1、建筑工程测量教案课程建筑工程测量电子教案贵阳职业技术学院科技处熊光奎课题：第一章 绪论 第一讲 建筑工程测量的任务及地面点平面位置的确定课型：讲授教学目的与要求：了解测量学的概念及分类、地球的形状和大小；理解测定和测设的概念和区别、建筑物的施工测量、水准面和水平面区别、三种坐标的适用范围、高斯平面直角坐标x，y的含义；掌握大地水准面、铅垂线的概念及作用，测量学与数学中的平面直角坐标系的区别、测量工作的实质、地面点位置的表示方法。教学重点、难点：重点：测定和测设的区别；地面点位置的表示方法；大地水准面、铅垂线的概念及作用；测量学与数学中的平面直角坐标系的区别。难点：高斯平面直角坐标采用教具、挂图
2、：地球仪、世界地图、多媒体课件复习、提问：1.日常生活中，你注意到了哪些测量问题，你能想明白吗？2.为什么说有工程建设就有测量施工？课堂小结：通过这次课，我们首先学习了测量学的概念，它包括了两个主要内容，测定和测设，大家回顾一下，然后我们了解了一下测量学的主要分支和建筑工程测量的内容。接下去我们学习了测量工作的实质，如何确定点的三维坐标，如何在地球上建立坐标系，重点要弄清楚高斯平面直角坐标的建立办法，以及在小区域范围内建立独立平面直角坐标系的方法，要清楚这两种坐标系与数学上平面直角坐标系的区别和联系。作业：教科书第10页3题、第11页4、5、7、8题课后分析：引言：1.建筑工程测量是建筑施工技
3、术的重要组成部分，贯穿于施工过程始终；2.本学期理论课共十二周，每周6学时，包含七个实验，实训两周，第十八周考试；3.教学内容分为测量仪器使用、地形图测绘、测设等几方面内容，要求学会仪器操作和测量方法。地球空间信息学：对所研究的物体，包括地球的整体及其表面和外层空间的各种自然和人造实体，利用接触与非接触式测量仪器、传感器及其组合系统，对这些实体进行信息的采集、量测、存储、管理、更新、分析、显示、分发和利用的一门科学和技术第一章 绪论第一讲 建筑工程测量的任务及地面点平面位置的确定一、 测量学的概念1.测量学：研究三维空间中各种物体的形状、大小、位置、方向和其分布的学科。2.内容：测定（测绘或测
4、图）：是指使用测量仪器和工具，通过测量和计算，得到一系列特征点的测量数据，或将地球表面的地物和地貌缩绘成地形图。测设（放样或放线）：是指用一定的测量方法将设计图纸上规划设计好的建筑物位置，在实地标定出来，作为施工的依据。（四要素），测定与测设是逆过程。3.分支：大地测量学（几何、物理、卫星）、海洋测绘学（水体、海底）、摄影测量与遥感学（地籍、火灾）、普通测量学（地形）、工程测量学、地图制图学。工程测量学内容：建筑工程测量、公路测量、铁路测量、矿山测量、水利工程测量。二、 建筑工程测量的任务1.建筑工程测量：研究建筑工程在勘察设计、施工和运营管理阶段所进行的各种测量工作的理论、技术和方法的学科。
5、2.任务：勘察设计：大比例尺地形图施工：施工控制网、场地平整测量、定位、放线、基础、主体施工测量（放样、构件安装、质量检验）、竣工图测量运营管理：变形观测三、 地面点位的确定引述笛卡儿坐标系，测量工作的实质：测量工作的实质是确定地面点的位置（三维坐标），如何在地球上建立相互垂直的三位坐标系？1.地球的形状和大小自然球体大地体（大地水准面包裹的球体）铅垂线：重力的方向线。基准线（高程必须沿铅垂线方向来衡量；高斯平面坐标沿铅垂线方向投影）水准面：处处与重力方向线垂直的连续曲面。有无数个。水平面：与水准面相切的平面。大地水准面：与平均海水面相吻合的水准面。基准面（绝对高程的起算面，球面坐标高程为零的
