土木工程测量学2008

1、土木工程测量学教案辽宁科技大学资源与土木工程学院土木工程测量学教案资源与土木工程学院（土木工程专业）任课教师：授课班级：宫雨生土木工程2007-1课程学分：2.5总学时数：周学时数：403上课周次：15教学进度计划早节计划课时教学手段教学环境第一章共4节2多媒体课堂教学第一章共6节10传统+多媒体课堂+室外教学第三章共6节8传统+多媒体课堂室外教学第四章共5节5传统+多媒体课堂室外教学第五章共5节3多媒体课堂教学第六章共4节2多媒体课堂教学第七章共6节2多媒体课堂教学第八章共5节2多媒体课堂教学第九章共9节2多媒体课堂教学第十章共6节4多媒体课堂教学总计40第一章测量学的基本知识 1第二章水准

2、测量 9第三章角度测量 28第四章距离测量与直线定向 41第五章测量误差的基本知识 51第六章控制测量 59第七章地形图测绘与应用 64第八章施工放样与施工控制网的布设 68第九章工业与民用建筑施工测量 73第十章线路工程测量 77II第一章测量学的基本知识第一节第四节课 时-2学时|教学方法讲授、启发式第1次课教学目的1 了解什么是测绘学；2理解测绘学在土木工程建设中的作用;3 理解并掌握地面点位的确定；4 理解并掌握测量工作概述。1 土木工程测量学在土木工程建设中的作用;2.高斯平面直角坐标系；3 测量工作的原则难 点 高斯平面直角坐标系。实施步骤：一、组织教学、熟悉学生情况（5 /）二、

3、 课程简介、前期知识储备要求（5 /）三、进入本次课讲授内容（包括课堂练习）（85/）四、 小结巩固（重申教学目的、重点、难点）（5，） 讲授内容：教学提示：课程介绍、课程地 位、总体概论第一节测绘学简介（20，）一、测绘学的定义（2,）研究对实体（包括地球整体、表面以及外层空间各种自然和人造 的物体）中与地理空间分布有关的各种几何、物理、人文及其随时间 变化的信息的采集 、处理、管理、更新和利用的科学与技术。二、测绘学研究的内容（3，）1 研究测定空间点的几何位置、地球的形状、地球重力场及各种动 力现象；2 研究采集和处理地球表面各种形态及其变化信息并绘制成图的理 论、技术和方法；3.研究各

4、种工程建设中的测量工作的理论、技术和方法。三、测绘学的分类（5,）测绘学以测量方方面面 的图片引入让学生看图片，先 简单认识一下测 量学依据定义来启发大地测量学与遥感学摄影测量工程测量学地图制图学海洋测绘学2四、土木工程测量学在土木工程建设中的作用探(101 勘测设计阶段在测区范围内测绘大比例尺地形图或电子地图，然后在地形图上进行工程规划、选址和设计；结合具体工程介绍测量在土木工程各阶段的作用2 施工阶段 将设计的建(构)筑物的空间位置测设于实地，依据 建(构)筑物的要求开始进行变形观测，为保护建筑物提供资料；进 行竣工测量，为今后的改建、扩建、修建提供依据；3 运营管理阶段对大型或重要建(构

5、)筑物进行变形观测和安全监测，为安全运营和生产提供资料。第二节地球的形状及地面点位的确定(45简述增加一个小常识： 珠穆朗玛峰最新咼度 8848.43m(2005 年 5 月 22日成功登顶，10月9日对外公布)一、地球的形状和大小(10 /)1 地球(1 )地球的自然表面有高山、丘陵、平原、盆地、湖泊、河流和海洋等，呈现高低起伏的形态，并不平坦；(2) 地球是南北极稍扁，赤道稍长，平均半径约为6371km的椭球；(3) 海洋面积约占70.8%，陆地面积约占29.2%。S2 地球的物理特性(1) 重力与铅垂线重力 地球上质点所受万有引力与离心力的合力。 铅垂线重力的作用线，它是测量工作的基准线

6、。(探)(2) 水准面简述，强调一下知识点即可水准面 静止的水面称为水准面。特点：水准面不唯一。(3) 大地水准面大地水准面 一一把通过平均海水面并向陆地延伸而形成的闭合曲面 称为大地水准面。特点：大地水准面是唯一的。 作用：大地水准面是测量工作的基准面。(探)(4) 大地体大地体 大地水准面所包围的形体称为大地体。3 参考椭球参考椭球一一把与某个地区大地水准面最为密合的椭球，称参考椭 球，其表面称参考椭球面。（1）参考椭球元素参考椭球元素一一决定参考椭球大小的元素为椭圆的长半轴a和扁率?,简称参考椭球元素。序参考椭球名坐标系名称a (m)f1克拉索夫斯基椭球1954北京坐标系6378245

