一个测站的碎部测量——经纬仪测绘法
一、实验目的：
1、练习用经纬仪测量碎部点的观测方法。
2、练习用视距测量的公式计算测站点到碎部点的水平距离、高差和方位角，最后计算虽不点的高程。
二、实验仪器和工具：
经纬仪一架，罗盘仪一架，水准尺一根，花杆一根，记录版一块，测绘板及架子各一个，图纸一张。
三、实验组织、方法、步骤和要求。
1、在建筑物旁边，在通视的情况下选定A、B两点，用罗盘仪分别测出AB、BA的方位角。
2、用经纬仪架立在A点，量取仪器高i （假定H A=100m）
3、瞄准B点，调水平度盘至0°00′00″。并读出上、中、下叉丝的读数，记录数据。
4、立尺人依次将水准尺立在建筑物的特征点上，观测人瞄准特征点，读出水平角、竖直角，上、中、下叉丝的读数，并画表格记录数据。
5、同3、4的方法在B点架立经纬仪，测量个可视特征点的水平角、竖直角，上、中、下叉丝的读数，并记录数据。
6、计算：
D=kl cos2α
h=1/2klsin2α+i-v
7、展绘碎部点：根据本组所测的数据及计算结果，在图纸上绘出建筑物的地形图。
四、完成实验报告:
直线方位角记录表
直线测
站
测
点
磁方位角（磁针北端读数）草图观测值Α=1/2（α正+（α反±180°）
AB A Ｂ81°20′
81°30′
B Ａ261°40′
视距测量记录
2012年5月14号仪器高：i=1.530m
测点编号
尺上读数
视距
间隔
L
竖盘读
数
°′″
竖直角
°′″
水平角
°′″
高差水平
距离
测点高
程上丝中丝下丝
1 0.916 0.874 0.833 0.083 94 1
2 00 -04 12 00 27 30 00 0.050 8.255 100. 050
2 0.475 0.402 0.329 0.146 9
3 33 00 -03 33 00 61 0
4 06 0.226 14.544 100.226
3 1.112 0.853 0.596 0.516 90 38 12 -00 38 12 05 31 12 0.10
4 51.594 100.104
方法简介 视距测量是利用经纬仪、水准仪的望远镜内十字丝分划板上的视距丝在视距尺（水准尺）上读数，根据光学和几何学原理，同时测定仪器到地面点的水平距离和高差的一种方法。这种方法具有操作简便、速度快、不受地面起伏变化的影响的优点，被广泛应用于碎部测量中。但其测距精度低，约为：1/200-1/300。 一、视距测量原理 1．视线水平时的距离与高差公式 欲测定A、B两点间的水平距离D及高差h，可在A点安置经纬仪，B 点立视距尺，设望远镜视线水平，瞄准B点视距尺，此时视线与视距尺垂直。求得上，下视距丝读数之差。上，下丝读数之差称为视距间隔或尺间隔。 2．视线倾斜时的距离与高差公式 在地面起伏较大的地区进行视距测量的，必须使视线倾斜才能读取视距间隔。由于视线不垂直于视距尺，故不能直接应用上述公式。 二、视距测量的观测与计算 施测时，安置仪器于A点，量出仪器高i，转动照准部瞄准B点视距尺，分别渎取上、下、中三丝的读数，计算视距间隔。再使竖盘指标水准管气泡居中(如为竖盘指标自动补偿装置的经纬仪则无此项操作)，读取竖盘读数，并计算竖直角。用计算器计算出水平距离和高差。 三、视距测量误差及注意事项 1．视距测量的误差 读数误差用视距丝在视距尺上读数的误差，与尺子最小分划的宽度、水平距离的远近和望远镜放大倍率等因素有关，因此读数误差的大小，视使用的仪器，作业条件而定。 垂直折光影响祝距尺不同部分的光线是通过不同密度的空气层到达望远镜的，越接近地面的光线受折光影响越显著。经验证明，当视线接近地面在视距尺上读数时，垂直折光引起的误差较大，并且这种误差与距离的平方成比例地增加。 视距尺倾斜所引起的误差视距尺倾斜误差的影响与竖直角有关，尺身倾斜对视距精度的影响很大。
姓名: 班级：地球物理1701班学号：0110170 实验一经纬仪认识与使用 一、实验名称：经纬仪认识与使用 二、实验目的与要求： 1、了解光学经纬仪的基本构造，各部件的名称和作用。 2、掌握经纬仪对中、整平、瞄准和读数的基本方法。 三、实验仪器： 经纬仪1台，三脚架1个。 四、实验内容： 1、熟悉经纬仪的构造，熟悉各部件功能及使用； 2、掌握经纬仪对中整平方法； 3、熟悉经纬仪测角的流程； 4、掌握经纬仪测水平角、垂直角的瞄准方法； 5、按物理实验报告格式，独立编写并提交一份实验报告。 五、实验原理与方法： 1、经纬仪的构造及各部件功能及使用方法 DJ6 经纬仪由三部分组成：照准部、水平度盘、基座组成。各部件名称如图1 所示。 图 1 经纬仪各部件名称 1）各部件功能及使用各种旋钮的作用与经纬仪基本一致，在实验过程中进一步加深认识。
水平制动螺旋：粗瞄后制动，照准部则不能转动；水平微动螺旋：水平 制动螺旋制动后，水平微动螺旋可以小范围微动， 用于精确照准目标；竖直制动螺旋： 粗瞄后制动，望远镜则不能转动； 竖直微动螺旋：竖直制动螺旋制动后，竖直微动螺旋可以小范围微动， 用于精确照准目标； 脚螺旋：用于对中和整平仪器； 物镜调焦螺旋：旋转该螺旋，进行物镜调焦，看清目标成像。目 镜调焦螺旋：旋转该螺旋，进行目镜调焦，看清十字丝成像。指 标水准管调节螺旋：调节该螺旋，使指标水准管气泡居中。反光 镜：360 度转动反光镜，是读数窗的亮度最大。 光学对点器：用于仪器对中。 2、经纬仪使用方法 使用经纬仪进行角度测量，按以下流程进行：安置仪器—仪器对中整平—瞄准——读数。如果是垂直角测量，在读数前应使指标水准管气泡居中。 1）对中整平 （1）安置仪器 将三脚架成正三角形打开，测站点在三角形中心，架头大致水平，拧紧固定螺旋将仪器安置在架头上。 （2）精确对中如果测站点位未出现在光学对点器视野中，可两手各握住一个脚架架腿移动脚架，使测站点位大致位于对点器标识圆圈附近，最后用脚螺旋精确对中。 （3）粗略整平 33
