1、1教 案2012 -2013 学年第一学期课 程 名 称： 水利工程测量 课 程 编 号： 系 别 、 专 业 、 年 级 ： 测量 1101 任 课 教 师： 朱华 教 师 所 在 单 位 ： 山东建筑大学土木学院 济南工程职业技术学院2 水利工程测量 教案-课 程 及 教 材 简 介 水 利 工 程 测 量 课 程 是 测 量 专 业 的 一 门 专 业 基 础 课 ， 是 交 通 高 职 高专 院 校 以 培 养 高 等 技 术 应 用 性 人 才 为 目 标 ， 来 组 织 编 写 的 内 容 紧 凑 、 针 对 性强 的 教 材 。 水 利 工 程 测 量 课 程 主 要 介 绍 在
2、 工 业 建 筑 、 民 用 建 筑 、 渠道 、 水 坝 、 水 闸 工 程 测 量 数 据 的 获 取 、 整 理 及 运 用 的 知 识 。本 课 程 旨 在 根 据 建 筑 工 程 测 量 专 业 培 养 技 能 型 人 才 为 主 线 的 要 求 ，对 传 统 的 专 业 技 术 基 础 课 和 专 业 课 进 行 了 整 合 ， 教 材 体 系 设 计 更 合 理 ， 循 序渐 进 ， 符 合 学 生 心 理 特 征 和 认 知 及 技 能 养 成 规 律 。 是 依 据 教 育 部 对 高 职 高 专人 才 培 养 目 标 、 培 养 规 律 、 培 养 模 式 及 与 之 相
3、适 应 的 知 识 、 技 能 、 能 力 和 素质 结 构 的 要 求 进 行 编 写 的 。 本 教 材 具 有 如 下 特 点 ： 结 构 合 理 性 、 知 识 实 用 性 、职 业 教 育 性 、 使 用 灵 活 性 等 。 主 要 内 容 包 括 ： 水 准 测 量 、 角 度 测 量 、 距离 测 量 与 直 线 定 向 、 测 量 误 差 的 基 本 知 识 、 全 站 仪 及 GPS 测 量 原 理 、小 区 域 控 制 测 量 、 地 形 图 的 测 绘 与 应 用 、 施 工 测 量 的 基 本 工 作 、 渠 道 测量 、 水 库 水 坝 施 工 测 量 、 水 闸 施
4、 工 测 量 、 隧 洞 施 工 测 量 以 及 数 字 测 图 系 统 的概 念 。教研室负责人签字 2012 年 9 月 10 日3 建筑工程测量 教案-教 学 大 纲一、课程的性质与任务（一）本课程的性质水利工程测量是高职类工程测量专业及水利桥梁工程技术专业的一门重要的、具有较强实践性的一门专业基础课。本课程是研究如何为水利工程的勘测、设计、施工、竣工及保养维修等阶段提供数据资料，并以此配合指导勘测、设计、施工和管理的一门学科。（二）本课程的任务通过本课程的学习，学生应掌握水利工程建设和管理中，所需的基本的测绘和测设知识，为水利工程技术专业的后继课程打下坚实基础。二、课程基本要求1、知识
5、要求通过本课程的学习，使学生掌握测量学的基本理论、基本知识；掌握小地区控制测量的理论和方法；大比例尺地形图的测绘方法及应用；掌握水利工程测量的主要内容及方法，具备水利工程施工测设的能力。2、技能要求 掌握常规测量仪器（经纬仪、水准仪、钢尺）的基本构造，熟练掌握技术操作方法、基本测量原理及常规检验与校正方法； 掌握新型测量仪器（全站仪、电子水准仪、GPS 接收机等）的使用方法； 根据规范要求，能正确记录测量数据，能正确计算放样时所需的测设数据； 在校期间通过技能训练，达到水利工程测量中级水平。3、能力要求 能进行小区域平面高程控制网的布设、观测及数据处理； 能独立组织大比例尺地形图的测绘工作，并
6、掌握地形图在水利工程中得应用； 能掌握渠道、书库大坝、水闸等水利工程的测量。三、课程内容（一）课程主要内容1、绪论4掌握测量学的基本概念、任务与作用；理解水准面、大地水准面、地理坐标系（大地、天文） 、独立平面直角坐标系、高斯平面直角坐标系、绝对高程、相对高程和高差的概念；了解用水平面代替水准面的限度、测量工作的组织原则和程序及本课程的学习方法。2、水准测量理解水准测量的基本原理；掌握 DS3 型微倾式水准仪、自动安平水准仪的构造特点、水准尺和尺垫；掌握水准仪的使用及检校方法；掌握水准测量的外业实施（观测、记录和检核）及内业数据处理（高差闭合差的调整）方法；了解水准测量的注意事项、精密水准仪和