6、球面）。平滑地球椭球体（地理经纬度）扁率小球体（高斯平面）大半径小区域局部平面（独立平面直角坐标）。2.高斯平面直角坐标系：利用高斯投影法建立的平面直角坐标系。用于在广大区域内确定点的平面位置。高斯投影法：将地球划分成若干带，然后将每带按中央子午线不变投影到圆柱面，再展成平面（除子午线上距离均变长）。6带中央子午线的经度；3带。例：东经11221所在6带、3带中央子午线经度和带号。解：可以看出3带每隔一带与6带中央子午线是一致的，这与规定3带从1.5有关。规定：X坐标向北，Y坐标向东为正；保证中国区坐标为正值，Y轴向西移动500km，前面加注带号。X值表示点到赤道的距离，Y值表示点到中央子午线
7、平移后的Y轴距离。（在带间换算应注意带号影响）早期为从原苏联引测的1954年北京坐标系，目前采用的国家坐标系称为“1980年国家大地坐标系”，大地原点在陕西泾阳永乐镇。3.独立平面直角坐标：当测区范围较小时，可以用测区中心点的水平面来代替大地水准面，在其上建立的测区平面直角坐标系，称为独立平面直角坐标系。（局部区域内确定点的平面位置）规定：南北纵轴为x轴，向北增加；东西横轴为y轴，向东增加；坐标原点一般选在测区的西南角，使测区内各点坐标均为正值；坐标象限按顺时针方向编号。（数学中的公式不需作任何变更应用到测量计算中）与数学坐标系区别：x，y轴方向不同，象限顺序不同与数学坐标系联系：按照y=x旋
8、转90即完全重合2011/2012学年第一学期课题：第一章第二讲 地面点的高程、水平面代替水准面的限度、测量工作的基本工作及原则课型：讲授教学目的与要求：了解水平面代替水准面的限度；相关法律与法规。理解测量的基本工作及原则；高差的方向和正负；高差的大小与高程起算面的关系。掌握绝对高程、相对高程的概念及其区别；高差的概念。教学重点、难点：重点：绝对高程、相对高程的概念及其区别；高差的概念；测量的基本工作及原则。难点：水平面代替水准面的限度；测量的基本工作及原则。采用教具、挂图：多媒体课件复习、提问：1.测定、测设的区别是什么？2.大地水准面、铅垂线的概念及作用？3.地面点平面位置的表示方法？4.
9、测量坐标系与数学坐标系的区别是什么？5.目前我国大地坐标系是什么？课堂小结：这次课我们首先重点学习了两个重要概念，高程和高差，实际上这两个概念在我们的生活中已经有了模糊的认识，通过这次课，大家要深刻地领会这两个概念，实际上这两个概念是相通的，高程既是一种高差，高差也可以参照高程定义为两点之间的铅垂距离，高程只不过是提出了一个参照面，按照参照面的不同又分为绝对高程和相对高程。然后我们了解了用水平面代替水准面的限度，有两个结论大家回顾一下。接下去我们重点学习测量的三项基本工作和测量的工作原则，大家应当在领会的基础上把握。作业：第一章 绪论第二讲 地面点的高程、水平面代替水准面的限度、测量工作的基本
10、工作及原则四、 地面点的高程设问：为什么世界各地的山峰可以比高低？1.绝对高程（高程H）：地面点到大地水准面的铅垂距离。（介绍青岛国家水准原点，1956年黄海高程系72.289m；1985年国家高程基准72.260m）2.相对高程（假定高程H）：地面点到假定水准面的铅垂距离。0.000m：建筑底层室内地坪面为该工程相对高程起算面。设问：如何比较两个人之间的身高？3.高差（h）：地面两点间的高程之差。理解：地面一点比另一点高多少（减法）；以另外一点为零这点高多少。；A-基准点、B-待定点；与高程起算面无关。高差有方向（待求点相对基准点）高差有正负（正：待求点高于基准点；负：待求点低于基准点）。至
