《土木工程測(cè)量》課程教案課程名稱：土木工程測(cè)量課程號(hào)：課程學(xué)分：2參考學(xué)時(shí)：32課程性質(zhì)：專業(yè)核心課適用專業(yè)：高等院校土建類專業(yè)上課時(shí)間：授課教師：負(fù)責(zé)人：審核單位：年月日-1-一、課程基本信息課程名稱土木工程測(cè)量課程號(hào)課程性質(zhì)專業(yè)核心課開課部門課程負(fù)責(zé)人課程團(tuán)隊(duì)授課學(xué)期學(xué)分/學(xué)時(shí)2/32授課語(yǔ)言漢語(yǔ)課程簡(jiǎn)介《土木工程測(cè)量》是土木工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，主要任務(wù)是使學(xué)生掌握測(cè)量學(xué)的基本知識(shí)、基礎(chǔ)理論和基本技能，為解決土木工程勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、管理中的實(shí)際測(cè)量問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。通過(guò)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生系統(tǒng)地掌握土木工程測(cè)量的基本理論和知識(shí)，熟練使用自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、全站儀、GPS等現(xiàn)代常用測(cè)量?jī)x器和工具，具備測(cè)量、計(jì)算和繪圖的能力，達(dá)到測(cè)量員的知識(shí)和技能水平，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神、一絲不茍的工作態(tài)度和吃苦耐勞的意志。課程內(nèi)容通常包括緒論、水準(zhǔn)測(cè)量、角度測(cè)量、距離測(cè)量、測(cè)量誤差的基本知識(shí)、小地區(qū)控制測(cè)量、地形圖測(cè)繪、地形圖應(yīng)用、測(cè)設(shè)基本工作、建筑施工測(cè)量、道路橋梁和隧道施工測(cè)量、測(cè)繪新技術(shù)等。采用理論講授與實(shí)踐操作相結(jié)合的方式，課堂實(shí)驗(yàn)較多，通常一堂理論講授結(jié)束后會(huì)馬上進(jìn)行課后實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)以小組為單位進(jìn)行，增強(qiáng)學(xué)生之間的溝通交流與團(tuán)隊(duì)合作。授課班級(jí)

二、課程授課教案項(xiàng)目五講課主題小地區(qū)控制測(cè)量學(xué)時(shí)4學(xué)時(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：(1)了解小地區(qū)控制平面控制測(cè)量、高程控制測(cè)量的布設(shè)方法，控制測(cè)量的等級(jí)、精度要求和有關(guān)規(guī)范；(2)掌握導(dǎo)線測(cè)量的外業(yè)測(cè)量、內(nèi)業(yè)計(jì)算；(3)掌握四等水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)測(cè)量和內(nèi)業(yè)計(jì)算。技能目標(biāo)：(1)能夠熟練進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量，求未知點(diǎn)的坐標(biāo)；(2)能夠熟練進(jìn)行四等水準(zhǔn)測(cè)量，求未知點(diǎn)的高程。素質(zhì)目標(biāo)：(1)培養(yǎng)在學(xué)習(xí)和工作過(guò)程中遵守相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的習(xí)慣；(2)培養(yǎng)勤奮學(xué)習(xí)的態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。教學(xué)設(shè)計(jì)授課提綱及重難點(diǎn)分析教學(xué)方法及課程思政設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)間任務(wù)一認(rèn)識(shí)控制測(cè)量一、任務(wù)引入工程項(xiàng)目動(dòng)工之前首先要做測(cè)量工作?？刂茰y(cè)量是必有的步驟。就像萬(wàn)丈高樓先要打好基礎(chǔ)，漫漫長(zhǎng)路要有指明燈?？