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1、水利水电工程与管理专业教案水利水电工程与管理专业教案水利工程测量实训教学设计方案指导教师：蔡伟平一、课程概况一、课程概况水利工程测量实训是水利水电工程与治理专业的一门实训课程，本课程 2 学分，36学时。本课程的目的是培养学员在工作中正确识读与使用各种比例尺地势图及测量资料能力的最差不多的训练。本实训的要紧任务及内容应包括水准仪、经纬仪的检验与校正、图根水准测量或三（四）等水准测量、图根导线测量、大比例尺地势图测绘、水工建筑物施工放样或竣工测量。二、课程教材二、课程教材水利工程测量实训三、教学重难点和教学建议三、教学重难点和教学建议教学重难点：教学重难点：1）重点是一般光学经纬仪与水准仪的使用
2、、大比例尺地势图测绘、建筑物放样方法；适当介绍全站仪的使用方法，以开拓学生的知识面和工作适应能力。（2）实训中应注重学生对测绘地势图、识图的训练，适时做好面授辅导，巩固所学理论，并注重与实践相结合，培养学生的实际操作技能。（3）在实训中，可组织学生到水利水电建设工地参观学习，以关心学生全面了解水利水电工程测量在工程建设各时期的作用及工作内容。教学建议：教学建议：（1）把握一般水准仪及经纬仪的使用方法及检校方法；（2）把握大比例尺地势图的测绘原理及方法；（3）把握水工建筑物的施工放样方法；（4）把握正确识读地势图及正确应用相关测量信息的方法。1）重点是一般光学经纬仪与水准仪的使用、大比例尺地势图
3、测绘、建筑物放样方法；适当介绍全站仪的使用方法，以开拓学生的知识面和工作适应能力。（2）实训中应注重学生对测绘地势图、识图的训练，适时做好面授辅导，巩固所学理论，并注重与实践相结合，培养学生的实际操作技能。（3）在实训中，可组织学生到水利水电建设工地参观学习，以关心学生全面了解水利水电工程测量在工程建设各时期的作用及工作内容。四、学时安排和教学内容四、学时安排和教学内容课程教学：本课程 2 学分，36 学时。水利工程测量实训教学进程安排水利工程测量实训教学进程安排周周次次123日期日期时刻时刻学习形式及学时学习形式及学时教教 学学 内内 容容辅辅导导答答疑疑277课课程程作作业业小小组组讨讨论
4、论课课程程实实践践其其它它指指导导教教师师备备注注实习动员、检验校正仪器图根水准测量（包括外业、内业工作）图根导线测量（包括外业、内业工作）大比例尺地势图测绘及整饰水工建筑物放样识图、用图或工地参观编写实训报告合计45678933536五、课程实践五、课程实践组织学生到水利水电建设工地参观学习，以关心学生全面了解水利水电工程测量在工程建设各时期的作用及工作内容。六、工程测量学内容六、工程测量学内容1.绪论了解测量学的意义、任务及在水利、土木工程建设中的作用；熟悉测量基准及水平面代替水准面的限度；把握地面点位的确定、确定点位的差不多要素和测量的差不多工作，把握测量工作的原则和程序。2.水准测量把
5、握水准测量原理，把握微倾水准仪的构造及使用方法，把握水准测量的施测、记录和运算方法，把握水准测量成果运算，把握微倾水准仪的检验、校正；熟悉水准点、水准路线、水准测量误差和注意事项，熟悉自动安平水准仪的使用、周密水准仪的读数方法。3.角度测量把握角度测量原理，把握光学经纬仪的构造和使用方法，把握水平角和竖直角的观测方法和相关要点；熟悉经纬仪的检验、校正；了解角度测量误差及注意事项。4.距离丈量与直线定向把握钢尺量距及数据处理，把握直线定向的概念，把握方位角的推算；熟悉激光测距仪、全站仪的工作原理及使用方法。5.测量误差差不多知识熟悉由水准测量、角度测量和距离丈量时所产生的误差的来源、种类和性质，
6、熟悉衡量精度的标准，熟悉用真误差和用改正数运算观测值中误差的意义和运算方法；把握误差传播定律并通过实例加深对误差传播定律的明白得，把握算术平均值及其中误差。6.地势图的差不多知识把握应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能力。7.操纵测量把握用导线测量方法在测区内建立平面操纵网，把握闭合导线及附合导线坐标运算，把握结合山区特点进行小三角测量。三角锁的施测方法和内业运算，把握高程操纵测量中的四等水准测量、图根水准测量；熟悉经纬仪前方交会法，熟悉三角高程测量的差不多原理；了解 GPS(全球定位系统）的工作原理及使用方法。8.大比例尺地势图的测绘把握测绘地势图的经纬
