实验4 经纬仪的认识、使用和水平角的测量.docx¥3.96元
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实验1 DS3水准仪的认识和使用

一、目的

1.了解DS3水准仪各部件及有关螺旋的名称和作用。

2.掌握水准仪的安置和使用方法。

3.练习用水准仪测定地面两点间高差的方法。

二、安排

1.时数:课内2学时;小组:2~4人。

2.仪器:DS3水准仪1台、测伞1把、记录板1块。

3.场地:在一较平整场地不同高度的3~5个地面点上分别竖立水准尺,仪器至水准尺的距离不宜超过50米。

三、内容

1.安置水准仪

松开架腿,调节其长度后将架腿螺旋拧紧;将三角架张开,使其高度大致齐与胸口,架头大致水平,并将架腿的尖部踩入土中(或插在坚硬路面的凹陷处);从仪器箱中取出水准仪,用中心连接螺旋将其固连到脚架上。

2.认识水准仪

了解仪器各部件及有关螺旋的名称、作用和使用方法;熟悉水准尺的刻划和注记。

3.粗平

按“左手法则”,先用双手同时对向转动一对脚螺旋,使圆水准气泡移至中间,再转动另一脚螺旋使气泡居中。

4.瞄准

先目镜调焦:以天空或粉墙为背景,转动目镜对光螺旋,使十字丝清晰;后照准目标:转动望远镜,通过其上的准星和缺口照准标尺,固定水平制动螺旋,旋转微动螺旋,使标尺成像在望远镜视场中央;再物镜调焦:旋转物镜对光螺旋,使标尺的影像清晰,同时检查是否存在视差现象,如存在,反复调焦,加以消除。

5.精平

旋转微倾螺旋,使符合水准管气泡的左右影像下端吻合成半圆状(微倾螺旋的旋转方向应与符合气泡的左侧影像移动方向相一致)。

6.读数

读取十字丝中丝在水准尺上所指处应有的数字,计四位,以m为单位,估读至mm。

7.测定高差

先按上述步骤照准点标尺,精平后读数,记为后视读数;再照准点标尺,精平后读数,记为前视读数,由此计算点至点的高差:

变动仪器高后重复上述步骤,再次计算得点至点的高差,并将有关读数和算得的高差记入表A-1,最后通过较差检查练习的效果。

四、注意事项

1.标尺读数前都应检查是否存在视差,如有视差一定要反复通过物镜调焦,予以消除。

2.标尺中丝读数前都应旋转微倾螺旋使符合气泡符合,不符合不能读数。

实验2 普通水准测量

一、目的

掌握普通水准测量的外业观测和内业计算方法。

二、安排

1.时数:课内2学时;小组:4~5人。

2.仪器:每组领DS3水准仪1台、水准尺1对、尺垫2只、测伞1把、记录板1块。

3.场地:在一较平整场地设置一条闭合水准路线,起始设一已知点中间设一待定点(和均应有地面标志或为地面突出点),即以点将闭合路线分为2个测段。~的距离不超过200m。

三、内容

1.从已知点出发,以普通水准测量经点,再测回点。全线计含4~6个测站。每测站均用变动仪高法测定两次高差,进行检核,将有关读数和算得的高差记入表A-2。

2.将测段内的测站高差取和成为测段高差。将两个测段的高差和测站数分别填入表A-3,进行高差闭合差调整和计算待定点的高程。

四、注意事项

1.除已知点和待定点而外现场临时设置的立尺点称为转点(用表示),作传递高程用。点和点立尺不用尺垫,转点上立尺需用尺垫。

2.应尽量靠路边设置转点和安置测站。测站安置仪器时,应使前、后视距离大致相等。

3.测站变动仪器高前、后所得两次高差的较差不应超过±4mm。记录员应当场计算高差及其较差,符合要求方能迁站。

4.迁站时,前视尺(连同尺垫)不动,即变为下一测站的后视尺,而将本站的后视尺调为下一站的前视尺。

5.观测完毕后,应对整个记录进行计算检核,即所有测站两次观测的后视读数之和减去前视读数之和应等于所有测站高差平均值之和的两倍,即2。 照准标尺读数前务必注意消除视差和使符合气泡符合。