7、电子水准仪的构造及操作方法。3、角度测量理解水平角、竖直角测量的基本原理；掌握光学经纬仪的基本构造、操作与读数方法；水平角测量的测回法和方向观测法；掌握竖盘的基本构造及竖直角的观测、计算方法；掌握光学经纬仪的检验与校正方法；了解水平角测量误差来源及其减弱措施及电子经纬仪的测角原理及操作方法。4、距离测量与直线定向理解距离的概念、了解距离测量的仪器和工具，掌握钢尺普通量距、精密量距的实施及成果三项改正、精度评定方法；掌握电磁波测距的基本原理和使用；掌握直线定位、方位角的概念及方位角的计算方法；了解磁偏角和子午线收敛角的含义及用罗盘仪测定磁方位角的方法。5、测量误差基本知识了解测量误差来源及产生的
8、原因；掌握系统误差和偶然误差的特点及其处理方法；理解精度评定的指标（中误差、相对误差、容许误差）的概念；了解误差传播定律的应用。6、小区域控制测量了解控制测量的基本概念、作用、布网原则和基本要求；掌握导线的概念、布设形式和等级技术要求；掌握导线测量外业操作（踏勘选点、测角、量边）和内业计算方法（闭合、附合导线坐标计算） ；理解高程控制测量概念，掌握三、四等水准测量和三角高程测量的方法和要求。7、全站仪使用了解全站仪的分类、等级、主要技术指标；掌握全站仪的基本操作，测角、测边、测三维坐标和三维坐标放样的原理和操作方法；了解全站仪的对边测量、悬高测量、面积测量等方法。8、地形图的测绘与应用理解地形
9、图、比例尺精度、分幅与编号、图名、坐标格网的概念；掌握地物与地貌（地物符号、地貌等高线、注记）的表示方法；掌握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；理解视距测量原理；掌握测图前的准备工作、特征点选择、碎部测量的方法（经纬仪测绘法为主） ；掌握地物描绘、等高线勾绘、地形图的拼接、整饰和检查方面知识；了解数字化测图的基本原理和方法。9、水利工程测量掌握渠道测量的中得中线测量概念，纵横断面测量及绘制，挖填土方量的计算，渠道及管道的施工测量；掌握土坝及混凝土坝的施工测量；水闸的施工测量。10、GPS 定位原理及应用简介5掌握 GPS 的基本概念和系
10、统组成；掌握 GPS 的坐标系统和基本定位原理；理解 GPS 定位方法分类中绝对定位和相对定位、静态定位和动态定位的概念及用途。 建筑工程测量 教案 （首页）授课时间 9 月 7 日 第 01 次课 授课章节绪论 任课教师及职称 朱华 硕士在读教学方法与手段方法：讲授法手段：常规。教学目的与要求：1、 使学生对本课程有大致的了解；2、地球的形状和大小；大地水准面,测量坐标的选取和基本任务。教学重点、难点：学完本课程应达到的基本要求：对本课程的基本知识有初步理解，掌握一些测量学的基本概念课时分配计划第一节课对课程简介，第二节课对本课程所包括的三篇内容进行介绍和第一章水准测量的概况。布置作业：预习
11、第一章下次课预习要点：水准测量和水准仪的构造；实施情况及课后教学效果分析6 建筑工程测量 教案 授课内容:一、测量学的概念及分类测量学是研究地球的形状和大小以及确定地面点位的科学，它的内容包括测定（测绘）和测设两部分。测定（测绘）是指使用测量仪器和工具，通过测量和计算得到一系列测量数据，把地球表面的地物和地貌缩绘成地形图。测设是指将设计图纸上规划设计好的建筑物、构筑物位置，在地面上标定出来，作为施工的依据。测量学按照研究对象、性质及采用技术的不同，又分为：（1）大地测量学。大地测量学是研究和确定地球形状、大小、重力场、整体与局部运动和地表面点的几何位置以及它们的变化的理论和技术的学科。近年来随
