《土木工程测量学》实验指导书(修改)

编著：白萍宫雨生辽宁科技大学资源与土木工程学院2010年12月I出版说明《测量学实验指导书》是针对矿物、土木、交通、建环等非测量专业的测量学课程实验教学而编写的配套教材。测量学实验是安排在课堂教学期间、某一章节内容讲授之后的课内实践性教学环节，通过测量实验可以加深学生对测量概念的理解，巩固课堂所学的基本理论和基本方法，初步掌握测量工具的操作技能，也为本课程的实习打好基础，以便更好地掌握测量课程的基本内容。《测量学实验指导书》共列五项实验，其中第二项实验为设计性实验，其余均为验证性实验。实验指导书上所列各实验项目，可根据不同专业的需要和教学安排适当选择。不同专业测量学基础实验名称可能不同，但内容基本相同，任课教师可在原有实验指导书基础上进行适当修改。每项实验的学时数均为2学时，实验小组人数一般为4~5人，但也应根据实验的具体内容以及仪器设备条件作灵活安排，以保证每人都能进行观测、记录、做辅助工作等实践。每项实验的观测要求均列在注意事项中。在每项实验后列出了测量实验报告及相应的观测记录表格形式，在实验中应做到随时测量、随时记录、随时计算检核，实验完成后可以裁减下来，以便上交。《测量学实验指导书》的显著特点是详细、准确，是对该课程理论教学的很好补充，必将对测量学这门实践性很强课程的教学和实践性环节的教学起到更大的积极作用。适用于矿物、土木、交通、建环等非测量专业。《测量学实验指导书》II目录测量学实验须知.........................................................................................1实验一.........................................................................................................3实验二.........................................................................................................8实验三.......................................................................................................12实验四.......................................................................................................17实验五.......................................................................................................22《测量学实验指导书》1测量学实验须知一、实验目的及有关要求1.测量实验的目的一方面是为了验证和巩固课堂所学的知识；另一方面是熟悉测量仪器的构造和使用方法，从而培养学生进行测量工作的基本操作技能，使学到的理论与实践紧密接合。2.在实验前，应复习教材中的有关内容，认真仔细地预习实验指导书，明确目的、要求、方法、步骤及注意事项，以保证按时完成实验任务中相应项目。3.实验分小组进行，组长负责组织和协调实验工作，办理仪器工具的借领和归还手续。组内成员必须认真、仔细地操作，培养独立工作能力和严谨的科学态度，同时要发扬互相协作精神。实验应在规定时间内进行，不得无故缺席或迟到早退；不得擅自改变地点或离开现场。实验过程中或结束时，发现仪器工具有遗失、损坏情况，应立即报告指导老师，同时要查明原因，根据情节轻重，给予适当赔偿和处理。4.实验结束时，应提交实验记录，经指导教师审阅同意后，才可交还仪器工具，结束工作。5.