刂茰y(cè)量是保證測(cè)量精度必需的工作環(huán)節(jié)。二、資源準(zhǔn)備1.教學(xué)設(shè)備與工具(1)多媒體設(shè)備；(2)寫字板、計(jì)算器、筆、三角板和記錄簿。2.安全要求及注意事項(xiàng)不打鬧、不抽煙，注意人身安全和儀器使用安全。3.參與人員組織及職位分工(見表5-1)三、相關(guān)知識(shí)1.控制測(cè)量1)目的與作用(1)為測(cè)圖或工程建設(shè)的測(cè)區(qū)建立統(tǒng)一的平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。(2)控制誤差的積累。(3)作為進(jìn)行各種細(xì)部測(cè)量的基準(zhǔn)，分組作業(yè)。2)有關(guān)概念(1)小地區(qū)(小區(qū)域)：不必考慮地球曲率對(duì)水平角和水平距離影響的范圍。(2)控制點(diǎn)：具有精確可靠平面坐標(biāo)或高程的測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)。(3)控制網(wǎng)：在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)選擇若干有控制意義的點(diǎn)(控制點(diǎn))，按一定的規(guī)律和要求構(gòu)成的網(wǎng)狀幾何圖形。(4)控制測(cè)量：測(cè)定控制點(diǎn)位置的工作。3)控制測(cè)量分類(1)按內(nèi)容分：平面控制測(cè)量，測(cè)定各平面控制點(diǎn)的坐標(biāo)X、Y；高程控制測(cè)量，測(cè)定各高程控制點(diǎn)的高程H。(2)按精度分：一等、二等、三等、四等。(3)按方法分：天文測(cè)量、常規(guī)測(cè)量(三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、水準(zhǔn)測(cè)量)、衛(wèi)星定位測(cè)量。(4)按區(qū)域分：國(guó)家控制測(cè)量、城市控制測(cè)量、小地區(qū)工程控制測(cè)量。2.國(guó)家控制網(wǎng)1)國(guó)家平面控制網(wǎng)國(guó)家平面控制網(wǎng)含三角點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)共154348個(gè)，構(gòu)成1954北京坐標(biāo)系統(tǒng)、1980西安坐標(biāo)系兩套系統(tǒng)?！笆濉逼陂g對(duì)現(xiàn)有的國(guó)家平面控制網(wǎng)和國(guó)家高精度衛(wèi)星定位控制網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合處理，形成新的覆蓋我國(guó)全部國(guó)土的動(dòng)態(tài)三維地心大地坐標(biāo)系統(tǒng)——2000國(guó)家GPS大地控制網(wǎng)。2)國(guó)家高程控制網(wǎng)布設(shè)原則：由高級(jí)到低級(jí)、從整體到局部。分級(jí)：一、二、三、四等，如圖5-1所示。布設(shè)方法：水準(zhǔn)測(cè)量、高山地區(qū)可采用三角高程測(cè)量。3.城市控制網(wǎng)城市控制網(wǎng)：在城市地區(qū)，為測(cè)繪大比例尺地形圖、進(jìn)行市政工程和建筑工程放樣，在國(guó)家控制網(wǎng)的控制下而建立的控制網(wǎng)。城市高程控制網(wǎng)分級(jí)：二、三、四等、圖根水準(zhǔn)測(cè)量。圖5-2為城市導(dǎo)線網(wǎng)。4.小地區(qū)控制測(cè)量小地區(qū)控制網(wǎng)：在面積小于10km2范圍內(nèi)建立的控制網(wǎng)。將高級(jí)控制點(diǎn)的坐標(biāo)和高程作為小地區(qū)控制網(wǎng)的起算和校核數(shù)據(jù)。連測(cè)有困難時(shí)，可以建立獨(dú)立控制網(wǎng)。5.直線定向1)直線定向的概念確定地面上兩點(diǎn)之間的相對(duì)位置，除了需要測(cè)定兩點(diǎn)之間的水平距離，還需要確定兩點(diǎn)所連直線的方向。一條直線的方向，是根據(jù)某一標(biāo)準(zhǔn)方向來(lái)確定的。確定直線與標(biāo)準(zhǔn)方向之間的關(guān)系，稱為直線定向。2)表示直線方向的方法方位角：從直線起點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)方向北端起，沿順時(shí)針?lè)较蛄恐猎撝本€的水平夾角，如圖5-4所示。取值范圍：0°~360°。ON為真子午線方向——真方位角A；ON為磁北線方向——磁方位角Am；ON為坐標(biāo)縱軸方向——坐標(biāo)方位角。