12、着空间技术的发展，大地测量正在向空间大地测量和卫星大地测量方向发展。其基本任务是建立国家大地控制网，测定地球的形状、大小和重力场，为地形测图和各种工程测量提供基础计算数据；为空间科学、军事科学及研究地壳变形、地震预报等提供重要资料。按照测量手段的不同，大地测量学又分为常规大地测量学、卫星大地测量学及物理大地测量学等。（2）普通测量学。普通测量学是研究地球表面局部区域内测绘工作的基本理论、仪器和方法的学科，是测绘学的一个基础部分。局部区域指在该区域内进行测量、计算和制图时，可以不顾及地球的曲率，把这个区域的地面简单地当作平面处理，而不致影响测图的精度。二、地球的形状和大小1、地球自然形体：是一个
13、不规则的几何体， 海洋面积约占地球表面的 71%。2、大地水准面：设想处于完全静止的平均海水面向陆地和岛屿延伸所形成的闭合曲面。 3、大地体：大地水准面所包围的代表地球形状和大小的形体。4、参考椭球体及参考椭球面由于大地水准面是一个不规则的曲面，不能用数学公式表述，因而需要寻找一个理想的几何体代表地球的形状和大小。该几何体必须满足两个条件： 形状接近地球自然形体； 可以用简单的数学公式表示。参考椭球体：一个非常接近大地体，并可用数学式表示几何形体，作为地球的参考形状和大小。它是一个椭圆绕其短轴旋转而形成的形体，故又称旋转椭球体。7参考椭球面：参考椭球体外表面，是球面坐标系的基准面。旋转椭球体由
14、长半轴 a（或短半轴 b）和扁率 决定。我国目前采用的参考椭球体的参数为：长半轴 a= 6378140m短半轴 b= 6356755.3m扁 率 = = 测量精度要求不高时，可把地球看作圆球，其平均半径 R =6371km。三、测量工作的基准线和基准面测量工作的基准线铅垂线 。测量工作的基准面大地水准面。测量内业计算的基准线法线。测量内业计算的基准面参考椭球面。四、确定地面点位的方法在测量工作中，我们一般用：某点在基准面上的投影位置（x,y）和该点离基准面的高度（H）来确定。（一）地面点的高程高 差 h AB=HB-HA=HB-HA我国的高程系统主要有：1985 国家高程系统1956 黄海高程
15、系统地方高程系统。如：珠江高程系统。其中，我国的水准原点建在青岛市观象山，在 1985 年国家高程系统中，其高程为72.260 米；在 1956 年黄海高程系统中的高程为 72.289 米。（二）地面点在投影面上的坐标坐标分为地理坐标、高斯平面直角坐标和平面直角坐标。1、地理坐标（属于球面坐标系统）适用于：在地球椭球面上确定点位。2、平面直角坐标适用于：测区范围较小，可将测区曲面当作平面看待。其与数学中平面直角坐标系相比，不同点：ab1298.578（1）测量上取南北方向为纵轴（X 轴） ，东西方向为横轴（Y 轴）（2）角度方向顺时针度量，象限顺时针编号。相同点：数学中的三角公式在测量计算中可
16、直接应用。测量上的平面直角坐标 数学上的平面直角坐标问题思考：1、何谓大地水准面？它在测量工作中的作用是什么？2、何谓绝对高程和相对高程？两点之间绝对高程之差和相对高程之差是否相等？板书设计：9 建筑工程测量 教案 授课时间 9 月 7 日 第 02 次课 授课章节绪论 任课教师及职称 朱华 硕士在读教学方法与手段方法：讲授法手段：常规。教学目的与要求：1、 掌握测量工作的基本内容；2、测量工作的基本原则。教学重点、难点：测量工作的基本内容测量工作的基本原则课时分配计划第一节课测量学基本内容，第二节课测量学基本原则。布置作业：预习水准测量下次课预习要点：水准测量和水准仪的构造；实施情况及课后教
17、学效果分析10五、测量工作的基本内容测量工作的主要目的是确定点的坐标和高程。待定点的坐标和高程一般不是直接测定的,而是观测已知点和待定点之间的几何位置关系，然后计算出待定点的坐标和高程。基本内容：高差测量（h） 、角度测量（、） 、距离测量（S、D）外业工作：测定和测设。内业工作：观测数据处理和绘图。六、测量工作的基本原则1、布局上“由整体到局部” ，精度上“由高级到低级” ，工作次序上“先控制后细部” 。2、又一原则。即：“前一步工作未作检核，不进行下一步工作” 。优点： 减少误差积累； 避免错误发生； 提高工作效率。问题思考： 1、测量工作的两个原则及其作用是什么？2、确定地面点位的三项基