7、仪测绘法；熟悉绘制坐标格网的方法，熟悉展绘操纵点的方法，熟悉视距法测定平距和高差，熟悉碎部测量（经纬仪测绘法、水平板仪与经纬仪联合测图法）方法，熟悉地势图绘制，熟悉地势图的检查、清绘和整饰；了解航空摄影测量。9.地势图应用把握地势图应用的差不多内容，把握有关土地平坦中的地势图应用，把握都市用地的地势分析，把握都市规划中的地势图应用及土地面积运算。10.测设的差不多工作把握测设的差不多工作内容、技术和方法。11.土木工程测量了解施工操纵网的概念；把握变形观测和竣工总平面图的编绘，把握水利、土木、民用建筑和工业厂房的施工测量；了解激光定位技术在施工测量中的应用，了解道路工程测量。内容的重点、深度和
8、广度内容的重点、深度和广度1.绪论概略地阐明测量学的目的和任务，测量学在工程建设中的地位与作用，使学生认识到测量课对本专业的重要作用，同时对现代测量新技术有所了解。本章着重说明水准面与大地水准面的概念。明白得确定地面点位置的方法，明确距离、角度与高程测量的差不多工作。在介绍地势图成图原理基础上，进一步阐明测量工作应按“先整体后局部、先操纵后碎部”的差不多原则进行。2.距离测量及直线定向距离测量，要紧结合实验使学生学会使用钢尺丈量水平距离的差不多方法，了解光电测距的原理和一样光电测距仪及全站仪的使用。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
9、合实验使学生学会使用罗盘仪测定直线的方向。距离、方向与地面点直角坐标的关系，着重讲清测量坐标系与数学坐标系的异同，要求学生把握坐标正、反算方法，为以后内业运算打下牢固的基础。3.水准仪及水准测量在讲清水准测量原理的基础上，介绍水准仪的构造与使用。结合实验使学生学会使用水准仪进行高程测量工作。望远镜成象原理着重讲清视差产生与排除的方法。其它如水准器灵敏度，望远镜的放大率等，只作一样说明。在水准仪的作用中应专门强调微倾螺旋的使用。一样水准测量方法，可结合图表讲清观测程序、记录与运算校核以及组成水准路线时高差闭合线的调整与高程运算。在对水准仪比较了解后，那么进行水准仪的检验校正的教学则更易于明白得。
10、在此应着重说明视准轴残余误差的阻碍，更进一步明白得前后视距保持相等的重要性。其它误差只作一样介绍。初步使用仪器应专门加强爱护仪器的教育。自动安平水准仪只作简单介绍。4.经纬仪及其使用在讲清水平角观测原理的基础上，介绍经纬仪的构造和使用。结合实验使学生学会使用经纬仪进行水平角观测。水平角观测以测回法为主，其它方法只讲其特点。经纬仪的使用中应强调各部分的转动关系，这是正确使用经纬仪的关键。竖直角，着重讲清竖盘与指标的转动关系，由此导出测算竖直角的公式。通过实验使学生把握指标差的运算及检校方法。视距测量。第一讲清视距测量的原理和特点，不仅要注意公式的推导，。而且要着重说明公式中每个元素的意义。视距常
11、数测定可指定学生自学。在对经纬仪比较了解后，进行经纬仪检验与校正的教学，更易于明白得。对仪器校正后的残余误差，应说明可采纳一定的观测程序，以达到自行抵消或减弱其阻碍。关于水平角、竖直角、视距测量中产生误差的缘故可据其要点加以说明，以便于学生在观测中能自觉地采取措施减少其阻碍。本章着重介绍 J6 级光学经纬仪，至于 J2 级光学经纬仪，只介绍读数方法。5.测量误差的差不多知识这一章内容是本课程的难点。第一结合距离、角度、高程的测量，讲授测量误差的来源和种类，搞清晰偶然误差的特性及衡量精度的标准。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，并通过精度分析的举例，进一步加深明白
12、得。观测值中误差及算术平均值中误差的运算方法，必须使学生把握。不等精度观测着重讲清权的概念。6.平面操纵测量第一可从测量工作应遵循“先整体后局部、先操纵后碎部”的原则谈起，从而叙述国家操纵和图根操纵的概念。导线测量外业应指明工作项目，对选点等工作只作一样介绍。内业运确实是导线测量的重点，可在闭合导线和附合导线中选择一种讲清运算目的和运算方法步骤，另一种只需指出其特点。小三角测量的外业应指明工作项目，对选点和基线丈量可作必要说明。内业运算同样是小三角测量的重点。通过由一条基线扩展的小三角锁的运算，说明整个的运算方法与步骤。近似平差能够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
13、它形式的小三角锁，只需列出不同的几何条件7.高程操纵测量第一简单介绍国家高程操纵测量的概念，然后介绍四等水准测量的观测、程序、记录、运算以及成果的整理和校核。水准测量平差只讲具有一个结点的水准路线的平差。三角高程测量与过河水准测量可讲明使用场合与特点，列出运算公式即可。8.地势图的测绘第一介绍地物、地貌的表示方法，讲清等高线的特性。测图前的预备工作着重讲清操纵点的展绘，图根点加密可概略介绍几种方法。以一种测图方法为主，讲解碎部测量的差不多内容和地物、地貌特点点（立尺点）的选择原则。地势测量教学终止时，应将以上各章的内容归纳综合，使学生对测绘地势图有较完整的、系统的概念。9.地势图的阅读和应用第