11、此，我们确定了平面位置的基准（高斯、独立平面直角坐标系）和高程的基准（绝对、相对高程），用三个参数x、y、H即可确定地面点的空间位置。举例：已知HA=358.236m， HB=632.410m，求hAB和hBA分析：hAB指B点相对于A点高差，即B点比A点高多少（用减法），hBA亦然。解：hAB=HB-HA=632.410-358.236=274.174mhBA=HA-HB=358.236-632.410=-274.174m五、 用水平面代替水准面的限度1.对距离：公式：截至2002年能够达到最大测量精度是1：1000000。结论：半径10km范围内距离测量时，用水平面代替水准面，不必考虑地球
12、曲率的影响。2.对高差：公式：结论：用水平面代替水准面，即使距离很短，也应顾及地球曲率的影响。六、 测量工作概述1.测定地面点平面直角坐标的主要测量工作是测量水平角和水平距离。2.测定地面点高程的主要测量工作是测量高差。此为测量的三项基本工作（由已知到未知）。七、 测量工作的基本原则1.从整体到局部、先控制后碎部、高精度控制低精度2.边工作边检查，前一步工作未作检核不能进行下一步工作目的：减少误差，避免错误；合理分区，方便组织实施。八、 相关法律与法规法律：中华人民共和国测绘法、中华人民共和国计量法法规：行政区域界线管理条例测绘规范：GB50026-93工程测量规范、GB/T14911-91测
13、绘基本术语、GB12327-1998海道测量规范、GB12897-91国家一二等水准测量规范设计与施工规范：GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范2008/2009学年第一学期课题：第二章 水准测量 第一讲 水准测量原理、水准测量的仪器和工具、水准仪的使用课型：讲授教学目的与要求：了解高程测量的方法；自动安平水准仪与DS3级水准仪的区别；尺垫的作用及设置的位置。理解水准测量原理；DS3级水准仪的构造及各部件的作用；水准尺刻划注记规律。掌握高差法、仪高法计算未知点高程的方法；视准轴、水准管轴、圆水准器轴、仪器竖轴、水准管分划值的概念；水准仪的使用；视差产生的原因及消除方法；水准尺的读
14、数方法。教学重点、难点：重点：水准测量原理；DS3级水准仪的构造及各部件的作用；水准尺刻划注记规律；高差法、仪高法计算未知点高程的方法；水准仪的使用；视准轴、水准管轴、圆水准器轴、仪器竖轴、水准管分划值的概念； 视差产生的原因及消除方法；水准尺的读数方法。难点：水准测量原理；DS3级水准仪的粗略整平、精确整平方法；消除视差的方法；水准尺的读数方法。采用教具、挂图：多媒体课件、DS3级水准仪、自动安平水淮仪、水准尺、尺垫、三脚架。复习、提问：1.为什么在建筑施工测量中，常选定底层室内地坪面为该工程地面点高程起算的基准面？2.hAB与hBA的含义？3.水平面代替水准面在距离与高程方面有何影响？4.
15、测量的基本工作有哪些？各有什么应用？测量工作的基本原则是什么？5.绝对高程、相对高程、高差的定义？课堂小结：这次课我们重点学习了水准测量原理，大家要结合前面的知识重点理解，这是我们后面工作的重要基础，确保在工作中不会发生原则性的错误。在此基础上我们学习了高差法和仪高法，大家要理解高程高差是物体本身固有的，不因我们测量与计算方法的改变而改变。然后我们学习了重点内容水准测量仪器的构造，以及如何运用仪器进行高差测量，大家要记忆各部件的名称和操作的步骤，下次课我们通过实验亲自体会一下。作业：教科书第33页2、3、4题课后分析：第二章 水准测量第一讲 水准测量原理、水准测量的仪器和工具、水准仪的使用九、
