控制测量实验大纲

《控制测量》实验教学大纲
课程编号：ZB1530020-21
课程总学时：102
适用专业：工程测量技术
课程类别：专业课程
大纲编写：王芳
大纲审定：测绘与地理信息系统教研室
一、实验课程的任务、性质与目的
任务：通过工控制测量学实验学习，通过本课程的实验教学，要求学生能进一步掌握所学的控制测量知识，并能结合实践解决实际工作中遇到的各类高精度工程测量的控制问题。

性质：本课程属是工程测量技术专业的重要的专业技术基础课。

目的：使学生掌握控制测量的用途及布设控制网的方法等，通过实验，掌握控制测量的理论、方法及其应用；掌握各种精密经纬仪、精密水准仪、全站仪等的使用方法；掌握控制测量的内业数据处理方法和流程。

二、实验项目的设置和学时分配（总学时：30学时）
（一）实验项目一：J2光学经纬仪的认识及读数练习（必做）
1、实验类型：基础性
2、学时数：4学时
3、基本理论：认识J2光学经纬仪的结构及读数方法
4、基本要求：
（1）实验目的：
认识J2光学经纬仪的结构及读数方法
（2）实验内容：
1、J2光学经纬仪的结构。

2、J2光学经纬仪的读数方法。

（3）实验步骤：
1、认识J2光学经纬仪的结构
2、掌握J2光学经纬仪的读数方法。

5、使用的主要仪器设备名称及规格、型号：
J2光学经纬仪。

6、所在专业实验室（名称）：测绘与地理信息系统实验室
（二）实验项目二：方向观测法测水平角（必做）
1、实验类型：基础性
2、学时数：4学时
3、基本理论：用J2光学经纬仪采用方向观测法进行水平角的测量
4、基本要求：
（1）实验目的：
1、练习方向观测的观测顺序和记录计算。

2、认识与普通经纬仪的不同。

（2）实验内容：
1、练习方向观测的观测顺序
2、记录计算方法
（3）实验步骤：
1、经纬仪的安置
（1）粗略对中
（2）粗略整平
（3）精确整平
（4）精确对中
2、盘左测量
3、盘右测量
5、使用的主要仪器设备名称及规格、型号：
J2光学经纬仪。

6、所在专业实验室（名称）：测绘与地理信息系统实验室
（三）实验项目三：电磁波测距（必做）
1、实验类型：基础性
2、学时数：4学时
3、基本理论：光电测距仪通过测量光波在待测距离D 上往返传播一次所需要的时间t2D ，依下式来计算待测距离D 。

4、基本要求：
（1）实验目的：
1.以DI5仪器为例，学会正确安置仪器及反光镜。

2.学会斜距的测量方法，弄清温度和气压的读数方法。

（2）实验内容：
掌握仪器的操作和测距的测量方法，并掌握距离的改化、平距、高差坐标增量的计算。

（3）实验步骤：
1、安置测距仪和反光镜，安置经纬仪在测站上并整平、对中，取下光学经纬仪提手，置望远镜在盘右位置并使之大致水平、固定，将DI5导入望远镜上方，同时捏紧两个弹簧手柄，使DI5底板的两孔对准连接器上的两个锁柱上，轻按DI5，使底板的三个定位球平稳地落入连接板的V 型槽上，然后放开弹簧杆。

检查测距仪安置牢靠平稳后，将电池电缆插头插入DI5电源插孔，即接上电源。

在测线的另一端点上，安置反光镜，整平对中并瞄测距方向。

2、 瞄准反光镜，先用经纬仪望远镜十字丝瞄准单棱镜的黄色标志的交点，读取盘右天顶距，然后按常规TEST 键，转动经纬仪微动螺旋获得最大光强。

3、距离测量揿按DIST 测距键钮，开始测距，6秒后显示斜距。

4、同时按下“DIST ”和“TEST ”两个键,测距仪将进行跟踪测距,3秒钟显示一次距离。

5、使用的主要仪器设备名称及规格、型号：
DI5主机一台，T2经纬仪一台（与DI5主机配套），三脚架一个，D ct D 22
1
对中杆和对中支架各一个，单棱镜一个，电池一个，温度计一个，气压计一个，记录板一块，对讲机一套，大测伞一把，自备铅笔和测距手簿。

6、所在专业实验室（名称）：测绘与地理信息系统实验室
（四）实验项目四：精密水准仪和铟钢水准尺的认识及读数练习（必做）
1、实验类型：基础性
2、学时数：2学时
3、基本理论：精密水准仪和因瓦水准尺的基本结构
4、基本要求：
（1）实验目的：
了解精密水准仪和因瓦水准尺的基本结构，以及各螺旋的作用。

