建筑测量实训教案.docx

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建筑测量实训教案

江苏省技工院校

教案首页

授课

日期

2.15

2.16

2.22

2.23

班级

10建筑

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、仪器和工具

一．水准仪的使用

二．水准点（BenchMark）

三．水准路线（levelingline）

四．水准测量的实施（外业）

教学活动及板书设计

一、仪器和工具

（一）水准仪（level）

1．望远镜（telescope）——由物镜、目镜和十字丝（上、中、下丝）三部分组成。

2．水准器（bubble）有两种：

圆水准器（circularbubble）——精度低，用于粗略整平。

水准管（bubbletube）——精度高，用于精平。

特性：

气泡始终向高处移动。

3．基座（tribrach）

（二）水准尺（levelingstaff）——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（staffplate）

放置在转点上，为防止观测过程中水准尺下沉。

二、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（tiltlevel），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（compensatorlevel），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。

三、水准点（BenchMark）

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）

四、水准路线（levelingline）

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（closedlevelingline）。

由已知点BM1——已知点BM1

2．附合水准路线（annexedlevelingline）。

由已知点BM1——已知点BM2

3．支水准路线（spurlevelingline）。

由已知点BM1——某一待定水准点A。

五、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-h’5mm；双面尺法，①红黑面读数差3mm②h黑-h红5mm。

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授课

日期

2.29

3.1

3.7

3.8

班级

10建筑

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。

板书设计或授课提纲

一、水准测量的成果处理（内业）

二．水准测量的成果实例

教学活动及板书设计

一、水准测量的成果处理（内业）

（一）计算闭合差：

1．闭合水准路线：

2．附合水准路线：

（二）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：

式中，

——高差闭合差限差，单位：

mm

L——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。

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：

第二步计算限差：

因为

，可进行闭合差分配。

第三步计算每km改正数：

第四步计算各段高差改正数：

。

四舍五入后，使

。

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Vi

H1=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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授课

日期

3.14

3.15

3.21

3.22

班级

10建筑

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。

板书设计或授课提纲

一、适用：

平坦地区的高程控制测量。

二、精度要求和技术要求。

三、作业方法

教学活动及板书设计

一、适用：

平坦地区的高程控制测量。

二、精度要求和技术要求。

（见表）

三、作业方法

1、每站观测程序（见图）

（1）顺序——“后前前后”（黑黑红红）；一般一对尺子交替使用。

（2）读数——黑面按“三丝法”（上、中、下丝）读数，红面仅读中丝。

2、计算与记录格式（见P114表6-12）

（1）视距=100×|上丝-下丝|

（2）前后视距差di=后视距-前视距

（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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授课

日期

3.28

3.29

4.5

班级

10建筑

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。

板书设计或授课提纲

§3.1角度测量概念

一．水平角定义

二．竖直角定义

§3.2光学经纬仪（opticaltheodolite）的使用

一、DJ6光学经纬仪的构造

二、J6的读数方法

三、J2光学经纬仪的构造

四、J2的读数方法

五、经纬仪的安置

教学活动及板书设计

§3.1角度测量概念

角度测量（angularobservation）包括水平角（horizontalangle）测量和竖直角（verticalangle）测量。

一、水平角定义

从一点出发的两空间直线在水平面上投影的夹角即二面角，称为水平角。

其范围：

顺时针0º~360º。

二、竖直角定义

在同一竖直面内，目标视线与水平线的夹角，称为竖直角。

其范围在00~±900之间。

如图当视线位于水平线之上，竖直角为正，称为仰角；反之当视线位于水平线之下，竖直角为负，称为俯角。

§3.2光学经纬仪（opticaltheodolite）的使用

经纬仪是测量角度的仪器。

按其精度分，有DJ6、DJ2两种。

表示一测回方向观测中误差分别为

、

。

一、DJ6光学经纬仪的构造

如图3-2：

1、照准部（alidade）

2、水平度盘（horizontalcircle）

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）3mm

整平（leveling）1格

1、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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授课

日期

4.11

4.12

4.18

4.19

班级

10建筑

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。

板书设计或授课提纲

§3.3水平角测量（horizontalangleobservation）

一、经纬仪（theodolite,transit）的安置

二、瞄准方法

三、测回法

四、方向观测法

教学活动及板书设计

§3.3水平角测量（horizontalangleobservation）

常用的有：

测回法（methodofobservationset）

方向观测法（methodofdirectionobservation）。

一、经纬仪（theodolite,transit）的安置

内容及要求：

对中（centering）3mm

整平（leveling）1格

1、垂球（plumbbob）法

2、光学对中器（opticalplummet）法

（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：

（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：

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：

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授课

日期

4.25

4.26

5.2

5.3

班级

10建筑

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。

板书设计或授课提纲

§3.4竖直角测量

一．竖直度盘（verticalcircle）的构造

二．竖直角（verticalangle）的计算公式

三．竖盘指标差（indexerrorofverticalcircle）

四．竖直角的观测及记录（格式见表）

教学活动及板书设计

§3.4竖直角测量

一、竖直度盘（verticalcircle）的构造

1．包括:

（1）竖盘（verticalcircle）、竖盘指标水准管（verticalindexbubbletube）和（3）竖盘指标水准管微动螺旋。

后两部分可采用竖盘指标自动归零补偿器（verticalindexcompensator）来替代。

2．指标线固定不动，而整个竖盘随望远镜一起转动。

3．竖盘的注记形式有顺时针与逆时针两种。

二、竖直角（verticalangle）的计算公式

1．顺时针注记形式

故有：

α左=90°-L

同理：

α右=R-270°

一测回竖直角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

i.竖盘指标差（indexerrorofverticalcircle）

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）

一般规范规定，指标差变动范围，J6≤

、J2≤

。

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授课

日期

5.9

5.10

5.16

5.17

班级

10建筑

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。

板书设计或授课提纲

§4.1钢尺量距（steeltapemeasuring）

一．量距工具

二．钢尺量距

教学活动及板书设计

§4.1钢尺量距（steeltapemeasuring）

二、量距工具

有：

钢尺（steeltape）、标杆（measuringbar）、垂球（plumbbob）、测钎（measuringrod）、温度计（thermometer）、弹簧秤（springbalance）。

三、钢尺量距

钢尺量距最基本的要求——平、准、直

按精度分：

一般量距和精密量距

（一）一般量距步骤

1．定线（linealignment）。

按精度分：

目估法和经纬仪法。

2．丈量。

（1）喊“预备”、“好”前后尺手同时读数。

（2）在山区丈量时，可采用平量法、斜量法。

3．内业成果整理。

丈量精度用“相对误差”来衡量：

要求：

一般量距≤1/3000（平坦），≤1/1000（山区）。

（二）精密量距步骤（*）

1．经纬仪定线。

在桩顶画出十字线。

2．精密丈量。

（1）前尺手零端用标准拉力拉紧钢尺。

（2）前读尺员发“预备”，后读尺员发“好”；此时前后尺手同时读数。

（3）移动后尺整厘米刻划，按上述方法再测二次，三次较差不超限时（一般不得超过2~3mm），取平均值作为尺段结果。

每测完一尺段，用温度计读取一次温度。

（4）要进行往返测量。

记录格式见课本。

3．测量各桩顶间高差。

4．内业成果整理

某钢尺的尺长方程式：

——钢尺在t温度时的实际长度；

——钢尺的名义长度

——检定时，钢尺实际长与名义长之差；

——钢尺的膨胀系数

——钢尺使用时的温度；

——钢尺检定时的温度

斜距

的各项改正：

（1）尺长改正

（2）温度改正

（3）倾斜改正

故斜距

经改正后为：

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授课

日期

5.23

5.24

5.30

5.31

班级

10建筑

课题：

导线内业（闭合导线）

教学目的要求：

掌握闭合导线的内业数据处理方法

教学重点、难点：

闭合导线的内业数据处理方法

授课方法：

讲授、学生数据处理

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。

大部分学生能够进行数据处理。

板书设计或授课提纲

闭合导线平差计算步骤：

1、绘制计算草图，在图上填写已知数据和观测数据。

2、角度闭合差的计算与调整

3、按新的角值，推算各边坐标方位角。

4、按坐标正算公式，计算各边坐标增量。

5、坐标增量闭合差的计算与调整

6、坐标计算

教学活动及板书设计

闭合导线平差计算步骤：

1、绘制计算草图，在图上填写已知数据和观测数据。

2、角度闭合差的计算与调整

计算闭合差：

计算限差：

（图根级）

若在限差内，则按平均分配原则，计算改正数：

计算改正后新的角值：

3、按新的角值，推算各边坐标方位角。

4、按坐标正算公式，计算各边坐标增量。

5、坐标增量闭合差的计算与调整

计算坐标增量闭合差。

有：

导线全长闭合差：

导线全长相对闭合差：

（2）分配坐标增量闭合差。

若K<1/2000（图根级），则将

、

以相反符号，按边长成正比分配到各坐标增量上去。

并计算改正后的坐标增量。

6、坐标计算

根据起始点的已知坐标和经改正的新的坐标增量，来依次计算各导线点的坐标。

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授课

日期

6.6

6.7

6.13

6.14

班级

10建筑

课题：

导线内业（附合导线）

教学目的要求：

掌握附合导线的内业数据处理方法

教学重点、难点：

附合导线的内业数据处理方法

授课方法：

讲授、学生数据处理

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。

大部分学生能够进行数据处理。

板书设计或授课提纲

1、角度闭合差的分配与调整

2、坐标增量闭合差的计算

教学活动及板书设计

附合导线平差计算

说明：

与闭合导线基本相同，以下是两者的不同点：

1、角度闭合差的分配与调整

◆方法一：

（1）计算方位角闭合差：

（2）满足精度要求，若观测角为左角，则将fα反符号平均分配到各观测角上；若观测角为右角，则将fα同符号平均分配到各观测角上。

◆方法二：

（1）计算角度闭合差

，其中，

的计算公式如下：

左角：

右角：

（2）满足精度要求，将fβ反符号平均分配到各观测角上。

2、坐标增量闭合差的计算

例题：

P102表5-6

查找导线测量错误的方法

角度闭合差如果超限，则测角有误；如果角度闭合差符合要求，导线相对闭合差大大超限，则可能是边长测错。

此时，必须采取一定的方法进行检查，对可能有误的边角进行重测。

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授课

日期

6.20

6.21

班级

10建筑

课题：

交会定点方法

教学目的要求：

掌握交会定点的概念及方法

教学重点、难点：

前方交会、后