水利水电工程与管理专业教案

1、.：.；水利水电工程与管理专业开放专科教学设计方案指点教师：蔡伟平一、课程概略是水利水电工程与管理专业的一门实训课程，本课程2学分，36学时。本课程的目的是培育学员在任务中正确识读与运用各种比例尺地形图及丈量资料才干的最根本的训练。本实训的主要义务及内容应包括水准仪、经纬仪的检验与校正、图根水准丈量或三四等水准丈量、图根导线丈量、大比例尺地形图测绘、水工建筑物施工放样或开工丈量。二、课程教材三、教学重难点和教学建议教学重难点：1重点是普通光学经纬仪与水准仪的运用、大比例尺地形图测绘、建筑物放样方法；适当引见全站仪的运用方法，以开辟学生的知识面和任务顺应才干。2 实训中应注重学生对测绘地形图、识

2、图的训练，适时做好面授辅导，稳定所学实际，并注重与实际相结合，培育学生的实践操作技艺。3 在实训中，可组织学生到水利水电建立工地观赏学习，以协助 学生全面了解水利水电工程丈量在工程建立各阶段的作用及任务内容。教学建议：1 掌握普通水准仪及经纬仪的运用方法及检校方法；2 掌握大比例尺地形图的测绘原理及方法；3 掌握水工建筑物的施工放样方法；4 掌握正确识读地形图及正确运用相关丈量信息的方法。1重点是普通光学经纬仪与水准仪的运用、大比例尺地形图测绘、建筑物放样方法；适当引见全站仪的运用方法，以开辟学生的知识面和任务顺应才干。2 实训中应注重学生对测绘地形图、识图的训练，适时做好面授辅导，稳定所学实

3、际，并注重与实际相结合，培育学生的实践操作技艺。3 在实训中，可组织学生到水利水电建立工地观赏学习，以协助 学生全面了解水利水电工程丈量在工程建立各阶段的作用及任务内容。四、学时安排和教学内容课程教学：本课程2学分，36学时。教学进程安排周次日期时间教 学 内 容学习方式及学时指导教师备 注辅导答疑课程作业小组讨论课程实际其它1实习发动、检验校正仪器22图根水准丈量包括外业、内业任务73图根导线丈量包括外业、内业任务74大比例尺地形图测绘及整饰95水工建筑物放样36识图、用图或工地观赏37编写实训报告58合计36五、课程实际组织学生到水利水电建立工地观赏学习，以协助 学生全面了解水利水电工程丈

4、量在工程建立各阶段的作用及任务内容。六、内容1.绪论了解丈量学的意义、义务及在水利、土木工程建立中的作用；熟习丈量基准及程度面替代水准面的限制；掌握地面点位确实定、确定点位的根本要素和丈量的根本任务，掌握丈量任务的原那么和程序。2.水准丈量掌握水准丈量原理，掌握微倾水准仪的构造及运用方法，掌握水准丈量的施测、记录和计算方法，掌握水准丈量成果计算，掌握微倾水准仪的检验、校正；熟习水准点、水准道路、水准丈量误差和本卷须知，熟习自动安平水准仪的运用、精细水准仪的读数方法。3.角度丈量掌握角度丈量原理，掌握光学经纬仪的构造和运用方法，掌握程度角和竖直角的观测方法和相关要点；熟习经纬仪的检验、校正；了解

5、角度丈量误差及本卷须知。4.间隔 丈量与直线定向掌握钢尺量距及数据处置，掌握直线定向的概念，掌握方位角的推算；熟习激光测距仪、全站仪的任务原理及运用方法。5.丈量误差根本知识熟习由水准丈量、角度丈量和间隔 丈量时所产生的误差的来源、种类和性质，熟习衡量精度的规范，熟习用真误差和用矫正数计算观测值中误差的意义和计算方法；掌握误差传播定律并经过实例加深对误差传播定律的了解，掌握算术平均值及其中误差。6.地形图的根本知识掌握运用等高线表示地貌的方法，使学生具备绘制等高线并能用等高线表示典型地貌的才干。7.控制丈量掌握用导线丈量方法在测区内建立平面控制网，掌握闭合导线及附合导线坐标计算，掌握结合山区特

