2課程設(shè)計(jì)—水準(zhǔn)測(cè)量

1、江蘇省南京工程高等職業(yè)學(xué)校課程單元教學(xué)設(shè)計(jì)首頁(yè)課程課題： 地形測(cè)量 水準(zhǔn)測(cè)量授課教師 賈王軍 學(xué)時(shí)數(shù) 24授課日期2010年 9 月 13 日 第三周授課班級(jí)教學(xué)地點(diǎn)GC09031、32、33班級(jí)能力目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)教學(xué) 目 標(biāo)掌握水準(zhǔn)測(cè)量的原理。了解水準(zhǔn)測(cè)量的基本內(nèi) 容。掌握測(cè)站水準(zhǔn)測(cè)量、普通 和四等水準(zhǔn)路線測(cè)量及高程 計(jì)算方法。了解水準(zhǔn)儀的檢校內(nèi)容與 方法。了解水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)標(biāo)尺和尺墊的 基本構(gòu)造。了解水準(zhǔn)測(cè)量的誤差來(lái)源。 了解自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、電子水準(zhǔn) 儀的結(jié)構(gòu)。了解自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的基本結(jié)構(gòu)與使用方法。了解電子水準(zhǔn)儀的基本結(jié)構(gòu)與使用方法。教學(xué)重點(diǎn)與難教學(xué)重點(diǎn)：水準(zhǔn)測(cè)量原理的靈活應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)：掌

2、握測(cè)站水準(zhǔn)測(cè)量、普通和四等水準(zhǔn)路線測(cè)量及高程計(jì)算方法素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)吃苦耐勞工作態(tài)度 培養(yǎng)一絲不茍工作作風(fēng) 培養(yǎng)團(tuán)結(jié)合作工作精神 培養(yǎng)安全文明工作教育 培養(yǎng)敬業(yè)愛(ài)崗工作氛圍能 力 訓(xùn) 練 任 務(wù) 及 案 例任務(wù)一：水準(zhǔn)測(cè)量原理 任務(wù)二：水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器及使用 任務(wù)三：水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)工作 任務(wù)四：三、 四等水準(zhǔn)測(cè)量 任務(wù)五：水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)工作 任務(wù)六：水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正 任務(wù)七：水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析 任務(wù)八：自動(dòng)安平、精密、電子水準(zhǔn)儀簡(jiǎn)介教 學(xué) 準(zhǔn) 備制作教材課件 ppt 。 查閱水準(zhǔn)測(cè)量的相關(guān)知識(shí)。反復(fù)模擬項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐操作，反思還有何不足之處。參 考 資 料測(cè)量學(xué)概論 測(cè)量技術(shù) 工程測(cè)量實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教 學(xué) 情

3、景在校內(nèi)水準(zhǔn)儀實(shí)訓(xùn)室理實(shí)一體化教學(xué)。課堂上通過(guò)實(shí)物及示范導(dǎo)出課程內(nèi)容，通常采用提問(wèn)和啟發(fā)誘導(dǎo)，教師做示范操作并講解原理，學(xué)生思考并動(dòng)手，實(shí)訓(xùn)課教師巡回指導(dǎo)江蘇省南京工程高等職業(yè)學(xué)校課程單元教學(xué)設(shè)計(jì)主頁(yè)步驟教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)手段學(xué)生活動(dòng)時(shí)間分配告知（教學(xué) 內(nèi)容、目 的）教學(xué)內(nèi)容： 水準(zhǔn)測(cè)量的測(cè)數(shù)與計(jì)算 教學(xué)目的： 學(xué)會(huì)用水準(zhǔn)儀測(cè)高程。講授多媒體課件 演示聽講思考5引入（任務(wù) 項(xiàng)目）通過(guò)高程測(cè)量概念的引入， 使用水準(zhǔn)儀進(jìn) 行水準(zhǔn)測(cè)量以求的點(diǎn)位高程。問(wèn)題引入多媒體課件 演示學(xué)生思考 個(gè)別回答5子項(xiàng)目 1任務(wù)一：水準(zhǔn)測(cè)量原理 利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線求點(diǎn)位之間 的高差。任務(wù)驅(qū)動(dòng) 重點(diǎn)講解課件演示認(rèn)真

