测量技术课程 学习指南

测量技术课程学习指南测量技术课程采用学习情境的课程理念来组织教材内容，充分体现“教学做一体化”的教学思路。课程内容通过八个学习情境，构建“情境化课程实施基础”、“高程测量”、“平面控制测量”、“公路地形图测绘”“公路中线测量”、“公路基中平测量”、“公路横断面测量”、“公路施工测量”等项目导向的学习内容，引导学生在完成工作任务的过程中学到知识和技能。学习情境1情境化课程学习基础测量学是一门研究地球的形状和大小以及确定地面点位的科学。测量工作的任务是通过测量仪器和工具，测定地形的位置并把它绘制在图纸上或通过测设是把图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的位置在地面上标定出来。用大地体表示地球的形状是比较恰当的，但是由于地球内部质量分布不均匀，引起局部重力异常，导致铅垂线的方向产生不规则的变化，使得大地水准面上也有微小的起伏，成为一个复杂的曲面。当在小范围内进行测量工作时，可以用水平面代替大地水准面。在工程测量中确定地面点位置的方法是通过确定该地面点的坐标（x,y）和该点的高程（H）来实现的。根据不同的测量精度要求，在工程建设中可采用不同的坐标和高程系统。在测量工作中，对某量(如某一个角度、某一段距离或某两点间的高差等)进行多次观测，所得的各次观测结果总是存在着差异，这种差异实质上表现为每次测量所得的观测值与该量的真值之间的差值，这种差值称为测量误差。本课程的重点是测量三大要素（距离、角度、高程）的测定方法、测绘仪器构造、使用、检验与校正、测量成果的处理以及公路的中线测量、纵断面测量、横断面测量以及公路、桥梁、隧道施工测量等的基本能力。本学习情境基于项目课程教学基础，分解为6个学习知识点，每个学生应沿着如下流程进行学习：认知测量工作的分类、任务和作用→熟悉地球的形状和大小→会确定地面点位→熟悉测量工作的基本原则、方法与工作内容→熟悉测量误差的概念、分类及特点→会计算算术平均值→会评定观测值精度→熟悉本课程的学习目标和学习方法学习情境2高程测量测定地球表面上各点高程的工作称为高程测量。为了统一全国高程系统和满足各种测量的需要，测绘部门在全国各地布设并测定了一系列的水准点的高程，构成了国家高程控制网，供测量时选用。高程测量按使用仪器和施测的方法不同，目前工程上常采用水准测量和三角高程测量等。水准测量是利用水准仪提供的水平视线直接测定地面上各点间高差的方法，测量的精度较高；三角高程测量是利用经纬仪和测距仪测定竖直角和斜距，按照三角原理计算两点间的高差，一般适用于非平坦地区。根据测得高差和一点已知的高程，就可推算其它各点的高程。本学习情境基于高程测量的工作过程，分解为5个学习任务，其中包括4个技能训练。每位学生应沿着如下流程进行学习：认知国家水准点及高程控制网→熟悉水准点及水准路线的布设技术要求→熟悉DS3微倾式水准仪、自动安平水准仪、精密水准仪、电子水准仪与数字水准仪的基本构造和使用方法→结合工作任务进行高程水准测量训练→熟悉水准仪的检验与校正的方法步骤→结合工作任务进行三、四等高程控制测量训练→熟悉光电测距仪的基本构造和使用方法→结合工作任务进行水准仪的检验与校正训练→熟悉水准测量误差的原因及其预防措施→结合工作任务进行水准测量成果的分析计算及数据处理。学习情境3平面控制测量在平面控制测量工作中，为了减少误差的积累与传播，满足测图和施工的精度需要，必须遵循测量工作的基本原则，即“由高级到低级”、从整体到局部”、“先控制后碎部”。也就是说，在做局部测量工作以前，先要进行整体的控制测量。控制测量是指在整个测区范围内，选定若干个具有控制作用的点（称为控制点），组成一定的几何图形（称为控制网），通过外业测量，并根据外业测量数据进行计算，来获得控制点的平面位置的工作。测定控制点平面位置（）的工作称为平面控制测量，按照控制点之间组成的几何图形的不同，平面控制的形式分为导线测量。平面控制测量工作有内业与外业之分，利用测量议器（经纬仪、全站仪）在野外测出控制点之间的距离、角度、高差等工作称为测量外业，其基本工作是水平角测量、水平距离测量和竖直角测量。