測量實習報告 D1 、距離測量

　實習日期 94、02、28 班級組別 營建 1A-第 N 組 組員姓名 列出所有組員姓名與學號

　王一 鄭二 張三 李四 報告撰寫 報告撰寫組員姓名與學號

　 詳列本次實習所使用之儀器與工具,並說明其用途。

　1、儀器:纖維捲尺、鋼捲尺、水準尺、水準儀、平板儀、經(jīng)緯儀、光波電子測距儀

　 纖維捲尺 鋼捲尺 水準尺 水準儀

　平板儀 光學經(jīng)緯儀 電子經(jīng)緯儀 光波電子測距儀 2、工具:輔助測量工作順利進行之工具。如:木槌,鋼釘,木樁,鐵架,標桿,錘球,測針,三腳架,噴漆,水準器、、、、、、、 3、自備器具:自行攜帶輔助測量工作順利進行之工具、文件。如:計算機,測量手冊,相機,紀錄紙,筆,防曬用具(不建議撐傘！)、、、、、、、

　 敘述測量方法與其原理,配合流程圖說明量測步驟。

　1、測量的原理與方法: 測量的方法係根據(jù)以之二點 A 與 B 決定未知點 C 的基本原理而產(chǎn)生的。

　(1)距離測量: 量測 AC 與 BC 的距離,以確定未知點 C 的座標位置。如圖 1所示。

　(2)支距法: 量測過 C 點且與已知 AB 垂直的距離,來決定未知點 C 的座標位置。如圖 2 所示。

　(3)導線測量: 量測 AC(或 BC)的距離,及其與 AB 間的夾角 (或 )即可定出C 的座標位置。如圖 3。

　(4)交會法或三角測量: 量測 AC、BC 與 AB 間的夾角 、 即可定出 C 的座標位置。如圖 4。

　 圖 1、距離測量 圖 2、支距法

　圖 3、導線測量 圖 4、交會法或三角測量

　測量實習流程圖

　 以表格表示詳列所有組員量測的數(shù)據(jù)與實習的記錄。

　數(shù)據(jù) 平坦地距離測量(單位:公尺) 傾斜地距離測量(單位:公尺) 測量者 第 01測回 第 02測回 第 03測回 第 01測回 第 02測回 第03測回

　A11 A12 A13 A21 A22 A23

　B11 B12 B13 B21 B22 B23

　C11 C12 C13 C21 C22 C23

　D11 D12 D13 D21 D22 D23

　 根據(jù)記錄計算分析結果,以圖形表格表示實習成果。

　測量所得的觀測值或數(shù)據(jù)必須經(jīng)過整理與計算分析,方能具有得到一定精度與信賴度的量測值,才具有應用的價值。數(shù)據(jù)的

　整理方法可分為: 1、表格: 表格適用於外業(yè)測量數(shù)據(jù)的紀錄保存,且能從其中概觀測量的全體結果。更有助瞭解未知量結果的關係或發(fā)現(xiàn)不同觀測者在量測過程的差異。

　表格設計時,縱欄橫列的安排配置,應事先考量紀錄數(shù)據(jù)間的先後順序與相關性,且宜預留空格以利於現(xiàn)場量測時加註與內(nèi)業(yè)時之計算分析及檢查複核的方便性。

　2、圖形: 利用圖形可以易於探討表格中無法表現(xiàn)之數(shù)據(jù)間的相互關係、最大最小值、週期性或異常值等重要的性質(zhì)。

　圖形製作時應考量:圖形類型、觀測量的特性、座標軸單位、刻度大小、量測值精度與容易閱讀。

　必要時應於外業(yè)時,即應繪製現(xiàn)場簡略位置關係圖,以利於內(nèi)業(yè)計算分析結果之比對。

　觀測數(shù)據(jù)的計算分析方法,可依測量方法原理、誤差傳播特性及精度要求,選用適當?shù)姆椒ㄟM行數(shù)據(jù)的計算與分析: 1、平均值: 包括測回平均值與總體數(shù)據(jù)平均值