16、 高程测量（测定地面点高程）的方法按所使用的仪器和施测方法分：水准测量（水准尺、水准仪）、三角高程测量（经纬仪、水准尺）、气压高程测量（气压计）和GPS高程测量（GPS接收机）。建筑装饰施工中常用水平管和水平尺进行抄平。一十、 水准测量原理1.水准测量：水平视线（水准仪）+水准尺待定点与已知点高差+已知点高程未知点高程。2.四平行线关系推导计算未知点高程的公式：高差法（由一点求另一点）：直接利用高差计算未知点高程。（后视读数前视读数）；视线高法（仪高法，由一点求多点）：用仪器视线高程Hi计算未知点B点高程。3.注意事项区别仅在与计算方法不同；视线必须水平；水准仪安置的高度对测算地面点高程或高差
17、无影响。举例：设A点高程为101.352m，当后视读数为1.154m，前视读数为1.328m时，问高差是多少，待测点B的高程是多少？试绘图示意。分析：高差为后视读数减去前视读数，B点高程可用仪高法或高差法，高差已求，故用后者。解：hAB=1.154-1.328=-0.174mHB=HA+hAB=101.352-0.174=101.178m利用上图，AB对调即可，理解后视与已知的关系举例：已知HA=417.502m，a=1.384m，前视B1，B2，B3各点的读数分别为：b1=1.468m，b2=0.974m，b3=1.384m，试用仪高法计算出B1，B2，B3点高程。分析：仪高法先求视线高程，
18、再按分别减去各前视读数，求得高程。解：i=HA+a=417.502+1.384=418.886mHB1=i-b1=418.886-1.468=417.418mHB2=i-b2=418.886-0.974=417.912mHB3=i-b3=418.886-1.384=417.502m一十一、 水准测量的仪器和工具1.仪器：水准仪（型号DS05、DS1、DS3，角标越小越精密），工具：水准尺和尺垫（转点立水准尺用）。2.微倾水准仪构造：望远镜（看清水准尺）：物镜、物镜对光螺旋、对光凹透镜：成像到十字丝分划板十字丝分划板：目镜、目镜对光螺旋：看清十字丝分划板及尺像视准轴CC：十字丝交点与物镜光心的连
19、线，延长线为视线。水准管轴应平行于视准轴。水准器（显示水平）：管水准器：水准管轴LL：过零点（分划线对称中心）与圆弧相切的切线，CCLL水准管分划值：水准管上2mm圆弧所对的圆心角，水准管分划愈小，灵敏度愈高圆水准器：圆水准器轴：过零点（分划线对称中心）的球面法线，VV基座（支撑上部、连接三脚架、调节水平）：竖轴VV：水准仪的旋转轴。自动安平水准仪：自动补偿器（加磁阻尼）代替水准管；阻尼制动（摩擦）取代水平制动；增加直读1水平度盘。3.水准尺（水准测量时与水准仪配合使用的标尺）：塔尺（35m）：分cm、0.5cm、mm三种注记；双面尺（3m）：cm注记；黑红面相差4687/4787（尺长数）一
20、十二、 DS3微倾式水准仪的使用安置仪器：架三脚架（高度适宜、稳定牢靠）；连接仪器粗略整平：左手大拇指法则瞄准水准尺：目镜调焦：向白亮背景初步瞄准：用照门准星物镜调焦：看清尺像精确瞄准：瞄准尺边或中央消除视差：现象：眼睛在目镜端上下移动，十字丝的中丝与水准尺影像之间相对移动原因：水准尺的尺像与十字丝平面不重合消除：十字丝调到最清晰（原清晰尺像变模糊），物像调至最清晰，检查视差精确整平：转动微倾（动作要轻）使气泡精确吻合成连续抛物线（转动方向与左泡一致）读数：从小向大读（倒像应从上到下读）依次读取整（米）分米、厘米数，估读到毫米，检查精平读数：12602008/2009学年第一学期课题：第二章
21、水准测量 第二讲 实验一 水准仪的认识和使用课型：实验教学目的与要求：了解DS3型水准仪各部件的名称，理解其作用。练习水准仪的安置、粗平、瞄准、精平与读数。完成测量地面两点间的高差。教学重点、难点：重点：DS3型水准仪各部件的作用；水准仪的安置、粗平、瞄准、精平与读数。难点：粗平、精平与读数。采用教具、挂图：DS3级水准仪、水准尺、三脚架复习、提问：1.在同一测站，前后视线是否必须水平一致？2.试问精确整平时水准管气泡快要居中时，操作上应注意什么？3.无论水准仪的望远镜成的是正像还是倒像，水准尺的读数都按注记增大的方向去读吗？4.什么是视差，如何消除视差？5.精平读数后是否需要再检查精平情况？