课后应及时提交书写工整、规范的实验报告。二、使用测量仪器、工具注意事项以小组为单位到指定地点领取仪器、工具，借领时，应当场清点检查，如有缺损，可以报告实验室管理员给予补领或更换。1.携带仪器前，注意检查仪器箱是否扣紧、锁好，拉手和背带是否牢固，并注意轻拿轻放。开箱时，应将仪器箱放置平稳。开箱后，记清仪器在箱内安放的位置，以便用后按原样放回。提取仪器时，应双手握住支架或基座轻轻取出，放在三脚架上，保持一手握住仪器，一手拧紧连接螺旋，使仪器与三脚架牢固连接。仪器取出后，应关好仪器箱，严禁箱上坐人。2.不可置仪器于一旁而无人看管。应撑伞，防止仪器日晒雨淋。3.若发现透镜表面有灰尘或其它污物，须用软毛刷和镜头纸轻轻拂去。严禁用手帕、粗布或其它纸张擦拭，以免磨坏镜面。《测量学实验指导书》24.各制动螺旋勿拧过紧，以免损伤，各微动螺旋勿旋转至尽头，防止失灵。5.近距离搬站，应放松制动螺旋，一手握住三脚架放在肋下，一手托住仪器，放置胸前稳步行走。不准将仪器斜扛肩上，以免碰伤仪器。若距离较远，必须装箱搬站。6.仪器装箱时，应松开各制动螺旋，按原样放回后试关一次，确认放妥后，再拧紧各制动螺旋，以免仪器在箱内晃动，最后关箱上所。7.水准尺、标杆不准用作担抬工具，以防弯曲变形或折断。8.使用钢尺时，应防止扭曲、打结和折断，防止行人踩踏和车辆碾压，以免尺身着水。携尺前进时，应将尺身离地提起，不得在地面上拖行，以防损坏刻划。用完钢尺，应擦净、涂油，以防生锈。三﹑记录与计算规则1.实验所得各项数据的记录和计算，必需按计录格式用2H或3H铅笔认真填写。字迹应清楚并随观测随记录。不准先记在草稿纸上，然后抄入记录表中，更不准伪造数据。2.观测者读出数字后，记录者应将所记数字复诵一遍，以防听错、记错。3.记录错误时，不准用橡皮擦除，不准在原数字上涂改，应将错误的数字划去并把正确的数字写在原数字的上方。记录成果修改后或观测成果废去后，应在备注栏标明原因（如测错、记错或超限等）。4.禁止连续更改数字，例如：水准测量中的红、黑面读数；角度测量中的盘左、盘右读数；距离丈量中的往测与返测结果等，均不能同时更改，否则，必须重测。5.简单的计算与必要的检核，应在测量现场及时完成，确认无误后方可迁站。6.数据运算应根据所取数字，按“四舍六入，五前单进、双舍”的规则进行数字凑整。《测量学实验指导书》3实验一一、实验项目名称、类别、目的及要求实验名称：水准仪的认识与使用实验类别：验证性必修实验目的及要求：1．了解DS3微倾式水准仪的基本构造、各操作部件的名称及其作用；2．掌握DS3水准仪的安置、瞄准和读数方法；3．练习普通水准测量一测站的观测、记录和计算方法。二、实验原理利用水准仪提供的一条水平视线，借助水准尺来测定地面两点间的高差，从而由已知点的高程和测得的高差，求出待定点的高程。图1-1水准测量原理图三、仪器和设备每组借DS3微倾式水准仪1台，水准尺1对，尺垫2个，记录板1块。四、实验内容、方法及步骤1．实验内容：（1）认识DS3微倾式水准仪，了解各操作部件的名称和作用，并熟悉使用方法；（2）一测站水准测量练习。baHhHHbahAABABAB《测量学实验指导书》42．方法及步骤：（1）水准仪的认识图1.1所示为型微倾式水准仪的外形和各部件名称。图1.1DS3微倾式水准仪（2）水准仪的使用水准仪在一个测站上的操作顺序为：安置仪器——粗略整平（即粗平）——瞄准水准尺——精确置平——读数。1）安置仪器在测站上打开三脚架，按观测者的身高调节三脚架腿的高度，使三脚架架头大致水平。如果地面比较松软则应将三脚架的三个脚尖踩实，使脚架稳定。然后将水准仪从箱中取出平稳地安放在三脚架架头上，一手握住仪器，一手立即用连接螺旋将仪器固连在三脚架架头上。2）粗平粗平即初步地整平仪器，通过调节三个脚螺旋使圆水准器气泡居中，从而使仪器的竖轴大致铅垂。在整平过程中，气泡移动的方向与左手大拇指转动脚螺旋时的移动方向一致。