　 (1)測回平均值:同一觀測者所測得數(shù)據(jù)的算術平均

　值

　(2)總體平均值:同組同一儀器所測得所有數(shù)據(jù)的算術平均值

　2、標準差: 包括測回標準差與平均值標準差

　 (1)測回標準差:同一觀測者所測得數(shù)據(jù)的標準差

　(2)平均值標準差:同組同一儀器所測得所有數(shù)據(jù)的標準差

　3、信賴區(qū)間: 以觀測平均值加上一估計值精度來表示真值的範圍,此一範圍稱為信賴區(qū)間。若量測次數(shù)少於 30 次,可以假設觀測值分布為 t 分配,則信賴區(qū)間可以下式估計之:

　為 t 分配於信賴度 1- 與自由度 m-1 時所對應的臨

　界值

　 自由度(m-1) (1-=50%) (1-=80%) (1-=90%) (1-=95%) (1-=99%) 2 0、816 1、886 2、920 4、303 9、925 3 0、765 1、638 2、353 3、182 5、841 4 0、741 1、533 2、132 2、776 4、604 5 0、727 1、476 2、015 2、571 4、032 6 0、718 1、440 1、943 2、447 3、707

　0、674 1、282 1、645 1、960 2、576

　 4、誤差平差: 最小平方法

　 5、計算範例: [測量數(shù)據(jù)分析]、[自動分析表格]

　 簡述實習發(fā)生異常的情形,根據(jù)原理分析測量誤差。

　工程測量主要係以測量儀器為工具,用基準單位量來求得未知待測量相對之比值。

　以距離測量為例:藉由皮捲尺或銦鋼尺為測量儀器,以一整尺(30m)為基準單位量來量測道路上已知二端點的長度,若其比值為 12 時,則道路長度為 30mx12=360m。

　其中,此一操作過程稱為「測量」或「量測」。經(jīng)測量所得的數(shù)值 360 稱為「量測值」。未知量量測的方法,依其方式可分為: 1、直接量測: 未知量經(jīng)由測量儀器直接測得。如以皮捲尺量測距離。

　2、間接量測: 應用未知量與另一已知量的關係間接求得。如已知一三角形一邊長度 a 與三內(nèi)角 A,B,C 等量測值,則可利用正弦定理求另二邊長度:

　測量過程中,因採用的測量方法原理或方式不同,或因儀器與操作人員的影響,量測所得的量測值並不會等於未知量真正的值(稱為真值),量測值與真值間的差異即稱為誤差(Error)。

　測量誤差依據(jù)其來源,概可分為三大類: 1、系統(tǒng)誤差: 其主要來自於儀器本身的誤差,如刻度不精準所產(chǎn)生的誤差;量測環(huán)境條件不同所造成的物理誤差,如光線曲射所產(chǎn)生的誤差;以及觀測者習慣偏差所造成讀數(shù)判讀

　偏大或偏小的誤差。系統(tǒng)誤差為一定值,可利用儀器校正的方法或計算加以消除。

　2、偶然誤差: 係由不明原因或偶發(fā)性因子之影響所造成的誤差。當測回次數(shù)夠多時,偶然誤差具有下列特性: (1)小誤差發(fā)生的機率大於大誤差發(fā)生的機率。

　(2)正值誤差與其絕對值相等的負值誤差發(fā)生的機率相等。

　(3)極大誤差發(fā)生的機率極小。

　3、錯誤過失: 操作人員刻度讀數(shù)錯誤,記錄或計算錯誤所造成。必須非常細心並藉由多重複查才可發(fā)現(xiàn)而加以消除或避免。

　 分析探討異常處理的方法、誤差原因與避免的方法。

　1、自身安全: 在建築工地應戴安全帽。在交通要道上工作,應穿警戒色外套。

　儀器旁豎立警告標誌(最好放在儀器與來車方向之間),或由專人持紅白旗示警。

　2、儀器安儀器設置在腳架上面上以後,立即鎮(zhèn)鎖上腳架頂之

　全: 連接螺旋。

　儀器架設後。必須要有人員在旁照顧;否則,強風,粗心駕駛員、行人、頑皮小孩等,均有可能導致儀器傾倒。

　在光滑地面設置儀器時,應利用正三角形框(每邊長約 90 公分),框住腳架腿之尖端。

　 精密測量工作應協(xié)調(diào)工地之重機械暫時停工,以免干擾測量。

　儀器高度宜適中。太低時觀測者彎腰駝背容易疲勞,太高則不便觀測。

　 收工或每站測畢,均應檢查各頁附件工具就是否收妥,以免遺失,儀器或工具如果損壞或折斷,殘骸不得丟棄,應帶回報繳。損壞或故障時,不得逞強自行修理,人為疏忽造成損壞理應賠償。