初步学会精密水准仪的使用和读数方法。

（2）实验内容：
1、将仪器与书本上仪器外貌图对照，熟悉仪器各部件的名称及其作用，着重比较不同仪器的特点。

2、掌握几种仪器在水准尺上的读数方法，了解测微器的测微工作原理。

3、了解精密水准尺的特点，它与一般普通水准尺有何区别。

（3）实验步骤：
（4）实验思考题：
1、仔细观察精密水准仪的光学测微器的构造，当旋进测微螺旋时，平行光学玻璃板是前倾还是后仰？测微器上的读数是增加还是减少？
2、符合水准气泡移动方向与微倾螺旋转动方向有何关系？
3、精密水准标尺为什么要配备两根扶杆？
5、使用的主要仪器设备名称及规格、型号：
每实习组借用不同的精密水准仪一套，铟钢水准尺一把，尺台一个，
扶杆二根，记录板一块，测伞一把，自备铅笔和记录手簿。

6、所在专业实验室（名称）：测绘与地理信息系统实验室
（五）实验项目五：二等精密水准测量（必做）
1、实验类型：基础性
2、学时数：4学时
3、基本理论：利用水准仪提供一条水平视线，对竖立在两地面点的水准尺上分别进行瞄准和读数，以测定两点间的高差；再根据已知点的高程，推算待定点的高程。

4、基本要求：
（1）实验目的：
1、通过一条水准环线的施测，掌握二等精密水准测量的观测和记录，使所学知识得到一次实际的应用。

2、熟悉精密水准测量的作业组织和一般作业规程。

（2）实验内容：
1、每组选定一条0.6－1.0Km的闭合水准环线，每人完成不少于一个测站上的观测、记录、打伞、扶尺、量距的作业。

2、计算环线闭和差。

（3）实验步骤：
精密水准测量中采用如下的观测程序：
往测奇数站的观测程序为：后前前后
往测偶数站的观测程序为：前后后前
返测奇数站的观测程序为：前后后前
返测偶数站的观测程序为：后前前后
在一个测站上的观测步骤（以往测奇数站为例）为：
（１）首先将仪器整平
（２）望远镜对准后视水准标尺，转动倾斜螺旋使符合水准气泡两端影像分离不得大于3mm，用上、下视距丝平分水准标尺的相应基本分划读取视距。

读数时标尺分划的位数和测
微器的第一位数共四个数字要连贯出。

（３）接着转动倾斜螺旋使气泡影像精密符合，并转动测微螺旋使楔形丝照准基本分划，读分划线三位数和测微器二位数。

（４）旋转望远镜照准前视水准尺，使气泡精密居中，用楔形丝照准基本分划并读数，然后按下、上丝视距丝读取视距。

（５）用楔形丝对准辅助分划进行读数。

（６）再转向后视标尺，转动倾斜螺旋使气泡影像精密符合，进行辅助分划的读数。

至此一个测站的观测工作结束。

以上为奇数的后－前－前－后观测程序，偶数站的观测程序为前－后－后－前。

（4）实验思考题：
１、水准测量有哪些限差规定？如何检核？
２、什么叫做倾斜螺旋标准位置？为什么在观测之前要先找出标准位置？它在观测中有何作用？
5、使用的主要仪器设备名称及规格、型号：
每组借用精密水准仪一套，因瓦水准尺一对，尺垫一副，测伞一把，扶杆四根，50m皮尺一把，记录板一块，自备铅笔，小刀和记录手薄。

6、所在专业实验室（名称）：测绘与地理信息系统实验室
（六）实验项目六：垂直角观测（三丝法）（必做）
1、实验类型：基础性
2、学时数：4学时
3、基本理论：在望远镜横轴的一端竖直设置一个刻度盘（竖直度盘），竖直度盘中心与望远镜横轴中心重合，度盘平面与横轴轴线垂直，视线水平时指标线为一固定读数，当望远镜瞄准目标时，竖盘随着转动，则望远镜照准目标的方向线读数与水平方向上的固定读数之差为竖
直角。

4、基本要求：
（1）实验目的：
1、掌握三丝法观测垂直角的方法和记录计算。

（2）实验内容：
1、弄清三角高程测量的原理和计算方法。

2、每人至少用三丝法测定二个方向一个测回垂直角和记录、计算。

（3）实验步骤：
观测方法有中丝法和三丝法两种，按规范规定，当采用中丝法观测时应测四测回，采用三丝法观测时应测二测回，所谓测回是盘左，盘右各照准目标一次。

中丝法是指用水平丝中丝照准目标读数，而三丝法则是指用上、中、下三根水平丝依次照准目标读数。

下面以TDJ2光学经纬仪采用三丝法为例，说明垂直角一测回的观测步骤：
（1）在实习场地上的控制点上安置仪器，同时量取仪器高。

（2）首先打开自动补偿器锁紧手轮，盘左位置用水平丝上丝照准目标，一般是精确照准觇标的顶部，进行垂直度盘读数，得上丝盘左读数L上，转动竖直微动螺旋，用中丝照准觇标的顶部，进行垂直度盘读数，得中丝盘左读数L中，再转动垂直微动，用下丝照准觇标的顶部，进行垂直度盘读数，得下丝盘左读数Ｌ下。