实验3 微倾式水准仪的检验和校正

一、目的

1.了解微倾式水准仪的主要轴线,及其应满足的几何关系。

2.掌握微倾式水准仪的检验和校正方法。

二、安排

1.时数:课内2学时;小组:4~5人。

2.仪器:每组领DS3水准仪1台、水准尺1对、尺垫2只、校正针1根,测伞1把、记录板1块。

3.场地:一较平整场地距离约80余m。

三、内容

首先,了解微倾式水准仪主要轴线的名称和所在的位置,并对仪器的各组成部分和相关螺旋的有效性进行一般检查,然后进行以下三项检验校正,并将检验校正的有关观测、计算数据或示意图填入实验报告。

1.圆水准轴的检验和校正

(1)检验:先转动脚螺旋使圆水准器气泡居中,再将望远镜旋转180°,看气泡是否仍居中。如仍居中,说明条件满足;若气泡偏离黑圈外,说明条件不满足,需要校正。

(2)校正:稍许松动圆水准器底部固定螺丝,用校正针拨动圆水准器校正螺丝,令气泡返回偏离量的一半,使条件满足;再旋转脚螺旋令气泡居中,使仪器整平,最后将底部固定螺丝旋紧。重复该项检校,直至条件满足为止。

检验和校正的情况绘图说明于表A-4。

2.十字丝横丝的检验和校正

(1)检验:用望远镜十字丝横丝一端对准某点状标志,固紧制动螺旋,旋转微动螺旋,使望远镜水平微动,看该点状标志是否偏离横丝。如不偏离,说明条件满足;否则说明条件不满足,需要校正。

(2)校正:卸下目镜护罩,松开十字丝分划板的固定螺丝,稍许转动十字丝环,使点状标志相对中横丝的偏离量减少一半,重复该项检校,直至条件满足为止。最后,将固定螺丝旋紧,装上目镜护罩。

检验和校正的情况绘图说明于表A-5。

3.水准管轴的检验和校正

(1)检验:地面选、二点,间距约60~80m,均放置尺垫并竖立水准尺。首先将仪器安置于~之中点,照准二尺,分别得读数、,并算得~的第1次高差=-;之后将仪器安置于或尺一端相距约2~3m处,再次照准二尺,分别得读数、,并算得~的第2次高差=-;由此得二次高差较差=-。如果较大,说明水准管轴不平行于视准轴。由下式计算仪器可能含有的角:

若 > ±15″,即需进行校正。

(2)校正:首先计算此时尺的正确读数=+;之后旋转微倾螺旋,使十字丝中丝对准

尺的正确读数,水准管气泡自然不再居中;用校正针拨动水准管上、下校正螺丝,使气泡左、右影像重新符合,重复该项检校,直至条件满足为止。

检验和校正的数据记录于表A-6。

四、注意事项

1.仪器如需校正,应在老师指导下进行。

2.三项检验校正依上述顺序进行,不应颠倒。

3.用校正针拨动校正螺丝时,应先松后紧,少许用力,以免损坏螺丝。

实验4 经纬仪的认识、使用和水平角的测量

一、目的

1.了解DJ6经纬仪各部件及有关螺旋的名称和作用。

2.掌握经纬仪的对中、整平、瞄准和读数方法。

3.掌握用经纬仪测定地面两目标方向之间水平角的测回法。

二、安排

1.时数:课内2学时;小组:2~4人。

2.仪器:每组领DJ6经纬仪1台、测伞1把、记录板1块。

3.场地:平地安置仪器,远处选择两个背景清晰的直立目标。

三、内容

(一) 认识经纬仪

1.安置

松开架腿,调节其长度后拧紧架腿螺旋;将三角架张开,使其高度约与胸口平,挂上垂球,移动三角架,使垂球大致对准地面测站点标志,架头基本水平,然后将架腿的尖部踩入土中(或插在坚硬路面的凹陷处);从仪器箱中取出经纬仪,用中心连接螺旋将其固连到脚架上。