6、点进展小三角丈量。三角锁的施测方法和内业计算，掌握高程控制丈量中的四等水准丈量、图根水准丈量；熟习经纬仪前方交会法，熟习三角高程丈量的根本原理；了解GPS(全球定位系统的任务原理及运用方法。8.大比例尺地形图的测绘掌握测绘地形图的经纬仪测绘法；熟习绘制坐标格网的方法，熟习展绘控制点的方法，熟习视距法测定平距和高差，熟习碎部丈量经纬仪测绘法、程度板仪与经纬仪结合测图法方法，熟习地形图绘制，熟习地形图的检查、清绘和整饰；了解航空摄影丈量。9.地形图运用掌握地形图运用的根本内容，掌握有关土地平整中的地形图运用，掌握城市用地的地形分析，掌握城市规划中的地形图运用及土地面积计算。10.测设的根本任务掌握

7、测设的根本任务内容、技术和方法。11.土木工程丈量了解施工控制网的概念；掌握变形观测和开工总平面图的编绘，掌握水利、土木、民用建筑和工业厂房的施工丈量；了解激光定位技术在施工丈量中的运用，了解道路工程丈量。内容的重点、深度和广度1.绪论概略地阐明丈量学的目的和义务，丈量学在工程建立中的位置与作用，使学生认识到丈量课对本专业的重要作用，并且对现代丈量新技术有所了解。本章着重阐明水准面与大地水准面的概念。懂得确定地面点位置的方法，明确间隔 、角度与高程丈量的根本任务。在引见地形图成图原理根底上，进一步阐明丈量任务应按“先整体后部分、先控制后碎部的根本原那么进展。2.间隔 丈量及直线定向间隔 丈量，

8、主要结合实验使学生学会运用钢尺丈量程度间隔 的根本方法，了解光电测距的原理和普通光电测距仪及全站仪的运用。直线定向，着重讲清方位角、象限角的概念及其之间的关系。由于子午线的不平行导出坐标方位角的概念。结合实验使学生学会运用罗盘仪测定直线的方向。间隔 、方向与地面点直角坐标的关系，着重讲清丈量坐标系与数学坐标系的异同，要求学生掌握坐标正、反算方法，为以后内业计算打下结实的根底。3.水准仪及水准丈量在讲清水准丈量原理的根底上，引见水准仪的构造与运用。结合实验使学生学会运用水准仪进展高程丈量任务。望远镜成象原理着重讲清视差产生与消除的方法。其它如水准器灵敏度，望远镜的放大率等，只作普通阐明。在水准仪

9、的作用中应特别强调微倾螺旋的运用。普通水准丈量方法，可结合图表讲清观测程序、记录与计算校核以及组成水准道路时高差闭合线的调整与高程计算。在对水准仪比较了解后，那么进展水准仪的检验校正的教学那么更易于了解。在此应着重阐明视准轴剩余误差的影响，更进一步了解前后视距坚持相等的重要性。其它误差只作普通引见。初步运用仪器应特别加强维护仪器的教育。自动安平水准仪只作简单引见。4.经纬仪及其运用在讲清程度角观测原理的根底上，引见经纬仪的构造和运用。结合实验使学生学会运用经纬仪进展程度角观测。程度角观测以测回法为主，其它方法只讲其特点。经纬仪的运用中应强调各部分的转动关系，这是正确运用经纬仪的关键。竖直角，着

10、重讲清竖盘与目的的转动关系，由此导出测算竖直角的公式。经过实验使学生掌握目的差的计算及检校方法。视距丈量。首先讲清视距丈量的原理和特点，不仅要留意公式的推导，。而且要着重阐明公式中每个元素的意义。视距常数测定可指定学生自学。在对经纬仪比较了解后，进展经纬仪检验与校正的教学，更易于了解。对仪器校正后的剩余误差，应阐明可采用一定的观测程序，以到达自行抵消或减弱其影响。对于程度角、竖直角、视距丈量中产生误差的缘由可据其要点加以阐明，以便于学生在观测中能自觉地采取措施减少其影响。本章着重引见J6级光学经纬仪，至于J2级光学经纬仪，只引见读数方法。5.丈量误差的根本知识这一章内容是本课程的难点。首先结合

11、间隔 、角度、高程的丈量，讲授丈量误差的来源和种类，搞清楚偶尔误差的特性及衡量精度的规范。误差传播定律是本章的重点，结合观测值的函数关系，阐明误差传播定律，并经过精度分析的举例，进一步加深了解。观测值中误差及算术平均值中误差的计算方法，必需使学生掌握。不等精度观测着重讲清权的概念。6.平面控制丈量首先可从丈量任务应遵照“先整体后部分、先控制后碎部的原那么谈起，从而表达国家控制和图根控制的概念。导线丈量外业应指明任务工程，对选点等任务只作普通引见。内业计算是导线丈量的重点，可在闭合导线和附合导线中选择一种讲清计算目的和计算方法步骤，另一种只需指出其特点。小三角丈量的外业应指明任务工程，对选点和基