18、本测量工作是什么？11 建筑工程测量 教案 授课时间 9 月 14 日 第 03 次课 授课章节 第一章（第 1 节）水准仪的结构 水准测量原理 任课教师 及职称 朱华 硕士在读教学方法与手段方法：讲授法手段：实习。教学目的与要求：使学生掌握水准测量原理及如何操作水准仪教学重点、难点：水准测量原理；水准仪的结构难点： 视差的概念课时分配计划第一节课对课程简介，第二节课讲授水准仪的构造，。布置作业：预习水准测量方法下次课预习要点：水准测量方法；实施情况及课后教学效果分析对本课程有了大致的了解，对测量的认识更进一步。12 建筑工程测量 教案 授课内容:一、高程测量的概念根据已知点高程，测定该点与未
19、知点的高差，然后计算出未知点的高程的方法。即： H 未 =H 已 +h高程测量的方法分类按使用的仪器和测量方法分为：水准测量三角高程测量气压高程测量GPS 测量。二、 基本原理水准测量的原理是利用水准仪提供的“水平视线” ，测量两点间高差，从而由已知点高程推算出未知点高程。a后视读数 A后视点b前视读数 B前视点1A、B 两点间高差： baHhABA2测得两点间高差 后，若已知 A 点高程 ，则可得 B 点的高程。 。B ABBhH3视线高程： aBi 134转点的概念。 iiiABbah11结论：A、B 两点间的高差 等于后视读数之和减去前视读数之和。 建筑工程测量 教案 授课时间 9 月
20、14 日 第 04 次课 授课章节 第一章（第 1 节）水准仪的结构 水准测量原理 任课教师 及职称 朱华 硕士在读教学方法与手段方法：讲授法手段：实习。教学目的与要求：使学生掌握水准测量原理及如何操作水准仪教学重点、难点：水准仪的使用 操作课时分配计划第三四节课讲授水准仪的简单操作。布置作业：复习水准测量方法 掌握水准仪的使用下次课预习要点：预习水准测量的外业；巩固水准仪的使用方法实施情况及课后教学效果分析14三、 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
21、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。四、 水准仪的使用操作程序：粗平瞄准精平读数（一）粗平调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。1方法：对向转动脚螺旋 1、2使气泡移至 1、2 方向的中间转动脚螺旋 3，使气泡居中。2规律：气泡移动方向与左手大拇指运动的方向一致。（二）瞄准1方法：先用准星器粗瞄，再用微动螺旋精瞄。2视差概念：眼睛在目镜端上下移动时，十字丝与目标像有相对运动。产生原因：目标像平面与十字
22、丝平面不重合。消除方法：仔细反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。（三）精平151、方法：如图所示微倾式水准仪(tilt level)，调节微倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。2、说明：若使用自动安平水准仪（compensator level） ，仪器无微倾螺旋，故不需进行精平工作。（四）读数精平后，用十字丝的中丝在水准尺上读数。1方法：米、分米看尺面上的注记，厘米数尺面上的格数，毫米估读。2规律：读数在尺面上由小到大的方向读。故对于望远镜成倒像的仪器，即从上往下读，望远镜成正像的仪器，即从下往上读。 （举例）16 建筑工程测量 教案 授课时间 9 月 21 日 第 05 次课 授课章节 第一章（
23、第 1 节）水准仪的使用 任课教师 及职称 朱华 硕士在读教学方法与手段方法：讲授法手段：实习。教学目的与要求：学会水准仪的使用掌握水准仪的简单操作教学重点、难点：水准仪的调平课时分配计划水准仪的简单操作，学会水准仪的使用。布置作业：由于知识点较多，难过较大，需要学生反复看书，掌握所讲授知识。下次课预习要点：角度测量；17实施情况及课后教学效果分析， 建筑工程测量 教案 授课内容:一、水准点通过水准测量方法获得其高程的高程控制点，称为水准点 BM，一般用表示。有永久性和临时性两种。 （见图）二、水准路线水准路线依据工程的性质和测区情况，可布设成以下几种形式：1闭合水准路线。由已知点 BM1已知
