工程测量学教案.docx

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工程测量学教案

课题

测量学简介

授课班级

12造价高职

12建裝高职

授课时间

年月日星期

授课时数

4

教学方法

分组讨论法

授课课次

教具

无

授课类型

综合课

教学目标

知识目标

了解地物和地貌、测量学的任务及铁路、公路建设的测量工作

能力目标

地球的形状和大小、地球的物理特性、水准面大地水准面

情感目标

培养学生独立思考、独立解决问题的能力

教学重点

测量学的任务、测定、测设、测量在国民经济建设中的应用

教学难点

铁路、公路建设的测量工作

板书设计

测量学简介

一、地物和地貌

1）地物——地面上天然或人工形成的物体，

2）地貌：

地表高低起伏的形态，它包括山地、丘陵与平原等。

二、铁路、公路建设的测量工作

教研室

审阅意见

年月日

教学过程

备注

新课导入：

为学生介绍测量学知识的用途以及学习本门课程的方法。

新课讲授：

测量学简介

测量学是研究地球的形状、大小确定地球表面各种物体的形状、大小、空间位置的科学。

（1）地物和地貌

1）地物——地面上天然或人工形成的物体，

包括湖泊、河流、海洋、房屋、道路与桥梁等。

2）地貌：

地表高低起伏的形态，它包括山地、丘陵与平原等。

地形——地物和地貌的总称。

（2）测量学的任务

测定与测设

1）测定——使用测量仪器和工具，

通过测量和计算，

将地物和地貌的位置按一定比例尺、规定符号缩小绘制成地形图。

2）测设

将地形图上设计的建筑物、构筑物的位置在实地标定出来，作为施工的依据。

（3）测量在国民经济建设中的应用

1）城市规划、给排水、煤气管道、工业厂房和高层建筑建设

①设计阶段——测绘各种比例尺地形图，供结构物平面及竖向设计使用；

②施工阶段——将设计建构物的平面位置

和高程在实地标定出来，作为施工的依据；

③工程完工后——测绘竣工图，供日后扩建、

改建、维修和城市管理用；对某些重要建构筑物在建设中和建成后进行变形观测，保证建筑物安全。

2）铁路、公路建设的测量工作

①测绘路线附近地形图，

在地形图上设计路线，将设计路线位置标定到地面。

②建桥前，测绘河流两岸的地形图，测定河流的水位、流速、流量与河床地形图、桥梁轴线长度，为桥梁设计提供资料，将设计桥台、桥墩位置标定到实地。

③开挖隧道前，在地形图上确定隧道位置，

计算隧道长度与方向，指示隧道开挖方向，保证隧道正确贯通。

§1.2地球的形状和大小

（1）、地球

1）南北极稍扁，赤道稍长，平均半径为6371km的椭球。

2）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。

最高处——中国珠穆朗玛峰，8844.43m2005年中国测得。

最低处——马里亚纳海沟，-10911m，1995年日本探测艇海沟号（Kaiko）测得。

3）海洋面积——71%，陆地面积——29%。

（2）地球的物理特性

1）重力与铅垂线

①重力——地球质点受万有引力与离心力的合力。

②铅垂线方向——重力方向。

2）水准面

水准面——静止不动的水面延伸穿过陆地，包围整个地球，形成的封闭曲面。

处处与铅垂线垂直的连续封闭曲面。

因高度可变，水准面不唯一。

3）大地水准面

与平均海水面吻合的水准面。

静止海水面向大陆延伸，形成的不规则的封闭曲面。

大地水准面——唯一。

课堂小结：

复习回顾测量学简介，通过总结本节重点及其难点，让学生对本节课的主要内容有系统的认识。

作业布置：

导入新课10分钟

知识点讲解40分钟

学生自主学习40分钟

重点知识讲解40钟

学生分组讨论30钟

