（DJ6-1型与TDJ6型读数设备不同，以TDJ6型为主）。
DJ6-1型仪器有复测器扳手（度盘离合器）。
TDJ6型仪器有光学对中器及竖盘指标自动归零开关(或补偿器开关)以及拔盘螺旋（或度盘变换螺旋）。
2.度盘部分：系玻璃度盘，刻划从0°～360°顺时针刻划，DJ6-1型的最小刻划为30′，TDJ6型的最小刻划为1°。
3.基座部分：有脚螺旋及轴座固定螺旋（切不可随意旋松，以免仪器脱落）。
(二)经纬仪的安置
在地面上作一标志，可在水泥地上划十字作为测站点。
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，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。
1.对中
(1)粗对中：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，在泥土地上应用脚踩架腿铁突固定三脚架。可稍松连接螺旋，两手扶住基座，在架头上平移仪器，使垂球尖端对测站点，对中差1～2cm即可。
(2)精对中：操作步骤如下：
（a）粗平：调脚螺旋使园水准器气泡居中，达到仪器的竖轴基本竖直。
（b）操作光学对中器：旋转光学对中器的目镜使分划板分划圈清晰，推拉目镜筒看清地面的标志。略松中心连接螺旋，在架头上平移仪器(尽量不转动仪器)，直到地面标志中心与对中器分划中心重合，最后旋紧连接螺旋。这样做可保证对中误差不超过1mm。
2.整平 松开水平制动螺旋，转动照准部，使水准管平行于任意一对脚螺旋的连线，两手同时向内(或向外)转动这两只脚螺旋，使气泡居中。然后，将仪器绕竖轴转动90°，使水准管垂直于原来两脚螺旋的连线，转动第三只脚螺旋，使气泡居中。反复操作至少2次，以使仪器在该两垂直的方向，气泡均为居中时为止。
(三)起始目标配置度盘为0°00′00″的方法
1.将望远镜精确瞄准左目标A。
2.把拨盘螺旋的杠杆按下并推进螺旋，接着旋转拨盘螺旋使度盘的0°分划线对准分微尺的0分划线，立即放松。
3.再按一下杠杆，此时拨盘螺旋弹出。
(四)瞄准目标的方法：
1.粗瞄准：
用望远镜上的瞄准器去瞄准目标，瞄准后立即固紧水平及望远镜的制动螺旋。
2.精瞄准：
一般粗瞄准完成后，目标必在望远镜视场内，此时，仔细调物镜对光螺旋，使目标影像清晰，并消除视差，再调望远镜和水平微动螺旋，使十字丝的纵丝单丝平分目标(或将目标夹在双丝中间)，达到准确瞄准目标。
(五)读数方法
它属于分微尺测微器读数法，分微尺的长度是度盘1°分划间隔，分微尺的0～6，表示0′～60′，共60小格，每格为1′，分微尺的0′分划线就是读数指标线，0′分划线的位置就是读数的位置，先读整度数，再从0′向整度分划线数有几个小格，估读到0.1′，即6″。
(六)水平角测量方法
1.安置仪器于测站点，对中，整平。
2.盘左观测：盘左位置，先照准目标A，配置读盘0°或稍大于0°，读、记水平盘读数α1左，顺时针旋转照准部照准目标B，读、记水平盘读数b1左，计算上半测回水平角β1左=b1左-α1左。
2.盘右观测：盘右位置，先照准目标B，读、记水平盘读数b1右，逆时针旋转照准部照准目标A，读、记水平盘读数α1右，计算下半测回水平角β1右=b1右-α1右。
3.一测回水平角：β1=
(β1左+β1右)
限差要求：检查上、下两个半测回水平角之差的绝对值不大于40″。
(七)竖角测量
1.安置仪器于测站点，对中，整平。任选高处一个清晰目标，先盘左用望远镜中横丝瞄准目标，对于DJ6－1型仪器，读数前，应调整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，并记录。对于TDJ6型仪器，应把补偿器开关(自动归零螺旋)打开，使ON朝上对准红点，此时竖盘指标处于铅垂位置，这时瞄准目标直接读取竖盘读数L。