如果地面较坚实，可先练习固定三脚架两条腿，移动第三条腿使圆水准器气泡大致居中，然后再调节脚螺旋使圆水准器气泡居中。3）瞄准水准尺目镜调焦：将望远镜对着明亮的背景（如天空或白色明亮物体），转动目镜调焦螺旋，使望远镜内的十字丝像十分清晰。初步瞄准：松开制动螺旋，转动望远镜，用望远镜筒上方的照门和准星瞄准水准尺进行粗略物镜调焦，使在望远镜内能看到水准尺像，此《测量学实验指导书》5时立即拧紧制动螺旋。物镜调焦和精确瞄准：转动物镜调焦螺旋进行细致调焦，使水准尺的分划像十分清晰，并注意消除视差。再转动水平微动螺旋，使十字丝的竖丝对准水准尺或靠近水准尺的一侧。4）精平转动微倾螺旋，从气泡观察窗内看到符合水准器气泡两端影像严密吻合（气泡居中），此时视线即为水平视线。注意微倾螺旋转动方向与符合水准器气泡左侧影像移动的规律，见图1-2。图1-2符合水准器气泡移动的规律5）读数仪器精平后，应立即用十字丝的中丝在水准尺上读数。观测者应先估读水准尺上的毫米数（小于一格的估值），然后再将全部读数报出，一般应读出四位数，即米、分米、厘米及毫米数，且以毫米为单位。如1.568m应读记为1568；0.860m应读记为0860。读数应迅速、果断、准确，读数后应立即重新检视符合水准器气泡是否仍旧居中。若仍居中，则读数有效，否则应重新使符合水准器气泡居中后再读数。（3）一测站水准测量练习在地面选定两点分别作为后视点和前视点，放上尺垫并立尺，在距两尺距离大致相等处安置水准仪，粗平，瞄准后视尺，精平后读数；再瞄准前视尺，精平后读数。数据记录、计算应填入表1中。换一人变换仪器高再进行观测，小组各成员所测同一测段高差之差不得超过±10mm。五、上交资料各组上交水准测量读数练习记录一份（表1）。六、报告要求和有关思考题报告要求：1.报告项目必须填写齐全；2.书写实验报告必须严肃认真，字迹工整，独立完成；3.不准修改实验成果。《测量学实验指导书》6思考题：1.何为视准轴？何为视差？产生视差的原因是什么？怎样消除视差？2.水准仪上圆水准器与管水准器的作用有何不同？何为水准器分划值？3.水准仪有哪些主要轴线？它们之间应满足什么条件？什么是主条件？为什么？六、实验纪律和有关注意事项1.水准仪安放到三脚架上必须立即将中心连接螺旋旋紧，严防仪器从脚架上掉下摔坏。2.在读数前，注意消除视差；必须使符合水准器气泡居中（微倾式水准仪水准管气泡两端影像符合）。七、成绩考核标准及办法每次实验完成一次实验报告，根据实验报告的质量、实验报告上交的时间、出缺勤情况、实验成果质量及成果的创造性等打分。成绩按五级分评定（优，良，中，及格，不及格），最后与期末考试、课后作业等一同汇总为本学期总成绩。《测量学实验指导书》7（表1）水准测量读数练习记录日期仪器观测者班级记录者测站测点视距水准尺读数高差mm后视读数前视读数+mm-mm精度分析:是否符合精度要求:《测量学实验指导书》8实验二一、实验项目名称、类别、目的及要求实验名称：等外水准测量实验类别：设计性必修实验目的及要求：1．学习用DS3水准仪作普通水准测量的实际作业方法；2．掌握普通水准测量一个测站的工作程序和一条闭合（或附合）水准路线的施测方法；3．掌握普通水准测量手簿的记录及水准路线闭合差的计算方法。二、实验原理已知HA，求高程HB，中间临时放置标尺的过度点1，2….称为转点,起高程传递作用，常用TP表示，实测时转点上应使用尺垫。每测站高差：各测站高差之和：待定点B点高程：图2-1水准测量原理三、仪器和设备每组借DS3水准仪1台，双面水准尺1对，尺垫2个，记录板1块。四、实验内容、方法及步骤实验内容：1．DS3水准仪作普通水准测量的实际作业方法；2．普通水准测量一个测站的工作程序和一条闭合（或附合）水准路线的施测方法；3．普通水准测量手簿的记录及水准路线闭合差的计算方法。方法及步骤：1．由教师指定已知水准点，选定一条闭合（或附合）水准路线，其长度以安置8iiibahiiiABbahhABABhHH《测量学实验指导书》9个测站为宜。一人观测