7、1/298.32IUGG1975椭球 1980西安坐标系6378140 1/298.2573IUGG1979椭球WGS-84坐标系（GPS 用）6378137 1/298.257223563我国现用的几个参考椭球元素值（2）参考椭球定位（探）参考椭球定位一一根据一定的条件，确定参考椭球面与大地水准面的 相对位置所进行的测量工作，称为参考椭球定位。参考椭球面与大地 水准面相切的点称大地原点，该点的铅垂线与法线重合。简单介绍黑板上画图说明4#E二、地面点位的确定（30，）测量中常用的坐标系统有：大地坐标系、空间直角坐标系、高斯平面 坐标系和独立坐标系。1 大地坐标系以参考椭球面作为基准面，以起 始

8、午面（通过格林尼治天文台的子午 面）和赤道面作为在椭球面上确定某 一点投影位置的两个参考面。地面点位用大地经度禾口大地纬度来表 示。我国目前常用的大地坐标系有：1954年北京坐标系大地原点一一位于前苏联列宁格勒天文台中央1980国家大地坐标系大地原点一一位于陕西省泾阳县永乐镇WGS-84世界大地坐标系2. 空间直角坐标系以地球椭球体中心0作为坐标原点，起 始子午面与赤道面的交线为 X轴，赤道 面上与X轴正交的方向为Y轴，椭球体 的旋转面为Z轴坐标用点在三个坐标轴 的投影x , y , z表示。结合图片介绍一 下我国1980国家 大地坐标系的大 地原点3. 高斯平面直角坐标系(探)(1)产生原因

9、大地坐标对局部测量工作不方便，工程测量一般在平面直角坐标系中进行；通过投影方法将地球表面点位化算到 地球是一个不可展的曲面, 平面上存在变形。(2) 我国采用的投影方式我国采用的高斯 一克吕格正形投影(简称高斯投影)属于保角投影，存 在距离变形(3) 高斯投影方式高斯投影是设想一个椭圆柱面横套在地球椭球面外面，并与地球椭球面上某一子午线(该子午线称为中央子午线)相切，椭圆柱的中心轴 通过地球椭球球心，然后按等角投影方式，将中央子午线两侧一定经 差范围内的点、线投影到椭圆柱面上，再沿过极点的母线展开即称为 高斯投影面。结合自制模型进 行讲解并观看录 像高斯投影面上的中央子午线和赤道的投影都是直线

10、，且正交，其他子 午线和纬线都是曲线。以中央子午线和赤道投影后的交点0作为坐标原点，以中央子午线的(4)高斯平面直角坐标系与数学的笛卡儿坐标系的差异画图说明投影为纵坐标X，北为正；以赤道的投影为横坐标Y，东为正。(5) 高斯投影分类：统一 6。带高斯投影带号N与中央子午线经度 L)的关系为 L0 = 6N - 3结合课本例题讲解统一 3。带高斯投影带号N与中央子午线经度 -的关系为L0 = 3N4. 独立平面直角坐标系(1 )在测区半径R <10km的范围内， 可用水平面代替大地 水准面作为基准面。(2 )以真子午线或磁 子午线的方向作为X轴，向北为正；其垂直 方向为Y轴，向东为 正。(

11、3) 坐标原点选在测区西南角。三、地面点的高程(5，)结合图形讲解1. 绝对高程H (海拔)：地面点沿该点铅垂线方向到大地水准面的距 离。2. 相对高程H':地面点沿该点铅垂线方向到任意水准面的距离。强调下标顺序3. 高差：地面两点高程之差 hAB = H B - H A = H B - H A(注意下标)我国的高程系统：61956年黄海高程系：水准原点的高程为72.289m1985国家高程基准：水准原点的高程为72.260m第三节用水平面代替水准面的限度(10，)一、对水平距离的影响(3大地水准面上： D = R?9在水平面上：D '二R?g 0误差值：AD = D '

12、;- D = R(tg 0- 0)相对误差:AD _ D2D = 3R2距离D (km)距离误差AD (km)距离相对误差D10 0.8 1/12C万25 12.81/20 万50 102.7 1/4.9万100 821.21/1.2 万切平面代替大地水准面的距离误差及相对误差结论：当测区半径r<10km 时，误差仅为1/120万，可用水平面代替 大地水准面。二、对水平角的影响球面三角形内角和 =180 ° +P “球面角超 E = 2 p" R2P球面三角形面积R地球半径p= 206265： p'=3438： p° = 57.3结论：当测区范围在

13、100km2，用水平面代替水准面时，对角度影响仅为0.51 ，在普通测量工作中可以忽略不计。采用图片介绍水准原点回顾独立坐标系 下为什么测区半 径小于10公里简述8强调一下对高程 的影响，为日后水 准测量做铺垫三、 对高程的影响（4，） 用水平面代替水准面对高程的影响就 是地球曲率对高程的影响少=Bb- Bb'= ob'- ob=RsecO- R=R(sec0 - 1)D2=2R切平面代替大地水准面的高程误差D/m1050100 200 500 1000Ah/mm0.00.2 0.83.1 19.678.5结论：进行高程测量中，即使在很短的距离内也必须考虑地球曲率的 影响。第四

