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 光學經緯儀 電子經緯儀 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: 測量的方法係根據以之二點 A 與 B 決定未知點 C 的基本原理而產生的。
(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據與實習的記錄。
數據 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據必須經過整理與計算分析,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。數據的
整理方法可分為: 1、表格: 表格適用於外業測量數據的紀錄保存,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現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,應事先考量紀錄數據間的先後順序與相關性,且宜預留空格以利於現場量測時加註與內業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之數據間的相互關係、最大最小值、週期性或異常值等重要的性質。
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。
必要時應於外業時,即應繪製現場簡略位置關係圖,以利於內業計算分析結果之比對。
觀測數據的計算分析方法,可依測量方法原理、誤差傳播特性及精度要求,選用適當的方法進行數據的計算與分析: 1、平均值: 包括測回平均值與總體數據平均值
(1)測回平均值:同一觀測者所測得數據的算術平均
值
(2)總體平均值:同組同一儀器所測得所有數據的算術平均值
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據的標準差
(2)平均值標準差:同組同一儀器所測得所有數據的標準差
3、信賴區間: 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間。若量測次數少於 30 次,可以假設觀測值分布為 t 分配,則信賴區間可以下式估計之:
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: [測量數據分析]、[自動分析表格]
簡述實習發生異常的情形,根據原理分析測量誤差。
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」。經測量所得的數值 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)。
測量誤差依據其來源,概可分為三大類: 1、系統誤差: 其主要來自於儀器本身的誤差,如刻度不精準所產生的誤差;量測環境條件不同所造成的物理誤差,如光線曲射所產生的誤差;以及觀測者習慣偏差所造成讀數判讀
偏大或偏小的誤差。系統誤差為一定值,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性因子之影響所造成的誤差。當測回次數夠多時,偶然誤差具有下列特性: (1)小誤差發生的機率大於大誤差發生的機率。
(2)正值誤差與其絕對值相等的負值誤差發生的機率相等。
(3)極大誤差發生的機率極小。
3、錯誤過失: 操作人員刻度讀數錯誤,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現而加以消除或避免。
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。
精密測量工作應協調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。測量員讀出之數值,記錄者應複誦無誤才可以記錄。記錄時,數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 角度测量
在确定地面点的位置时,常常角度测量。
角度测量最常用的仪器就是经纬仪。
角度测量分为水平角测量与竖直角测量。
水平角测量用于求算点的平面位置,竖直角测量用于测定高差或将倾斜距离改化成水平距离。
第一节水平角测量原理
水平角就是地面上一点到两目标的方向线投影到水平面上的夹角,也就就是过这两方向线所作两竖直面间的二面角。
第二节
DJ6 级光学经纬仪
一、经纬仪概述
1.按读数系统区分类:光学经纬仪、游标经纬仪、电子经纬仪
2.按精度分类:DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15 及 DJ60
二、DJ6 光学经纬仪的构造
1.基座
基座用来支承整个仪器,并借助中心螺旋使经纬仪与脚架结合。其上有三个脚螺旋,用来整平仪器。竖轴轴套与基座连在一起。