22、6.如果操作过程中发现圆水准器气泡逸出，应如何处理？课堂小结：通过这次课每位同学都进行了仪器操作，熟悉了仪器的构造，各部分的名称，同时也学习了如何利用仪器进行高差的测量。通过实验我们要更好的理解水准测量的原理，操作的原则就是确保提供一条水平视线，理解前后视读数的概念，还要理解高差的概念，高差与我们的测量仪器和计算方法无关。在操作的层面大家一定要遵守规范，按步骤进行，细致一些，准确一些，保证测量成果的准确。作业：完成实验报告一课后分析：实验一 水准仪的认识和使用一十三、 目的与要求1.了解DS3型水准仪各部件的名称及作用。2.练习水准仪的安置、粗平、瞄准、精平与读数。3.测量地面两点间的高差。一
23、十四、 计划与设备1.实验学时数安排2学时，实验小组由35人组成。2.实验设备为每组DS3型水准仪1台，记录板一块，记录表格，铅笔，测伞1把。3.实验场地安排不同高度的两个点，分别立两根水准尺，供全班共用，便于检核实验成果。各组在练习仪器安置、整平、瞄准、精平、读数的基础上，每人都要按步骤独自完整的做一遍，练习观测二根水准尺，分别编号为A、B，记录在实验报告一中。4.实验结束时，每人上交一份实验报告一。一十五、 方法与步骤1.安置仪器各组因共用两根水准尺，在测站点的选择时，最好应选在两根水准尺连线的垂直平分线上，以免各组观测时相互干扰，有利教师逐组指导和学生测量结果相互校核。将三脚架张开，使其
24、高度在胸口附近，架头大致水平，并将脚尖踩入土中，力求踩实，然后用连接螺旋将仪器连接在三脚架上。2.认识仪器了解仪器各部件的名称及其作用并熟悉其使用方法。同时熟悉水准尺的分划注记，精确读数。3.粗略整平先对向转动两只脚螺旋，使圆水准器气泡向中间移动，使气泡、圆水准器的圆圈及另一脚螺旋大致呈一直线，再转动另一脚螺旋，使气泡移至居中位置。4.瞄准转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；转动仪器，用准星和照门（缺口）瞄准水准尺，拧紧制动螺旋（手感螺旋有阻力），转动微动螺旋，使水准尺成像在十字丝交点处。当成像不太清晰时，转动物镜对光螺旋，消除视差，使目标清晰，如目标较远，则物镜对光螺旋向后转动，如目标较近，则物
25、镜对光螺旋向前转动。5.精平、读数先观察管水准器中气泡的位置，如气泡在前端则微倾螺旋向前转动，如气泡在后端则微倾螺旋向后转动，使管水准器中的气泡基本居中，然后用眼睛在水准管气泡窗观察，缓缓转动微倾螺旋使符合水准管气泡两端的半影像吻合，视线即处于精平状态，在同一瞬间立即用中丝在水准尺上读取米、分米、厘米，估读毫米，即读出四位有效数字。读数后再检查一下符合水准管气泡两端的半影像是否吻合。若气泡不吻合，则应重新精平，重新读数。6.测量地面两点的高差按上述DS3型水准仪的使用方法，读出后视尺A的读数，再读出前视尺B的读数，根据高差的计算公式计算A、B两点的高差。一十六、 注意事项1.将水准仪脚螺旋调到
26、可上可下的中间位置，三脚架头应在大致水平，仪器安放到三脚架头上，必须旋紧连接螺旋，使连接牢固。2.转动脚螺旋可使水准仪粗略整平。转动脚螺旋时要用“气泡移动的方向与左手拇指的旋转方向一致”的原则进行。3.瞄准目标必须消除视差；水准尺必须扶竖直；掌握标尺刻划规律；读数应由刻划顺序读取（不管上下，只管由小到大）。4.在水准尺上读数时，符合水准器中气泡必须居中。精确整平时，微倾螺旋的转动方向与左侧半气泡影像的移动方向一致。5.水准测量实施中，读完后视读数后，当望远镜转到另一个方向继续观测时，符合水准器气泡就会有微小的偏移，相互错开（精平是带有方向性的）。因此，每次瞄准水准尺时，在读数前必须重新再次转动
