工程测量实训教案

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课题： 水准仪操作和水准路线观测 教学目的要求： 掌握DS3型水准仪的操作方法以及水准路线的实测

方法

教学重点、难点： 水准仪操作 授课方法： 讲授、实际操作 教学参考及教具（含多媒体教学设备）： 教材

授课执行情况及分析：大部分学生基本能够理解，掌握良好。学生基本会操作。

板书设计或授课提纲

一. 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 1、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。

水准点(Bench Mark) 二. 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) 三.水准路线 水准路线(leveling line) 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(closed leveling line)。由已知点 BM1——已知点 BM1 2.附合水准路线(annexed leveling line)。由已知点 BM1——已知点 BM2

3.支水准路线(spur leveling

line)。

由已知点 BM1——某一待定水准点 A。

四.水准测量的实施(外业) 水准测量的实施(外业) a) 观测要求 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-h’±≤5mm;双面尺法，①红黑面读数差±≤3mm ② h黑

-h 红±≤5mm。

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课题： 水准测量的内业数据处理方法

教学目的要求： 掌握水准测量的内业数据处理方法 教学重点、难点： 平差计算、闭合差分配 授课方法： 讲授、学生处理数据 教学参考及教具（含多媒体教学设备）： 教材

授课执行情况及分析：大部分学生基本能够理解，掌握良好。 大部分学生可以在教室的指导下完成数据的处理。

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(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。 二.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长度(以 km 为 单位),试计算待定点 1、2、3 点的高程。

解算如下： 第一步计算高差闭合差： f h = ∑ h测 ( H 终 H 始 ) = 4.330 4.293 = 37(mm) 第二步计算限差： f h容 = ±40 L = ±40 7.4 = ±108.8(mm) 因为f h < f h容 ，可进行闭合差分配。

第三步计算每 km 改正数： V0 =

fh = 5mm / km L

第四步计算各段高差改正数： Vi = V0 ni 。四舍五入后，使 ∑ vi = f h 。 故有：V1=-8mm,V2=-11mm,V3=-8mm,V4=-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+(h2+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)

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课题： 三、四等水准测量 教学目的要求： 掌握三、四等水准测量的观测步骤以及数据处

理

教学重点、难点： 数据处理方法与精度评价 授课方法： 讲授、学生操作 教学参考及教具（含多媒体教学设备）： 教材

授课执行情况及分析：大部分学生基本能够理解，掌握良好。 一部分学生可以当堂完成数据的采集。

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(3)视距差累积值∑di=前站的视距差累积值∑di-1 +本站的前后视距差 di (4)黑红面读数差=黑面读数+K-红面读数。 (K= 4787mm 或 4687mm) (5)黑面高差 h 黑=黑面后视中丝-黑面前视中丝 (6)红面高差 h 红=红面后视中丝-红面前视中丝 (7)黑红面高差之差=h 黑-(h 红±0.100m) (8)高差中数(平均高差)= [h 黑+(h 红±0.100m)]/2 (9)水准路线总长 L=∑后视距+∑前视距

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课题： 经纬仪基本操作与水平角观测原理

教学目的要求： 掌握经纬仪的基本操作方法与水平角的概念

教学重点、难点： DJ6的对中、整平 授课方法： 讲授、学生动手操作 教学参考及教具（含多媒体教学设备）： 教材

授课执行情况及分析：大部分学生基本能够理解，掌握良好。 学生基本都能掌握操作过程。

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一、 DJ6 光学经纬仪的构造如图 3-2: 1、照准部(alidade) 2、水平度盘(horizontal circle) 3、基座(tribrach)

二、 J6 的读数方法分微尺测微器读数法： (1)如图，分微尺的分划值为 1ˊ,估读到获 0.1ˊ(即：6")。 (2)“H”——水平度盘读数， “V”——竖直度盘读数。

三、 J2 光学经纬仪的构造如图与 J6 相比，增加了： 1.测微轮——用于读数时，对径分划线影像符合。 2.换像手轮——用于水平读数和竖直读数间的互换。 3.竖直读盘反光镜——竖直读数时反光。

四、 J2 的读数方法一般采用对径重合读数法——转动测微轮，使上下分划线精确重合后读数。 (见图)