　3、記錄: 記錄者應主動栛助測量員。測量員讀出之數(shù)值,記錄者應複誦無誤才可以記錄。記錄時,數(shù)字的高度為記錄表中格子高度的 2/3。

　記錄錯誤時,不可以在原數(shù)字上改,應劃線,然後在該格剩下的 1/3 位置重寫。當然也可以記在下一格。這樣保留記錄的原始狀況,有助於加後之查閱

　與檢討。

　測量時現(xiàn)場的特別狀況亦應讀詳實記載。例如風很大,車輛來往震動,工地打樁震動等等,均為了日後查核之用。

　 檢附儀器與實習相關的照片、參考資料及相關文件。

　A1、參考文獻 1、測量實習(上冊),白巨川編著,矩陣出版股份有限公司,pp、1-pp、16(2002,08) 2、SURVEYING(6E),BANNISTER,RAYMOND,BAKER,Addison Wesley Longman Ltd, London(1984)

　第三章 角度測量

　在確定地面點的位置時,常常角度測量。

　角度測量最常用的儀器就是經(jīng)緯儀。

　角度測量分為水平角測量與豎直角測量。

　水平角測量用于求算點的平面位置,豎直角測量用于測定高差或?qū)�傾斜距離改化成水平距離。

　第一節(jié)水平角測量原理

　 水平角就是地面上一點到兩目標的方向線投影到水平面上的夾角,也就就是過這兩方向線所作兩豎直面間的二面角。

　第二節(jié)

　DJ6 級光學經(jīng)緯儀

　一、經(jīng)緯儀概述

　1.按讀數(shù)系統(tǒng)區(qū)分類:光學經(jīng)緯儀、游標經(jīng)緯儀、電子經(jīng)緯儀

　2.按精度分類:DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15 及 DJ60

　 二、DJ6 光學經(jīng)緯儀的構造

　1.基座

　基座用來支承整個儀器,并借助中心螺旋使經(jīng)緯儀與腳架結合。其上有三個腳螺旋,用來整平儀器。豎軸軸套與基座連在一起。

　2.水平度盤

　水平度盤就是玻璃制成的圓環(huán),在其上刻有分劃,從 0°~360°,順時針方向注記,用來測量水平角。

　3.照準部

　照準部上有望遠鏡、橫軸、支架、豎軸、水準管、水平制微動、豎直制微動及讀數(shù)裝置等。

　三、J6 級光學經(jīng)緯儀的讀數(shù)方法

　1.分微尺測微器及其讀數(shù)方法

　分微尺測微器的結構簡單,讀數(shù)方便,具有一定的讀數(shù)精度,廣泛應用于 J6 級光學經(jīng)緯儀。這類儀器的度盤分劃度為 1°,按順時針方向注記。

　2.單平板玻璃測微器及其讀數(shù)方法

　單平板玻玻測微器主要由平板玻璃、測微尺、連接機構與測微輪組成。轉(zhuǎn)動測微輪,通過齒輪帶動平板玻璃與與之固連在一起的測微尺一起轉(zhuǎn)動;測微

　尺與平板玻璃同步轉(zhuǎn)動、

　第三節(jié)

　 水平角觀測

　一、經(jīng)緯儀的對中、整平與瞄準

　1、對中

　對中目的就是使儀器的中心與測站點位于同一鉛線上。

　先目估三腳架頭大致水平,且三腳架中心大致對準地面標志中心,踏緊一條架腳。雙手分別握住另兩條架腿稍離地面前后左右擺動,眼睛瞧對中器的望遠鏡,直至分劃圈中心對準地面標志中心為止,放下兩架腿并踏緊。調(diào)節(jié)架腿使氣泡基本居中,然后用腳螺旋精確整平。檢查地面標志就是不位于對中器分劃圈中心,若不居中,可稍旋松連接螺旋,在架頭上移動儀器,使其精確對中。