2.认识

了解仪器各部件及有关螺旋的名称、作用和使用方法;熟悉读数窗内度盘和分微尺影像的刻划和注记。

(二) 使用经纬仪

1.对中

稍许松开中心连接螺旋,双手扶基座,在架头上平移仪器,使垂球尖对准地面测站点标志,偏差不超过2~3mm,再拧紧连接螺旋。

2.整平

松开水平制动螺旋转动照准部,使水准管与任一对脚螺旋平行,按“左手法则”使水准管气泡居中;再将照准部转动90°,旋转另一只脚螺旋,使气泡居中。重复上述步骤,直到照准部转至任何位置气泡偏离不超过1格为止。

如经纬仪装有光学对中器,可以使仪器的对中和整平同时进行。先将仪器初步整平,中心大致对准测站点,旋转对中器目镜调焦螺旋,使分划板小圆圈清晰,再伸缩对中器小镜筒,使测站点标志清晰。通过旋转脚螺旋使测站点标志进入小圆圈中间,再通过升降脚架架腿的高度使照准部水准管气泡在相互垂直的方向上均居中 (此时不应再旋转脚螺旋调节水准管气泡,否则将使测站点标志偏离小圆圈),即达到同时对中和整平的目的。

3.照准

先松开照准部和望远镜的制动螺旋,将望远镜指向明亮的背景或天空,旋转目镜调焦螺旋,使十字丝清晰,然后转动照准部,用望远镜上的瞄准器对准目标,再通过望远镜瞄准,使目标影像位于十字丝竖丝附近,旋转对光螺旋,进行物镜调焦,使目标影像清晰,消除视差,最后旋转水平和望远镜微动螺旋,使十字丝竖丝单丝与较细的目标精确重合,或双丝将较粗的目标夹在中央。

4.读数

打开反光镜,调节反光镜的角度,使读数窗明亮,旋转读数显微镜的目镜,使读数窗内影像清晰。上方注有“H”的小窗为水平度盘影像;下方注有“V”的小窗为竖直度盘影像。采用分微尺读数法,首先读取分微尺所夹的度盘分划线之度数,再依该度盘分划线在分微尺上所指的小于1°的分数 (估读至0.1′),二者相加,即得到完整的读数。

(三) 测回法测量水平角

1.盘左,瞄准左目标,读取平盘读数为,顺时针转动照准部,瞄准右目标,读取平盘读数为,计算上半测回角值-;

2.倒转望远镜成盘右,瞄准右目标,读取平盘读数为,逆时针转动照准部,瞄准左目标,读取平盘读数为,计算下半测回角值-;

3.两个半测回角值较差的限差一般为±40″;检查|-|是否符合要求,若符合,计算一测回角度平均值。

在上述观测的同时,将读数和计算值记入表A-7相应的栏目中 (记录格式和顺序见教材第3章第3节,表3-1测回法观测手簿)。

四、注意事项

1.照准目标时,应尽量照准目标的底部。

2.计算角值时,总是右目标读数减去左目标读数,若< ,则应加360°。

3.如需观测个测回,在每个测回开始即盘左的第一个方向,应旋转度盘变换手轮配置平盘读数,使其递增。配置完毕,应将读盘变换手轮的盖罩关上,以免碰动度盘。测回内由盘左变为盘右时,不得重新配置平盘读数。 如观测个测回,各测回角值较差的限差一般为±24″。

