第4课水准测量的方法.docx

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第4课水准测量的方法

矿井测量与矿图单元教学设计

一、教案头

课题

水准测量方法

授课日期

授课班级

12煤矿开采高职

课时：

2学时

上课地点

教

学

目

标

能力（技能）目标

知识目标

素质目标

1能正确地使用自动安平水准仪进行一般水准测量

2能正确地使用水准仪

①掌握水准测量的方法

②掌握水准仪的使用方法

①能吃苦，能忍受，甘于奉献，具备优秀意志品质；②拥有良好的自学能力，安全生产。

能

力

训

练

任

务

及

案

例

能力训练项目：

1、正确的使用水准仪

2、使用自动安平水准仪进行闭合水准测量

作

业

课

后

总

结

二、教学过程设计

步骤

教学内容

教学方法

教学手段

学生活动

时间分配

告知

（教学内容、目的）

本节课主要内容，如何测两点之间的高差

教师介绍

图示讲解

学生可提问并讨论

10分钟

引入

（任务项目）

水准测量的原理

教师讲解

图示讲解

设置情景

15分钟

操练

（掌握初步或基本能力）

讲解符合水准测量、闭合水准测量

教师讲解

图示讲解

学生观看

10分钟

深化

（加深对基本能力的体会）

学生在室内练习操作闭合水准测量

教师组织

分组操作

组织每一位学生练习操作

20分钟

归纳

（知识和能力）

教师点评，讲解操作的注意事项

教师讲解

讲述

学生参与总结。

20分钟

训练

巩固

拓展

检验

组织学生分组讨论，练习

教师组织

分组训练

联系使用水准仪

10分钟

总结

教师总结，布置预习内容

教师总结

讲述

学生参与。

5分钟

三、教学内容设计

序号

教学内容（知识点）

或训练点

What

教学目的（为什么教）

或训练目的

Why

教学思路（怎么教）

或训练方法

How

备注

1

水准测量原理

掌握水准测量原理

图示、说明、举例

2

附合水准测量和闭合水准测量的方法

教会学生正确地使用水准仪进行水准测量

图示、说明、操作仪器

四、讲义

一、水准点

用水准测量的方法测定的高程控制点，称为水准点，记为BM（BenchMark）。

水准点有永久性水准点和临时性水准点两种。

（1）永久性水准点国家等级永久性水准点，如图2-14所示。

有些永久性水准点的金属标志也可镶嵌在稳定的墙角上，称为墙上水准点，如图2-15所示。

建筑工地上的永久性水准点，其形式如图2-16a所示。

图2-14国家等级水准点

图2-15墙上水准点

（2）临时性水准点临时性的水准点可用地面上突出的坚硬岩石或用大木桩打入地下，桩顶钉以半球状铁钉，作为水准点的标志，如图2-16b所示。

图2-16建筑工程水准点

a）永久性水准点b）临时性水准点

二、水准路线及成果检核

在水准点间进行水准测量所经过的路线，称为水准路线。

相邻两水准点间的路线称为测段。

在一般的工程测量中，水准路线布设形式主要有以下三种形式。

1．附合水准路线

（1）附合水准路线的布设方法如图2-17所示，从已知高程的水准点BM.A出发，沿待定高程的水准点1、2、3进行水准测量，最后附合到另一已知高程的水准点BM.B所构成的水准路线，称为附合水准路线。

（2）成果检核从理论上讲，附合水准路线各测段高差代数和应等于两个已知高程的水准点之间的高差，即

各测段高差代数和

与其理论值

的差值，称为高差闭合差

，即

（2-5）

2．闭合水准路线

（1）闭合水准路线的布设方法如图2-18所示，从已知高程的水准点BM.A出发，沿各待定高程的水准点1、2、3、4进行水准测量，最后又回到原出发点BM.A的环形路线，称为闭合水准路线。