　2、整平

　整平就是利用其座上三個腳螺旋使照準部水準管氣泡居中,從而導致豎軸豎直與水平度盤水平。

　整平時,先轉(zhuǎn)動照準部,使照準部水準管與任一對腳螺旋的連線平行,兩手同時向內(nèi)或外轉(zhuǎn)動這兩個腳螺旋,使水準管氣泡居中。將照準部旋轉(zhuǎn) 90°,轉(zhuǎn)動第三個腳螺旋,使水準管氣泡居中,按以上步驟反復進行,直到照準部轉(zhuǎn)至任意位置氣泡皆居中為止。

　 3、瞄準

　 二、水平角觀測

　1.測回法

　 這種方法用于觀測兩個方向之間的單角。

　1)盤左位置精確瞄準左目標 A,調(diào)整水平度盤為零度稍大,讀數(shù) A 左 。

　2)松開水平制動螺旋,順時針轉(zhuǎn)動照準部,瞄準右方目標,讀取水平度盤讀數(shù) B左 。以上稱上半測回。β 上 = B 左 - A 左 。

　3)松開水平及豎直制動螺旋,盤右瞄準右方目標,讀取水平度盤讀數(shù) B右 ,再瞄

　準左方目標 A 右 。以上稱下半測回。β 下 = B 左 - A 左 。

　4)上、下半測回合稱一測回。

　當測角精度要求較高時,往往要測幾個測回,為了減少度盤分劃誤差的影響,各 測 回 間 應 根 據(jù) 測 回 數(shù) n 按 180°／ n 變 換 水 平 度 盤 位 置 。

　2.方向觀測法

　適用于觀測兩個以上的方向。當方向多于三個時,每半測回都從一個選定的起始方向(零方向)開始觀測,在依次觀測所需的各個目標之后,應再次觀測起始方向(稱為歸零)稱為全圓方向法。

　第五節(jié)

　豎直角觀測

　一、豎直角測量原理

　豎直角就是同一豎直面內(nèi)視線與水平線間的夾角。其角值為 0°~ 90°。視線上傾斜,豎直角為仰角,符號為正。視線向下傾斜,豎直角為俯角,符號為負。

　豎直角與水平角一樣,其角值也就是度盤上兩個方向讀數(shù)之差。不同的就是豎直角的兩個方向中必有一個就是水平方向。

　二、豎直度盤

　 三、豎直角的觀測與計算

　1.儀器安置于測站點上,盤左瞄準目標點 M(中絲切于目標頂部)。

　2.調(diào)節(jié)豎盤指標水準管氣泡居中,讀數(shù) L。

　3.盤右再瞄準 M 點并調(diào)節(jié)豎盤指標水準管氣泡居中,讀數(shù) R。

　 4.計算豎直角α。

　盤左

　盤右

　四、豎盤指標差

　當視線水平時,盤左豎盤讀數(shù)為 90°,盤右為 270°。但指標不恰好指在 90°或270°,而與正確位置相差一個小角度 x,x 稱為豎盤指標差。

　或

　 五、豎盤指標差自動歸零的補償裝置 第六節(jié)