4、聽講 思考討論35訓(xùn)練 1教師在實(shí)訓(xùn)室演示任務(wù)結(jié)束，學(xué)生練習(xí)。個(gè)別指導(dǎo)巡回指導(dǎo)10模仿操作35子項(xiàng)目 2任務(wù)二： 水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器及使用 了解儀器的結(jié)構(gòu)及其構(gòu)造 任務(wù)三：水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)工作 學(xué)會(huì)使用儀器求高程及兩點(diǎn)高差任務(wù)驅(qū)動(dòng) 重點(diǎn)講解演示認(rèn)真聽講 思考討論90訓(xùn)練 2教師在實(shí)訓(xùn)室演示任務(wù)結(jié)束，學(xué)生練習(xí)， 并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。個(gè)別指導(dǎo)巡回指導(dǎo)學(xué)生操作45點(diǎn)評(píng)啟發(fā)演示想象45子項(xiàng)目 3任務(wù)四：三、 四等水準(zhǔn)測(cè)量 三、四等水準(zhǔn)測(cè)量是水準(zhǔn)測(cè)量里面的重點(diǎn) 知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生必須掌握七測(cè)量方法和數(shù)據(jù) 的計(jì)算方法。任務(wù)驅(qū)動(dòng)多媒體課件 演示認(rèn)真聽講 思考討論45訓(xùn)練 3教師在實(shí)訓(xùn)室演示任務(wù)結(jié)束， 學(xué)生在實(shí)訓(xùn) 場(chǎng)地練習(xí)

5、。 測(cè)出數(shù)據(jù)后教室里進(jìn)行計(jì)算，達(dá)到精度。個(gè)別指導(dǎo)巡回指導(dǎo)學(xué)生操作90+90子項(xiàng)目 4任務(wù)五：水準(zhǔn)測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)工作 學(xué)會(huì)對(duì)測(cè)量過(guò)程中的累計(jì)的誤差進(jìn)行分 配處理。任務(wù)驅(qū)動(dòng)多媒體課件 演示認(rèn)真聽講 思考討論45訓(xùn)練 4尋找例題學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算分配個(gè)別指導(dǎo)巡回指導(dǎo)學(xué)生操作45子項(xiàng)目 5任務(wù)六：水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正 學(xué)會(huì)檢驗(yàn)儀器的好快， 在必要的時(shí)候還要 進(jìn)行儀器的現(xiàn)場(chǎng)修理及維護(hù)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)多媒體課件 演示認(rèn)真聽講 思考討論45訓(xùn)練 5水準(zhǔn)儀 i 角的檢驗(yàn)個(gè)別指導(dǎo)巡回指導(dǎo)學(xué)生操作45子項(xiàng)目 6任務(wù)七：水準(zhǔn)測(cè)量的誤差分析 學(xué)會(huì)對(duì)測(cè)量誤差的分析， 知道測(cè)量結(jié)果中 的累積誤差的由來(lái)， 學(xué)會(huì)在測(cè)量過(guò)程中避 免誤差的出現(xiàn)

6、。更要避免錯(cuò)誤的存在。 任務(wù)八：自動(dòng)安平、精密、電子水準(zhǔn)儀 簡(jiǎn)介了解一些其他的測(cè)量?jī)x器。任務(wù)驅(qū)動(dòng)多媒體課件 演示認(rèn)真聽講 思考討論45綜合操作經(jīng)過(guò)對(duì)水準(zhǔn)儀的學(xué)習(xí)， 學(xué)生對(duì)儀器操作的 熟練程度。講授演示學(xué)生訓(xùn)練90 +90 +90考核在實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行儀器操作的考核?？己?0作業(yè)考工題庫(kù)子項(xiàng)目 1 水準(zhǔn)測(cè)量原理第一部分 ：導(dǎo)入新課：本章主要介紹高程測(cè)量的一種儀器，水準(zhǔn)儀。包括水準(zhǔn)測(cè)量的基本原理；水準(zhǔn)儀的各個(gè)組成部分，如水準(zhǔn)器、 水準(zhǔn)尺和尺墊、望遠(yuǎn)鏡；水準(zhǔn)儀的構(gòu)造和使用以及最新式的水準(zhǔn)儀。首先來(lái)了解水準(zhǔn)測(cè)量的原理。第二部分 ：新課講解：基本測(cè)法：從已知高程點(diǎn) A 出發(fā)，測(cè)出 A點(diǎn)到 B點(diǎn)的高程之差，即高