实验5 竖直角测量和竖盘指标差的测定

一、目的

1.了解DJ6经纬仪与竖盘有关的部件及螺旋的名称和作用。

2.掌握经纬仪测量竖直角的方法。

3.掌握竖盘指标差的测定方法。

二、安排

1.时数:课内2学时;小组:2~4人。

2.仪器:每组领DJ6经纬仪1台、校正针1根、测伞1把、记录板1块。

3.场地:平地安置仪器,远处选择2个背景清晰、分别高于和低于测站高度的直立目标。

三、内容

(一) 认识和使用与竖盘有关的部件及螺旋。

1.安置

在场地上安置经纬仪,整平、对中。

2.认识

了解竖盘的特点和竖盘指标水准管及其微动螺旋等的作用和使用方法。

3.照准

松开照准部和望远镜的制动螺旋,通过望远镜瞄准目标,旋转水平和望远镜微动螺旋,使十字丝中横丝与目标的顶端 (或需要测量竖直角的部位) 精确相切。

4.读数

旋转竖盘指标水准管微动螺旋,使指标水准管气泡居中,仍采用分微尺读数法,读取读数窗下方注有“V”的竖直度盘读数(估读至0.1′)。

(二) 竖直角测量

1.盘左,瞄准目标以中横丝与目标顶端相切,使指标水准管气泡居中,读取竖盘读数为,计算盘左竖角值;

2.倒转望远镜成盘右,仍以中横丝与目标顶端相切,使指标水准管气泡居中,读取竖盘读数为,计算盘右竖角值;

3.计算一测回角度平均值

将计算结果记入表A-8即为竖盘指标差的测定值。

四、注意事项

1.照准目标时,盘左、盘右必须均照准目标的顶端或同一部位。

2.凡装有竖盘指标水准管的经纬仪,必须旋转指标水准管微动螺旋使气泡居中,方能进行竖盘读数。

3.算得的竖直角和指标差应带有符号,尤其是负值的“-”号不能省略。

4.如测量两个以上目标(或同一目标多个测回)的竖直角,可以根据各自算得的竖盘指标差之间的较差,检查观测成果的质量。DJ6经纬仪竖盘指标差之间的较差限差一般为±30″。

实验6 光学经纬仪的检验和校正

一、目的

1.了解光学经纬仪的主要轴线,及其应满足的几何关系。

2.掌握光学经纬仪的检验和校正方法。

二、安排

1.时数:课内2学时;小组:2~4人。

2.仪器:每组领DJ6经纬仪1台、校正针1根,测伞1把、记录板1块。

3.场地:一较平整场地,可观测到远处不同高度的直立目标。

三、内容

首先,了解光学经纬仪主要轴线的名称和所在的位置,并对仪器的各组成部分和相关螺旋的有效性进行一般检查,然后进行以下五项检验校正,并将检验校正的有关观测、计算数据或示意图填入实验报告

1.照准部水准管轴的检验和校正

(1)检验:先转动照准部,使照准部水准管平行于一对脚螺旋,旋转该对脚螺旋使水准管气泡居中,再将照准部旋转180°,看气泡是否仍居中。如仍居中,说明条件满足;若气泡偏离中心1格以上,说明条件不满足,需要校正。

(2)校正:用校正针拨动照准部水准管上下校正螺丝,令气泡返回偏离量的一半,使条件满足;再旋转脚螺旋令气泡居中,使仪器整平。重复该项检校,直至条件满足为止。

检验和校正的情况绘图说明于表A-9。

2.视准轴的检验和校正

(1)检验:以盘左、盘右观测大致位于水平方向的同一目标,分别得读数、,代入()式,

如算得的值超过允许范围(一般为±30″),即说明存在视准轴误差。

(2)校正:

此时望远镜仍处盘右位置,校正按以下步骤进行:

先根据算得的值代入(式,计算盘右的正确读数

再旋转照准部微动螺旋使平盘读数变为,十字丝交点必然偏离目标;之后用校正针拨动十字丝环左、右校正螺丝,一松一紧推动十字丝环左右平移,直至十字丝交点对准目标。

重复该项检校,直至条件满足为止。检验和校正的数据记录于表A-10

3.横轴的检验和校正

检验:以盘左、盘右观测较高处,即竖角较大的同一目标,分别得读数、,代入上述()式,如算得的值超过允许范围(一般为±30″),即说明存在(或和视准轴误差同时存在) 横轴误差。