将外业成果在室内进行整理计算和绘图等工作称为测量内业。本学习情境基于平面控制测量的工作过程，分解为7个学习任务，其中包括5个技能训练。每位学生应按以下流程进行学习：认知国家大地平面控制网→熟悉导线点的设置及导线网的布设技术要求→熟悉DJ6经纬仪、DJ2经纬仪的基本构造和使用方法→结合工作任务进行角度测量训练→熟悉距离丈量、直线定线的技术操作要求和方位角与象限角推算→结合工作任务进行距离丈量、直线定线、罗盘仪测定磁方位角训练→熟悉DJ6经纬仪、DJ2经纬仪的检验与校正的方法步骤→结合工作任务进行DJ6经纬仪、DJ2经纬仪的检验与校正的训练→熟悉光电测距仪的基本构造和使用方法→结合工作任务进行DJ6经纬仪、DJ2经纬仪的检验与校正训练→熟悉导线测量的外业操作和内业计算内容→熟悉全站仪的基本构造和使用方法→结合工作任务进行全站仪测角、测边、测三维坐标和三维坐标放样测量训练→熟悉距离丈量、角度测量成果的分析计算及有关的数据处理→熟悉距离丈量、角度测量误差产生的原因及其预防措施。学习情境4公路地形图测绘地形图测绘是将地面线段沿垂线投影到大地水准面上，然后归化到椭球体面上，再按某种方法将其投影到平面上，最后按某一比率将它缩小到地图上。为了便于测图和用图，需要用各种符号将实地上的地物和地貌表示在图上，这些符号为地形图图式。图式由国家测绘机关统一颁布，地形图图式中的符号有三种：地物符号、地貌符号、注记符号，它们是测图和用图的重要依据。在地形图上，显示地貌的最直观的方法是等高线，等高线能真实反映出地貌形态和地面高低起伏。测图前的准备工作：图纸的准备、绘制坐标格网和展绘测图控制点。在地形图测绘中，决定地物、地貌位置的特征点称为地形特征点，也称碎部点。测绘地形图就是测定碎部点平面位置和高程。碎部点的正确选择，是保证成图质量和提高测图效率的关键。地形图传统测图方法：大平板仪测图法、小平板仪与经纬仪联合测图和经纬仪测绘（测记）法。在地形图上可以获取地貌、地物、居民点、水系、交通、通讯、管线、农林等多方面的自然地理和社会政治经济信息，因此，地形图是进行建筑工程规划、设计和施工的重要依据。本学习情境基于地形图测绘的工作过程，分解为5个学习任务，其中包括5个技能训练。每位学生应按以下流程进行学习：认知地形图→熟悉比例尺精度、分幅与编号、图名、坐标格网等概念→叙述地物与地貌（地物符号、地貌等高线、注记）的表示方法→结合工作任务进行地形图识读训练→等高线的概念、等高距和等高线平距、等高线的分类、等高线的特性→结合工作任务进行等高线勾绘训练→地物特征点和地貌特征点的选择→使用平板仪→结合工作任务进行平板仪使用训练→熟悉大比例尺地形图的测绘→结合工作任务进行大比例尺地形图的测绘训练→描绘地物，勾绘等高线，检查、拼接与整饰地形图→熟悉大比例尺数字化测图→利用地形图确定图上点的坐标和高程、距离、方位、坡度、绘制断面图、面积计算和土石方计算等应用→结合工作任务进行地形图应用训练。学习情境5公路中线测量公路是一种承受行车荷载的线形带状结构物，设计时须把公路的线形分解为的平面、纵断面和横断面分别进行三视图投影处理。公路中心线在水平面上的投影称为公路路线的平面。沿着中心线竖直剖切公路，再把这竖直的曲面展开成直面，这就是公路路线的纵断面。中心线上任意一点处公路的法向切面称为公路路线的横断面。公路路线的平面、纵断面和横断面是公路的几何组成部分。公路的平面线形，由于其位置受社会经济、自然地理和技术条件等因素的制约，公路从起点到终点在平面上不可能是一条直线，而是由许多直线段和曲线段（包括圆曲线和缓和曲线）组合而成。对平面线形而言，一般可分解为直线、圆曲线及缓和曲线。公路中线测量是公路平面设计的外业工作，其主要任务就是通过对公路的交点、转点、转角、直线和平曲线的测设，沿线测定路线的里程长度并设置里程桩，最终将公路中心线的平面位置用木桩具体地标定在现场。本学习情境基于公路中线测量的工作过程，分解为6个学习任务，其中包括6个技能训练。