课堂小结15分钟

实训项目（课题）名称

水准仪操作和水准路线观测

项目

编号

计划学时

4

指导教师

刘销

实训时间

实训场地

临沂职业学院

实训班级及分组情况

12建筑工程造价高职（6组）、12建筑装饰高职（3组）

实训目的

掌握DS3型水准仪的操作方法以及水准路线的实测方法。

实训重点

难点

水准仪操作

教学方法

手段

讲授、实际操作

实训准备

每实验小组的仪器工具：

DS3水准仪一台、测伞一把、水准尺二把、尺垫二个、记录板（含记录纸）一块。

实训安全

注意事项

1、安放仪器的三脚架必须稳固可靠，特别注意伸缩腿稳固。

2、从仪器箱提取仪器时，应先松开制动螺旋，用双手握住仪器支架或基座，放到三脚架上。

一手握住仪器，一手拧连接螺旋，直至拧紧。

3、仪器取出后，应关好箱盖，不准在箱上坐人。

教学内容分述

备注

1、实训内容：

（操作规程、仪器设备性能、岗位分工、发放实训材料资料、对学生的要求等）

一、仪器和工具

（一）水准仪

1．望远镜——由物镜、目镜和十字丝（上、中、下丝）三部分组成。

2．水准器有两种：

圆水准器）——精度低，用于粗略整平。

水准管——精度高，用于精平。

特性：

气泡始终向高处移动。

3．基座

（二）水准尺——主要有单面尺、双面尺和塔尺。

1．尺面分划为1cm，每10cm处（E字形刻划的尖端）注有阿拉伯数字。

2．双面尺的红面尺底刻划：

一把为4687mm，另一把为4787mm。

（三）尺垫

放置在转点上，为防止观测过程中水准尺下沉。

2、实训步骤：

（教师活动、学生活动、时间分配等）

（1）教师讲解水准仪的构造20分钟

（2）学生自主学习水准仪的构造30分钟

（3）教师讲解水准仪的使用30分钟

（4）学生自主学习水准仪的使用90分钟

（5）教师总结学习过程中存在的不足10分钟

3、教学分析：

（实训期间预计困难及解决方案）

大部分学生基本能够理解，掌握良好。

学生基本会操作。

针对学生操作仪器的过程中存在的问题着重讲解。

4、实训考核：

（方法选择与成果评价、等级标准等）

根据学生操作仪器的熟练程度来评价学生的学习状况。

根据学生上交的数据表格来打分。

5、实验实训报告：

（记录、完成情况等）

1.写出一测站观测操作步骤。

2.提供测量实验观测成果（表格）。

3.体会（包括出现的问题和解决的方法）

6、实训小结：

（实训效果、待处理问题、改进措施等）

部分学生基本能够理解，掌握良好。

学生基本会操作。

7、基本教材及参考书目：

基本教材：

《建筑工程测量》

参考书目：

《建筑工程测量实训指导书》

备注：

每个实训课题或一次实训课备一次教案，内容较多时可另外附纸。

临沂职业学院实训教案

教学内容

备注

一、水准测量的基本操作与仪器的认识。

1.安置仪器，安置水准仪和竖立标尺。

1）水准仪的安置：

水准仪安置在三脚架上。

要求是：

高度适当，大致水平，稳固可靠。

2）竖立标尺：

要求：

一，竖直；二，稳当。

仪器安置完毕，应认识仪器各部件的名称和作用，认识标尺的刻划及读数的方法。

2.粗略整平。

1）相对转动两个脚螺旋，使圆水准器的水准气泡移向两脚螺旋的中间位置。

2）转动第三个脚螺旋，使气泡移到圆水准器的中心。

熟练的操作,可以将上述二步骤合二而一,同时进行。

即在相对转动两个脚螺旋的同时，转动第三个脚螺旋,使圆水准气泡居中。

3.瞄准标尺。

即瞄准后视尺，开始的瞄准工作要经历粗瞄、对光、精瞄的过程，同时应注意消除视差。

使望远镜十字丝纵丝对准标尺的中央。

4.精确整平。

转动微倾旋钮，观察符合气泡影像符合，实现望远镜视准轴精确整平。

5.读数和记录。