14、节测量工作概述（10，）测量工作主要包括 测定和测设两部分,其实质都是确定地面点的点位 测定一一将地物和地貌按一定的比例尺缩小绘制成地形图。测设一一将图纸上设计好的建筑物的平面位置和高程在实地上标定 出来，作为施工的依据。确定点位的三要素： 高差、水平角、水平距离（探）一、测量三项基本工作（5，）高程测量（第二章）角度测量（第三章）简单强调结合教材举例进行板书讲解距离测量（第四章）二、测量工作的原则（探）（5，）在布局上由整体到局部”；在精度上由高级到低级”；在程序上先控制后碎部”。9小结巩固一、土木工程测量学在土木工程建设中的作用；二、铅垂线是测量工作的基准线；三、大地水准面是测量工作的基准

15、面；四、参考椭球定位；五、高斯平面直角坐标系；六、地面点的高程；七、测量工作的原则。课堂练习以北京某点的大地经度116°计算它在6。带和3。带的带号及中央子午线的经度课后作业P13思考题与练习1第7题参考资料教材相关章节；互联网”及期刊杂志的相关内容。10第二章水准测量第一节水准测量原理第二节水准测量的仪器、工具及使用2学时教学方法讲授、自学、启发式第2次课11教学目的1 使学生理解水准测量原理；使学生熟悉水准测量仪器、工具及使用#占八、水准测量原理及水准测量仪器的使用#难 点 水准测量原理。教学提示:复习提问测量工作的基准线、基准面是什么？测量工作的原则是什么?实施步骤:一、 回顾

16、上节主要内容并进行课堂提问（7，）二、教学引导（3 /）三、进入本次课讲授内容（包括课堂练习）（85/）四、 小结巩固（重申教学目的、重点、难点）（5,） 讲授内容：第一节水准测量原理（20，）一、水准测量原理利用一条水平视线， 地面上两点之间的高差， 的方法。） （15,）并借助于竖立在地面点上的标尺，然后根据其中一点的高程推算出另外一点来测定回顾第一章讲过的测 量三项基本工作。以实例讲述高程的重 要性，从而引入本节 内容结合板书重点讲解水准仪一一提供水平视线，读取水平视线在标尺上的读数 水准测量方向一一1 t2。1尺 后视尺， 读数a 后视读数。2尺 前视尺， 读数b 前视读数。由图可知：

17、2点相对于1点的高差为：水准测量方向一一2 t 1。2尺 后视尺， 读数a 后视读数。1尺 前视尺， 读数b 前视读数。强调一下水准测量方 向，高差公式下标和 字母对应关系由图可知：1点相对于2点的高差为：h?i = b - a结论：两点间的高差为 后视读数"减 前视读数” 注意：h与h21是不同的，其绝对值相等，但符号相反。二、咼程计算方法（探）（5 / ）结合板书并举工程实例讲述两种方法的不同用途1 .高差法1点高程Hi已知， 求出2点高程 H2二Hi + 022. 视线高法若用Hi表示仪器的视线高程，则有Hi = H1 +aH2 = Hi - b第二节水准测量仪器、工具及使用（

18、65，）一、水准测量仪器简介（5 /）1. 水准测量所用的仪器为 水准仪，所使用的工具为 水准尺和尺垫。 2水准仪按其精度划分为四个等级：结合图片让学生了解水准仪发展史精密水准仪 DS05、DS1;普通水准仪 DS3、DS10D大地测量；S水准仪；后面的数字代表仪器的测量精度（每公里往返测高 差中数的中误差，即精度）。3. 水准仪按其构造可分为三种：微倾式水准仪、自动安平水准仪、电子水准仪。DS3微倾式水准仪的基本构造（25,）结合仪器进行讲解, 并让学生组成一一望远镜、水准器、基座。 作用一一为测量高差提供一条水平视线。1 .望远镜13现场进行讲解什么是 视差，产生原因并演 示如何消除视差采

19、用图片练习水准尺 读数训练组成一一物镜、调焦透镜、十字丝分划板、目镜。作用一一主要是瞄准目标，其次是距离测量。(1) 视准轴视准轴CC:物镜光心与十字丝交点的连线。用于精确瞄准目标。注意：视准轴在测量时必须保持水平，也就是水平视线！(2) 视差 视差是精确瞄准后，眼睛在目镜前上下微动， 若发现十字丝横 丝在水准尺上的位置也随之移动，这种现象称为视差。 视差产生的原因 是水准尺通过物镜组所成的影像与十字丝平 面不重合。 消除视差的方法 是先转动目镜调焦螺旋， 使十字丝最清晰，称 为目镜调焦”；然后转动物镜调焦螺旋，使目标像最清晰，称为物镜调焦”；最后眼睛上下稍微移动，如果没有发现目标和 十字丝之