14、一介绍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，然后概略地介绍地势图的分幅。重点讲解地势图应用的差不多内容，其次可举例说明在专业中的应用问题。10.施工放样的差不多工作通过与地势图的对比，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差不多方法。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：经纬仪和水准仪的使用方法七、附：经纬仪和水准仪的使用方法1 1、经纬仪的使用方法、经纬仪的使用方法使用经纬仪进行角度测量是一种差不多的测量工作。角度测量包括水平角测量和竖直角测量。1 1水平角测量原理水平角
15、测量原理水平角是空间任两方向在水平面上投影之间的夹角，取值范畴为 0 360。安置经纬仪于地面 O 点，转动望远镜分别照准不同的目标(例如 A、B 二点)，就能够在水平度盘上得到方向线OA、OB 在水平面上投影的读数 a、b，由此即得OA、OB 之间的水平角 为=b-a(3-1)oo1 12 2竖直角测量原理竖直角测量原理竖直角是同一竖直面内水平方向转向目标方向的夹角。目标方向高于水平方向的竖直角称为仰角，a 为正值，取值范畴为 0+90；目标方向低于水平方向的竖直角称为俯角，a 为负值，取值范畴为 0-90。经纬仪在测量竖直角时，只要照准目标，读取竖盘读数，就能够通过运算得到目标的竖直角。o
16、ooo一般光学经纬仪的组成一般光学经纬仪的组成各种光学经纬仪的组成差不多相同，其构造要紧由照准部、水平度盘和基座三部分组成。图 3-3 DJ6 型光学经纬仪一、照准部一、照准部照准部是经纬仪上部能够旋转的部分，要紧有竖轴、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能够照准任意方向、不同高度的目标；竖直度盘用于测量竖直角；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水平度盘和竖直度盘影像进行读数。光学对中器则用于安置仪器使其中心和测站点位于同一铅垂线上。二、水平度盘二、水平度盘水平度盘是一个光学玻璃圆环，
17、其上顺时针刻有 0 360 的刻划线，用于测量水平角。当照准部转动时，水平度盘固定不动，但可通过旋转水平度盘变换手轮使其改变到所需要的位置。三、基座三、基座基座对比准部和水平度盘起支撑作用，并通过中心连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3 32 22 2一般光学经纬仪的读数方法一般光学经纬仪的读数方法J6 型光学经纬仪采纳分微尺读数法。水平度盘和竖直度盘的格值差不多上 1，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，第一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 1 的分数，二者相加
18、，即得到完整的读数。如图3-4 所示，读数窗中上方 H 为水平度盘影像，读数为 112 54 00；读数窗中下方 V 为竖直度盘影像，读数为89 06 18。2 23 3一般光学经纬仪的使用一般光学经纬仪的使用在测站上安置经纬仪进行角度测量时，其使用分为对中、整平、照准、读数等四个步骤。一、对中一、对中oooooo对中确实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。仪器对中误差一样不应超过 2mm。二、整平二、整平整平确实是通过脚螺旋调剂水准管气泡使仪器竖轴处于铅垂位置，水平度盘和横轴处于水平位置，竖直度盘位于铅垂面内。仪器整平误差一样不应使气泡偏离中心超过 1 格。图 3
19、-5 经纬仪整平三、照准三、照准转动照准部，用望远镜瞄准目标，旋转对光螺旋，使目标影像清晰。测量水平角时，使十字丝竖丝单丝与较细的目标精确重合(图 3-6(a)，或双丝将较粗的目标夹在中央(图 3-6(b)；测量竖直角时应以中横丝与目标的顶部标志相切(图 3-6(c)。四、读数四、读数调剂反光镜的角度，旋转读数显微镜调焦螺旋，使读数窗影像明亮而清晰，按上述经纬仪的读数方法，对水平度盘或竖直度盘进行读数。在对竖直度盘读数前，应旋转指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中。3 33 31 1测回法测回法设在 O 点安置经纬仪(图 3-7)，采纳测回法测定 OA、OB 两个方向之间的水平角。一、