　水平角測量的誤差 一、儀器誤差

　1.視準軸誤差

　望遠鏡視準軸不垂直于橫軸時,其偏離垂直位置的角值 C 稱視準差或照準差。

　2.橫軸誤差

　當豎軸鉛垂時,橫軸不水平,而有一偏離值 I ,稱橫軸誤差或支架差。

　3.豎軸誤差

　觀測水平角時,儀器豎軸不處于鉛垂方向,而偏離一個δ角度,稱豎軸誤差。

　二、對中誤差與目標偏心

　觀測水平角時,對中不準確,使得儀器中心與測站點的標志中心不在同一

　鉛垂線上即就是對中誤差,也稱測站偏心。

　 當照準的目標與其它地面標志中心不在一條鉛垂線上時,兩點位置的差異稱目標偏心或照準點偏心。其影響類似對中誤差,邊長越短,偏心距越大,影響也越大。

　三、觀測誤差

　1.瞄準誤差

　人眼分辯兩個的最小視角約為 60″,瞄準誤差為

　2.讀數(shù)誤差

　用分微尺測微器讀數(shù),可估讀到最小格值十分之一。以此作為讀數(shù)誤差。

　四、外界條件的影響

　觀測在一定的條件下進行,外界條件對觀測質(zhì)量有直接影響,如松軟的土壤與大風影響儀器的穩(wěn)定;日曬與溫度變化影響水準管氣泡的運動;大氣層受地面熱輻射的影響會引起目標影像的跳動等等,這此都會給觀測水平角帶來誤差。因此,要選擇目標成象清晰穩(wěn)定的有利時間觀測,設法克服或避開不利條件的影響,以提高觀測成果的質(zhì)量。

　第七節(jié)

　經(jīng)緯儀的檢驗與校正

　一、照準部水準軸應垂直于儀器豎軸的檢驗與校正

　檢驗

　先整平儀器,照準部水準管平行于任意一對腳螺旋,轉(zhuǎn)動該對角螺旋使氣泡居中,再將照準部旋轉(zhuǎn) 180°,若氣泡仍居中,說明此條件滿足,否則需要校正。

　 校正

　用校正針撥動水準管一端的校正螺絲,先松一個后緊一個,使氣泡退回偏離格數(shù)的一半,再轉(zhuǎn)動腳螺旋使氣泡居中。重復檢驗校正,直到期水準管在任何位置時氣泡偏離量都在一格以內(nèi)。

　 二、十字絲豎絲應垂直于儀器橫軸的檢驗校正

　檢驗

　用十字絲豎絲一端瞄準細小點狀目標轉(zhuǎn)動望遠鏡微動螺旋,使其移至豎絲另一端,若目標點始終在豎絲上移動,說明此條件滿足,否則需要校正。

　校正

　旋下十字絲分劃板護罩,用小改錐松開十字絲分劃板的固定螺絲,微微轉(zhuǎn)動十字絲分劃板,使豎絲端點至點狀目標的間隔減小一半,再返轉(zhuǎn)到起始端點。生復上述檢驗校正,直到無顯著誤差為止,最后將固定螺絲擰緊。

　 三、視準軸應垂直于橫軸的檢驗與校正

　方法一:

　檢驗

　盤左瞄準遠處與儀器同高點 A,讀取水平度盤讀數(shù) α 左 ,倒轉(zhuǎn)望遠鏡盤右再瞄準 A 點,讀取水平度盤讀數(shù) α 右 。若α 左 =α 右 ±180°,說明此條件已滿足,若差值超過 2′,則需要校正。

　校正

　計算正確讀數(shù)α 右 ′=[α右 +(α 左 ±180°)]/2,轉(zhuǎn)動水平微動螺旋,使水平度盤讀數(shù)為 α 右

　′,此時目標偏離十字絲交點,用校正針撥動十線左、右校正螺旋,使十字絲交點對準 A 點。如此重復檢驗校正,直到差值在 2′內(nèi)為止。最后旋上十字絲分劃板護罩。

　方法二:

　檢驗

　在平坦場地選擇相距 100m 的 A、B 兩點,儀器安置在兩點中間的 O 點,在 A 點設置與經(jīng)緯儀同高的點標志(或在墻上設同高的點標志),在 B 點設一根水平尺,該尺與儀器同高且與 OB 垂直。檢驗時用盤左瞄準 A 點標志,固定照準部,倒罷望遠鏡,在 B 點尺上定出 B1 點的讀數(shù),再用盤右同法定出 B2 點讀數(shù)。若 B1與 B2 重合,說明此條件滿足,否則需要校正。

　 校正

　在 B 1 、B 2 點間 1/4 處定出 B 3 讀數(shù),使 B 3 =B 2 －(B 2 －B 1 )/4。撥動－十字絲左、右校正螺旋,使十字絲交點與 B 3 點重合。如此反復檢校,直到 B 1 B 2 ≤2cm 為止。最后旋上十字絲分劃板護罩。

