《工程测量技术》课程单元教学设计1.doc

《工程测量技术》课程单元教学设计
授课教师：李士涛 NO:01
单元标题
项目一工程测量的基本任务
任务1测量基础绪论
任务2水准测量原理与水准仪认识
任务3水准仪认识实习
课时
5
授课班级

授课时间
2011 年 月 日
授课地点
修远楼
教学目标
能力目标
1、掌握测量技术的概念、工作任务和作用；
2、知道完成测量的工作任务对地球的形状与大小的要求；
3、认识水准尺构造；
4、能熟练操作、使用水准仪；
知识目标
1、熟悉地面点位的确定要素与确定方法；
2、熟悉测量工作组织原则、方法、程序与工作内容。
3、掌握水准仪、水准尺构造认识；
4、掌握水准仪操作、使用
任务
与
案例
①确定测量工作组织原则、方法与工作内容
②水准仪、水准尺构造认识；水准仪操作、使用；
教学
重点
难点
及
解决
方法
重点：1. 知道完成测量的工作任务对地球的形状与大小的要求
2. 熟悉地面点位的确定要素与确定方法
3. 认识水准尺构造
4. 能熟练操作、使用水准仪
难点：1、熟悉地面点位的确定要素与确定方法
2、能熟练操作、使用水准仪
解决方法：
1.在教师的指导下，班级同学自由组合，每5－7人为一组，成立一个模拟测量小组，测量小组性质为施工队，列明测量小组人员岗位分工。
2.要求学生轮换角色，注意学生的合作情况，让学生都了解每个任务的处理流程。
3.教学中由具体任务入手，引导学生由浅入深，由简到繁地深入分析，运用实物、图示、演示，分阶段分步骤进行知识指导，最后由学生完成岗位的工作任务。
4.应用学中做、做中学，通过小组现场操作归纳总结知识，由学生自己完成岗位的工作任务。
教学准备
1.学生课前预习本次课相关内容，教师提供完成任务的资料
2.配备多媒体教室、水准仪一套
序
号
教学过程
教学内容
教师
活动
学生活动
时间分配(分)
1
课程总体介绍
介绍课程的性质、学习重难点、教学方式、学习方法、考核方法及教学要求等内容。
《工程测量技术》课程内容总体介绍：
课程性质：是专业核心基础课程，是未来道桥工作的重中之重。
学习重点：道桥的工作的测量定位与测量放样等典型任务的操作。
学习难点：导线的控制测量，道路特殊曲线的测量等。
教学方式：采用现场模拟、实物演示等手段，以项目为载体，典型任务操作的形式进行教学。
学习方式：以测量小组为单位，以小组人员为主体，教师辅导、自主学习。
教核方式：过程性考核和终结性考核相结合的方式进行学业评价。具体表现为：过程性考核×30％+终结考核×70％。
1、过程性考核：按项目进行考核：过程表现之小组评价20%+过程表现之教师评价30%+过程表现之操作评价50%
2、终结性考核：期末卷面测评成绩。
教学要求：配备多媒体教室、测量软件设施，测量仪器等实物资料。
讲解
听
5
2
任
务
1
任务1测量基础绪论
【任务资料1】工程测量学是研究什么的，其任务有哪些，测量岗位是一个很重要的岗位，小华想要掌握好这个岗位的操作，还需从头开始。
讲解
听、记
2

1、工程测量的任务
工程测量学是研究如何确定地球表面上点的位置；如何将地球表面的地貌、地物、行政和权属界限测绘成图；如何确定地球的形状和大小；以及将规划设计的点和线在实地上定位的科学。工程测量的任务包括两个部分：测绘和测设。
2.地球表面点的定位方法
测量工作的基本任务是确定地面的空间位置。在一般工程测量中，确定地面点的空间位置，通常需用三个量，即该点在一定坐标系下的三维坐标。
2.1地球的形状和大小
尽管地球的表面高低不平，很不规则，甚至高低相差较大但是这样的高低起伏，相对于半径为6371km的地球来说还是很小的，又由于海洋面积约占整个地球表面的71%，陆地面积约占整个地球表面积的29%，因此，可以把海水延伸至所包围的地求形体看作地球的形状。一个自由静止的海水面，向陆地延伸而形成一个闭合曲面，这个曲面称为水准面。由于海水有潮汐，海水面时高时低因此，水准面有无数个，我们将其中一个与平均海平面相吻合的水准面为大地水准面。