根据望远镜视场中十字丝横丝所截取的标尺刻划，读取该刻划的数字。

读数的方法：

先小后大。

记录，按读数的先后顺序回报，回报无异议及时记录。

以上3至5步骤是观测后视尺的操作，获得一次后视读数a。

后续是观测前视尺的操作。

6.瞄准标尺，即瞄准前视尺。

一测站前、后视距基本相等，瞄准前视尺不必重新对光。

7.精确整平。

方法同4步骤。

8.读数和记录。

方法同5步骤。

二.改变仪器高法

该法在测站观测中获得一次高差观测值

之后，变动水准仪的高度再进行二次高差观测，获得新的高差观测值

。

具体观测步骤：

1）一次观测：

观测顺序为：

后视距─后视读数

─前视距─前视读数

。

视距测量：

精平后读上、下丝读数，按式（4-5）计算视距。

2）变动三脚架高度（10cm左右），重新安置水准仪。

3）二次观测：

前视读数

─后视读数

。

4）计算与检核：

按记录的顺序

（1）、

（2）……（11）进行，其中视距差

、高差变化值

是主要限差。

检核合格则计算

，即

=（

+

）/2；否则重测。

变动三脚架高度约10cm的二次观测，目的在于检核和限制读数（尤其是分米读数）的可能差错，提高观测的可靠性和精确性。

课题

附合水准路线施测及计算方法

授课班级

12造价高职

12建裝高职

授课时间

年月日星期

授课时数

4

教学方法

分组讨论法、演示法

授课课次

教具

水准仪

授课类型

综合课

教学目标

知识目标

大概了解附合水准路线施测及计算方法

能力目标

掌握高程的计算方法及转点应符合的选取原则

情感目标

培养学生独立思考、独立解决问题的能力

教学重点

用Ａ点的已知高程推算各转点的高程，最后求得Ｂ点的高程

教学难点

转点既有前视读数又有后视读数，转点的选择将影响到水准测量的精度

板书设计

附合水准路线施测及计算方法

（1）置水准仪于距已知后视高程点A一定距离的Ⅰ处

（2）将水准仪粗平后，先瞄准后视尺，消除视

（3）平转望远镜照准前视尺，精平

（4）将仪器搬迁到第Ⅱ站

（5）按

（2）、（3）步骤测出第Ⅱ站

（6）重复上述步骤测至终点B为

教研室

审阅意见

年月日

教学过程

备注

复习提问：

1、简述地物与地貌的定义？

并举例说明地物与地貌。

2、简述测量学的基本任务？

3、简述水准面与大地水准面的定义及其区别？

新课导入：

向学生介绍水准测量在工地上的具体施测方法及常用的测量仪器与工具。

新课讲授：

附合水准路线施测及计算方法

普通水准测量通常用经检校后的

型水准仪施测。

水准尺采用塔尺或单面尺，测量时水准仪应置于两水准尺中间，使前、后视的距离尽可能相等。

具体施测方法如下：

（1）置水准仪于距已知后视高程点A一定距离的Ⅰ处，并选择好前视转点

，将水准尺置于A点和

点上。

（2）将水准仪粗平后，先瞄准后视尺，消除视差。

精平后读取后视读数值

，并记入五等水准测量记录表中。

   （3）平转望远镜照准前视尺，精平后，读取前视读数值

，并记入五等水准测量记录表中。

至此便完成了普通水准测量一个测站的观测任务。

   （4）将仪器搬迁到第Ⅱ站，把第Ⅰ站的后视尺移到第Ⅱ站的转点

上，把原第Ⅰ站前视变成第Ⅱ站的后视。

   （5）按

（2）、（3）步骤测出第Ⅱ站的后、前视读数值

、

，并记入五等水准测量记录表中。

   （6）重复上述步骤测至终点B为止。

Ｂ点高程的计算是先计算出各站高差：

再用Ａ点的已知高程推算各转点的高程，最后求得Ｂ点的高程。

   即：

将上列左边求和得：

从上列右边可知：

需要指出的是，在水准测量中，高程是依次由

、

……等点传递过来的，这些传递高程的点称为转点。