12、线丈量可作必要阐明。内业计算同样是小三角丈量的重点。经过由一条基线扩展的小三角锁的计算，阐明整个的计算方法与步骤。近似平差可以两端有基线的小三角锁为例，分析其几何条件及平差的原理和方法。其它方式的小三角锁，只需列出不同的 几何条件7.高程控制丈量首先简单引见国家高程控制丈量的概念，然后引见四等水准丈量的观测、程序、记录、计算以及成果的整理和校核。水准丈量平差只讲具有一个结点的水准道路的平差。三角高程丈量与过河水准丈量可讲明运用场所与特点，列出计算公式即可。8.地形图的测绘首先引见地物、地貌的表示方法，讲清等高线的特性。测图前的预备任务着重讲清控制点的展绘，图根点加密可概略引见几种方法。以一种测

13、图方法为主，讲解碎部丈量的根本内容和地物、地貌特征点立尺点的选择原那么。地形丈量教学终了时，应将以上各章的内容归纳综合，使学生对测绘地形图有较完好的、系统的概念。9.地形图的阅读和运用首先引见高斯平面直角坐标系，以便对直角坐标系统有一个全面的了解，然后概略地引见地形图的分幅。重点讲解地形图运用的根本内容，其次可举例阐明在专业中的运用问题。10.施工放样的根本任务经过与地形图的对比，阐明施工放样的特点。重点讲解长度、角度、高程的放样方法以及点的平面位置放样的根本方法。圆曲线的放样，可在教学实习中讲授，其内容为曲线的主点放样及曲线细部点放样可选择一种方法讲授。七、附：经纬仪和水准仪的运用方法1、经

14、纬仪的运用方法运用经纬仪进展角度丈量是一种根本的丈量任务。角度丈量包括程度角丈量和竖直角丈量。 1程度角丈量原理 程度角是空间任两方向在程度面上投影之间的夹角，取值范围为0o360o。安顿经纬仪于地面O点，转动望远镜分别照准不同的目的(例如A、B二点)，就可以在程度度盘上得到方向线OA、OB在程度面上投影的读数a、b，由此即得OA、OB之间的程度角为=b-a (3-1) 12竖直角丈量原理 竖直角是同一竖直面内程度方向转向目的方向的夹角。目的方向高于程度方向的竖直角称为仰角，a为正值，取值范围为0o+90o；目的方向低于程度方向的竖直角称为俯角，a为负值，取值范围为0o-90o。经纬仪在丈量竖

15、直角时，只需照准目的，读取竖盘读数，就可以经过计算得到目的的竖直角。普通光学经纬仪的组成各种光学经纬仪的组成根本一样，其构造主要由照准部、程度度盘和基座三部分组成。 图3-3 DJ6型光学经纬仪 一、照准部 照准部是经纬仪上部可以旋转的部分，主要有竖轴、望远镜、竖直度盘、水准管、读数系统及光学对中器等部件。竖轴是照准部的旋转轴。由旋转照准部和望远镜可以照准恣意方向、不同高度的目的；竖直度盘用于丈量竖直角；照准部水准管用于整平仪器。读数系统由一系列光学棱镜组成，用于对同时显示在读数窗中的程度度盘和竖直度盘影像进展读数。光学对中器那么用于安顿仪器使其中心和测站点位于同一铅垂线上。 二、程度度盘 程

16、度度盘是一个光学玻璃圆环，其上顺时针刻有0o360o的刻划线，用于丈量程度角。当照准部转动时，程度度盘固定不动，但可经过旋转程度度盘变换手轮使其改动到所需求的位置。 三、基座 基座对照准部和程度度盘起支撑作用，并经过中心衔接螺旋将经纬仪固定在脚架上。基座上有三个脚螺旋，用于整平仪器322普通光学经纬仪的读数方法 J6型光学经纬仪采用分微尺读数法。程度度盘和竖直度盘的格值都是1o，而分微尺的整个测程正好与度盘分划的一个格值相等，又分为60小格，每小格1，估读至0.1。读数时，首先读取分微尺所夹的度盘分划线之度数，再依该度盘分划线在分微尺上所指的小1o的分数，二者相加，即得到完好的读数。如图3-4