3)幾種方位角之間的關(guān)系(見圖5-5)4)坐標(biāo)方位角的推算5)象限角地面直線與子午線南端或北端構(gòu)成的小于90°的水平角，并冠以所在象限的名稱，以R表示，如圖5-8所示。6)坐標(biāo)正算與坐標(biāo)反算(1)坐標(biāo)正算(極坐標(biāo)化為直角坐標(biāo))。(2)坐標(biāo)反算(直角坐標(biāo)化為極坐標(biāo))。7)平面控制網(wǎng)的定位和定向平面控制網(wǎng)的必要起始數(shù)據(jù)：一點(diǎn)坐標(biāo)及一邊方位角或兩點(diǎn)坐標(biāo)。該地區(qū)應(yīng)與已有的國(guó)家控制網(wǎng)或城市控制網(wǎng)聯(lián)測(cè)。四、實(shí)踐操作實(shí)踐操作：認(rèn)識(shí)直線定向要求掌握坐標(biāo)方位角、象限角、反坐標(biāo)方位角的概念，并學(xué)會(huì)坐標(biāo)方位角和象限角的換算；掌握坐標(biāo)方位角的推算。目的通過(guò)反復(fù)練習(xí)，掌握坐標(biāo)方位角和象限角的概念和計(jì)算。實(shí)施步驟步驟1：坐標(biāo)方位角的計(jì)算。步驟2：坐標(biāo)方位角和象限角的換算。步驟3：坐標(biāo)方位角的推算。步驟4：相關(guān)知識(shí)引導(dǎo)。五、總結(jié)評(píng)價(jià)1.實(shí)訓(xùn)操作結(jié)果匯報(bào)(表5-3)2.實(shí)訓(xùn)過(guò)程性評(píng)價(jià)表(小組互評(píng))(表5-4)任務(wù)二導(dǎo)線測(cè)量的外業(yè)一、任務(wù)引入工程建設(shè)中，任一點(diǎn)的位置也就是坐標(biāo)是怎么獲得的呢?在小地區(qū)測(cè)量中，坐標(biāo)數(shù)據(jù)主要是通過(guò)導(dǎo)線測(cè)量獲得。將測(cè)區(qū)內(nèi)相鄰控制點(diǎn)用直線連接而構(gòu)成的折線圖形，稱為導(dǎo)線構(gòu)成導(dǎo)線的控制點(diǎn)，稱為導(dǎo)線點(diǎn)。導(dǎo)線測(cè)量就是依次測(cè)定各導(dǎo)線邊的長(zhǎng)度和各轉(zhuǎn)折角值，再根據(jù)起算數(shù)據(jù)，推算出各邊的坐標(biāo)方位角，從而求出各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。導(dǎo)線測(cè)量是建立小地區(qū)平面控制網(wǎng)常用的一種方法,特別是在地物分布復(fù)雜的建筑區(qū)、視線障礙較多的隱蔽區(qū)和帶狀地區(qū)，多采用導(dǎo)線測(cè)量的方法。用經(jīng)緯儀測(cè)量轉(zhuǎn)折角，用鋼尺測(cè)定導(dǎo)線邊長(zhǎng)的導(dǎo)線，稱為經(jīng)緯儀導(dǎo)線;若用光電測(cè)距儀測(cè)定導(dǎo)線邊長(zhǎng)，則稱為光電測(cè)距導(dǎo)線。本任務(wù)介紹導(dǎo)線測(cè)量的外業(yè)操作。二、資源準(zhǔn)備1.教學(xué)設(shè)備與工具(1)全站儀、三腳架、棱鏡；(2)多媒體設(shè)備；(3)寫字板、計(jì)算器、筆、三角板和記錄簿。2.安全要求及注意事項(xiàng)不打鬧、不抽煙，注意人身安全和儀器使用安全。3.參與人員組織及職位分工(見表5-5)三、相關(guān)知識(shí)1.導(dǎo)線的布設(shè)形式1)閉合導(dǎo)線2)附合導(dǎo)線3)支導(dǎo)線2.導(dǎo)線測(cè)量的等級(jí)與技術(shù)要求(見表5-6和表5-7)3.圖根導(dǎo)線測(cè)量的外業(yè)工作1)踏勘選點(diǎn)在選點(diǎn)前，應(yīng)先收集測(cè)區(qū)已有地形圖和已有高級(jí)控制點(diǎn)的成果資料，將控制點(diǎn)展繪在原有地形圖上，然后在地形圖上擬訂導(dǎo)線布設(shè)方案，最后到野外踏勘，核對(duì)、修改、落實(shí)導(dǎo)線點(diǎn)的位置，并建立標(biāo)志。選點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意下列事項(xiàng)。(1)相鄰點(diǎn)間應(yīng)相互通視良好，地勢(shì)平坦，便于測(cè)角和量距。(2)點(diǎn)位應(yīng)選在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)，便于安置儀器和保存標(biāo)志的地方。(3)導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)選在視野開闊的地方，便于碎部測(cè)量。