2.盘右瞄准同一目标，对于DJ6－1型，使竖盘指标水准管气泡居中后，读取读数R，并记录。对于TDJ6型经纬仪直接读数即可。
3.计算竖角角值α和指标差x：计算公式如下：
α=(αL+αR) x=(L+R-360°)
限差要求：检查观测各目标求得的指标差的互差应小于30″。
四、注意事项
1.只有在盘左位置时，对起始目标度盘配置某一度数开始观则，盘右不得再重新配置，以确保正倒观测时，水平度盘位置不变。
2.对于TDJ6仪器，用拨盘螺旋配置好度数之后，切勿忘记按一下杠杆，以使拨盘螺旋弹出，此时照准部与度盘分离。
3.转动照准部之前，切记应先松开水平制动螺旋，否则.转动照准部会带动度盘，造成测角极大粗差。
五、应交作业
每人应交测回法记录表，并回答下列问题：
1.叙述TDJ6型(或DJ6-1型)经纬仪，起始目标水平度盘配置90°02′00″的步骤。不同测回对起始目标配置不同度盘位置观测，其目的是什么？
2.计算水平角时，为什么要用右目标读数减左目标读数（即箭头减箭尾）？如果不够减应如何计算？
3.光学经纬仪如何进行对中？精对中时为什么必须先粗平？
4.小组内每人用同一台经纬仪观测不同目标，其竖角各不相同，此时应如何检查观测成果是否达到精度要求？为什么？
第二篇：工程测量-实验指导书-实验五
实验五经纬仪闭合导线测量
一、实验目的
1．通过本实验使同学们了解导线测量的原理，掌握闭合导线的布设方法；
2．掌握闭合导线的外业观测方法，并整理成果，上交内业计算实验报告；
二、实验内容
1．完成闭合导线的布设，并进行外业观测；
6．完成闭合导线（四边形）的内业成果整理。
三、实验仪器、设备
1．经纬仪1台、脚架1个、罗盘一个。
2．自备：铅笔、草稿纸、计算器。
四、实验原理
1．导线测量的基本知识
所谓导线就是由测区内选定的控制点组成的连续折线（或将测区内相邻控制点连接成直线而构成的折线）。
导线测量是建立小区域平面控制网常用的方法，尤其是地物分布复杂，视线障碍较多的地区。一般，单导线布设三种形式，即：
闭合导线：起迄于同一高级控制点的导线，称为闭合导线；在无高级控制点地区，起止点也可为同级导线点
附合导线：布设在两高级控制边间的导线，称为~。即从一高级控制点和已知方向边出发，经导线点……点再附合到另一高级控制点和已知方向边上。
支导线：由于缺乏对支导线检核，所以在规范中规定支导线一般不超过2个点。
导线点：折线的转折点称为导线点（或导线上的各控制点为导线控制点）；
导线边：转折边称为导线边。
转折角：水平角
称为转折角，或连接角。
坐标方位角：
称为起始边DAB的坐标方位角。
导线测量主要是测定导线边长及其转折角，然后根据起始点的已知坐标和起始边的坐标方位角，计算各导线点的坐标。
导线测量的工作分为外业和内业。
外业工作一般包括踏勘选点、测角、量边和连接测量（或联测）四步。
内业工作是根据外业的观测成果经过计算，最后求得各导线点的平面直角坐标。
2．导线测量的外业
（一）踏勘选点
选四个导线点形成闭合导线。
（二）测起始边坐标方位角
一位同学拿罗盘找到正北方向，测得正北方向线与起始边的水平角即为坐标方位角。
（三）测边长：
导线采用普通钢尺丈量导线边长或用全站仪进行导线边长测量。
（四）测角：
对于附合导线或支导线，一律测导线前进方向同一侧的角度，可测左角，也可测右角。
在闭合导线中，均测内角。可视为左角，也可视为右角。
五、实验步骤
1．选点：
先在规定的区域内布设闭合导线（四边形），然后展开导线测量。
a）闭合导线的折角，观测闭合图形的内角。
b）瞄准目标时，应尽量瞄准测钎的底部（或地面画的点）。
c）量边要量水平距离。
3．外业流程： 测起始边坐标方位角（αAB）