转点既有前视读数又有后视读数，转点的选择将影响到水准测量的观测精度，因此转点要选在坚实、凸起、明显的位置，在一般土地上应放置尺垫。

课堂小结：

复习回顾附合水准路线施测及计算方法，通过总结本节重点及其难点，让学生对本节课的主要内容有系统的认识。

作业布置：

复习提问5分钟

导入新课5分钟

知识点讲解40分钟

学生自主学习40分钟

重点知识讲解40钟

学生分组讨论30钟

课堂小结15分钟

课题

角度测量误差与注意事项

授课班级

12造价高职

12建裝高职

授课时间

年月日星期

授课时数

4

教学方法

分组讨论法

授课课次

教具

经纬仪

授课类型

综合课

教学目标

知识目标

仪器不能满足设计理论要求而产生的误差

能力目标

掌握仪器不能满足设计理论要求而产生的误差

情感目标

培养学生独立思考、独立解决问题的能力

教学重点

对中误差对水平角的影响特点

教学难点

对中误差引起的角度误差不能通过观测方法消除

板书设计

角度测量误差与注意事项

一、仪器误差

仪器误差是指仪器不能满足设计理论要求而产生的误差。

（1）由于仪器制造和加工不完善而引起的误差。

（2）由于仪器检校不完善而引起的误差。

教研室

审阅意见

年月日

教学过程

备注

复习提问：

1、简述附和水准路线的水准测量施测方法？

2、简述附和水准路线的成果计算方法？

新课导入：

向同学们讲解工地上具体进行角度测量时，误差的危害。

新课讲授：

角度测量误差与注意事项

一、仪器误差

仪器误差是指仪器不能满足设计理论要求而产生的误差。

（1）由于仪器制造和加工不完善而引起的误差。

（2）由于仪器检校不完善而引起的误差。

消除或减弱上述误差的具体方法如下：

（1）采用盘左、盘右观测取平均值的方法，可以消除视准轴不垂直于水平轴、水平轴不垂直于竖轴和水平度盘偏心差的影响；

（2）采用在各测回间变换度盘位置观测，取各测回平均值的方法，可以减弱由于水平度盘刻划不均匀给测角带来的影响；

（3）仪器竖轴倾斜引起的水平角测量误差，无法采用一定的观测方法来消除。

因此，在经纬仪使用之前应严格检校，确保水准管轴垂直于竖轴；同时，在观测过程中，应特别注意仪器的严格整平。

二、观测误差

1．仪器对中误差

在安置仪器时，由于对中不准确，使仪器中心与测站点不在同一铅垂线上，称为对中误差。

A、B为两目标点，O为测站点，O′为仪器中心，OO′的长度称为测站偏心距，用e表示，其方向与OA之间的夹角θ称为偏心角。

β为正确角值，β′为观测角值，由对中误差引起的角度误差△β为：

因δ1和δ2很小，故

分析上式可知，对中误差对水平角的影响有以下特点：

（1）正确角△β与偏心距e成正比，e愈大，△β愈大；

（2）正确角△β与测站点到目标的距离D成反比，距离愈短，误差愈大；

（3）正确角△β与水平角β′和偏心角θ的大小有关，当β′=180˚，θ=90˚时，△β最大。

对中误差引起的角度误差不能通过观测方法消除，所以观测水平角时应仔细对中，当边长较短或两目标与仪器接近在一条直线上时，要特别注意仪器的对中，避免引起较大的误差。

一般规定对中误差不超过3mm。

2．目标偏心误差

水平角观测时，常用测钎、测杆或觇牌等立于目标点上作为观测标志，当观测标志倾斜或没有立在目标点的中心时，将产生目标偏心误差。

O为测站，A为地面目标点，AA为测杆，测杆长度为L，倾斜角度为α，则目标偏心距e为：

（3-13）

目标偏心对观测方向影响为：

（3-14）

目标偏心误差对水平角观测的影响与偏心距e成正比，与距离成反比。

为了减小目标偏心差，瞄准测杆时，测杆应立直，并尽可能瞄准测杆的底部。

当目标较近，又不能瞄准目标的底部时，可采用悬吊垂线或选用专用觇牌作为目标。

3．整平误差

整平误差是指安置仪器时竖轴不竖直的误差。