20、间有相对位移，则视差消失。2 水准器水准器是用来指示水准仪的视准轴是否水平或竖轴是否铅垂的一种装置。水准器依形状分为 圆水准器和管水准器两种。(1) 圆水准器轴圆水准器分划圈的圆心称为水准零点。通过零点的半径称为圆水准器轴L'L',也即通过圆心的球面法线。(2) 水准管轴分划线的对称中心称为水准管零点。过零点与水准管纵向圆弧相切的直线称为水准管轴 LL o3 .基座组成一一轴座、脚螺旋、三角压板和底板。作用一一支撑仪器上部，并通过中心螺旋与三角架连接。仪器竖轴VV :就是水准仪的旋转轴。三、水准尺和尺垫(10，)1. 水准尺水准尺有 单面尺、双面尺、塔尺三种。(1) 塔尺(2)

21、 双面尺(成对出现)2. 尺垫尺垫主要在转点处放置水准尺。四、水准仪的使用(探)(25，)水准测量操作步骤：安置仪器t粗略整平t瞄准水准尺t精确整平 f读数1 安置仪器(1) 松开三角架腿的伸缩螺旋，将架头提升到合适的高度；(2) 拧紧伸缩螺旋，再张开三脚架，目估使架头大致放平；(3) 最后用中心螺旋将水准仪安置在三脚架头上。2. 粗略整平目的是使仪器竖轴大致铅垂，视准轴粗略水平。注意：调节三个脚螺旋使圆水准器气泡居中，气泡移动的方向始终与左手大拇指的运动方向一致。3. 瞄准水准尺先转动目镜调焦螺旋使十字丝清晰，转动望远镜瞄准水准尺， 再转动物镜调焦螺旋使目标清晰。注意消除视差！4. 精确整平

22、注意：在每次读数之前，都应注视符合水准气泡观测窗，转动微倾 螺旋使水准管气泡居中，即符合水准器的两端气泡影像对齐，只有当气泡已经稳定不动而又居中的时候，水准管轴水平，视准轴亦水平，即提供了一条水平视线。5. 读数现场演示强调一下望远镜成正像还是倒像小结巩固一、水准测量原理；二、高程计算方法；三、DS3微倾式水准仪的基本构造；四、水准仪的使用。课堂练习水准尺读数和水准仪的使用。课后作业P39思考题与习题2第1题。参考资料教材相关章节；DS3水准仪说明书。16第二章水准测量实验一水准仪的认识与使用2学时教学方法讲授、指导第3次课教学目的重 点 难 点 复习提问1了解DS3微倾式水准仪的基本构造，认

23、清其主要部件的名称、性能和作用;2 .练习水准仪的正确安置、瞄准和读数。水准仪的正确安置、瞄准和读数。水准仪的正确读数。实施步骤：一、教学引导（15,）二、进入本次课指导内容（80，）四、小结巩固（重申教学目的、重点、难点）教学提示:（5，）实验一水准仪的认识与使用一、目的与要求1. 了解DS3微倾式水准仪的基本构造，认清其主要部件的名称、 性能和作用；2. 练习水准仪的正确安置、瞄准和读数。二、计划和设备1. 实验时数安排2学时，实验小组由5人组成：1人操作、1人记 簿、2人扶尺；组内人员轮流操作；2. 实验设备为DS3水准仪1台，水准尺2把，尺垫2个，记录板 1个，铅笔1支（2H或3H ）

24、。三、实验方法和步骤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。结合课堂讲述，将实 习所要达到的效果讲 清，然后安排实习， 进行分组单独指导。图1.1 DS 3微倾式水准仪182. 水准仪的安置与使用（1）安置仪器仪器所安置的地点称为测站。首先，松开三角架腿的伸缩螺旋，将架头提升到合适的高度，然后 拧紧伸缩螺旋，再张开三脚架，目估使架头大致放平并踩实架腿； 打开仪器箱取出仪器（取出前注意仪器在箱中的安放位置），一手握住仪器，一手将三脚架架头上的连接螺旋旋入仪器基座内（松紧适度），关上仪器箱。（2）粗略整平双手食指和拇指各拧一只脚螺旋，同时对向（或反向）转动，使圆水准器泡向中

25、间移动， 再拧另一只脚螺旋， 使气泡移至圆水准器居 中位置。若一次不能居中，可反复进行。 （练习并体会脚螺旋转动 方向与圆水准器泡移动方向的关系。）图1.2圆水准气泡居中（3）瞄准水准尺旋转目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；松开水平制动螺旋，在水平方 向轻轻转动仪器，通过望远镜上的照门和准星初步瞄准水准尺，旋紧水平制动螺旋，旋转物镜调焦螺旋使水准尺成像清晰；转动水平微动螺旋，使水准尺影象的一侧靠近十字丝纵丝（检查水准尺是否竖直）；眼睛略做上下移动，检查十字丝与水准尺分划影象间是否 有相对移动（视差）；如果存在视差，则重新进行目镜调焦与物镜 调焦，以消除视差。（4）精平确定水准管的水平位置， 使水准仪