测A角——测B角——测C角——测D角
测边AB——量边BC——量边CD——量边DA
4．导线测量的内业计算
1. 导线内业的目的、要求：
计算各导线点的坐标的内业工作是下一步测量工作的基础。
1)计算前的准备：①全面检查导线外业记录；
②数据是否齐全，有无错误；
③成果检核是否符合精度要求；
④绘制导线略图，并将各项数据位于图上相应位置。
将观测数据及起算数据填表并做略图（类似P127图7-4）。
2) 导线测量内业计算中数字取位的要求：
角值取至秒；
边长及坐标取至mm。
2. 导线成果涉及的坐标计算
1）坐标方位角的推算：
或 
注意：若计算出的
>360°，则减去360°；
若为负值，则加上360°。
2）坐标正算：
由A、B两点边长DAB和坐标方位角αAB计算坐标增量，ΔxAB和 ΔyAB：
3. 导线计算过程：
1）绘制计算草图，在图上填写已知数据和观测数据，推算各边坐标方位角——计算各边坐标增量——推算各点坐标。
2）角度闭合差的计算与调整
①计算闭合差： 
②计算限差：
（图根级，P129表7-7）
③计算改正数：若在限差内（
），
则按平均分配原则，计算改正数：
；
④计算改正后的角值（连接角或转折角）：
；
3）按改正的连接角角值，推算各边坐标方位角：
（或 
）
4）计算各导线边的坐标增量
按坐标正算公式，由A、B两点边长DAB和坐标方位角αAB计算坐标增量：
其中：ΔxAB=xB-xA； ΔyAB=yB-yA
由i, (i+1)两点边长Di(i+1)和坐标方位角αi(i+1)计算坐标增量：
其中：Δx i(i+1)=x(i+1) –xi；Δy i(i+1)=y(i+1) –yi。
5）坐标增量闭合差的计算与调整
（1)计算坐标增量闭合差：
（2)导线全长闭合差：
（3)导线全长相对闭合差： 
K值的大小反映了导线测角和测距的综合精度。不同等级导线的相对闭合差的容许值见表7-4（P127）。图根导线，K值应小于1/2000，在困难地区，K值可放宽到1/1000，见表7-7（P129）。
（4）分配坐标增量闭合差：
若K<1/2000（图根级），则将
、
以相反符号，按边长成正比分配到各坐标增量上去；并计算改正后的坐标增量。
， 
（5）坐标计算
根据起始点的已知坐标和经改正的坐标增量，来依次计算各导线点的坐标，
，
六、实验报告要求
1．按照实验指导书的格式简述实验目的，基本要求，实验内容以及实验原理；
2．详细写明具体步骤，实验过程中遇到的问题以及如何处理；
3．将导线略图，实测数据与计算结果录入表格
七、实验注意事项
1．选导线点时一定要保证相邻导线点互相通视，边长小于50m，且大约等长，切忌过短边，测角时一定特别注意提高对中及瞄准精度。
2．无起始边方位角时，可实地假定一个方位角、一个假定的起始点的平面坐标。
3．限差要求是：同一边的往测、返测的相对误差应小于1/3000，导线角度闭合差小于60″
，导线全长相对闭合差应小于1/2000，超限则必须重测。
4．光学经纬仪盘左位置，若望远镜上仰竖盘读数增大，则竖角计算公式为α左=L-90º，α右=270º-R；反之，若望远镜上仰竖盘读数减小，则竖角计算公式为α左=90º-L，α右= R -270º。
5．实验指导老师要强调保护仪器、人人动手、互相协作；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。
八、思考题
1．闭合导线的坐标计算中坐标增量闭合差的调整原则什么？
2．导线测量外业工作的注意事项有哪些？
(数据表格在后面)
经纬仪闭合导线外业测量记录表
导线观测记录：
二、经纬仪闭合导线测量计算表。假设起始点（A）坐标为：A（1600.000，1500.000）
经纬仪导线测量计算表