7、差 hAB，則 B 點(diǎn)高程 HB為：HB = HA + hAB在 A、 B兩點(diǎn)上各立一根尺子（水準(zhǔn)尺），在A、B 之間安置一架可以得到水平袖線的儀器（水準(zhǔn)儀），由水平視線在尺子上讀數(shù)，分別為 a、 b，則兩點(diǎn)的高差 hAB=a-b。這其中的關(guān)鍵是水準(zhǔn)儀能夠給出水平視線。 a后視讀數(shù)； b前視讀數(shù) 1高差 hAB本身可正可負(fù)，當(dāng) a 大于 b 時(shí) hAB為正，此時(shí) B點(diǎn)高于 A點(diǎn)；當(dāng) a小于 b 時(shí) h AB為負(fù)，即 B點(diǎn)低于 A 點(diǎn)。2高差 hAB的書寫其下標(biāo)的次序是固定的，不能隨意變換，h AB表示從 A 到 B的高差； hBA則表示從 B 到 A 的高差。二、轉(zhuǎn)點(diǎn)、測(cè)站轉(zhuǎn)點(diǎn)： 臨時(shí)立尺點(diǎn)，

8、作為傳遞高程的過(guò)渡點(diǎn)。（一般轉(zhuǎn)點(diǎn)上均需使用尺墊）測(cè)站： 每安置一次儀器，稱為一個(gè)測(cè)站。當(dāng)欲測(cè)點(diǎn) B 離已知點(diǎn) A 較遠(yuǎn)，安置一次儀器就不可能測(cè)出它們的高差，這時(shí)，選擇一條施測(cè)路線，在A、 B 之間加設(shè)一些轉(zhuǎn)點(diǎn)，每相鄰兩點(diǎn)測(cè)一測(cè)站，求出它們的高差，則 AB 的高差即為這些高差的總和。（a b）hAB = h1 + h2 + h3 + =（ a1-b 1） +（ a2-b 2） +（a3-b3）+A 點(diǎn)的大地水準(zhǔn)面。三、地球曲率的影響實(shí)際上大地水準(zhǔn)面接近于球面，一個(gè)測(cè)站上的水準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)如下圖所示，圖中用圓弧表示過(guò)因角很?。?AB 相距 200m 時(shí)， 6），故在 A、B 兩點(diǎn)豎立的水準(zhǔn)尺接近于平行，

9、實(shí)際此時(shí)高差hAB 為：hAB a bhABhABa b式中 hAB 稱為地球曲率的影響從過(guò) A 點(diǎn)的水準(zhǔn)面與測(cè)站垂線的交點(diǎn)處作切線，由下圖可見(jiàn)，2RSa ； b 2R Sb，則：hAB1 2 221R (Sa2 Sb2)21R (Sa Sb)(Sa Sb)2R上式為地球曲率對(duì)一個(gè)測(cè)站的影響。SaSb ，則 hAB0，說(shuō)明當(dāng)前、后視距的距離相等時(shí)，地球曲率S10 每公里往返測(cè)高差中數(shù)偶然中誤差 10mm對(duì)一個(gè)測(cè)站的高差沒(méi)有影響。hAB對(duì)一條水準(zhǔn)線路而言，則有：21R (S后 S前) S后2RS前設(shè)每測(cè)站的 Sa Sb 相等，將有ABS后 S前2RS后S前。此式與前式相比，其不同之處是，用后、前