26、的视线水平，是水准测量中关键性的一步。转动微倾螺旋，使水准管气泡居中，从目镜旁的符合水 准管气泡观测窗中，可以看到符合气泡两个半边的影象，如图1.3所示，当两端的影象符合时，水准管气泡居中。注意微倾螺旋转动 的方向与水准管气泡影象移动方向的一致性。图1.3水准管气泡居中（5）读数从望远镜中观察十字丝横丝在水准尺上的分划位置，读取四位数 字，即直读出米、分米、厘米的数值，估读出毫米的数值。读取四 位数，即直读米、分米、厘米、估读毫米。读数后应立即观察水准 管是否居中，不居中应重新调整，使气泡居中后再读数。（6）观察练习：在仪器两侧各立一根水准尺，分别进行观测（瞄 准、精平、读数）、记录并计算高差

27、。四、注意事项1 仪器安放到三角架上，必须旋紧连接螺旋，检查是否连接牢固;2 水准仪在每次读数前，必须精平（使水准管气泡严格居中）3 瞄准目标必须消除视差；4 每个测站前、后视距离尽量相等；5 在水准测量中，相邻前、后两站观测中的转点位置不得变动。小结巩固一、水准测量原理；二、水准仪的使用和水准尺读数。课堂练习水准仪的使用和水准尺读数。课后作业按照要求上交实习报告。参考资料教材相关章节；DS3水准仪说明书及实验指导书。21第二章水准测量第三节普通水准测量课 时教学目的2学时教学方法讲授、启发式使学生掌握地面点位高程测量过程，从而精确求岀地面点高程。1.水准测量的施测方法；2 .水准路线及成果检

28、核；第4次课3 水准测量成果计算。"难'点 '水准测量成果计算。复习提问 水准测量原理是什么？水准测量操作步骤包括哪些？ 实施步骤：一、 回顾上节主要内容并进行课堂提问（7，）二、教学引导（3 /）三、进入本次课讲授内容（包括课堂练习）（85/）四、 小结巩固（重申教学目的、重点、难点）（5,） 讲授内容：第三节普通水准测量（85，）一、 水准点（5,）水准点：用水准测量方法测定的高程点。常用BM表示。r永久性标志i临时性标志国家水准点按精度分为一、二、三、四等水准点，与其相应的水准 测量分为一、二、三、四等水准测量。二、水准测量的施测方法（探）（30，）丸地水淮面1

29、. 前提已知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。注意：实测时转点上应使用尺垫。2. 水准测量外业观测教学提示:简单讲述重点讲解结合图片和仪器，配 合板书讲解，随机抽 取三名同学配合现场 演示关于何时放置尺垫要 特别强调23（1）一扶尺员在水准点 BM .A上竖立水准尺（后视尺）观测员沿 测量方向，选择一合适的地方安置仪器， 同时另一扶尺员在适当的 位置放置并踩实尺垫，作为转点 TPi ；（2）在尺垫上竖立水准尺（前视尺），接着进行观测。 仪器至前、后视尺的水平距离分别称为前视距和后视距。注意：前视距和后视距要尽可能相等，且不能超

30、过100m。（3）开始第一测站的观测： 安置仪器后进行粗略整平； 瞄准后视（BM.A点）尺，进行精确整平后读数，得后视读数印=1928。记录员复诵后记录手簿； 转动仪器瞄准前视（TP1点）尺（此时圆水准气泡可能有少许偏移，但是不能旋转脚螺旋使气泡重新居中，而是调节微倾螺强调一下视距相等不一定在一条直线上学生操作并利用多媒 体手段进行读数模拟要特别强调气泡问题强调检核的必要性结合书中举例进行分别讲解结合前面水准测量施 测方法重点讲授旋，使气泡影像吻合，）精确整平后读数，得前视读数b|=0 829。 记录员复诵后记入手簿，立刻计算BM.A、TP1两点之间的高差h，并将其填入表中；（4）当第一测站的

31、工作完成后，转点TP1上水准尺不移动，而是将尺面转向，作为第二测站的后视尺，仪器则移至测站2处，BM.A 点的水准尺移至转点 TP?上作为前视尺，同时进行第二测站的观 测，依次进行第三、四、五测站到终点B。则BM .A, BM .B两点的咼差为hAB = "h = h1 + h2 + h3 + h4 + h5B点的高程为Hb = Ha + "h为了保证计算高差的正确性，必须按下式进行计算检核："a- "b二"h三、测站检核（10，）为保证每一测站的高差正确，必须进行测站检核。普通水准测量中，常用的测站检核有双仪器高法 和双面尺法。四、水准路线及

32、成果检核（探）（10,）1 闭合水准路线从某已知点BM .A出发，经待定点1,2,3,4;再回至U A点。咼差理论值："h理 - 0咼差闭合差：f h - "hi - "hi - "h242 附合水准路线从已知点BM.A出发，沿待定点1, 2进行水准测量，最后测到另 一已知点BM .B。咼差理论值： 理=Hb-Ha高差闭合差：fh = "hj -（Hb- Ha）3 支水准路线从已知点BM.A出发，沿待定点1、2进行水准测量，这样既不闭 合又不附合的水准路线。高差理论值："h往二-"h返高差闭合差：fh = "h往