实验三光学及电子经纬仪的认识与使用 角度测量是测量的基本工作之一，经纬仪是测定角度的仪器。通过本实验可使同学们了解光学及电子经纬仪的组成、构造，经纬仪上各螺旋的名称、功能，以及电子经纬仪的特点。 一、实验性质 验证性实验，实验时数安排为1 2学时。 二、目的和要求 ⑴了解DJ6光学经纬仪及DT5电子经纬仪的基本构造，以及主要部件的名称与作用。 ⑵掌握经纬仪的安置方法，学会使用光学及电子经纬仪。 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仪器讲解。指导教师现场讲解DJ6光学经纬仪的构造，各螺旋的名称、功能及操作方法，仪器的安置及使用方法。 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
经纬仪原理及角度测量方法 内容：理解水平角、竖直角测量的基本原理；掌握光学经纬仪的基本构造、操作与读数方法；水平角测量的测回法和方向观测法；掌握竖盘的基本构造及竖直角的观测、计算方法；掌握光学经纬仪的检验与校正方法；了解水平角测量误差来源及其减弱措施及电子经纬仪的测角原理及操作方法。 重点：光学经纬仪的使用方法；水平角测回法测量方法；竖直角测量方法； 难点：光学经纬仪的检验与校正。 § 3.1 角度测量原理 角度测量(angular observation) 包括水平角(horizontal angle) 测量和竖直角(vertical angle) 测量。 一、水平角定义 从一点出发的两空间直线在水平面上投影的夹角即二面角，称为水平角。其范围：顺时针0°～360°。 二、竖直角定义 在同一竖直面内，目标视线与水平线的夹角，称为竖直角。其范围在0°～±90°之间。如图当视线位于水平线之上，竖直角为正，称为仰角；反之当视线位于水平线之下，竖直角为负，称为俯角。
§ 3.2 光学经纬仪（optical theodolite ） 经纬仪是测量角度的仪器。按其精度分，有DJ6 、DJ2 两种。表示一测回方向观测中误差分别为6"、2"。 一、DJ6 光学经纬仪的构造 DJ6 光学经纬仪图 1、照准部(alidade) 2、水平度盘(horizontal circle) 3、基座(tribrach) 二、J6的读数方法 1、J6 经纬仪采用“分微尺测微器读数法”，分微尺的分划值为1ˊ，估读到获0.1ˊ( 即：6") 。如图，水平度盘读数为：73°04ˊ24"。 2、“ H ”——水平度盘读数，“ V ”——竖直度盘读数。 三、J2 光学经纬仪的构造
经纬仪视距法测距 视距法测距所用的工具是经纬仪和视距尺。利用经纬仪望远镜中十字丝的上下两根短横丝，在视距尺上读得的上下两数之差以及其他一些数据，即可算出安置仪器点到立尺点的水平距离和高差。一、视距法测距原理 若在等腰三角形中有一条边和一个角为已知，就可以推算出另一条边长，这便是视距法测距的简单工作原理。 二、视距计算公式 （一）视准轴水平时的视距公式 如图，mn p =为视距丝间隔，MFN ∠为定角，F 为物镜前焦点，f 为焦距，s 为物镜离仪器中心的距离，'''N M t =为尺间隔，d’为焦点到视距尺的距离，D’为AB 之间的水平距离。 由图可以看出：MFN ?≌mFn ?，所以有： p f t d =' '，即''t p f d ?= 因 )(''s f d D ++=，故有)(''s f t p f D ++?=。设 p f C =，s f Q +=，则上式改写为：Q t C D +?='' C ——视距乘常数。制造仪器时，一般将C 设计为100。 Q ——视距加常数。对于内调焦望远镜，其加常数接近于0，可忽略不计。 （二）视准轴倾斜时的视距公式 1、水平距离公式
若两点高差很大，则不可能用水平 视线进行视距测量，必须把望远镜视准轴 放在倾斜位置，如尺子仍竖直立着，则视 准轴不与尺面垂直，上面推导的公式就不 适用了。若要把视距尺与望远镜视准轴垂 直，那是办不到的。因此在推导水平距离 的公式时，必须导入两项改正：（1）对于 视距尺不垂直于视准轴的改正；（2）视线 倾斜的改正。水平距离公式为： δ2 S其中：δ为竖角。 =D cos ? 2、高差公式 + ? L h- =δ其中：i为仪器高，L为目标高。 i tg D 三、视距法测距的作业方法 1、将经纬仪安置在测站上，对中、整平； 2、量仪器高i（量至厘米）； 3、将视距尺立于待测点上，用望远镜瞄准视距尺，分别读出上、下视距丝和中丝读数，再读取竖盘读数，并将所有读得的数据记入视距测量手簿中。 4、根据上、下丝视距读数，算出尺间隔t，把竖盘读数换算为竖角，再计算测站到测点的水平距离和高差。