10、視距離之差的總和替換每站的后、前視距離之差。實(shí)際工作將S后 S前 加以限制，以使 hAB 不致過(guò)大，作業(yè)中應(yīng)注意后、前視距差值（其值可 例：+可-）的積累，將其限制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。第三部分 ：總結(jié)：這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了水準(zhǔn)測(cè)量的原理，希望同學(xué)在今后的實(shí)習(xí)中掌握子項(xiàng)目 2 水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器及使用第一部分 ：導(dǎo)入新課： 本節(jié)主要學(xué)習(xí)水準(zhǔn)儀的各個(gè)組成部分，如水準(zhǔn)器、水準(zhǔn)尺和尺墊、望遠(yuǎn)鏡；水準(zhǔn)儀的構(gòu)造和使用以及最新式的 水準(zhǔn)儀。第二部分 ：新課講解：一、水準(zhǔn)儀的構(gòu)造1水準(zhǔn)儀的精度指標(biāo)劃分S05每公里往返測(cè)高差中數(shù)偶然中誤差 0.5mmS1每公里往返測(cè)高差中數(shù)偶然中誤差1mmS3每公里往返測(cè)高差中數(shù)偶然中誤差

11、3mm2水準(zhǔn)儀的部件 望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)管、圓水準(zhǔn)器、制動(dòng)微動(dòng)螺旋、微傾螺旋、基座、三角壓板、中心螺旋 望遠(yuǎn)鏡1、望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造原理1透鏡及其成像 透鏡分凸透鏡和凹透鏡兩種，無(wú)論是單透鏡還是組合透鏡，均有兩個(gè)焦點(diǎn)、兩個(gè)主平面和一個(gè)主軸線。為使討 論問(wèn)題簡(jiǎn)便起見(jiàn)，用一個(gè)主平面來(lái)替代兩個(gè)主平面，其結(jié)論仍然是正確的。1）幾何光學(xué)原理： 平行于主軸線的入射光通過(guò)第二焦點(diǎn)；通過(guò)第一焦點(diǎn)的入射光平行于主軸線；通過(guò)主平面與主軸線交點(diǎn)的入射光不改變方向。2）焦距 f、物距 s1、象距 s2。111透鏡的焦距 f、物距 s1、象距 s2 三者之間存在如下數(shù)學(xué)關(guān)系：s1 s2f一般情況下，透鏡的焦距是已知的，可由物距 s

12、1求出象距 s2 的值，即1 1 1s1 f3）凸透鏡成像規(guī)律1）當(dāng) s1 2f 時(shí)， f s2 2f ，此時(shí)物體 A 的象 A是被縮小了的一個(gè)實(shí)象。2）當(dāng) s1 f 時(shí)， s2為負(fù)值 ，這說(shuō)明物體 A 的象 A是與入射光在透鏡的同一側(cè)，因而A是一個(gè)虛像，而且始終是一個(gè)被放大了的虛像。 這時(shí)能由眼睛直接看到一個(gè)物體的放大了的正像， 所以一般將凸透鏡稱為放大鏡。4）凹透鏡成像規(guī)律凹透鏡的焦距 f、物距 s1、象距 s2三者之間的關(guān)系和凸透鏡一樣，但應(yīng)用時(shí)s2需取負(fù)值，而凹透鏡的焦距 f 總是負(fù)值。凹透鏡成像時(shí)應(yīng)注意： 第一焦點(diǎn)在入射光相反的另一側(cè)， 因此凹透鏡總是產(chǎn)生虛像， 而且總是被縮小了的虛

