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

《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

《水利工程测量实训》

三、教学重难点和教学建议

教学重难点：

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：

（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

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

学习形式及学时

指

周日期

辅课小课其导备

教学内容

导程组程教注

次时刻

答作讨实师

疑业论践它

1实习动员、检验校正仪器2

2图根水准测量（包括外业、内业工作）7

3图根导线测量（包括外业、内业工作）7

4大比例尺地势图测绘及整饰9

5水工建筑物放样3

6识图、用图或工地参观3

7编写实训报告5

8合计36

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

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，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。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

1、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。

３．１．1水平角测量原理

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0o～360o。

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β为

β=b-a(3-1)

３．1．2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0o～+90o；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0o～-90o。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。

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3-3DJ6型光学经纬仪

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

水平度盘是一个光学玻璃圆环，其上顺时针刻有0o～360o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

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

3．2．2一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1o，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1o的分数，二者相加，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112o54'00''；读数窗中下方V为竖直度盘影像，读数为

89o06'18''。

．2．3一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

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

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3-5经纬仪整平

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

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。

3．3．1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β。

一、操作步骤

二、注意事项

3．3．2方向观测法(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

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

仪器级别半测回来零差一测回内2C互差同一方向值各测回互差

J2

J6(无此项要求)

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)(3-2)

2.运算各方向的平均读数

平均读数＝(3-3)

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.运算相邻目标间的水平角值

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90o，盘右为270o(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。

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90o或270o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=(α-α)/2

RL