实验二J6经纬仪认识及角度测量（G1214202）学时：4学时实验性质：验证性实验 一、目的与要求 １）了解Ｊ６级光学经纬仪的基本构造和各部件名称及其作用； ２）掌握经纬仪对中、整平、照准、读数的方法； ３）掌握水平角度、竖直角度观测计算方法 二、仪器与工具 每组的仪器有：Ｊ６级经纬仪一台，测钎两根，记录板一块。 三、实验内容与步骤 （一）J6经纬仪认识与使用 1、在指定点上安置经纬仪，并熟悉仪器各部件的名称和作用。 2、经纬仪的操作。 （1）对中：对中的目的是使仪器中心与测站点在一条垂直线上。 1）粗对中（移动三角架的架腿） 松开蝶形螺旋，根据身高调整好三角架的高度，旋紧螺旋使架腿固定。张开三角架、使架头中心对准测站点并大致水平（关键）。将经纬仪安置在架头上，通过拉伸、旋转光学对点器使标志圈清晰和视野清晰。两手轻轻移动两脚架，使目标标志点大致对准标志圈中心。 2）精对中（旋转脚螺旋） 按照水准仪的粗平方法调节脚螺旋使目标严格在光学对中器的中心。 （2）整平。整平分为粗略整平（粗平）和精确整平（精平）。 1）粗平（升降三角架的架腿） 升降一架腿A使圆水准气泡在另一架腿B的方向线上，然后再升降B架腿使圆水准气泡居中。检查气泡居中情况，若气泡还没有居中，再次升降架腿A使圆水准气泡在架腿B的方向线上，然后再升降B架腿使圆水准气泡居中。此过程反复操作直至气泡居中即可。 2）精平（旋转脚螺旋） 调节脚螺旋使水准管气泡严格居中。 操作步骤如下： 旋转照准部，使照准部水准管平行任两个脚螺旋，调节两个脚螺旋使气泡严格居中；旋转照准部90°，调第三个脚螺旋使气泡居中。再反方向旋转照准部90°使其回到初始方向，检查水准管居中情况，这样反复操作一二次即可。 3）检查对中的情况。如果偏得太多，重复以上操作。如果只有小量偏移，则松开中心螺旋，双手捏住基座的底板移动基座，眼睛观察对中窗口，直至严格对中。
实验二J6 经纬仪认识及角度测量（G1214202）学时：4 学时实验性质：验证性实验 一、目的与要求 1）了解J6级光学经纬仪的基本构造和各部件名称及其作用； 2）掌握经纬仪对中、整平、照准、读数的方法； 3）掌握水平角度、竖直角度观测计算方法 二、仪器与工具 每组的仪器有：J6级经纬仪一台，测钎两根，记录板一块。 三、实验内容与步骤 （一）J6 经纬仪认识与使用 1、在指定点上安置经纬仪，并熟悉仪器各部件的名称和作用。 2、经纬仪的操作。 （1）对中：对中的目的是使仪器中心与测站点在一条垂直线上。 1）粗对中（移动三角架的架腿）松开蝶形螺旋，根据身高调整好三角架的高度，旋紧螺旋使架腿固定。张开三角 架、使架头中心对准测站点并大致水平（关键）。将经纬仪安置在架头上，通过拉伸、旋转光学对点器使标志圈清晰和视野清晰。两手轻轻移动两脚架，使目标标志点大致对准标志圈中心。 2）精对中（旋转脚螺旋）按照水准仪的粗平方法调节脚螺旋使目标严格在光学对中器的中心。 （2）整平。整平分为粗略整平（粗平）和精确整平（精平）。 1 ）粗平（升降三角架的架腿） 升降一架腿A使圆水准气泡在另一架腿B的方向线上，然后再升降B架腿使圆水准气泡居中。检查气泡居中情况，若气泡还没有居中，再次升降架腿A使圆水准气泡在架腿B的方向线上，然后再升降B架腿使圆水准气泡居中。此过程反复操作直至气泡居中即可。 2）精平（旋转脚螺旋）调节脚螺旋使水准管气泡严格居中。 操作步骤如下： 旋转照准部，使照准部水准管平行任两个脚螺旋，调节两个脚螺旋使气泡严格居中；旋转照准部90°，调第三个脚螺旋使气泡居中。再反方向旋转照准部90°使其回到初始方向，检查水准管居中情况，这样反复操作一二次即可。 3）检查对中的情况。如果偏得太多，重复以上操作。如果只有小量偏移，则松开中心螺旋，双手捏住基座的底板移动基座，眼睛观察对中窗口，直至严格对中 4）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。
一、实验目的与要求 1、认识DJ6、DJ2光学经纬仪的基本结构及主要部件的名称和作用。 2、掌握DJ6、DJ2光学经纬仪的基本操作和读数方法。 3、掌握用DJ6、DJ2光学经纬仪按方向观测法（全圆方向观测法）测水角的方法及记录、计算方法，了解各项限差要求及检核。 4、掌握用DJ6光学经纬仪观测垂直角的方法（中丝法）。 二、实验原理与方案 1、人员组织: 第10实验小组由7人组成，每轮实验设置：观测员1人、记录员1人，机动人员5人。 2、仪器设备: DJ6、苏一光DJ2经纬仪各l台、记录板1块、测伞1把、记录手簿1本（附记录板）、木桩1根、水泥钉1枚、2B铅笔2、粉笔1支。 3、实验原理： （1）水平角观测原理如图3-1所示。空间两直线OA和OB相交于点O，将点A、O、B沿铅垂线方向投影到水平面上，得相应投影点A′O′B′，水平线O′A′和O′B′夹角β即是过两方向线所做铅垂面夹角—水平角。经纬仪水平度盘上的读数a和b，则水平角β为两读数之差： β=b-a 图3-1 （2）全圆方向观测法原理如图3-2所示。方向观测法是在一测回内把测站上所有观测方向，先盘左位置依次观测，再盘右位置依次观测，取盘左盘右平均值作为各方向的观测值。如图测站点O周围有待测目标A、B、C，选A作为起始方向。用盘左顺时针旋转照准部，依次照准A、B、C、A，读取观测值，称为上半测回；然后纵转望远镜，改用右盘逆时针旋转照准部，依次照准A、C、B、A并读数，称为下半测回。上、下半测回合起来称为一个测回。