3
任务指导
2.2高斯平面直角坐标系
根据高斯-克吕格尔投影所建立的平面坐标系称高斯平面直角坐标系。高斯－克吕格尔投影属于横轴切圆柱正形投影。可以设想将截面为椭圆的一个圆柱体面套在地球椭球的外面（见图1-1），圆柱的中心轴EE1在赤道面内，圆柱面同椭球面相切在中央子午线上。按正形条件将中央子午线东、西各一定经度范围内的地区投影到圆柱面上，然后将该圆柱面展开成一平面，就得出中央子午线两侧的一部分地区在平面上的投影（见图1-3）。地球椭球赤道的投影也是直线，且与中央子午线正交，以前者为横轴，即y轴，东向为正；后者为纵轴，即x轴，北向为正；两者的交点O为原点，这就形成了高斯平面直角坐标系。

图1-1
高斯－克吕格尔将地球椭球面按子午线划分成适当个数的投影带，带宽一般分为6°、3°和1.5°等3种。每一投影带采用各自独立的高斯平面坐标系(见图1-1b)，并规定y坐标加上500公里，以避免出现负值。为了表示任一点所在的投影带，又规定y坐标值前加上二位数，以表示投影带号。x坐标值无论在哪一投影带内都是由赤道起算的实际值。
2.3高程系统
地面点到某一高程基准面的垂直距离称为地面点的高程。常用的高程基准面有参考椭球体面和大地水准面，其相应的高称为大地高和海拔高。地面上任意两点之间的高程之差称为高差。
1980年以前，我国主要采用“1956年黄海高程系”，它利用青岛验潮站1950~1956年观测的潮位成果求得的黄海平均海水面作为高程的零点，后改用1953~1979年的观测资料重新进行计算，并将计算结果命名为“1985年国家高程系统”。由于高程基准面发生了变化，因此，这两个高程系统存在一定的差异，它们的关系如下： H85=H56-0.029
主持
学
生
听
30

3、测绘工作的基本原则
一、测绘的基本工作
测绘工作的主要任务是确定地面点与点之间的平面和高程位置的关系，
水平角、水平距离和高差是确定地面点位置关系的三个基本几何要素，测量地面点的水平角、水平距离和高差是测量的基本工作
二、测绘的基本原则
就是从整体到局部，先控制后碎部，步步有检核的原则。

4
任务处理流程
【任务解答】通过上面知识的了解，基本了解了测量的主要工作内容，对于如何解决点的位置数据问题，还需进一步学习。
辅导
讨论
3
5
任务
2
任务2水准测量原理与水准仪认识
【任务资料2】1、现有两个人要求将他们的高低进行比较，同时求出身高差多少的测量方法
2、现有两座山要求将他们的高低进行比较，同时求出高度差多少的测量方法
【相关岗位】测量员等。

主持
辅
导
5

1 水准测量原理
1.1基本原理:
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。大地水准面
hAB
A
B
HA
HB=HA+hAB
水平视线
水准尺
水准尺
a
b
前进方向

A——后视点 a——后视读数； B——前视点 b——前视读数
1、A、B两点间高差: hAB=a-b
B点的高程: HB=HA+ hAB
视线高程 Hi= HB+b=HA+ a

6
任务指导
1.2转点TP(turning point)的概念
若A、B 两点间布设一些过渡点（转点）1、2、3…，将其分为n段，则用水准仪分别测得各段高差为h1， h2… hn，则有：
hAB=h1+ h2+…..+ hn =(a1-b1)+(a2-b2)+…..+(an-bn)=Sa-Sb
2水准仪的构造和使用
2.1水准仪的等级： DS05、DS1、DS3、DS10、 DS20
D—大地测量仪器 S—水准仪
数字 — 表示仪器的精度，即每千米往、返测得高差中数的中误差（mm）。
水准仪的作用是提供一条水平视线；工程测量中常使用DS3型水准仪，该仪器；精度为±3mm/km。
2.2DS3型水准仪的构造
主要由望远镜、水准器、基座三部分组成。
1、望远镜(telescope)由物镜、目镜、十字丝三个部分组成
2、水准器(bubble)由圆水准器(circular bubble) ：用于整平；水准管(bubble tube) ：用于精平。特性：气泡始终向高处移动。
3、基座(tribrach) 仪器与脚架的连接部件
3水准仪的安置和使用
操作程序：安置水准仪—粗平—瞄准—精平—读数
（一）安置水准仪
（二）粗平： 调节脚螺旋，使圆水准气泡居中。
1．方法：对向转动脚螺旋使气泡移至两螺旋方向中间；转动另一脚螺旋，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
（三） 瞄准水准尺
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：反复交替调节目镜和物镜对光螺旋。
（四）精平
1、方法：调节微倾螺旋，使水准管气泡成像抛物线符合。
2、说明：自动安平水准仪（compensator level），不需进行精平。
（五）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。
讲解、演示、诱导
听看做
50
7
任务处理流程