(4)導(dǎo)線邊長(zhǎng)應(yīng)大致相等，其平均邊長(zhǎng)應(yīng)符合表5-6和表5-7的要求。(5)導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)有足夠的密度，分布均勻，便于控制整個(gè)測(cè)區(qū)。2)建立標(biāo)志(1)臨時(shí)性標(biāo)志。導(dǎo)線點(diǎn)位置選定后，要在每一點(diǎn)位上打一個(gè)木樁，在樁頂釘一小釘，作為點(diǎn)的標(biāo)志，如圖5-17(a)所示。也可在水泥地面上用紅漆畫一圓，圓內(nèi)點(diǎn)一小點(diǎn)，作為臨時(shí)標(biāo)志。(2)永久性標(biāo)志。需要長(zhǎng)期保存的導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)混凝土樁，如圖5-17(b)所示。樁頂嵌入帶“+”字的金屬標(biāo)志，作為永久性標(biāo)志。3)導(dǎo)線邊長(zhǎng)測(cè)量導(dǎo)線邊長(zhǎng)可用鋼尺直接丈量，或用光電測(cè)距儀直接測(cè)定。用鋼尺丈量時(shí)，選用檢定過(guò)的30m或50m的鋼尺，導(dǎo)線邊長(zhǎng)應(yīng)往返丈量各一次，往返丈量相對(duì)誤差應(yīng)滿足表5-6和表5-7的要求。用光電測(cè)距儀測(cè)量時(shí)，要同時(shí)觀測(cè)垂直角，供傾斜改正之用。4)轉(zhuǎn)折角測(cè)量導(dǎo)線轉(zhuǎn)折角的測(cè)量一般采用測(cè)回法觀測(cè)。在附合導(dǎo)線中一般測(cè)左角；在閉合導(dǎo)線中，一般測(cè)內(nèi)角；對(duì)于支導(dǎo)線，應(yīng)分別觀測(cè)左、右角。不同等級(jí)導(dǎo)線的測(cè)角技術(shù)要求見表5-6、表5-7。圖根導(dǎo)線，一般用DJ6經(jīng)緯儀測(cè)一測(cè)回，當(dāng)盤左、盤右兩半測(cè)回角值的較差不超過(guò)+40"時(shí)，取其平均值。5)連接測(cè)量若附近無(wú)高級(jí)控制點(diǎn)，則應(yīng)用羅盤儀測(cè)定導(dǎo)線起始邊的磁方位角，并假定起始點(diǎn)的坐標(biāo)作為起算數(shù)據(jù)。四、實(shí)踐操作實(shí)踐操作1：全站儀測(cè)邊要求用光電導(dǎo)線測(cè)量完成閉合導(dǎo)線測(cè)量外業(yè)操作。測(cè)量各導(dǎo)線邊長(zhǎng)。目的獲得導(dǎo)線測(cè)量的距離數(shù)據(jù)。實(shí)施步驟步驟1：安置儀器，對(duì)中整平。詳情參見項(xiàng)目四任務(wù)三，不再?gòu)?fù)述。實(shí)踐操作2：全站儀測(cè)角要求用光電導(dǎo)線測(cè)量完成閉合導(dǎo)線測(cè)量外業(yè)操作。測(cè)量三角形內(nèi)角。目的通過(guò)實(shí)際操作認(rèn)識(shí)并熟悉全站儀的結(jié)構(gòu)和功能。實(shí)施步驟步驟1：安置儀器，對(duì)中整平。詳情參見項(xiàng)目四任務(wù)三，不再?gòu)?fù)述。步驟2：依次測(cè)三角形內(nèi)角。五、總結(jié)評(píng)價(jià)1.實(shí)訓(xùn)操作結(jié)果匯報(bào)(表5-10)2.實(shí)訓(xùn)過(guò)程性評(píng)價(jià)表(小組互評(píng))(表5-11)任務(wù)三閉合導(dǎo)線測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算一、任務(wù)引入我們獲得了第一手測(cè)量數(shù)據(jù)。是不是就能直接拿來(lái)用呢?通過(guò)導(dǎo)線測(cè)量的外業(yè)測(cè)量，這些數(shù)據(jù)是可信的嗎?準(zhǔn)確嗎?誤差范圍是多少?以上問(wèn)題需要通過(guò)內(nèi)業(yè)計(jì)算回答。二、資源準(zhǔn)備1.教學(xué)設(shè)備與工具(1)多媒體設(shè)備；(2)寫字板、計(jì)算器、筆、三角板和記錄簿。2.安全要求及注意事項(xiàng)不打鬧、不抽煙，注意人身安全和儀器使用安全。3.參與人員組織及職位分工(見表5-12)三、相關(guān)知識(shí)導(dǎo)線測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)計(jì)算的目的:求各點(diǎn)坐標(biāo)。其關(guān)鍵：(1)角度閉合差的計(jì)算和分配；(2)坐標(biāo)增量閉合差的計(jì)算和分配。