图3-2 （3）垂直角观测原理如图3-3所示。垂直角是在同一铅垂面内某目标方向的视线与水平线的夹角a，其范围为0°～±90°，图中Z A、Z A为A、B方向的天顶距读数。用经纬仪望远镜找准目标A、B，由垂直度盘读数减去水平线在度盘上的度数，即可得到垂直角。 如图3-3 三、实验内容与步骤 （一）安置仪器 1、对中整平（锤球对中） （1）将三脚架调整到合适高度，张开三脚架安置在测站点O上方，在脚架的连接螺旋上挂上锤球，如果锤球尖离标志中心太远，可固定一脚移动另外两脚，或将三脚架整体平移，使锤球尖大致对准测站点标志中心，并注意使架头大致水平，然后将三脚架的脚尖踩入土中。 （2）将经纬仪从箱中取出，用连接螺旋将经纬仪安装在三脚架上。调整脚螺旋，使圆水准器气泡居中。 （3）若锤球尖偏离测站点标志中心，可旋松连接螺旋，在架头上移动经纬仪，使锤球尖精确对中测站点标志中心，然后旋紧连接螺旋。 2、精确整平对中 （1）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个脚螺旋，使气泡居中，注意气泡移动方向始终与左手大拇指移动方向一致； （2）将照准部转动90°，转动第三个脚螺旋，使水准管气泡居中。
如图8-5所示，如果我们把竖立在B点上视距尺的尺间隔MN，化算成与视线相垂直的尺间隔M′N′，就可用式（8-2）计算出倾斜距离L。然后再根据L和垂直角α，算出水平距离D和高差h。 图8-5 视线倾斜时的视距测量原理 从图8-5可知，在△EM′M和△EN′N中，由于φ角很小（约34′），可把∠EM′M和∠EN′N视为直角。
而∠MEM ′=∠NEN ′=α，因此 ααααcos cos )(cos cos MN EN ME EN ME N E E M N M =+=+='+'='' 式中M ′N ′就是假设视距尺与视线相垂直的尺间隔l ′，MN 是尺间隔l ，所以 αcos l l =' 将上式代入式（8-2），得倾斜距离L αcos Kl l K L ='= 因此，A 、B 两点间的水平距离为： αα2 cos cos Kl L D == （8-4） 式（8-4）为视线倾斜时水平距离的计算公式。 由图8-5可以看出，A 、B 两点间的高差h 为： v i h h -+'= 式中 h ′——高差主值（也称初算高差）。 α ααα2sin 21 sin cos sin Kl Kl L h ==='
（8-5） 所以 1 sin v i =α2 + h- Kl 2 （8-6） 式（8-6）为视线倾斜时高差的计算公式。 二、视距测量的施测与计算 1．视距测量的施测 （1）如图8-5所示，在A点安置经纬仪，量取仪器高i，在B点竖立视距尺。 （2）盘左（或盘右）位置，转动照准部瞄准B 点视距尺，分别读取上、下、中三丝读数，并算出尺间隔l。 （3）转动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，并计算垂直角α。
第四章 经纬仪及角度测量 一、本章重点及教学要求： 1. 掌握水平角和竖直角测量原理及测量方法。 2. 了解DJ 6型经纬仪的构造。 3. 掌握DJ 6型经纬仪的操作使用方法及角度(包括水平角、竖直角)测量的方法步骤。 4. 掌握水平角、竖直角的记录及计算方法。 二、重点与难点提示： 1. 通过对水平角和竖直角测量原理及测量方法的学习，搞清楚水平角和竖直角测量原理及测量方法的区别。 2. 熟悉DJ 6型经纬仪的构造：由照准部、水平度盘和基座三部分组成。 3. 水平角计算注意事项：在角度顶点，面向计算角方向，右边方向值减去左边方向值，即得观测角值；当右边方向值小于左边方向值时，右边方向值先加360°，再减去左边方向值，即得观测角值。 4. 竖直角计算注意事项：首先弄清竖直度盘刻注形式，再确定竖直角计算公式，然后计算竖直角。计算竖直角时注意其正负号，根据正负号判断仰角或俯角。 5.竖盘指标差的含义及计算方法：当望远镜视线水平且竖盘指标水准管气泡居中时，竖盘读数不是理论上应有的读数(即90°的整倍数)，而是大了或小了一个角值，这个角值称为指标差，通常用 x 表示；其大小由下式计算： [] 360(21-+=）读读R L x 6. 经纬仪的主要轴线及它们之间应满足的条件。 三、计算题提示： 1. 水平角观测手薄计算：注意测回法与方向观测法计算方法步骤的区别。 2.竖直角观测手薄计算：注意正确应用盘左或盘右的竖直角计算公式。 第五章 距离测量 一、本章重点及教学要求： 1. 掌握钢尺量距的方法步骤及其成果计算方法。
2. 掌握视距测量的方法步骤及其成果计算方法。 3. 了解电磁波测距原理及其仪器的使用方法。 二、重点与难点提示： 1. 尺长方程式的含意：在钢尺量距时，因受到拉力和温度变化的影响，钢尺会有伸缩，我们可以用拉力器来控制拉力，但钢尺的工作温度却无法保持不变。因此，尺长方程式是在一定拉力下，以温度为变量的函数表达式。其一般形式为： l t=l o+Δl+αl o(t-t o) 式中： l t —为钢尺在温度t时的实际长度； l o —为钢尺的名义长度； Δl = l t －l o 为尺长改正数，即在t o温度下钢尺实际长度和名义长度的差值； α—为钢尺的膨胀系数，其值为1.15×10-5～1.25×10-5/℃； t o —为钢尺检定时的温度； t —为钢尺在量距时的工作温度。 2. 掌握钢尺量距的一般方法和精密方法。 3. 掌握钢尺量距的数据处理方法。 三、计算题提示： 1. 掌握钢尺精密量距数据处理的步骤：①计算尺段长度；②计算尺长改正数；③计算温度改正数；④计算尺段斜距；⑤计算尺段平距。 2. 掌握视距测量中水平距离的计算公式：D=K l cos2α，搞清楚公式中各字母的含意及应代入的数据。 3. 掌握视距测量中高差的计算公式：h ＝D·t anα＋i－v，搞清楚公式中各字母的含意及应代入的数据。