　四、橫軸與豎軸垂直的檢驗與校正

　在離建筑物 10m 處安置儀器,盤左瞄準墻上高目標點標志 P(垂直角大于 30),將望遠鏡放平,十字絲交點投在墻上定出 P1 點。盤右瞄準 P 點同法定出 P2 點。若 P1P2 點重合,則說明此條件滿足,若 P1P2＞5mm,則需要校正。由于儀器橫軸就是密封的,故該項校正應由專業(yè)維修人員進行。

　 五、豎軸指標差的檢驗與校正

　六、光學對中器的檢驗校正。

　第八節(jié)

　電子經(jīng)緯儀簡介 電子經(jīng)緯儀與光學經(jīng)緯儀的根本區(qū)別在于它用微機控制的電子測角系統(tǒng)代替光學讀數(shù)系統(tǒng)。其主要特點就是:

　1.使用電子測角系統(tǒng),能將測量結果自動顯示出來,實現(xiàn)了讀數(shù)的自動化與數(shù)字化。

　2.采用積木式結構,可與光電測距儀組合成全站型電子速測儀 ,配合適當?shù)慕涌诳蓪㈦娮邮植居涗浀臄?shù)據(jù)輸入計算機,以進行數(shù)據(jù)處理與繪圖

　 本章小結

　1.學習本章應弄清以下各主要問題:一就是經(jīng)緯儀測水平角的原理,構造及其使用;二就是水平角測量;三就是豎直角測量。水平角就是地面上兩直線之間的夾角在水平面的投影。

　常用的水平角觀測方法有測回法(適用于兩個方向間角度)及全圓測回法(用于三個以上方向)。豎直角就是在同一個豎直面內(nèi)視線方向與水平線的夾角,學習時與水平角測量對照學習。測量豎直角與測量水平角不同,在測量水平角時,當望遠鏡隨照準部在水平方向轉(zhuǎn)動時,水平度盤就是固定不動的,而指標線隨照準部轉(zhuǎn)動,因而不同的方向就有不同的讀數(shù),兩方向讀數(shù)相減就求得水平角角值。然而在測量豎直角時,由于豎盤裝置在望遠鏡旋轉(zhuǎn)軸的一側,當儀器整平時,豎盤就代表一個豎直面,豎盤上刻有分劃(與水平度盤一樣),當望遠鏡瞄準不同高度的目標上、下移動時,望遠鏡的旋轉(zhuǎn)軸帶動豎盤一齊旋轉(zhuǎn),這與水平度盤不同,而指標線就是固定不變的,它與豎盤水準管相連,通過豎盤水準管微動螺旋的轉(zhuǎn)動,指標可以作較小的移動。所以觀測時,必須轉(zhuǎn)動豎盤水準管微動螺旋,使其氣泡居中后,方能讀取讀數(shù)。豎盤的注記形式不同,因此計算豎直角的公式也不相同。我們所說的 L 與 R 就是在指標位置正確的情況下。一般說來,指標位置不一定正確,它與正確位置讀數(shù)的差,叫做豎盤指標差,通常用 X 表示。

　2.為了保證角度觀測達到一定的精度要求,要了解經(jīng)緯儀各軸系之間的關系,要弄懂經(jīng)緯儀檢驗與校正的方法。進一步分析角度測量中產(chǎn)生誤差的原因、消除或減弱的方法,例如我們采用盤左與盤右觀測取平均數(shù)的方法,可消除照準部偏心誤差、視準軸不垂直于橫軸、橫軸不垂直于豎軸的殘余誤差。但豎軸傾斜誤差不能采用此法消除。豎直角觀測時采用此法可消除指標差的影響。又如在短邊上的端點觀測角度時要特別注意對中,照準目標時要盡量瞄準目標的底部,因為它們對測角的影響與距離成正比。為了消除度盤的刻劃誤差,需要配置度盤的位置,每測回變換按斗進行配置。

　3.在測量過程中,我們隨時都要有限差的觀念,用測回法測角時要注意規(guī)范中所規(guī)定的上、下半測回的角值差,各測回間以角度之差來衡量,全圓測回法中,除注意上述兩項限差外,還需用半測回歸零差來衡量就是否合乎要求,若超出規(guī)定的限差范圍,均需重測。對零工作隨經(jīng)緯儀類型不問而略有差異,注意掌握復測經(jīng)緯儀與方向經(jīng)緯儀的對零步驟的不同點.

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