（3）纵转望远镜，用盘右位置按上、中、下方法照准读数，但记录要由下、中、上记录。

每次照准目标需用测微轮重合两次读数，读数记入观测手薄后，根据垂直角（天顶距）和指标差公式，进行计算，以指标差互差变动范围来衡量观测精度，并满足规范中相应的限差规定。

5、使用的主要仪器设备名称及规格、型号：
每实习小组借用J2光学经纬仪一套，伞一把，记录板一块，自备铅笔、记录表格。

6、所在专业实验室（名称）：测绘与地理信息系统实验室
（七）实验项目七：全站仪外业数据观测实习（必做）
1、实验类型：基础性
2、学时数：4学时
3、基本理论：全站仪是集光、电、数据处理程序于一体的多功能精密测量仪器。

4、基本要求：
（1）实验目的：
1、掌握全站仪的数据观测方法（角度、边长、坐标、高差等数据）；
2、掌握全站仪的数据记录方法和数据管理方法；
3、继续熟悉全站仪的应用程序功能（PROG）；菜单（MENU）；测距设置（EDM）；功能（FNC）的设置与应用。

（2）实验内容：
1、能够正确快速的安置全站仪并进行测站设置；
2、用安置好的全站仪瞄准目标、测量坐标、边长、角度、高差等数据并进行数据的两种记录方法；
（3）实验步骤：
1、每班按全站仪的台数分成几组，每组由指导教师先讲解本次实习目的中的所有内容及实习注意事项；
2、每位同学在实习指导教师的指导下，按实习目的和要求完成每项实习内容，
a．安置全站仪并进行测站设置；
b．用安置好的全站仪观测角度、边长、坐标、高差等数据并记录观测数据（点数不少于20个）；
c．利用数据管理功能对刚才所测的数据进行查寻提取功能；
d．操作全站仪的应用程序功能（任务设置(Set Job)、设置测站点坐标和定向（SetStation）、自由测站（Free Station）、放样(Set Out)、对边测距（Missing Ling）等）
5、使用的主要仪器设备名称及规格、型号：
全站仪，棱镜，记录板一块，自备铅笔、记录表格。

6、所在专业实验室（名称）：测绘与地理信息系统实验室
（八）实验项目八：静态GPS的外业观测（必做）
1、实验类型：基础性
2、学时数：4学时
3、基本理论：GPS接收机的使用方法
4、基本要求：
（1）实验目的：
掌握GPS接收机进行外业作业时的方法。

（2）实验内容：
1. 实习前，认真学习相关章节的内容；
2. 掌握静态测量的外业方法；
3. 掌握LOCUS进行外业观测的记录；
4. 熟悉静态观测过程的各项注意事项。

（3）实验步骤：
外业观测步骤：
（1）在开阔的场地上分别选取三个点，作为测站点；
（2）在每一个测站点上分别架设一台接收机。

进行对中、整平。

（3）打开电源开关。

各组间利用对讲机相互通话，确保同时开机，以保证进行同步观测。

（4）查看LOCUS面板上电源指示灯和数据指示灯是否变成绿色（绿色表示正常）。

（5）量测和记录天线度。

将测高板架在接收机的天线上，同时用专用小钢尺测量天线高度，并将天线高记在记录手簿中。

天线高应在开机前和关机后分别测量一次，精确到毫米。

（6）记录设站点点名及该站LOCUS编号。

（7）手工记录内容应包括：站点名、LOCUS接收机编号、设站起始时间、天线高等（8）待LOCUS面板上“时段计时器”（砂漏符号）绿灯闪烁数次，可满足对应基线长度要求。

视基线长度，一般观测16分钟---60分钟。

（9）关闭LOCUS接收机
各组间利用对讲机相互通话，确保同时关机，以保证进行同步观测。

（10）迁移到下一个点，继续设站观测。

5、使用的主要仪器设备名称及规格、型号：
每小组从实验室借用接收机一台（含脚架），对讲机一部。

6、所在专业实验室（名称）：测绘与地理信息系统实验室
三、实验考核及评分办法
1、实验预习：仔细阅读与本实验有关的章节内容，了解实验的目的、要求和操作程序，充分理解实验设计的原理，设计好实验原始记录项目和数据记录表格，占实验成绩的10%；
2、实验操作：要求方法得当，操作熟练，辨识正确，占实验成绩的40%；
3、实验报告：要求内容完整，步骤正确，描述和分析准确，占实验成绩的50%。

四、本实验课的配套教材、讲义与指导书：
配套教材：《控制测量学》，孔祥元等编，武汉大学出版社，2006年10月。