经纬仪视距法测距 视距法测距所用的工具是经纬仪和视距尺。利用经纬仪望远镜中十字丝的上下两根短横丝，在视距尺上读得的上下两数之差以及其他一些数据，即可算出安置仪器点到立尺点的水平距离和高差。一、视距法测距原理 若在等腰三角形中有一条边和一个角为已知，就可以推算出另一条边长，这便是视距法测距的简单工作原理。 二、视距计算公式 （一）视准轴水平时的视距公式 如图，mn p =为视距丝间隔，MFN ∠为定角，F 为物镜前焦点，f 为焦距，s 为物镜离仪器中心的距离，'''N M t =为尺间隔，d ’为焦点到视距尺的距离，D ’为AB 之间的水平距离。 由图可以看出：MFN ?≌mFn ?，所以有： p f t d =''，即 ''t p f d ?= 因)(''s f d D ++=，故有 )(''s f t p f D ++?=。设 p f C =，s f Q +=，则上式改写为：Q t C D +?=''
C——视距乘常数。制造仪器时，一般将C设计为100。 Q——视距加常数。对于内调焦望远镜，其加常数接近于0，可忽略不计。 （二）视准轴倾斜时的视距公式 1、水平距离公式 若两点高差很大，则不可能用水平视线进行视距测量，必须把望远镜视准轴放在倾斜位置，如尺子仍竖直立着，则视准轴不与尺 面垂直，上面推导的公式就不 适用了。若要把视距尺与望远 镜视准轴垂直，那是办不到 的。因此在推导水平距离的公 式时，必须导入两项改正：（1） 对于视距尺不垂直于视准轴 的改正；（2）视线倾斜的改正。水平距离公式为： δ2 =D S其中：δ为竖角。 cos ? 2、高差公式 + ? =δ其中：i为仪器高，L为目标高。 h- i D L tg 三、视距法测距的作业方法 1、将经纬仪安置在测站上，对中、整平；
仪器水准仪水准尺观测者 日期2012.6.24 记录者 视距测量记录 测站：A 测站高程：仪器高： 照准点号下丝读数 上丝读数 视距间隔 中丝读数 l 竖盘读数 L 垂直角 α 水平距 离 D 高差 h 高程 H I 2349 2500 2°8’40”30.16 2651 302 B 2354 2500 2°28’50”29.54 2650 296 测站：B 测站高程：仪器高： 照准点号下丝读数 上丝读数 视距间隔 中丝读数 l 竖盘读数 L 垂直角 α 水平距 离 D 高差 h 高程 H A 2353 2500 1°7’30”29.59 2649 296 C 2319 2500 1°54’27”34.06 2660 341 班级小组三姓名 11工管测量实习
仪器水准尺观测者 日期记录者 视距测量记录 测站：C 测站高程：仪器高： 照准点号下丝读数 上丝读数 视距间隔 中丝读数 l 竖盘读数 L 垂直角 α 水平距 离 D 高差 h 高程 H B 2320 2500 1°47’20”34.27 2663 343 D 2417 2500 3°6’50”16.95 2587 170 测站：D 测站高程：仪器高： 照准点号下丝读数 上丝读数 视距间隔 中丝读数 l 竖盘读数 L 垂直角 α 水平距 离 D 高差 h 高程 H C 2408 2500 3°57’30”17.11 2580 172 E 2380 2500 2°36’40”22.85 2609 229 班级小组姓名
仪器水准尺观测者 日期记录者 视距测量记录 测站：E 测站高程：仪器高： 照准点号下丝读数 上丝读数 视距间隔 中丝读数 l 竖盘读数 L 垂直角 α 水平距 离 D 高差 h 高程 H D 2381 2500 2°6’16”22.75 2609 228 F 2399 2500 2°15’20”20.17 2601 202 测站：F 测站高程：仪器高： 照准点号下丝读数 上丝读数 视距间隔 中丝读数 l 竖盘读数 L 垂直角 α 水平距 离 D 高差 h 高程 H E 2401 2500 2°9’00”19.97 2601 200 G 2320 2500 1°47’30”35.77 2678 358 班级小组姓名
用经纬仪测量视距及高差的步骤及方法 淮安供电公司市郊农电葛进进 一、三脚架架设操作步骤及方法 1、架设前，先把三脚架的三条腿拉出张开，三脚架的高度和测量者的下巴高度相等，然后钮紧。 2、对准被测物的方向，将三脚架有前支架支在标桩前向两脚处（约50cm），再把后两脚左右分开，使支架底盘中点能对准地面上的标桩，并尽量让三脚架的底座大概水平，然后将两脚支好。 3、三脚架架好后，打开经纬仪箱，左手抓住仪器支架，右手托住仪器底部，放在三脚架上，并使仪器架底座的方向与三脚架座的方向一致，旋上下面的旋钮。（注意：未旋上旋钮前，左手不能松开仪器） 1、经纬仪对中时，双手握住三脚架两面左右支架，前后左右移动，目光通过光学对中器（可以向外拉或旋转，来调节清楚）寻找中心桩，（可将脚放在中心桩处）进行对中。(中心桩在前向前移动，中心桩在后向后移动，中心桩在左向右移动，中心桩在右向左移动。) 2、光学对中器对准中心桩后，将三个支架用脚轻踩一下。 三、经纬仪整平的操作步骤及方法 1 2、粗整平：用微调整三角支架升降使仪器圆水准器的水泡调至居中；方法：可用精整平的方法，用长条水准管两次来调整圆水准器的水泡。 