20、操作步骤一、操作步骤二、注意事项二、注意事项3 33 32 2方向观测法方向观测法(又称全圆测回法又称全圆测回法)设在测站 O 点安置仪器，以 A、B、C、D 为目标，为测定 O 点至每个目标之方向值及相邻方向之间的水平角。一、操作步骤一、操作步骤1上半测回(盘左)选定零方向(例如为 A)，将水平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、A 各方向，分别读取水平度盘读数，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)，读取水平度盘读数，并由下而上依次记入表
21、3-2 第 5 栏。假如需要观测 n 个测回，同样应在每个测回开始即盘左的第一个方向，配置水平度盘读数使其递增，其后仍按相同的顺序进行观测、记录(表 3-2)。3分别对上、下半测回中零方向的两个读数进行比较，其差值称为半测回来零差，若两个半测回的归零差均符合限差要求，便可进行以下运算工作。表 3-3 水平角方向观测法限差仪器级别J2J6半测回来零差一测回内 2C 互差(无此项要求)同一方向值各测回互差二、运算步骤二、运算步骤1运算两倍视准轴误差(2C)2C=盘左读数(盘右读数2.运算各方向的平均读数)(3-2)平均读数3.运算归零后的方向值4.运算各测回来零后方向值之平均值5.运算相邻目标间的
22、水平角值(3-3)表 3-2水平角观测手簿(方向观测法)（点击查看）经纬仪在测量竖直角时，竖盘随望远镜一道转动。当指标水准管气泡居中时，水平方向读数盘左为 90，盘右为 270(图 3-9)。只要照准目标，读取竖盘读数，就能够通过运算得到目标的竖直角。oo竖盘指标差及其运算竖盘指标差及其运算当望远镜水平竖盘指标水准管气泡居中时，假如竖盘指标线偏离正确位置，其读数将与 90 或 270 之间产生小的偏角，此偏角 x 称为竖盘指标差。指标差 x 对盘左、盘右竖角的阻碍大小相同、符号相反，采纳盘左、盘右取平均的方法就能够排除指标差对竖角的阻碍。竖盘指标差 x 有两种运算公式，分别为：x=(R-L)/
23、2x=(L+R)-360/2光学经纬仪的检验与校正光学经纬仪的检验与校正ooo一、照准部水准管轴的检验与校正一、照准部水准管轴的检验与校正二、视准轴的检验和校正二、视准轴的检验和校正三、横轴的检验和校正三、横轴的检验和校正四、十字丝竖丝的检验和校正四、十字丝竖丝的检验和校正五、竖盘指标差的检验与校正五、竖盘指标差的检验与校正2 2、水准仪的使用方法、水准仪的使用方法水准仪广泛用于建筑行业，是测量水平高低的仪器，具有精度高、使用方便、快速、可靠等优点，使用在引测、大面积场地测量、楼面水平线标志、沉降观测等。现介绍 水准仪的使用方法。一、水准仪器组合：1.望远镜 2.调整手轮 3.圆水准器 4.微
24、调手轮5.水平制动手轮 6.管水准器 7.水平微调手轮 8.脚架二、操作要点：在未知两点间，摆开三脚架，从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上，利用三个机座螺丝调平，使圆气泡居中，跟着调平管水准器。水平制动手轮是调平的，在水平镜内通过三角棱镜反射，水平重合，确实是平水。将望远镜对准未知点(1)上的塔尺，再次调平管水平重视合，读出塔尺的读数(后视)，把望远镜旋转到未知点(2)的塔尺，调整管水平器，读出塔尺的读数(前视)，记到记录本上。运算公式：两点高差=后视前视。三、校正方法：将仪器摆在两固定点中间，标出两点的水平线，称为a、b 线，移动仪器到固定点一端，标出两点的水平线，称为a、b。运算假如abab 时，将望远镜横丝对准偏差一半的数值。用校针将水准仪的上下螺钉调整，使管水平泡吻合为止。重复以上做法，直到相等为止。四、保养与修理：1水准仪是周密的光学仪器，正确合理使用和保管对仪器精度和寿命有专门大的作用；2幸免阳光直晒，不许可证随便拆卸仪器；3每个微调都应轻轻转动，不要用力过大。镜片、光学片不准用手触片；4仪器有故障，由熟悉仪器结构者或修理部修理；5每次使用完后，应对仪器擦洁净，保持干燥。八、作业：编写实验报告。要求：1、结合工作实际；2、依照实验操作描述过程和测量工具使用方法；3 字数 2000字左右；4、作业完成时刻 2011年 12 月 20 日前。