24、点 BM12附合水准路线。由已知点 BM1已知点 BM23支水准路线。 由已知点 BM1某一待定水准点 A。4水准测量的实施（外业）a) 观测要求如图，有：（1）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。（2）为及时发现观测中的错误，通常采用“两次仪器高法”或 “双面尺法” 。两次仪器高法：高差之差 h-h5mm；双面尺法，红黑面读数差3mm h 黑 -h 红 5mm。182水准测量记录表注意：（1）起始点只有后视读数，结束点只有前视读数，中间点既有后视读数又有前视读数。（2） ，只表明计算无误，不表明观测和记录无误。hba19 建筑工程测量 教案 授课时间 9 月 21 日 第 06 次课 授
25、课章节 第一章（第 1 节）普通水准测量的实施及成果整理任课教师及职称 朱华 硕士在读教学方法与手段方法：讲授法手段：实习。教学目的与要求：学会水准仪的使用和测量方法使学生掌握水准路线的布设、水准测量闭合差的分配教学重点、难点：水准仪的调平水准测量闭合差的分配课时分配计划第一节课三四等水准测量，第二节课讲授水准仪的检验和校正。布置作业：巩固水准测量知识，熟练掌握水准仪的使用。掌握水准测量内业和外业的基本知识。20下次课预习要点：角度测量；实施情况及课后教学效果分析，三水准测量的成果处理（内业）（一）计算闭合差： 理测 hfh1闭合水准路线： 测理测2附合水准路线： )(始终测理测 Hfh （二
26、）分配高差闭合差1高差闭合差限差（容许误差）对于普通水准测量，有： 适 用 于 山 区适 用 于 平 原 区容容 nfLh1240式中， 高差闭合差限差，单位：mm容hfL水准路线长度，单位：km ； n测站数2分配原则：按与距离 L 或测站数 n 成正比，将高差闭合差反号分配到各段高差上。（三）计算各待定点高程用改正后的高差和已知点的高程，来计算各待定点的高程。四、水准测量的成果实例【例】如图为按图根水准测量要求施测某附合水准路线观测成果略图。BM-A 和 BM-B 为已知高程的水准点，图中箭头表示水准测量前进方向，路线上方的数字为测得的两点间的高差(以 m为单位)，路线下方数字为该段路线的
27、长度(以 km 为单位)，试计算待定点 1、2、3 点的高程。21解算如下：第一步计算高差闭合差： )(3729.430.)( mHhf 始终测第二步计算限差： (814.704Lfh 容因为 ，可进行闭合差分配。容hf第三步计算每 km 改正数： kmLV/50第四步计算各段高差改正数： 。四舍五入后，使 。iin0 hifv故有：V 1=-8mm，V 2=-11mm，V 3=-8mm，V 4=-10mm。第五步计算各段改正后高差后，计算 1、2、3 各点的高程。改正后高差=改正前高差+改正数 ViH1=HBM-A+(h1+V1)=45.286+2.323=47.609(m)H2=H1+(h
28、2+V2)=47.509+2.802=50.411(m)H3=H2+(h3+V3)=50.311-2.252=48.159(m)HBM-B=H3+(h4+V4)=48.059+1.420=49.579(m)问题思考：1.设 A 为后视点， B 为前视点， A 点的高程是 20.123m.当后视读数为 1.456m,前视读数为1.579m,问 A、 B 两点的高差是多少? B、 A 两点的高差又是多少？绘图说明 B 点比 A 点高还是低?B 点的高程是多少?2.何为视准轴?何为视差?产生视差的原因是什么?怎样消除视差?3.水准仪上圆水准器与管水准器的作用有何不同?，何为水准器分划值？4.转点在水准测量中起到什么作用？22