33、+ "h返五、水准测量成果计算（探）（25，）外业观测结束，首先对测量手簿进行检查，并计算出各段的高 差。检查无误后，然后再根据各测段的高差，计算出高差闭合差。 若闭合差在规定范围内， 则进行闭合差调整， 最后计算各待测点的 高程。1 等外水准测量高差闭合差容许误差山地：fh容=±2（n mm平地：fh容=±40 . L mm2 闭合水准路线成果计算计算闭合差fh = "h测-"h理 = "h测结合书中例题进行重点讲解判断闭合差是否超限 fh <fh容许计算各测段观测高差的改正数 Vi =、fh ?S =、fh ?ni"

34、;S口检查闭合差是否分配完 "v = - fh计算各测段的改正后的高差 耐=hj + vi计算各点的高程值 H.iHA+h+w; H2 = H, + h2 +v2;L25结合书中例题进行简单讲解启发式教学，让学生 思考3 附合水准路线成果计算计算闭合差 fh = HA+h+h2+L - HB判断闭合差是否超限 fh wfh容许计算各测段观测高差的改正数 w =二上？S =二主?ni检查闭合差是否分配完= - fh计算各测段的改正后的高差 hi = hi + Vi计算各点的高程值 H.iHA+g+w； H2 = H, + h2 +v2；L4 支水准路线成果计算计算闭合差"h往

35、=-"h返判断闭合差是否超限 fh <fh容许计算各测段观测高差的改正数 vi =二 ?S =?ni"S口检查闭合差是否分配完 "v = - fh计算各测段的改正后的高差 耐=hj + vi计算各点的高程值 H.iHA+h+w; H2 = H, + h2 +v2;L六、水准测量误差分析及注意事项 (5水准测量的误差来源主要包括 仪器误差、观测误差、外界条件 的影响。1 仪器误差(1) 水准管轴与望远镜视准轴不平行引起的误差产生原因：校正后存在残差；仪器使用和搬运过程中的风吹日晒和 震动。消除方法：使前后视距相等。(2) 水准尺误差产生原因：水准尺存在尺长误差

36、、分划误差和零点误差。消除方法：对水准尺检定并对读数进行改正；采用偶数设站；成对 使用水准尺。2 观测误差(1) 水准管气泡居中误差产生原因：气泡居中存在误差。消除方法：读数时气泡严格居中。(2) 读数误差产生原因：由视差和估读所产生的误差。消除方法：仔细调焦消除视差、不超过规定视线长度。(3) 水准尺倾斜误差产生原因：水准尺没有保持铅垂。消除方法：水准尺尽量保持铅垂。3 外界条件的影响(1) 仪器下沉误差产生原因：土质松软或脚架未踩踏实。消除方法：采用后、前、前、后”观测顺序。(2) 尺垫下沉误差产生原因：土质松软或未踩踏实。消除方法：在坚实地面上设点，踩实尺垫。(3) 地球曲率的影响产生原

37、因：地球曲率影响。消除方法：前后视距相等。(4) 温度的影响产生原因：温度变化引起大气折光的变化。 消除方法：撑伞遮阳。小结巩固一、水准测量的施测方法；二、水准路线及成果检核；三、水准测量成果计算。课堂练习水准测量的实测方法。课后作业P39思考题与习题2第6题。参考资料教材相关章节；DS3水准仪说明书。27第二章水准测量2学时教学方法实验二普通水准测量方法 （双仪器高法） 进 程讲授、指导第5次课教学目的重 点 难 点 复习提问1了解DS3微倾式水准仪的基本构造，认清其主要部件的名称、性能和作用;2 .练习水准仪的正确安置、瞄准和读数。水准仪的正确安置、瞄准和读数。水准仪的正确读数。实施步骤：

38、一、教学引导（15,）二、进入本次课指导内容（80，）三、小结巩固（重申教学目的、重点、难点）教学提示:（5，）实验二普通水准测量方法（双仪器高法）一、目的与要求1.了解DS3微倾式水准仪的基本构造，认清其主要部件的名称、 性能和作用；2 .学会从已知高程点 A起，用双仪器高法进行闭合水准路线测量 （如图1）,测得未知点1 , 2的高程（由指导教师指定）。3 .掌握计算方法，算出 B点高程（参考教材 P26）。二、计划和设备1. 实验时数安排2学时，实验小组由5人组成：1人操作、1人记 簿、2人扶尺；组内人员轮流操作；2. 实验设备为DS3水准仪1台，水准尺2把，尺垫2个，记录板1个，铅笔1支

39、（2H或3H ）。1结合课堂讲述，将实 习所要达到的效果讲 清，然后安排实习， 进行分组单独指导。实验方法和步骤281.以已知高程点 A为起点，在起点与第一个立尺点（转点）中间（前、后视距离大致相等，用目估或步测）安置水准仪，立尺点处 安置尺垫，观测者按照下列顺序观测：（1）安置仪器后进行粗略整平；（2） 瞄准后视（A点）尺，进行精确整平后读数，得后视读数al。 记录员复诵后记录手簿；（3）转动仪器瞄准前视（转点TP1点）尺（此时圆水准气泡可能有少许偏移，但是不能旋转脚螺旋使气泡重新居中，而是调节微倾螺旋，使气泡影像吻合，）精确整平后读数，得前视读数bl。记录员复诵后记入手簿，立刻计算A、转点