调整水平泡的技巧：如果水泡在水准器中心的左边，则三脚架螺旋逆时针转，如果在右边，则顺时针转。 3、精整平：精调调整仪器三脚螺旋旋钮，使横向水准管的水泡居中。 精调的方法： 第一步，仪器支架与前面两个三脚螺旋旋钮调致平行后，用两手同时向内或向外慢慢旋转前面两个三脚螺旋旋钮，使水准管水泡调到中央； 第二步，把仪器旋转90度。使仪器支架与第三个三脚螺旋旋钮在一直线上，调整第三个三脚螺旋旋钮，向内或向外慢慢旋转，使水准管水泡调到中央， 以上二步骤反复进行，直至横向水准管的水泡全部居中为止。 四、测量视距 1、对中、整平以后，把望远镜对向被测目标，旋转目镜调焦手轮（靠近眼的黑旋钮），使十字线清晰。 2、把望远镜上的光学瞄准器准星大致对准被测点，转动望远镜上望远镜调焦手轮（远离眼的银色旋钮）使被测点使远处测量物最清晰，并在十字线附近。 3、经纬仪瞄准目标后，锁紧水平制动手轮。再转动望远镜的水平微动旋钮（最下面侧过来的大银色旋钮）使望远镜中的十字线的中线靠近标尺。 4、旋紧度盘和望远镜上的制动螺旋（在正面靠近读数显微镜旁，三个最上面的小银色旋钮），再转动度盘和望远镜上的垂直微动旋钮（中间的黑皮旋钮）来调节中丝，让中丝大约对准备1.3米~1.5米， 5、打开右侧上面的采光镜，关下面的采光镜。 6、观看显微镜角度镜，如能看到说明角度垂直，如不垂直，则调整采光镜旋钮（左侧下面有白色横线的旋钮）到看到刻度盘清楚， 7、调整微调：先调整角度垂直手轮（左侧上面大的银色旋钮），使左、右两边的0对齐，
经纬仪原理及角度测量方法
经纬仪原理及角度测量方法 内容：理解水平角、竖直角测量的基本原理；掌握光学经纬仪的基本构造、操作与读数方法；水平角测量的测回法和方向观测法；掌握竖盘的基本构造及竖直角的观测、计算方法；掌握光学经纬仪的检验与校正方法；了解水平角测量误差来源及其减弱措施及电子经纬仪的测角原理及操作方法。 重点：光学经纬仪的使用方法；水平角测回法测量方法；竖直角测量方法； 难点：光学经纬仪的检验与校正。 § 3.1 角度测量原理 角度测量(angular observation) 包括水平角(horizontal angle) 测量和竖直角(vertical angle) 测量。 一、水平角定义 从一点出发的两空间直线在水平面上投影的夹角即二面角，称为水平角。其范围：顺时针0°～360°。 二、竖直角定义 在同一竖直面内，目标视线与水平线的夹角，称为竖直角。其范围在0°～±90°之间。如图当视线位于水平线之上，竖直角为正，称为仰角；反之当视线位于水平线之下，竖直角为负，称为俯角。
§ 3.2 光学经纬仪（optical theodolite ） 经纬仪是测量角度的仪器。按其精度分，有DJ6 、DJ2 两种。表示一测回方向观测中误差分别为6"、2"。 一、DJ6 光学经纬仪的构造 DJ6 光学经纬仪图 1、照准部(alidade) 2、水平度盘(horizontal circle) 3、基座(tribrach) 二、J6的读数方法 1、J6 经纬仪采用“分微尺测微器读数法”，分微尺的分划值为1ˊ，估读到获0.1ˊ( 即：6") 。如图，水平度盘读数为：73°04ˊ24"。 2、“ H ”——水平度盘读数，“ V ”——竖直度盘读数。
如图8-5所示，如果我们把竖立在B 点上视距尺的尺间隔MN ，化算成和视线相垂直的尺间隔M ′N ′，就可用式（8-2）计算出倾斜距离L 。然后再根据L 和垂直角α，算出水平距离D 和高差h 。 从图8-5可知，在△EM ′M 和△EN ′N 中，由于φ角很小（约34′），可把∠EM ′M 和∠EN ′N 视为直角。 A B D v i i l l ′ H A H B H A h h ′ L =Kl ′ N M E N ′ M ′ α α φ 大地水准面 图8-5 视线倾斜时的视距测量原理
而∠MEM ′=∠NEN ′=α，因此 ααααcos cos )(cos cos MN EN ME EN ME N E E M N M =+=+='+'='' 式中M ′N ′就是假设视距尺和视线相垂直的尺间隔l ′，MN 是尺间隔l ，所以 αcos l l =' 将上式代入式（8-2），得倾斜距离L αcos Kl l K L ='= 因此，A 、B 两点间的水平距离为： αα2 cos cos Kl L D == （8-4） 式（8-4）为视线倾斜时水平距离的计算公式。 由图8-5可以看出，A 、B 两点间的高差h 为： v i h h -+'= 式中 h ′——高差主值（也称初算高差）。 α ααα2sin 21 sin cos sin Kl Kl L h ===' （8-5）
所以 1 =α2 sin + h- v i Kl 2 （8-6） 式（8-6）为视线倾斜时高差的计算公式。 二、视距测量的施测和计算 1．视距测量的施测 （1）如图8-5所示，在A点安置经纬仪，量取仪器高i，在B点竖立视距尺。 （2）盘左（或盘右）位置，转动照准部瞄准B 点视距尺，分别读取上、下、中三丝读数，并算出尺间隔l。 （3）转动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，并计算垂直角α。 （4）根据尺间隔l、垂直角α、仪器高i及中丝