五、 经纬仪的安置内容及要求： 对中 (centering) 整平(leveling) ±≤3mm ≤1 格

1、垂球对中整平法步骤 垂球对中整平法步骤 (1)移动或伸缩三脚架(粗略对中) (2)脚架头上移动仪器(精确对中) (3)旋转脚螺旋使水准管气泡居中(整平) (4)反复(2)(3)两步。 、 2、光学对中整平法步骤 、 (1)大致水平大致对中

眼睛看着对中器，拖动三脚架 2 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 2 个脚，使圆水准气泡居中。 (3)旋转三个脚螺旋精平 按“左手大拇指法则”旋转三个脚螺旋，使水准管气泡居中。 1)转动仪器，使水准管与 1、2 脚螺旋连线平行。 2)根据气泡位置运用法则，对向旋转 1、2 脚螺旋。 3)转动仪器 900,运用法则，旋转 3 脚螺旋。 (4)架头上移动仪器，精确对中 (5)脚螺旋精平。 (6)反复(4)(5)两步。 、

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课题： 测回法与方向观测法

教学目的要求： 掌握经纬仪施测水平角的基本方法以及数据处理 教学重点、难点： 测回法与方向观测法 授课方法： 讲授 教学参考及教具（含多媒体教学设备）： 教材

授课执行情况及分析：大部分学生基本能够理解，掌握良好。 学生可以掌握测回法。

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(3)脚螺旋精平——左手大拇指法则 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 90 ,运用法则，旋转脚螺旋 3 。 (4)架头上移动仪器，精确对中 架头上移动仪器， (5)脚螺旋精平 反复( 、 5 两步。 反复(4)(5)两步。 ( 二、瞄准方法 步骤：粗瞄—制动—调焦—微动精瞄。 步骤 粗瞄—制动—调焦—微动精瞄。 粗瞄 两个基本概念： 两个基本概念 盘左(正镜) 、盘右(倒镜)0

三、测回法1.适用：两个方向的单角(∠AOB) .适用： 。 2.观测步骤： .观测步骤： 0X´ (1) 盘左瞄准左边 A,配度盘至 0 0 0X´,读取 a1。 ) , 则上半测回角值： (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。 ) 倒镜成盘右， , 则下半测回角值： (4) 逆时针旋转瞄准左边 A,读取 a2。 则下半测回角值：β2=b2-a2 ) , 角值。 (5) 计算角值。若β1-β2≤± ) 计算角值 β ≤±40"(图根级)则有： β = (β1+β2)/2 (图根级)则有： β 3.记录格式 .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： 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。 .适用： 2.观测步骤： .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) .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≤ 18′′ 。对 J6 不作要求。 (2)半测回归零差： 对 J2,≤ 12′′ ;对 J6,≤ 18′′ 。 ≤ ≤ (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≤ 12 ′′ ;对 J6≤ 24 ′′ 。 方向观测法小结：

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课题： 竖直角观测

教学目的要求： 掌握经纬仪观测竖直角的方法与数据计算 教学重点、难点： 经纬仪观测竖直角的方法与数据计算 授课方法： 讲授 教学参考及教具（含多媒体教学设备）： 教材

授课执行情况及分析：大部分学生基本能够理解，掌握良好。 学生基本可以掌握竖直角测量方法。

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故有： 同理： 一测回竖直角

α左=90°-L α右=R-270° α=(α左+α右)/2

2.逆时针注记形式 有：α左=L-90° α右=270°-R 一测回的竖直角为：α=(α左+α右)/2 三.竖盘指标差(index error of vertical circle) 竖盘指标差(index 1、定义 由于指标线偏移，当视线水平时，竖盘读数不是恰好等于 90°或 270°上， 而是与 90°或 270°相差一个 x 角，称为竖盘指标差。当偏移方向与竖盘注记增 加方向一致时，x 为正，反之为负。 2、计算公式 (1)指标差：x=(L+R-360°)/2 对于顺时针注记的： 正确的竖直角α=(90°+x) -L=α左+x α=R-(270°+x)=α右-x (2)结论：取盘左盘右的平均值，可消除指标差的影响。 四. 竖直角的观测及记录(格式见表) 格式见表) 一般规范规定，指标差变动范围，J6≤ 25′′ 、J2≤ 15′′ 。

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课题： 钢尺量距

教学目的要求： 掌握钢尺量距的基本方法以及数据处理 教学重点、难点： 钢尺量距的精密测量方法 授课方法： 讲授、实际操作 教学参考及教具（含多媒体教学设备）： 教材

授课执行情况及分析：大部分学生基本能够理解，掌握良好。 学生能够互相配合，完成钢尺量距。

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