17、所示，读数窗中上方H为程度度盘影像，读数为112o5400；读数窗中下方V为竖直度盘影像，读数为89o0618。 23普通光学经纬仪的运用在测站上安顿经纬仪进展角度丈量时，其运用分为对中、整平、照准、读数等四个步骤。 一、对中 对中就是利用垂球或光学对点器使仪器中心和测站点标志位于同一条铅垂线上。仪器对中误差普通不应超越2mm。 二、整平 整平就是经过脚螺旋调理水准管气泡使仪器竖轴处于铅垂位置，程度度盘和横轴处于程度位置，竖直度盘位于铅垂面内。仪器整平误差普通不应使气泡偏离中心超越1格。图3-5 经纬仪整平 三、照准转动照准部，用望远镜瞄准目的，旋转对光螺旋，使目的影像明晰。丈量程度角时，使十

18、字丝竖丝单丝与较细的目的准确重合(图3-6(a)，或双丝将较粗的目的夹在中央(图3-6(b)；丈量竖直角时应以中横丝与目的的顶部标志相切(图3-6(c)。 四、读数调理反光镜的角度，旋转读数显微镜调焦螺旋，使读数窗影像亮堂而明晰 ，按上述经纬仪的读数方法，对程度度盘或竖直度盘进展读数。在对竖直度盘读数前，应旋转目的水准管微动螺旋，使竖盘目的水准管气泡居中。331测回法设在O点安顿经纬仪(图3-7)，采用测回法测定OA、OB两个方向之间的程度角。一、操作步骤1上半测回(盘左)先瞄准左目的A，得程度度盘读数a1，顺时针转动照准部瞄准右目的B，得程度度盘读数b1，并算得盘左角值：左b1a1，接着倒转

19、望远镜，由盘左变为盘右。2下半测回(盘右)先瞄准右目的B，得程度度盘读数b2，逆时针转动照准部瞄准左目的A，得程度度盘读数a2，并算得盘右角值：右b2a2，计算角值时，总是右目的读数 b减去左目的读数a，假设ba，那么应加360o。3计算测回角值：(左+右/24假设还需测第二个测回，那么观测顺序同上，记录和计算见表 3-1。 二、本卷须知332方向观测法(又称全圆测回法) 设在测站O点安顿仪器，以A、B、C、D为目的，为测定O点至每个目的之方向值及相邻方向之间的程度角。 一、操作步骤 1上半测回(盘左)选定零方向(例如为A)，将程度度盘配置在稍大于的读数处，按顺时针方向依次观测A、B、C、D、

20、A各方向，分别读取程度度盘读数，并由上而下依次记入表3-2第4栏。观测最后再回到零方向A(称为归零)。2. 下半测回(盘右)按逆时针方向依次观测A、B、C、D、A各方向(即仍要归零)，读取程度度盘读数，并由下而上依次记入表3-2第5栏。 假设需求观测n个测回，同样应在每个测回开场即盘左的第一个方向，配置程度度盘读数使其递增，其后仍按一样的顺序进展观测、记录(表3-2)。 3分别对上、下半测回中零方向的两个读数进展比较，其差值称为半测回归零差，假设两个半测回的归零差均符合限差要求，便可进展以下计算任务。 表3-3 程度角方向观测法限差仪器级别 半测回归零差一测回内2C互差同一方向值各测回互差J2

21、 J6 (无此项要求) 二、计算步骤 1计算两倍视准轴误差(2C)2C=盘左读数(盘右读数) (3-2) 2.计算各方向的平均读数 平均读数(3-3) 3.计算归零后的方向值4.计算各测回归零后方向值之平均值5.计算相邻目的间的程度角值 HYPERLINK /media_file/netcourse/asx/jzcl/kcjj/chapter3/3_3_2.htm l # 表3-2 程度角观测手簿(方向观测法)点击查看经纬仪在丈量竖直角时，竖盘随望远镜一道转动。当目的水准管气泡居中时，程度方向读数盘左为90o，盘右为270o(图3-9)。只需照准目的，读取竖盘读数，