2.水平度盘
水平度盘就是玻璃制成的圆环,在其上刻有分划,从 0°~360°,顺时针方向注记,用来测量水平角。
3.照准部
照准部上有望远镜、横轴、支架、竖轴、水准管、水平制微动、竖直制微动及读数装置等。
三、J6 级光学经纬仪的读数方法
1.分微尺测微器及其读数方法
分微尺测微器的结构简单,读数方便,具有一定的读数精度,广泛应用于 J6 级光学经纬仪。这类仪器的度盘分划度为 1°,按顺时针方向注记。
2.单平板玻璃测微器及其读数方法
单平板玻玻测微器主要由平板玻璃、测微尺、连接机构与测微轮组成。转动测微轮,通过齿轮带动平板玻璃与与之固连在一起的测微尺一起转动;测微
尺与平板玻璃同步转动、
第三节
水平角观测
一、经纬仪的对中、整平与瞄准
1、对中
对中目的就是使仪器的中心与测站点位于同一铅线上。
先目估三脚架头大致水平,且三脚架中心大致对准地面标志中心,踏紧一条架脚。双手分别握住另两条架腿稍离地面前后左右摆动,眼睛瞧对中器的望远镜,直至分划圈中心对准地面标志中心为止,放下两架腿并踏紧。调节架腿使气泡基本居中,然后用脚螺旋精确整平。检查地面标志就是不位于对中器分划圈中心,若不居中,可稍旋松连接螺旋,在架头上移动仪器,使其精确对中。
2、整平
整平就是利用其座上三个脚螺旋使照准部水准管气泡居中,从而导致竖轴竖直与水平度盘水平。
整平时,先转动照准部,使照准部水准管与任一对脚螺旋的连线平行,两手同时向内或外转动这两个脚螺旋,使水准管气泡居中。将照准部旋转 90°,转动第三个脚螺旋,使水准管气泡居中,按以上步骤反复进行,直到照准部转至任意位置气泡皆居中为止。
3、瞄准
二、水平角观测
1.测回法
这种方法用于观测两个方向之间的单角。
1)盘左位置精确瞄准左目标 A,调整水平度盘为零度稍大,读数 A 左 。
2)松开水平制动螺旋,顺时针转动照准部,瞄准右方目标,读取水平度盘读数 B左 。以上称上半测回。β 上 = B 左 - A 左 。
3)松开水平及竖直制动螺旋,盘右瞄准右方目标,读取水平度盘读数 B右 ,再瞄
准左方目标 A 右 。以上称下半测回。β 下 = B 左 - A 左 。
4)上、下半测回合称一测回。
当测角精度要求较高时,往往要测几个测回,为了减少度盘分划误差的影响,各 测 回 间 应 根 据 测 回 数 n 按 180°／ n 变 换 水 平 度 盘 位 置 。
2.方向观测法
适用于观测两个以上的方向。当方向多于三个时,每半测回都从一个选定的起始方向(零方向)开始观测,在依次观测所需的各个目标之后,应再次观测起始方向(称为归零)称为全圆方向法。
第五节
竖直角观测
一、竖直角测量原理
竖直角就是同一竖直面内视线与水平线间的夹角。其角值为 0°~ 90°。视线上倾斜,竖直角为仰角,符号为正。视线向下倾斜,竖直角为俯角,符号为负。
竖直角与水平角一样,其角值也就是度盘上两个方向读数之差。不同的就是竖直角的两个方向中必有一个就是水平方向。
二、竖直度盘
三、竖直角的观测与计算
1.仪器安置于测站点上,盘左瞄准目标点 M(中丝切于目标顶部)。
2.调节竖盘指标水准管气泡居中,读数 L。
3.盘右再瞄准 M 点并调节竖盘指标水准管气泡居中,读数 R。
4.计算竖直角α。
盘左
盘右
四、竖盘指标差
当视线水平时,盘左竖盘读数为 90°,盘右为 270°。但指标不恰好指在 90°或270°,而与正确位置相差一个小角度 x,x 称为竖盘指标差。
或
五、竖盘指标差自动归零的补偿装置 第六节
水平角测量的误差 一、仪器误差
1.视准轴误差
望远镜视准轴不垂直于横轴时,其偏离垂直位置的角值 C 称视准差或照准差。
2.横轴误差
当竖轴铅垂时,横轴不水平,而有一偏离值 I ,称横轴误差或支架差。
3.竖轴误差
观测水平角时,仪器竖轴不处于铅垂方向,而偏离一个δ角度,称竖轴误差。
二、对中误差与目标偏心
观测水平角时,对中不准确,使得仪器中心与测站点的标志中心不在同一
铅垂线上即就是对中误差,也称测站偏心。
当照准的目标与其它地面标志中心不在一条铅垂线上时,两点位置的差异称目标偏心或照准点偏心。其影响类似对中误差,边长越短,偏心距越大,影响也越大。
三、观测误差
1.瞄准误差
人眼分辩两个的最小视角约为 60″,瞄准误差为
2.读数误差
用分微尺测微器读数,可估读到最小格值十分之一。以此作为读数误差。
四、外界条件的影响
观测在一定的条件下进行,外界条件对观测质量有直接影响,如松软的土壤与大风影响仪器的稳定;日晒与温度变化影响水准管气泡的运动;大气层受地面热辐射的影响会引起目标影像的跳动等等,这此都会给观测水平角带来误差。因此,要选择目标成象清晰稳定的有利时间观测,设法克服或避开不利条件的影响,以提高观测成果的质量。
第七节
经纬仪的检验与校正
一、照准部水准轴应垂直于仪器竖轴的检验与校正
检验
先整平仪器,照准部水准管平行于任意一对脚螺旋,转动该对角螺旋使气泡居中,再将照准部旋转 180°,若气泡仍居中,说明此条件满足,否则需要校正。
校正