40、TP1两点之间的高差hi,并将其填入表中；（4）改变水准仪的仪器高度 10cm左右，重新安置仪器；（5）再次瞄准后视（A点）尺，进行精确整平后读数，得后视读 数al'。记录员复诵后记录手簿；（6）转动仪器瞄准前视（转点 TP1点）尺（此时圆水准气泡可能有少许偏移，但是不能旋转脚螺旋使气泡重新居中，而是调节微倾螺旋，使气泡影像吻合，）精确整平后读数，得前视读数bi。记录员复诵后记入手簿，立刻计算A、转点TP1两点之间的高差hi',并将其填入表中；2依次设站，用相同的方法进行观测，分别观测1, 2点高程，最后闭合到A点上；3观测者的每次读数，记录者应复述并当场记录并立即计算高差hi

41、 = ai - , h'=ai'-b。，并做测站检核 zh = hi - hi/ <±5mm,-1 '取平均咼差h = （h +0 ）；若测站检核超限应重测；4外业观测结束，计算检核、计算闭合差、判断闭合差是否超限、 计算各测段观测高差的改正数、检查闭合差是否分配完、计算各测段的改正后的高差、计算各点的高程值。四、注意事项1当用水准仪瞄准、读数时，水准尺必须立直。尺子的左、右倾斜，观测者在望远镜中根据十字丝可以判断，而水准尺的前后倾斜则不易察觉，立尺者应注意；2每站观测完毕后，必须及时进行计算，检核满足要求后才能搬站；3选择测站及转点位置时，应尽量避开车

42、辆和行人的干扰；4前、后视距应大致相等，仪器与前、后视点并不一定要求三点 成一线；5 每次读数前，要消除 s视差，并使水准管气泡严格居中，即符 合气泡符合；6 同一测站，圆水准器只能整平一次；7 仪器未搬迁时，前、后视水准尺立尺点如为尺垫则不得移动； 仪器搬迁时，前视点的尺垫不得移动， 后视点的尺垫由扶尺员连同 水准尺一起携带前行；&水准尺应立直，起始水准点及待定点不得放尺垫，转点上必须 放尺垫，并一次踩实。水准尺应放在尺垫上凸出的半圆球顶上。小结巩固一、水准测量实测方法；二、水准测量测站检核；三、水准测量路线及成果检核；四、水准测量成果计算。课堂练习水准仪的使用和水准尺读数。课后作业

43、按照要求上交实习报告。参考资料教材相关章节； 测量学实习指导书。30第二章水准测量第四节第六节2学时教学方法讲授、观看录像、启发式进 程 第6次课教学目的1 .掌握水准仪的检验与校正；2了解自动安平水准仪；3了解精密水准仪和精密水准尺;重 点难 点实施步骤：4了解电子水准仪和配套水准尺。1 水准仪的轴线应满足的条件；2 .水准管轴平行于视准轴的检验与校正 水准管轴平行于视准轴的检验与校正；教学提示:一、组织教学、课前提问（5/）二、教学引导（5 /）二、进入本次课讲授内容（包括课堂练习）（85/）三、 小结巩固（重申教学目的、重点、难点）（5，） 讲授内容：第四节水准仪的检验与校正（60一、

44、回顾（5,）视准轴：水准仪望远镜物镜光心与十字丝交点的连线。（CC）圆水准器轴：通过水准仪的圆水准气泡分划圈的圆心的球面半径。（L L ）水准管轴：通过水准仪的水准管零点与水准管纵向圆弧相切的直线。（LL ）仪器竖轴：水准仪的旋转轴。（W）回顾水准仪的各 种轴线，由此开始 引入32#通过仪器来引导 学生思考水准仪 轴线应满足的条 件二、水准仪的轴线应满足的条件（探）（5,）应满足三个条件：1 圆水准器轴LL7/仪器的竖轴VV ；2 十字丝分划板的横丝 丄竖轴 W ;3 .水准管轴LL /视准轴CC。先讲述一遍，然后 观看录像，加深理 解三、圆水准器轴平行于仪器竖轴的检验与校正（15 /）1.