任务活动1 可以将两人并到一处，可直接进行高低比较，可通过尺子直接量出高低的量。
任务活动2 可以利用水准仪，通过水准测量精密的测出直接量出两座山的高度差值。
【注意点】 水准测量时对仪器的精确度进行检查；
水准尺进行检查，测量时尺要扶直，
测量时转点上要放尺垫
主持
讨
论
代表
发
言
5
8
任务
3
任务3水准仪认识实习
【任务资料3】1、每位同学掌握水准仪的认识；2、每位同学掌握水准仪的安置3、每位同学掌握水准仪的读数与一测站的高差测量。
主持
辅
导
5

水准测量（Leveling）的实习
一、实习任务：
1．了解S3级水准仪各个部分，各个螺旋的名称、作用和操作方法；
2．练习水准仪的安置和整平；
3．练习望远镜的使用和在望远镜中读标尺的方法；
4．练习计算两点高差的方法。
二、实习工具：水准仪（Level） 三脚架 水准尺 自备工具
三、注意事项：
1、 水准尺要竖直，不得无人乱放；
2、 不得坐在仪器的箱子上；
3、 记录不能涂改，不能编造数据；
4、 操作要规范，不得随意旋转螺旋；
四、实习要求：
1．各组把仪器安置在指定的地点，面向预先安置好的4根标尺；
2．首先熟悉一下水准仪的构造，各部分的名称，作用和操作方法；
3．练习用圆水准器安平仪器，用望远镜照准标尺，用微倾螺旋使气泡符合，依次读取4根标尺的读数，并计算相邻点间的高差、和；
4．每人轮流做一遍。从第二人开始工作时，每人改变一下仪器高；
5．填写实习记录(表1)，每人交l份。
在实习完之前应将报告上交给指导老师审批签字
五、实习步骤：
水准仪的安置和使用
（一）水准仪的安置：
1、 架设仪器（主要讲架设三脚架要求和方法）
2、 粗整平→调节脚螺旋使圆水准气泡居中；
3、 照准→十字丝明亮→瞄准目标→物镜清晰→消除视差；

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任务指导
a粗瞄准:通过准星将目标移入视场内
b目镜对光:调节目镜调焦螺旋使十字丝明亮
c物镜对光:调节物镜调焦螺旋使目标清晰的出现在十字丝板上
d消除视差: 当目标随眼睛在目镜后移动而移动时,说明有视差存在,则重复b、c即可
e精瞄准：调节微动螺旋将目标移至十字丝竖丝上精平→调节微倾螺旋使管水准气泡居中；
4、 读数→估读到毫米；
六、水准测量的实施
1、 测定两点之间的高差，操作步骤：
1） 由起点开始分段测量（望远镜视距长度加以说明）
2） 每组由后视引前视顺序读数（说明其重要性）
3） 求出每段高差h= a-b=后-前（说明其原因）
七、记录
将测量的数据记录：要求：客观、整洁，正确
测点
水准尺读数
高差
高程
后视
前视
+
-
A

ZD1

ZD 2

ZD3

B

现场操作、演示、诱导
看、做
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课
堂小结

本次课介绍了《工程测量技术》课程性质、内容结构、学习方法、学习要求等基本信息，通过进行测量人员分工，掌握了测量的基础、任务工作、工作分工、水准测量知识，熟练掌握水准测量操作处理，树立学生“诚信为本、操守为重、遵循准则、不做假” 的专业理念，养成团队合作作风。
主持
组
长
发
言
8
11
课后
训练
1．使用一对脚螺旋时，为什么要相对地旋转？
2．使用望远镜时，为什么一定要先调目镜，再调物镜对光螺旋？
3．怎样使用微动螺旋？什么情况下微动螺旋会不起作用？
4．为什么照准标尺的方向改变后，要重新用微倾螺旋使气泡符合？
主持
做
8
课后记

7