22、就可以经过计算得到目的的竖直角。竖盘目的差及其计算当望远镜程度竖盘目的水准管气泡居中时，假设竖盘目的线偏离正确位置，其读数将与90o或270o之间产生小的偏角，此偏角x称为竖盘目的差。目的差x对盘左、盘右竖角的影响大小一样、符号相反，采用盘左、盘右取平均的方法就可以消除目的差对竖角的影响。竖盘目的差x有两种计算公式，分别为：x=(R-L)/2x=(L+R)-360o/2 光学经纬仪的检验与校正一、照准部水准管轴的检验与校正目的：使照准部水准管轴LL仪器竖轴VV。气泡居中时，竖轴应铅直，程度度盘应程度。检验：(1)将仪器大致整平，转动照准部使水准管与基座上一对脚螺旋的连线相平行。(2)旋转该二脚

23、螺旋，使水准管气泡居中，此时水准管轴程度。(3)将照准部旋转180，假设气泡依然居中，阐明条件满足；假设气泡不居中(偏离1格以上)，那么需进展校正。校正：(1)转动与水准管平行的两个脚螺旋，使气泡向中央挪动偏离值的一半。(2)用校正针拨动水准管校正螺丝留意应先放松一个，再旋紧另一个，使气泡居中，此时水准管轴处于程度位置，竖轴处于铅直位置，即LLVV。(3)此项检验校正需反复进展，直至照准部旋转到任何位置，气泡偏离最大不超越半格时为止。 二、视准轴的检验和校正 、视准轴误差的概念：望远镜视准轴CC与横轴HH如不相垂直，二者之间存在偏角c，这一误差称为视准轴误差(图3-12)。如图3-12(a)

24、所示，照准目的p，那么读数为：盘左M1、盘右M2，那么c=M1M2180o/2(3-17) 上式即为视准轴误差的计算公式。视准轴误差c对盘左、盘右平盘读数的影响大小一样、符号相反，采用盘左、盘右取平均的方法就可以消除视准轴误差对程度角的影响。2、检验和校正 目的：使望远镜视准轴CC垂直于横轴HH，从而使视准轴绕横轴转动时划出的照准面为一平面。检验：(1)以盘左、盘右观测大致位于程度方向的同一目的p为何需照准程度方向目的，见下面横轴的检验和校正，分别得读数M1、M2。(2)代入(3-17)式，如算得的c值超越允许范围(普通为30)，即阐明存在视准轴误差。视准轴和横轴不垂直，主要是由于十字丝环的固

25、定螺丝有所松动或磨损，十字丝交点偏离正确位置，呵斥视准轴偏斜所致。校正：(1)将算得的c值代入(3-15)式，计算盘右的正确读数M正=M2+c； (2)旋转照准部微动螺旋使平盘读数变为M正，十字丝交点必然偏离目的p； (3)用校正针拨动十字丝环左、右校正螺丝(图3-15)，一松一紧推进十字丝环左右平移，直至十字丝交点对准目的p，即由K前往正确位置K为止。三、横轴的检验和校正 目的：使望远镜横轴HH垂直于竖轴VV，从而使视准轴绕横轴转动时划出的照准面为一竖直平面。 检验：望远镜横轴HH与竖轴VV如不相垂直，二者之间存在偏角i，这一误差称为横轴误差(图3-14)。横轴误差的存在，将使视准轴绕横轴转

26、动时划出的照准面为一倾斜平面，同样会影响照准精度。 (1)如图3-14，在离墙1030m处安顿经纬仪。 (2)盘左瞄准高处一点P30，旋紧照准部制动螺旋。然后，将望远镜放至大致程度位置，用十字丝交点在墙上定出一点P1。 (3)倒镜，用盘右位置再瞄准高处 P点，同法在墙上又定得一点P2；假设Pl、P2两点重合，阐明条件满足；假设不重合，那么需求校正。 光学经纬仪的横轴是密封的，丈量人员只需进展检验，校正那么由仪器检修人员进展。 和视准轴误差一样，横轴误差对盘左、盘右读数的影响也是大小一样，符号相反，取平均即可消除其影响。 四、十字丝竖丝的检验和校正目的：使十字丝竖丝垂直于横轴HH，以便于仪器整平后，十字丝竖丝坚持竖直，从而提高目的照准的精度。检验：(1)整平仪器，用纵丝照准任一点P。(2)将望远镜上下微动，如该点一直不分开纵丝，那么阐明纵丝垂直于程度轴。否那么，需进展校正。 校正： (1)卸下目镜处的十字丝护盖，如图3-12。(2)松开四个十字丝环固