（2）成果检核从理论上讲，闭合水准路线各测段高差代数和应等于零，即

如果不等于零，则高差闭合差为：

（2-6）

3．支水准路线

（1）支水准路线的布设方法如图2-19所示，从已知高程的水准点BM.A出发，沿待定高程的水准点1进行水准测量，这种既不闭合又不附合的水准路线，称为支水准路线。

支水准路线要进行往返测量，以资检核。

（2）成果检核从理论上讲，支水准路线往测高差与返测高差的代数和应等于零。

如果不等于零，则高差闭合差为：

（2-7）

各种路线形式的水准测量，其高差闭合差均不应超过容许值，否则即认为观测结果不符合要求。

三、水准测量的施测方法

转点用TP（TurningPoint）表示，在水准测量中它们起传递高程的作用。

如图2-20所示，已知水准点BM.A的高程为HA，现欲测定B点的高程HB。

1．观测与记录

表2-1水准测量手簿

测站

测点

水准尺读数/m

高差/m

高程/m

备注

后视读数

前视读数

+

－

1

2

3

4

5

6

7

1

BM.A

1.453

0.580

132.815

TP.1

0.873

2

TP.1

2.532

0.770

TP.2

1.762

3

TP.2

1.372

1.337

TP.3

0.035

4

TP.3

0.874

0.929

TP.4

1.803

5

TP.4

1.020

0.564

B

1.584

134.009

计算检核

∑

7.251

6.057

2.687

1.493

∑a－∑b=＋1.194

∑h=＋1.194

hAB=HB－HA=＋1.194

2．计算与计算检核

（1）计算每一测站都可测得前、后视两点的高差，即

将上述各式相加，得

则B点高程为：

（2）计算检核为了保证记录表中数据的正确，应对后视读数总和减前视读数总和、高差总和、B点高程与A点高程之差进行检核，这三个数字应相等。

3．水准测量的测站检核

（1）变动仪器高法是在同一个测站上用两次不同的仪器高度，测得两次高差进行检核。

要求：

改变仪器高度应大于10cm，两次所测高差之差不超过容许值（例如等外水准测量容许值为±6mm），取其平均值作为该测站最后结果，否则须要重测。

（2）双面尺法分别对双面水准尺的黑面和红面进行观测。

利用前、后视的黑面和红面读数，分别算出两个高差。

如果不符值不超过规定的限差（例如四等水准测量容许值为±5mm），取其平均值作为该测站最后结果，否则须要重测。

四、水准测量的等级及主要技术要求

在工程上常用的水准测量有：

三、四等水准测量和等外水准测量。

1．三、四等水准测量

三、四等水准测量，常作为小地区测绘大比例尺地形图和施工测量的高程基本控制。

三、四等水准测量的主要技术要求见表2-2。

表2-2三、四等水准测量的主要技术要求

等级

路线长度

/km

水准仪

水准尺

观测次数

往返较差、附合或环线闭合差

与已知点联测

符合或环线

平地/mm

山地/mm

三

≤50

DS1

因瓦

往返

各一次

往一次

±12

±4

DS3

双面

往返各一次

四

≤16

DS3

双面

往返各一次

往一次

±20

±6

注：

L为水准路线长度（km）；n为测站数。

2．等外水准测量

等外水准测量又称为图根水准测量或普通水准测量，主要用于测定图根点的高程及用于工程水准测量。

等外水准测量的主要技术要求见表2-3。

表2-3等外水准测量的主要技术要求

等级

路线长度

/km

水准仪

水准尺

视线长度

/m

观测次数

往返较差、附合或环线闭合差

与已知点联测

符合或环线

平地/mm

山地/mm

等外

≤5

DS3

单面

100

往返各次

往一次

±40

±12

注：

L为水准路线长度（km）；n为测站数。

五、三、四等水准测量

1．三、四等水准测量观测的技术要求

三、四等水准测量观测的技术要求见表2-4。

表2-4三、四等水准测量观测的技术要求

等级

水准仪

视线长度

/m

前后视距差

/m

前后视距

累积差/m

视线高度

黑面、红面

读数之差/mm

黑面、红面

所测高差之差/mm

三

DS1

100

3

6

三丝能读数

1.0

1.5

DS3

75

2.0

3.0

四

DS3

100

5

10

三丝能读数

3.0

5.0

2．一个测站上的观测程序和记录

一个测站上的这种观测程序简称“后—前—前—后”或“黑—黑—红—红”。

四等水准测量也可采用“后—后—前—前”或“黑—红—黑—红”的观测程序。

表2-5三、四等水准测量手簿（双面尺法）

测站

编号

点号

后尺

上丝

前尺

上丝

方向

及尺号

水准尺读数

K+黑

－红

平均高差

/m

备注

下丝

下丝

后视距

前视距

黑面

红面

视距差

⑴

⑵

⑼

⑾

⑷

⑸

⑽

⑿

后

前

后-前

⑶

⑹

⒂

⑻

⑺

⒃

⒁

⒀

⒄

⒅

K为水准尺尺常数

表中

K12=4.787

K13=4.687

1

BM.1-TP.1

1571

1197

37.4

-0.2

0739

0363

37.6

-0.2

后12

前13

后-前

1384

0551

+0.833

6171

5239

+0.932

0

-1

+1

+0.8325

2

TP.1-TP.2

2121

1747

37.4

-0.1

2196

1821

37.5

-0.3

后13

前12

后-前

1934

2008

-0.074

6621

6796

-0.175

0

-1

+1

-0.0745

3

TP.2-TP.3

1914

1539

37.5

-0.2

2055

1678

37.7

-0.5

后12

前13

后-前

1726

1866

-0.140

6513

6554

-0.041

0

-1

+1

-0.1405

4

TP.3-A

1965

1700

26.5

-0.2

2141

1874

26.7

-0.7

后13

前12

后-前

1832

2007

-0.175

6519

6793

-0.274

0

+1

-1

-0.1745

每页检核

∑⑼＝138.8∑［⑶＋⑻］＝32.700∑［⒂＋⒃］＝＋0.886

－）∑⑽＝139.5－）∑［⑹＋⑺］＝31.814

＝－0.7＝4站⑿＝＋0.886

∑⒅＝＋0.4432∑⒅＝＋0.886总视距∑⑼＋∑⑽＝287.3

3．测站计算与检核

（1）视距部分视距等于下丝读数与上丝读数的差乘以100。

后视距离：

⑼＝［⑴－⑵］×100

前视距离：

⑽＝［⑷－⑸］×100

计算前、后视距差：

⑾＝⑼－⑽

计算前、后视距累积差：

⑿＝上站⑿＋本站⑾

（2）水准尺读数检核同一水准尺的红、黑面中丝读数之差，应等于该尺红、黑面的尺常数K（4.687m或4.787m）。