倾角越大，影响也越大。

一般规定在观测过程中，水准管偏离零点不得超过一格。

4．瞄准误差

瞄准误差主要与人眼的分辨能力和望远镜的放大倍率有关，人眼分辨两点的最小视角一般为60″。

设经纬仪望远镜的放大倍率为V，则用该仪器观测时，其瞄准误差为：

（3-15）

一般DJ6型光学经纬仪望远镜的放大倍率V为25～30倍，因此瞄准误差mV一般为2.0″～2.4″。

另外，瞄准误差与目标的大小、形状、颜色和大气的透明度等也有关。

因此，在观测中我们应尽量消除视差，选择适宜的照准标志，熟练操作仪器，掌握瞄准方法，并仔细瞄准以减小误差。

5．读数误差

读数误差主要取决于仪器的读数设备，同时也与照明情况和观测者的经验有关。

对于DJ6型光学经纬仪，用分微尺测微器读数，一般估读误差不超过分微尺最小分划的十分之一，即不超过±6″，对于DJ2型光学经纬仪一般不超过±1″。

如果反光镜进光情况不佳，读数显微镜调焦不好，以及观测者的操作不熟练，则估读的误差可能会超过上述数值。

因此，读数时必须仔细调节读数显微镜，使度盘与测微尺影像清晰，也要仔细调整反光镜，使影像亮度适中，然后再仔细读数。

使用测微轮时，一定要使度盘分划线位于双指标线正中央。

三、外界条件的影响

外界条件的影响很多要选择有利的观测时间和避开不利的观测条件，使这些外界条件的影响降低到较小的程度。

课堂小结：

复习回顾角度测量误差与注意事项，通过总结本节重点及其难点，让学生对本节课的主要内容有系统的认识。

作业布置：

复习提问5分钟

导入新课5分钟

知识点讲解40分钟

学生自主学习40分钟

重点知识讲解40钟

学生分组讨论30钟

课堂小结15分钟

实训项目（课题）名称

测回法与方向观测法

项目

编号

计划学时

4

指导教师

刘销

实训时间

实训场地

临沂职业学院

实训班级及分组情况

12建筑工程造价高职（6组）、12建筑装饰高职（3组）

实训目的

掌握经纬仪施测水平角的基本方法以及数据处理

实训重点

难点

测回法与方向观测法

教学方法

手段

讲授、学生动手操作

实训准备

每实验小组的仪器工具：

DJ6经纬仪一台、测伞一把、标杆（花杆）二支、记录板（含记录纸）一块。

实训安全

注意事项

1、安放仪器的三脚架必须稳固可靠，特别注意伸缩腿稳固。

2、从仪器箱提取仪器时，应先松开制动螺旋，用双手握住仪器支架或基座，放到三脚架上。

一手握住仪器，一手拧连接螺旋，直至拧紧。

3、仪器取出后，应关好箱盖，不准在箱上坐人

教学内容分述

备注

1、实训内容：

（操作规程、仪器设备性能、岗位分工、发放实训材料资料、对学生的要求等）

测回法

1．适用：

两个方向的单角（∠AOB）。

2．观测步骤：

（1）盘左瞄准左边A，配度盘至

0X´，读取a1。

（2）顺时针旋转瞄准右边B，读取b1。

则上半测回角值：

β1=b1-a1。

（3）倒镜成盘右，瞄准右边B，读取b2。

（4）逆时针旋转瞄准左边A，读取a2。

则下半测回角值：

β2=b2-a2

（5）计算角值。

若β1-β2≤±40"（图根级）则有：

β=（β1+β2）/2

3．记录格式（见表）

若要观测n个测回，为减少度盘分划误差，各测回间应按1800/n的差值来配置水平度盘。

测回法小结：

2、实训步骤：

（教师活动、学生活动、时间分配等）

（1）教师讲解经纬仪的使用20分钟

（2）学生自主学习经纬仪的使用30分钟

（3）教师讲解测绘法测角的基本方法30分钟

（4）学生自主用测绘法测水平角90分钟

（5）教师总结学习过程中存在的不足10分钟

3、教学分析：

（实训期间预计困难及解决方案）

大部分学生基本能够理解，掌握良好。

学生基本会操作。

针对学生在采用测绘法测量水平角的的过程中存在的问题着重讲解。