每位学生应按以下流程进行学习：叙述公路勘测设计阶段的内、外业工作以及中线测量的主要工作内容→路线交点、转点测设→路线右角的观测与转角的计算→根据地形变化和桩距要求设置公路里程桩→圆曲线测设要素、主点桩里程计算→使用切线支距法、偏角法、坐标法进行圆曲线的详细测设→结合工作任务进行圆曲线切线支距法的详细测设训练→结合工作任务进行圆曲线偏角法的详细测设训练→虚交曲线测设要素、主点桩里程计算→使用切基线法、圆外基线法进行虚交曲线的详细测设→结合工作任务进行虚交曲线详细测设训练→缓和曲线测设要素、主点桩里程计算→使用切线支距法、偏角法进行缓和曲线的详细测设→结合工作任务进行缓和曲线切线支距法的详细测设训练→结合工作任务进行缓和曲线偏角法的详细测设训练→复曲线的几何要素、里程桩计算及其主点桩、任意加桩的测设→结合工作任务进行复曲线详细测设训练。学习情境6公路纵断面测量基平测量的主要任务是沿路线设置水准点，并测定它们的高程。公路路线基平水准点的高程通常采用水准测量方法测定。当跨越宽度大于300ｍ时，必须参照《国家水准测量规范》，采用精密水准仪或精密经纬仪按规定的程序和方法进行。中平测量通常采用普通水准测量的方法施测，以相邻两基平水准点为一测段，从一个水准点出发，对测段范围内所有路线中桩逐个测量其地面高程，最后附合到下一个水准点上。全站仪由于具有三维坐标测量的功能，在中线测量中可以同时测量中桩高程(中平测量)。公路纵断面图是沿中线方向绘制地面起伏和纵坡变化的线状图，它反映路线所经范围的中心地面起伏情况与设计纵坡之间的关系，是公路设计和施工中的重要资料。本学习情境基于公路中基平测量的工作过程，分解为3个学习任务，其中包括2个技能训练。每位学生应按以下流程进行学习：熟悉公路基本一般测量→叙述基平测量的工作过程及精度要求→跨河水准测量→水准仪进行中平测量的施测方法与跨河谷测量→实施全站仪进行中平测量→结合工作任务进行公路中基平测量训练→绘制公路纵断面图→结合工作任务绘制公路纵断面图训练。学习情境7公路横断面测量横断面测量就是测绘各中桩垂直于路中线方向的地面起伏情况。首先要确定中桩点的横断面方向，然后在此方向上测定地面变坡点或特征点间的距离和高差，并按一定的比例绘制横断面图，供路基横断面设计、土石方计算和桥涵及挡土墙设计等用。本学习情境以工程项目测量为载体，基于公路横断面测量的工作过程，分解为3个学习任务，其中包括2个技能训练。每位学生应按以下流程进行学习：熟悉直线段横断面方向测定、圆曲线段横断面方句的测定、缓和曲线段横断面方向的测定→熟悉横断面测量精度要求→采用标杆皮尺测量法、水准仪测量法、经纬仪测量法进行公路横断面测量→结合工作任务进行公路横断面测量训练→绘制公路横断面图→结合工作任务绘制公路横断面图训练。学习情境8施工测量施工测量俗称“施工放样”，是测量工作的另一种形式，是保证施工质量的一个重要环节。施工测量的目的是把图纸上已知设计点的坐标与高程进行反算，从而得到了放样所需要的角度、距离和高差数据，然后根据放样数据用测量仪器标定出设计点的实地位置，并埋设标志，作为施工的依据；并在施工过程中进行一系列的测量工作，以保证施工按设计要求进行。公路施工测量主要包括恢复路线中线、施工控制桩、路基边桩、路基边坡的放样等项工作。桥涵施工测量的主要任务是测定墩台中心位置，桥轴线测量以及对构造物各细部构造的定位和放样。隧道施工测量首先要建立洞外平面和高程控制网，每一开挖洞口附近都应设立平面控制点及水准点，这样将各开挖面联系起来，作为开挖放样的依据。根据洞内控制点的坐标及高程，来指导开挖方向，并作为洞内衬砌及建筑物放样的数据。隧道贯通后，必然产生平面的及高程的贯通误差，此时需进行中线调整。设有竖井的隧道还需专门进行竖井测量。在隧道所有的施工项目完成后，要作竣工测量。并在施工过程中和竣工后对隧道及有关建筑物进行沉陷和位移观测。隧道施工中对测量工作的精度要求，主要根据工程的性质、隧道的长度和施工方法来定。本学习情境以工程项目施工测量为载体，基于公路过程施工测量的工作过程，分解为4个学习任务，其中包括2个技能训练。