27、微倾螺旋，使气泡影像吻合后才能读数，后视与前视读数之间切忌转动脚螺旋。实验报告一 水准仪的认识和使用日期 班组 姓名 仪器编号一、完成下列DS3型水准仪各部件名称的填写图2-2 DS3微倾式水准仪的构造1（物镜）；2（物镜对光螺旋）；3（水平微动螺旋）；4（水平制动螺旋）；5（微倾螺旋）；6（脚螺旋）；7（符合气泡观察境）；8（水准管）；9（圆水准器）；10（圆水准器校正螺钉）；11（目镜调焦螺旋）；12（准星）；13（照门）；14（基座）二、完成下列填空1安置仪器后，转动（脚螺旋）使圆水准气泡居中，转动（目镜调焦螺旋）看清十字丝，通过（照门准星）概略地瞄准水准尺，转动（物镜对光螺旋）消除视差
28、，转动（水平微动螺旋）精确照准水准尺，转动（微倾螺旋）使符合水准气泡居中，最后读数。2消除视差的步骤是转动（目镜调焦螺旋）使（十字丝）清晰，再转动（物镜对光螺旋）使（尺像）清晰。三、实验记录计算1.记录水准尺上读数A尺的读数为（ ）m。B尺的读数为（ ）m。2.计算(假设A点的高程HA=150.789m)（1）A点比B点（高、低）（ ）。（2）AB两点的高差hAB=（ ）m，求B点的高程HB=（ ）m。（3）水准仪的视线高Hi=（ ）m，求B点的高程HB=（ ）m。四、验证以下实验情况1.试问水准仪安置的高度对测算地面两点间高差或各点高程有无影响？无2.试问粗略整平时，气泡移动的方向与左手大拇
29、指旋转脚螺旋时的方向是否一致？一致3.试问精确整平时，微倾螺旋的转动方向与左侧半气泡影像的移动方向是否一致？一致4.试问在同一水平视线下，某点水准尺的读数越大则该点高程就越低，反之也然？是2008/2009学年第一学期课题：第二章 水准测量 第三讲 水准测量的方法课型：讲授教学目的与要求：了解水准点的类型及作用。理解简单水准测量与路线水准测量的区别；水准路线布设形式。掌握水准测量的方法、记录、计算及检核。教学重点、难点：重点：简单水准测量与路线水准测量的区别；水准路线布设形式；水准测量的方法、记录、计算及检核。难点：路线水准测量的施测方法。采用教具、挂图：多媒体课件、水准仪、水准尺、尺垫、三脚
30、架。复习、提问：1.高差法、仪高法计算相同两点的高程的结果是否相等？2.如果后视点与前视点的读数不一样，说明这两点谁高谁低？3.水准仪的安置高度对测量地面两点的高差或各点高程有无影响？4.圆水准器与管水准器的作用是什么？旋转什么螺旋可以实现粗略整平和精确整平？5.DS3级水准仪与自动安平水淮仪在使用上的区别？6.如何根据DS3级水准仪水准管气泡当前的位置来判断微倾螺旋旋转的方向？7.水准仪使用时如何进行粗平、精平与读数？课堂小结：这次课我们首先了解了水准测量必须具备的已知点的形式，然后重点学习了水准测量的方法，简单水准测量是用于未知点成面状的情况，只有一个后视点，宜采用仪高法计算，路线水准测量适用于未知点呈带状的情况，有前进的方向，每一站宜采用高差法计算，在工程中分别有不同的应用。这两种方法的计算大家要掌握，同时要注意测量中所渗透的“边工作边检查，前一步工作未作检核不能进行下一步工作”思想。作业：重新计算表2-1水准测量手簿课后分析：第二章 水准测量第三讲 水准测量的方法一十七、 水准点BM（从已知到未知已知点实物形式）概念：用水准测量的方法测定的高程控制点。形式（做法）：永久性水准点半永久性、临时性水准点一十八、 水准测量根据已知水准点与待定点之间的距