4、实训考核：

（方法选择与成果评价、等级标准等）

根据学生操作仪器的熟练程度来评价学生的学习状况。

根据学生上交的数据表格来打分。

5、实验实训报告：

（记录、完成情况等）

1.写出一测站观测操作步骤。

2.提供测量实验观测成果（表格）。

3.体会（包括出现的问题和解决的方法）

6、实训小结：

（实训效果、待处理问题、改进措施等）

部分学生基本能够理解，掌握良好。

学生基本会操作

7、基本教材及参考书目：

基本教材：

《建筑工程测量》

参考书目：

《建筑工程测量实训指导书》

备注：

每个实训课题或一次实训课备一次教案，内容较多时可另外附纸。

临沂职业学院实训教案

教学内容

备注

一、经纬仪的安置

内容及要求：

对中（centering）3mm

整平（leveling）1格

（1）大致水平大致对中

看着对中器，拖动三脚架两个脚，使仪器大致对中，并保持“架头”大致水平。

（2）伸缩脚架粗平

根据气泡位置，伸缩三脚架两个脚，使圆水准气泡居中。

（3）脚螺旋精平——左手大拇指法则

1）转动仪器，使水准管与脚螺旋1、2连线平行。

2）根据气泡位置运用法则，对向旋转脚螺旋1、2。

3）转动仪器900，运用法则，旋转脚螺旋3。

（4）架头上移动仪器，精确对中

（5）脚螺旋精平

反复（4）、（5）两步。

二、瞄准方法

步骤：

粗瞄—制动—调焦—微动精瞄。

两个基本概念：

盘左（正镜）、盘右（倒镜）

三、测回法

1．适用：

两个方向的单角（∠AOB）。

2．观测步骤：

（6）盘左瞄准左边A，配度盘至

0X´，读取a1。

（7）顺时针旋转瞄准右边B，读取b1。

则上半测回角值：

β1=b1-a1。

（8）倒镜成盘右，瞄准右边B，读取b2。

（9）逆时针旋转瞄准左边A，读取a2。

则下半测回角值：

β2=b2-a2

（10）计算角值。

若β1-β2≤±40"（图根级）则有：

β=（β1+β2）/2

3．记录格式（见表）

若要观测n个测回，为减少度盘分划误差，各测回间应按1800/n的差值来配置水平度盘。

测回法小结：

四、方向观测法

1．适用：

在一个测站上需要观测两个以上方向。

2．观测步骤：

（如图，有四个观测方向）

（1）上半测回

选择一明显目标A作为起始方向（零方向），用盘左瞄准A，配置度盘，顺时针依次观测A、B，C，D，A。

（2）下半测回

倒镜成盘右，逆时针依次观测A，D，C，B，A。

同理各测回间按1800/n的差值，来配置水平度盘。

3．记录、计算（见表）

（1）2C值（两倍照准误差）：

2C=盘左读数－（盘右读数±180°）。

一测回内2C互差，对J2≤

。

对J6不作要求。

（2）半测回归零差：

对J2，≤

；对J6，≤

。

（3）各方向盘左、盘右读数的平均值：

平均值=[盘左读数+（盘右读数±180°）]/2

注意：

零方向观测两次，应将平均值再取平均。

（4）归零方向值：

将各方向平均值分别减去零方向平均值，即得各方向归零方向值。

（5）各测回归零方向值的平均值：

同一方向值各测回间互差，对J2≤

；对J6≤

。

方向观测法小结：

课题

经纬仪测回法测水平角

授课班级

12造价高职

12建裝高职

授课时间

年月日星期

授课时数

4

教学方法

分组讨论法、演示法

授课课次

教具

经纬仪

授课类型

综合课

教学目标

知识目标

以配盘的方法多测几个测回、上下半测回间轻动度盘变换手轮改变读数

能力目标

掌握利用多测回法进行水平角观测

情感目标

培养学生独立思考、独立解决问题的能力

教学重点

盘左盘右及正镜倒镜的关系

教学难点

利用测回法测出数据后如何进行计算