下面以閉合導(dǎo)線為例，介紹平差計(jì)算步驟。四、實(shí)踐操作實(shí)踐操作1：導(dǎo)線測(cè)量的角度閉合差計(jì)算要求已知四邊形閉合導(dǎo)線內(nèi)角的觀測(cè)值如表5-14所示，在表中計(jì)算：(1)角度閉合差；(2)改正后角度值；(3)推算出各邊的坐標(biāo)方位角。目的熟悉導(dǎo)線測(cè)量的角度平差理論和方法。實(shí)踐操作2：導(dǎo)線測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算要求如圖5-22所示閉合導(dǎo)線，已知：x1=550.000m，y1=600.000m，α12=342°45'00”;角度觀測(cè)值分別為β1=9523'30"，β2=139°05'00"，β3=94°15'54"，β4=88°36'36"，β5=122°39'30"；水平距離觀測(cè)值分別為：D12=103.85m，D23=114.57m，D34=162.46m，D45=133.54m，D51=123.68m。試計(jì)算閉合導(dǎo)線各點(diǎn)的坐標(biāo)平差值。提示：fβ容=±40"√n，K容=1/2000。目的掌握導(dǎo)線測(cè)量的坐標(biāo)平差理論和方法。實(shí)施步驟步驟1：準(zhǔn)備工作。步驟2：角度閉合差的計(jì)算與調(diào)整。步驟3：推算各邊的坐標(biāo)方位角。步驟4：坐標(biāo)增量的計(jì)算及其閉合差的調(diào)整。步驟5：計(jì)算各導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)。步驟6：相關(guān)知識(shí)引導(dǎo)。五、總結(jié)評(píng)價(jià)1.實(shí)訓(xùn)操作結(jié)果匯報(bào)(表5-16)2.實(shí)訓(xùn)過(guò)程性評(píng)價(jià)表(小組互評(píng))(表5-17)任務(wù)四四等水準(zhǔn)測(cè)量一、任務(wù)引入點(diǎn)的位置確定，除了用導(dǎo)線測(cè)量確定平面坐標(biāo)，還需要確定高程?？刂茰y(cè)量的精度要求一般比等外水準(zhǔn)測(cè)量要求高，通常需要達(dá)到四等以上。在項(xiàng)目二中介紹了水準(zhǔn)測(cè)量的基本理論和基本知識(shí)，在此基礎(chǔ)上，本任務(wù)介紹精度要求更高的四等水準(zhǔn)測(cè)量，這也是工程測(cè)量中使用比較廣泛的高程測(cè)量技術(shù)。二、資源準(zhǔn)備1.教學(xué)設(shè)備與工具(1)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、三腳架、水準(zhǔn)尺、尺墊；(2)多媒體設(shè)備；(3)寫字板、計(jì)算器、筆、三角板和記錄簿。2.安全要求及注意事項(xiàng)不打鬧、不抽煙，注意人身安全和儀器使用安全。3.參與人員組織及職位分工(見表5-18)三、相關(guān)知識(shí)1.三、四等水準(zhǔn)測(cè)量主要技術(shù)要求三、四等水準(zhǔn)測(cè)量，常作為小地區(qū)測(cè)繪大比例尺地形圖和施工測(cè)量的高程基本控制三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的主要技術(shù)要求如表5-19所示。2.四等水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)的技術(shù)要求(見表5-20)3.一個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)程序和記錄四等水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)站觀測(cè)程序：“后—后—前—前”或“黑—紅—黑—紅”。4.四等水準(zhǔn)測(cè)站計(jì)算與檢核(1)視距部分。視距等于下絲讀數(shù)與上絲讀數(shù)的差乘以100。(2)水準(zhǔn)尺讀數(shù)檢核。同一水準(zhǔn)尺的紅、黑面中絲讀數(shù)之差，應(yīng)等于該尺紅、黑面的尺常數(shù)K(4.687m或4.787m)。(3)高差計(jì)算與校核。根據(jù)黑面、紅面讀數(shù)計(jì)算黑面、紅面高差(15)、(16)，并計(jì)算平均高差(18)。5.每頁(yè)計(jì)算的校核四、實(shí)踐操作實(shí)踐操作1：四等水準(zhǔn)測(cè)站操作要求每個(gè)人完成2組四等水準(zhǔn)測(cè)站操作。目的通過(guò)該操作，熟悉四等水準(zhǔn)測(cè)量的