校正:由于需调节支撑横轴的偏心环,而偏心环在仪器内部,构造较复杂,因此遇此问题,应送工厂维修。 检验和校正的数据记录于表A-11

4.十字丝竖丝的检验和校正

(1)检验:用望远镜十字丝竖丝一端对准某点状标志,固紧制动螺旋,旋转望远镜微动螺旋,使望远镜上下微动,看该点状标志是否偏离竖丝。如不偏离,说明条件满足;否则说明条件不满足,需要校正。

(2)校正:卸下目镜护罩,松开十字丝分划板的固定螺丝,稍许转动十字丝环,使点状标志相对竖丝的偏离量减少一半。

重复该项检校,直至条件满足为止。最后,将固定螺丝旋紧,装上目镜护罩。 

检验和校正的情况绘图说明于表A-12。

5.竖盘指标水准管轴的检验和校正

检验:如实验五中竖盘指标差的测定,安置经纬仪,盘左、盘右照准同一目标得其竖盘读数、,计算得竖角、,按实验五之()式或()式计算指标。若||>1′,应予校正。

校正:其步骤为

(1)依旧在盘右位置,照准原目标点,计算盘右的竖盘正确读数

(2)转动竖盘指标水准管微动螺旋,使竖盘读数由改变为。此时指标水准管气泡将不再居中;

(3) 用校正针拨动指标水准管上、下校正螺丝使气泡居中,指标水准管轴和竖盘指标线即相互垂直。重复该项检校,直至条件满足为止。检验和校正的数据记录于表A-13。

四、注意事项

1.仪器如需校正,应在老师指导下进行。

2.前四项检验校正依上述顺序进行,不应颠倒。

3.用校正针拨动校正螺丝时,应先松后紧,少许用力,以免损坏螺丝。

实验7 全站仪的认识和使用

一、目的

1.了解全站仪各部件及键盘按键的名称和作用。

2.掌握全站仪的安置和使用方法。

3.练习用全站仪进行角度测量、距离测量、高程测量及坐标测量的方法。

二、安排

1.时数:课内2学时。

2.仪器:全站仪1台(包括反射棱镜、棱镜架)、测伞1把、记录板1块。

3.场地:稍有起伏,选择两个高、低不同的目标点供观测。

三、内容

1.安置全站仪及棱镜架(或棱镜杆)

在测站上安置全站仪,方法与安置经纬仪相同;在目标点上安置棱镜架。

2.认识全站仪

了解仪器各部件(包括反射棱镜)及键盘按键的名称、作用和使用方法。

3.对中、整平

与普通经纬仪相同。

4.仪器操作

(1)开机自检——打开电源,进入仪器自检,纵转望远镜和转动照准部各一周,进行竖直度盘和水平度盘初始化,即自动设置竖直度盘和水平度盘的指标;

(2)输入参数——包括棱镜常数,气象参数(温度、气压、湿度)等;

(3)选定模式——包括角度测量模式、距离测量模式、坐标测量模式,特殊模式(即菜单模式),实验中暫不练习;

(4)瞄准零方向——按水平度盘设置键,使平盘设置为(也可设置为其它已知值,相当于进行水平度盘配置);如欲进行坐标测量,还需输入测站的三维坐标(、、)、零方向的已知方位角(可直接输入方位角,也可输入零方向所指后视点的坐标,由仪器根据测站点和后视点的坐标自动进行反算获得)、仪器高;

(5)瞄准目标点——照准目标点的棱镜标牌中心(或不带标牌的棱镜中心),分别对两个目标进行以下测量:

1)角度测量 直接显示零方向与目标点之间的水平角和目标点的竖直角(竖直角为倾斜视线的天顶距读数);