45、检验方法2校正原理及方法四、十字丝横丝垂直于竖轴的检验与校正（10，）1. 检验方法2. 校正方法五、水准管轴平行于视准轴的检验与校正（探）（25,）1. i角误差重点讲述望远镜视准轴和水准管轴是两条空间直线， 若这两条直线在竖直面上 的投影不平行，其产生的夹角用i表示，所产生的误差称为i角误差 i角误差会使前后视读数产生较大误差 。因此此项检校是水准仪各项 检校中最重要的一项。2. 检验方法33#（1） 选择场地：平坦，A,B两点相距约80100m，立尺。（2）安置水准仪于两尺中间（用目估或步测的方法确定），采用双面尺法或双仪器高法测量两点间的高差hAB = a-i - b由于前后视距基本相

46、等，无论水准管轴与视准轴是否平行，所测高差为 正确高差。（3）安置水准仪距 B点23m处，分别读取 B, A两点的尺上读数因仪器距B点很近,i角误差的影响可忽略，则b2为正确读数，则可计 算A尺正确读数a2 = hAB + b2若A尺实际读数a2与计算所得正确读数相等，则表明水准管轴与视准轴平行。否则，两者不平行，其夹角为DABP =06265，弧秒值。i应小于20，否则应校正。3. 校正方法仪器不动，调节微倾螺旋，使十字丝中丝在尺上读数为正确读数a；，此时视准轴处于水平位置 ，但水准管气泡不居中，用校正针稍松左右校正34通过图片简单讲 述。跟DS3光学水准仪对比讲述跟DS3光学水准仪 对比讲

47、述，通过图 片介绍一下不同 厂家的精密水准 仪强调一下读数通过图片介绍一下当今电子水准仪的发展趋势螺丝,然后拨动上、下两个校正螺丝，采取松一点，紧一点的方法， 使 符合气泡吻合，此项检验需要反复进行，直到 i角小于20为止，最 后拧紧校正螺丝。第五节自动安平水准仪（10一、自动安平原理（5，）1 自动安平的基本原理2 自动安平水准仪的工作原理二、自动安平水准仪的使用（探）（5使用时，转动脚螺旋，使圆水准的气泡居中；用瞄准器将仪器对 准水准尺；转动目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰；旋转物镜调焦，使 水准尺分划像最清晰，检查视差；用水平微动螺旋使十字丝纵丝靠近 尺上读数分划；根据横丝在水准尺上读数。第

48、六节精密水准仪和精密水准尺（10，）一、精密水准仪的特点（5，）1.望远镜放大倍数大，分辨率高，放大倍数，DS1為8倍，DS05绍0倍；2 管水准器分划值为10 72mm，精平精度高；3.望远镜的物镜有效孔径大，亮度好；4 望远镜外表材料一般采用受温度变化小的铟瓦合金钢，以减小环 境温度变化的影响；5 安置有读数测微器装置，读数误差小；6.配备精密水准尺。二、精密水准尺（铟瓦水准尺）（5,）1. 水准尺基本情况2. 水准尺读数精密水准仪的使用方法与 DS3水准仪基本相同，不同之处是读数方法. 读数时，先转动微倾螺旋，使望远镜视场中左侧的符合气泡吻合，再转动 测微螺旋，使十字丝的楔形丝精确地夹住

49、尺上一分划线，读取该分划线读数，然后从测微尺读数窗中读取测微尺读数，水准尺的完整读数为分划线读数与测微尺读数之和。附加：电子水准仪和条码水准尺（5，）电子水准仪是仪器望远镜光路中增加分光镜和光电探测器采用 条形码分划水准尺，图像处理电子系统构成光、机、电及信息存储处 理一体化水准测量系统。35小结巩固、水准仪的轴线应满足的条件；、水准管轴平行于视准轴的检验与校正;三、自动安平水准仪的使用。课堂练习精密水准仪的读数。课后作业P39思考题与习题2第6题参考资料教材相关章节；DS3水准仪说明书相关内容。37第三章角度测量第一节角度测量原理第二节光学经纬仪2学时教学方法讲授、观看录像、启发式第7次课教

50、学目的重 点 难 点 复习提问 实施步骤：1 理解并掌握角度测量原理；2 熟悉经纬仪的构造及使用。1 角度测量原理；2 经纬仪的使用。1 .角度测量原理；2.经纬仪读数。1 水准仪的轴线应满足的条件?教学提示:38(85，)(5,)一、组织教学、课前提问（5/）二、教学引导（5 /）三、进入本次课讲授内容（包括课堂练习）四、小结巩固（重申教学目的、重点、难点） 讲授内容：#第一节角度测量原理（15，）一、水平角测量原理（10，）1 .水平角定义（1）如图：地面上一点 A至两个目标 点B和C的方向线垂直投影到水平面 P上所夹的角度B，称为水平角。（2）地面上一点到两目标的方向线间 所夹的水平角，就是过这两方向线的 铅垂面所夹的二面角。2.水平角测量原理 根据水平角的定义， 圆盘（水平度盘）若在A点的上方，读盘中心O与A点位于同一铅垂线上,水平地安置一个带有刻度的过AB通过回顾来引导新内 容通过录像演示39AC直线的竖直面与水平度盘相交，其交线分别为ob、oc，在水平度盘上的读数分别为 b、c。则Zboc为欲测水平角。一般水平度盘是顺时针注记，则 p = c- b 二、竖直角测量原理（5，）1 竖直角定义在同一竖直面内，某一方向与水平线 的夹角。测量上又称为倾斜角或竖角。 视线在水平线上方为仰角，竖直角 >0 视线在水平线下方为俯角，竖直角 <02 竖直角测量原理