. 经纬仪原理及角度测量方法 内容：理解水平角、竖直角测量的基本原理；掌握光学经纬仪的基本构造、操作与读数方法；水平角测量的测回法和方向观测法；掌握竖盘的基本构造及竖直角的观测、计算方法；掌握光学经纬仪的检验与校正方法；了解水平角测量误差来源及其减弱措施及电子经纬仪的测角原理及操作方法。 重点：光学经纬仪的使用方法；水平角测回法测量方法；竖直角测量方法； 难点：光学经纬仪的检验与校正。 § 3.1 角度测量原理 角度测量(angular observation) 包括水平角(horizontal angle) 测量和竖直角(vertical angle) 测量。 一、水平角定义 从一点出发的两空间直线在水平面上投影的夹角即二面角，称为水平角。其范围：顺时针0°～ 360°。 二、竖直角定义 在同一竖直面内，目标视线与水平线的夹角，称为竖直角。其范围在0°～±90°之间。如图当视线位于水平线之上，竖直角为正，称为仰角；反之当视线位于水平线之下，竖直角为负，称为俯角。 12 / 1 . § 3.2 光学经纬仪（optical theodolite ） 经纬仪是测量角度的仪器。按其精度分，有DJ6 、DJ2 两种。表示一测回方向观测中误差分别为尶、尲。 一、DJ6 光学经纬仪的构造
DJ6 光学经纬仪图 1、照准部(alidade) 2、水平度盘(horizontal circle) 3、基座(tribrach) 二、J6的读数方法 1、J6 经纬仪采用“分微尺测微器读数法”，分微尺的分划值为1ˊ，估读到获0.1ˊ( 即：6) 。如图，水平度盘读数为：73°04ˊ?。 2、“H ”——水平度盘读数，“V ”——竖直度盘读数。 三、J2 光学经纬仪的构造 12 / 2 . 如图与J6 相比，增加了： 1、测微轮——用于读数时，对径分划线影像符合。 2、换像手轮——用于水平读数和竖直读数间的互换。 3、竖直读盘反光镜——竖直读数时反光。 四、J2 的读数方法 一般采用对径重合读数法——转动测微轮，使上下分划线精确重合后读数。
实习二经纬仪的使用及水准路线测量 一、前言 1、实习时间： 年月日至年日 2、实习地点： 河北66大学本部教学区内 3、实习小组信息： 组别： 指导老师： 组长： 组员分工： 选点： 观测与读数： 记录与计算： 描点与绘图： 4、实习目的及要求： 巩固和强化理论知识，在实践中训练分析问题，解决问题的能力，培养综合应用测量知识的能力；进一步熟练掌握经纬仪的使用方法、提高野外测量、内业计算、地形绘图的技能;掌握大比例尺数字测图的全过程。养一丝不苟的测绘技术工作态度、培养吃苦耐劳、团结友爱、集体协作的精神。 5、实习任务及内容： 5.1任务： 1）掌握测回法角度测量的方法和角度的计算。 2）完成一份实习报告册。 5.2内容： 1）周三下午——领取仪器 2）周三下午——测回法角度控制点选取 3）周四全天——测回法角度测量 4）周五上午——展绘控制点，检查控制点成果 5）周五下午——测回法角度测量测量大赛 6）周五下午——归还仪器
二、测回法角度测量 1、经纬仪的认识及使用 1.认识仪器 我国目前使用的DJ6级经纬仪型号较多，学生可通过本实验从熟悉一种型号的仪器入手，在以后的实践中逐步接触和熟悉更多型号的DJ6级经纬仪。图3-l 为北京光学仪器厂生产的TDJ6系列光学经纬仪的外型及部件名称。学生应对照实习用仪器实物，找到相应的部件，说出名称及作用。 2.仪器的对中（垂球法） ①伸缩三脚架腿，使三只架腿长度适中。 ②将一只架腿置于前方，操作者左、右 手各执—架腿分别前后左右移动，使架头大 致水平，并位于地面点标志中心之上。放下 架腿后，手执一小石子，对准连接螺旋下方， 使其自由落下，小石子应落在地面点标志中 心。踩紧三脚架腿。 ③从仪器箱中取出经纬仪，双手放到三 脚架架头上，一手握仪器支架，一手旋上连接螺旋。 ④将垂球挂在连接螺旋的中心钩上，垂球线的长度应调整到使垂球顶尖距地面点标志垂直距离在2cm 之内。稍松连接螺旋，在架头上平移仪器，使垂球尖精确对准地面点标志中心，误差在2mm 以内，旋紧连接螺旋。 3.仪器的整平 ①概略整平（粗平） 根据仪器基座上圆水准气泡偏离中央的 情况，按左手拇指规则转动脚螺旋，使气泡 居中。 ②精确整平（精平） 转动照准部，使照准部水准管与一对脚螺旋连线相平行，按左手拇指规则转动这对脚螺旋，使气泡居中；将照准部旋转90°，按左手拇指规则旋转另一脚螺旋，使气泡居中。以上步骤重复1~2次，使照准部转到任何位置时，水准管气泡的偏离不超过1~2格。 4.瞄准目标 ①将望远镜对向明亮背景进行目镜凋焦，使十字丝清晰； ②松开照准部水平制动螺旋，用望远镜上的瞄准器对准目标（测钎），使之位于望远镜视场内，旋紧望远镜制动螺旋和水平制动螺旋； ③物镜调焦使目标成像清晰； ④消除视差（参见实验一第三项第4目，第四项第4目）； ⑤旋转望远镜微动螺旋．使目标成像高低适中；旋转水平微动螺旋，使十字丝纵丝精确照准目标。 5.读数 ①调整度盘照明镜的位置，使读数窗亮度适当； ②调整读数显微镜目镜，使度盘分划线清晰； ③确定分分尺读数： 1.望远镜物镜； 2.补偿器锁紧轮；3光学对点器目镜；4.基座锁紧轮；5.脚螺旋；6.瞄准器；7.垂直制动手把；8.堵盖；9.水平度盘变换轮；10.望远镜调焦筒；11.望远镜目镜；12.读数目镜；1 3.望远镜微动手轮；1 4.水平微动手轮；1 5.水平制动手把；1 6.竖盘；1 7.指标差盖板；1 8.度盘采光镜；1 9.照准部水准器；20.圆水准器；21.圆水准器校正螺丝 图3-l TDJ6光学经纬仪