2)距离测量 同时显示测站至目标点之间的水平距离、倾斜距离和高差;

3)坐标测量 输入目标点之标高,同时显示目标点之三维坐标

测量数据记录于表A-14。

5.测量完毕关机。

四、注意事项

更详细的内容请参见文字教材第4章第5节。

实验8 测设点的平面位置和高程

一、目的

1.熟悉建筑物轴线交点放样的全过程。

2.掌握水平角、水平距离及高程和点位测设的基本方法。

二、安排

1.时数:课内2学时;小组:4~5人。

2.仪器:DJ6经纬仪1台、DS3水准仪1台、钢尺1把、水准尺1根、花杆和测钎各1根、锤子1把、木桩和小铁钉各6个、测伞1把、记录板1块。

3.场地:较空旷,长约50~60m,宽约30~40m。

三、内容

1.设置控制点

沿场地一侧,间距约25~30m,打两木桩,桩上钉小钉,为、二控制点(如图所示),点在场地一侧的中间,点在一端;在点附近再设一木桩为水准点,假设已知数据为:

2.以点为测站、B点为零方向,进行一矩形房屋墙体主轴线的放样,即运用极坐标法,在现场将房屋墙体主轴线4个交点的平面位置和高程测设出来。4个交点假定的设计坐标和高程分别为:3.计算点位测设数据

(1) 运用坐标反算,分别计算点至4个交点的方位角(=1、2、3、4):

(2) 计算各点测设的水平角:

(3) 计算各点测设的水平距离:

将计算数据填入表A-15。

4.交点平面位置的测设和检测

(1) 在点安置经纬仪,对中、整平,照准B点(为零方向),配置水平度盘读数为;顺时针转动照准部,使水平度盘读数为,固紧照准部制动螺旋,依望远镜竖丝所指,用花杆和测钎定出该方向;自A点始,沿该方向测设水平距离,打下木桩;再重新用经纬仪盘左、盘右标定方向取中,并用钢尺精确量距,在木桩上用小钉标定点;

(2) 同上步骤,在现场依次标定、和点;

(3) 绝对点位检测:现场实测零方向与四个交点方向之间的水平角及测站至四个交点之间的水平距离,与测设数据进行比较,将其较差填入表A-16。

(4) 相对点位检测:现场标定4个点位的相互关系理应构成矩形,邻点间的边长理应等于上表所示点间平距的已知值。用经纬仪分别安置在4个交点上,检测四内角与90°之差;再用钢尺分别丈量其四边长,检测四边长与各已知值之差,将其较差填入表A-17。

5.交点高程的测设和检测

(1) 在四交点大致的中心位置安置水准仪(也可将测站设于它处,只是考虑尽量使水准测量时的前视和后视距离大致相等),在点上立尺,读取后视读数,根据点的已知高程,计算视线高程:

(2) 根据上表所列交点的设计高程,计算前视各交点的应有读数:

将计算数据填入表A-18。

(3) 依次在标定的各交点处立尺,使尺上读数等于,然后将尺之底边位置用红漆画线在各交点木桩上标注出来,即为各交点的设计高程。

(4) 检测:四个交点的设计高程均应等于20.350m。变动仪器高,重新测定四个交点木桩上标注的红漆线高程,检测其与已知设计高程之差,将其较差填入表A-16。

四、注意事项

1. 设制控制点时,、二点之间的距离应尽量长,至少不应小于测设边的长度。

2. 运用极坐标法测设点的平面位置时,测设的水平角应为左角,其计算公式如上()式所示。

3. 如果已知测站点与后视点的坐标,而零方向的方位角未知时,亦应先根据已知坐标将零方向的方位角反算出来。在运用坐标反算公式时,应注意根据分子和分母的符号,判别待定方向所在的象限,从而由象限角正确地换算出方位角。

4. 测设数据计算的正确性对点位和高程的测设至关重要,应反复计算检核,方能用于现场测设。