用校正针拨动水准管一端的校正螺丝,先松一个后紧一个,使气泡退回偏离格数的一半,再转动脚螺旋使气泡居中。重复检验校正,直到期水准管在任何位置时气泡偏离量都在一格以内。
二、十字丝竖丝应垂直于仪器横轴的检验校正
检验
用十字丝竖丝一端瞄准细小点状目标转动望远镜微动螺旋,使其移至竖丝另一端,若目标点始终在竖丝上移动,说明此条件满足,否则需要校正。
校正
旋下十字丝分划板护罩,用小改锥松开十字丝分划板的固定螺丝,微微转动十字丝分划板,使竖丝端点至点状目标的间隔减小一半,再返转到起始端点。生复上述检验校正,直到无显著误差为止,最后将固定螺丝拧紧。
三、视准轴应垂直于横轴的检验与校正
方法一:
检验
盘左瞄准远处与仪器同高点 A,读取水平度盘读数 α 左 ,倒转望远镜盘右再瞄准 A 点,读取水平度盘读数 α 右 。若α 左 =α 右 ±180°,说明此条件已满足,若差值超过 2′,则需要校正。
校正
计算正确读数α 右 ′=[α右 +(α 左 ±180°)]/2,转动水平微动螺旋,使水平度盘读数为 α 右
′,此时目标偏离十字丝交点,用校正针拨动十线左、右校正螺旋,使十字丝交点对准 A 点。如此重复检验校正,直到差值在 2′内为止。最后旋上十字丝分划板护罩。
方法二:
检验
在平坦场地选择相距 100m 的 A、B 两点,仪器安置在两点中间的 O 点,在 A 点设置与经纬仪同高的点标志(或在墙上设同高的点标志),在 B 点设一根水平尺,该尺与仪器同高且与 OB 垂直。检验时用盘左瞄准 A 点标志,固定照准部,倒罢望远镜,在 B 点尺上定出 B1 点的读数,再用盘右同法定出 B2 点读数。若 B1与 B2 重合,说明此条件满足,否则需要校正。
校正
在 B 1 、B 2 点间 1/4 处定出 B 3 读数,使 B 3 =B 2 －(B 2 －B 1 )/4。拨动－十字丝左、右校正螺旋,使十字丝交点与 B 3 点重合。如此反复检校,直到 B 1 B 2 ≤2cm 为止。最后旋上十字丝分划板护罩。
四、横轴与竖轴垂直的检验与校正
在离建筑物 10m 处安置仪器,盘左瞄准墙上高目标点标志 P(垂直角大于 30),将望远镜放平,十字丝交点投在墙上定出 P1 点。盘右瞄准 P 点同法定出 P2 点。若 P1P2 点重合,则说明此条件满足,若 P1P2＞5mm,则需要校正。由于仪器横轴就是密封的,故该项校正应由专业维修人员进行。
五、竖轴指标差的检验与校正
六、光学对中器的检验校正。
第八节
电子经纬仪简介 电子经纬仪与光学经纬仪的根本区别在于它用微机控制的电子测角系统代替光学读数系统。其主要特点就是:
1.使用电子测角系统,能将测量结果自动显示出来,实现了读数的自动化与数字化。
2.采用积木式结构,可与光电测距仪组合成全站型电子速测仪 ,配合适当的接口可将电子手簿记录的数据输入计算机,以进行数据处理与绘图
本章小结
1.学习本章应弄清以下各主要问题:一就是经纬仪测水平角的原理,构造及其使用;二就是水平角测量;三就是竖直角测量。水平角就是地面上两直线之间的夹角在水平面的投影。
常用的水平角观测方法有测回法(适用于两个方向间角度)及全圆测回法(用于三个以上方向)。竖直角就是在同一个竖直面内视线方向与水平线的夹角,学习时与水平角测量对照学习。测量竖直角与测量水平角不同,在测量水平角时,当望远镜随照准部在水平方向转动时,水平度盘就是固定不动的,而指标线随照准部转动,因而不同的方向就有不同的读数,两方向读数相减就求得水平角角值。然而在测量竖直角时,由于竖盘装置在望远镜旋转轴的一侧,当仪器整平时,竖盘就代表一个竖直面,竖盘上刻有分划(与水平度盘一样),当望远镜瞄准不同高度的目标上、下移动时,望远镜的旋转轴带动竖盘一齐旋转,这与水平度盘不同,而指标线就是固定不变的,它与竖盘水准管相连,通过竖盘水准管微动螺旋的转动,指标可以作较小的移动。所以观测时,必须转动竖盘水准管微动螺旋,使其气泡居中后,方能读取读数。竖盘的注记形式不同,因此计算竖直角的公式也不相同。我们所说的 L 与 R 就是在指标位置正确的情况下。一般说来,指标位置不一定正确,它与正确位置读数的差,叫做竖盘指标差,通常用 X 表示。
2.为了保证角度观测达到一定的精度要求,要了解经纬仪各轴系之间的关系,要弄懂经纬仪检验与校正的方法。进一步分析角度测量中产生误差的原因、消除或减弱的方法,例如我们采用盘左与盘右观测取平均数的方法,可消除照准部偏心误差、视准轴不垂直于横轴、横轴不垂直于竖轴的残余误差。但竖轴倾斜误差不能采用此法消除。竖直角观测时采用此法可消除指标差的影响。又如在短边上的端点观测角度时要特别注意对中,照准目标时要尽量瞄准目标的底部,因为它们对测角的影响与距离成正比。为了消除度盘的刻划误差,需要配置度盘的位置,每测回变换按斗进行配置。
3.在测量过程中,我们随时都要有限差的观念,用测回法测角时要注意规范中所规定的上、下半测回的角值差,各测回间以角度之差来衡量,全圆测回法中,除注意上述两项限差外,还需用半测回归零差来衡量就是否合乎要求,若超出规定的限差范围,均需重测。对零工作随经纬仪类型不问而略有差异,注意掌握复测经纬仪与方向经纬仪的对零步骤的不同点.