实验四经纬仪视距测量与钢尺量距及直线定向 （综合性实验） 一、目的与要求 1、通过本综合实验使学生认识距离和高差测量的常用方法、各自的优、缺点和根据实际应用精度要求选择合适的测量方法； 2、掌握经纬仪视距法测量两点间水平距离、高差及其计算方法； 3、掌握用钢尺量距的一般方法，量距的相对较差应小于1/3000；并验证视 距测量的结果； 4、学会用罗盘仪测定直线的磁方位角，建立直线的方向的概念，定向误差 应小于1°。 二、实验组织和实验用具 5人/组。观测1人，记录、计算1人，立尺1人，前尺手1人，后尺手1人，定向及罗盘仪观测1人； DJ6级光学经纬仪1台，视距尺一把； 钢尺一把（30m），测钎一束，标杆3根。 三、方法和步骤 在地面上选择约70m的A、B两点，做上标记（或打下木桩，钉上小钉作为标记），在直线AB两端的外侧竖立上标杆。 （一）经纬仪视距法测量 1、在标记的A点安置、整平好经纬仪（使用锤球对中即可），量取仪器高i，竖直方向转动望远镜，观测竖盘读数的变化规律，写出竖直角的计算公式。 2、盘左瞄准B目标上的视距尺，用十字横丝切于标尺指定的分化处（0.8m、1.0m、1.2m…），读出下、上丝读数，记录于相应的表格中； 3、转动竖盘指标管水准器微动螺旋，使竖盘指标管水准气泡居中，读取竖盘读数L，记录并计算出竖直角α。 4、在相应的记录计算表格中完成视距测量的计算工作；
5、每个同学观测、记录计算一次，记录计算使用“测量实验（实习）记录计算手簿”：视距测量记录表。 （二）钢尺量距 1、往测：后尺手执持零端将尺零点对准A点，前尺手持尺盒并携带标杆和测钎沿A→B方向前进，行至一尺段（20m）处停下，听定向人员指挥左、右移动标杆插在AB的直线上；拉紧钢尺并保持水平，在整尺注记处插下测钎（或做下标记）。两尺手同时提起尺前进，后尺手行至测钎（或标记处），同前述方法依次丈量各尺段。最后不足一整尺段时，前尺手应仔细量出余长并记录；后尺手所收测钎数即为整尺段数，记录并计算AB距离。 2、返测：由B点向A点，按往测的方法量测BA的距离。 3、计算AB距离的平均值及相对较差，且检核相对较差是否超限。 4、记录计算使用“测量实验（实习）记录计算手簿”：钢尺量距（一般方法）记录表。 （三）罗盘仪定向 1、在A点安置罗盘仪，对中整平后，用瞄准装置瞄准B点标杆，旋松磁针的固定螺丝，放下磁针，待磁针静止后，读取磁针北端在刻度盘上的读数，即为AB直线的磁方位角。 2、在B点安置罗盘仪，同上述方法测定BA直线的磁方位角（即为AB直线的反磁方位角）。 3、检核正、反磁方位角的互差是否超限，计算方位角的平均值。 （四）实验成果分析 对上述两种距离测量的方法从优、缺点及精度等方面进行比较分析，从而理解根据实际应用精度要求选择相应的测量方法。 四、预习内容 《现代普通测量学》（王侬主编，清华大学出版社）第五章。
《土木工程测量》课程实验报告 实验编号： 4 实验内容：电子经纬仪的认识和使用 年级专业：____________________________ 组别：No._________________________ 组长：___________ 学号：______________ 组员：___________ 学号：______________ ___________ ______________ ___________ ______________ ___________ ______________ ___________ ______________ 报告日期：________年_________月________日
《土木工程测量》实验任务书 实验四：电子经纬仪的认识和使用 一、目的与要求 1.了解电子经纬仪的基本构造、各主要部件的功能和显示屏各符号的含义； 2.掌握电子经纬仪正确的开机操作步骤； 3.掌握经纬仪对中、整平、照准和读数的方法； 4.掌握水平角、竖直角的观测操作步骤。 二、计划与设备准备 1.学时：2学时 2.设备：经纬仪1台 三角架1副 记录板1块 遮阳伞1把 三、实验方法与步骤 1.电子经纬仪的初步认识 （a）仪器的基本构造、各主要部件的名称和功能、显示屏各符号的含义； （b）练习仪器的开机步骤：电源开关、设置竖角零指标。 2.仪器对中（光学对中、垂球对中）和整平（粗平、精平）练习 在地面上选择坚固平坦的区域，用记号笔在地面上画“十字”符号，十字线交点作为测站中心点。 （a）光学对中（对中误差要求小于1mm）： 粗对中先将三脚架安置在测站点上，三角架头面大致水平。双手紧握三脚架，眼睛观察光学对中器，调整目镜调焦螺旋使十字丝清晰可见，再调整物镜调焦螺旋使对中标志清晰可见，移动三脚架使对中标志基本对准测站点的中心，将三角架的脚尖踩入土中。 精对中旋转脚螺旋使对中标志准确对准测站点的中心，光学对中误差要求小于1mm。 粗平伸缩三角架使圆水准器泡居中你。 精平转动照准部，使管水准器与任意两个脚螺旋连线平行，两手以相反方向同时旋转两个脚螺旋，使水准管气泡居中（气泡移动方向与左手大拇指移动方向一致）。再将照准部旋转90°，调节第三个脚螺旋使水准管气泡居中。 反复以上操作，至气泡在任何方向居中。 再次精对中放松连接螺旋，眼睛观察光学对中器，平移仪器支座（注意不要有旋转运动），使对中标志准确对准测站点标志，拧紧连接螺旋。旋转照准部，在相互垂直的两个方向检查照准部管水准器泡的居中情况。如果仍