13、像。 此時(shí)，物體 A 的像 A在入射光的同一側(cè)，是一個(gè)正立并被縮小了的虛像，當(dāng)用眼睛通過(guò)凹透鏡觀察物體時(shí)， 能夠看到這個(gè)虛像。2望遠(yuǎn)鏡成像原理1）成像原理 由一個(gè)目鏡和一個(gè)物鏡構(gòu)成最簡(jiǎn)單的望遠(yuǎn)鏡，其成像原理如 P46頁(yè)圖 4-18 所示。圖中， MN 為物鏡，為目鏡， 制造望遠(yuǎn)鏡的目的是希望通過(guò)它能夠看清楚遠(yuǎn)處的物體，因此物體 AB 距望遠(yuǎn)鏡的距離必然大于物鏡焦距的兩 倍。物體 AB 經(jīng)物鏡折射后將產(chǎn)生一個(gè)倒立而被縮小了的實(shí)像ab，同時(shí)又將目鏡安置在使實(shí)像 ab 距目鏡的距離小于目鏡的焦距這樣一個(gè)位置，即實(shí)像 ab 成為目鏡 mn 的物體，這樣，由于目鏡也是一個(gè)凸透鏡，因此可以得到一 個(gè)將 a

14、b 放大了的虛像 a b。2）放大原理望遠(yuǎn)鏡所成虛像的大小比實(shí)物 AB 要小，但實(shí)際上我們看到的是放大的物體，看的比實(shí)物更清楚。其原因是： 人 用眼睛觀察判別物體的大小，是以觀察物體的視角大小不同而定。3像差的消除1）產(chǎn)生的原因 產(chǎn)生球面像差、色像差。2）消除像差的方法采用復(fù)合透鏡。4十字絲1）作用 2）具體圖形：一般有四種。視準(zhǔn)軸：物鏡光心與十字絲交點(diǎn)的連線。物鏡光心：2、外調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡 （外對(duì)光望遠(yuǎn)鏡）3、內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡1外調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡的缺點(diǎn)1）鏡筒長(zhǎng)；2）不穩(wěn)定；3）不密封。2內(nèi)調(diào)焦望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)原理3等效透鏡4、望遠(yuǎn)鏡的性能v=/1放大率：望遠(yuǎn)鏡內(nèi)所看到的物體的象的視角與未通過(guò)望遠(yuǎn)鏡直接觀察物

15、體的視角之比。即放大率 。2視場(chǎng)：望遠(yuǎn)鏡靜止不動(dòng)時(shí)，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡所能看到的空間稱為望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)。3分辯率：通過(guò)望遠(yuǎn)鏡人眼能夠區(qū)分兩個(gè)點(diǎn)的最小分辨角稱為光學(xué)系統(tǒng)的分辨率。5、望遠(yuǎn)鏡的使用1操作程序調(diào)目鏡，看清十字絲；用準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)目標(biāo)，調(diào)物鏡，看清物體。2視差及視差的消除（1）視差：目標(biāo)通過(guò)物鏡后的成像與十字絲分劃板不重合。（2）產(chǎn)生視差的原因調(diào)焦不準(zhǔn)眼睛本身自行調(diào)焦（3）消除視差的方法 必須按操作程序依次調(diào)焦物鏡調(diào)焦時(shí)要控制眼睛本身不作調(diào)焦（二）、水準(zhǔn)器1、圓水準(zhǔn)器1圓水準(zhǔn)器的制作2水準(zhǔn)器零點(diǎn)3圓水準(zhǔn)軸4圓水準(zhǔn)器分劃值2、水準(zhǔn)管1水準(zhǔn)管的材料2水準(zhǔn)管的縱剖面3水準(zhǔn)氣泡的制作4零點(diǎn)5水準(zhǔn)軸及其水平6水

16、準(zhǔn)管分劃值及其應(yīng)用水準(zhǔn)管分劃值： 水準(zhǔn)管上相鄰兩分劃線間弧長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的圓心角值，用表示，一般弧長(zhǎng)為 2mm 應(yīng)用：水準(zhǔn)管分劃值可用于測(cè)定水準(zhǔn)軸與水平線之間的夾角。水準(zhǔn)管的靈敏度：水準(zhǔn)管氣泡準(zhǔn)確而快速移居水準(zhǔn)管中最高位置的能力3、符合水準(zhǔn)器 在水準(zhǔn)管上安裝符合棱鏡系統(tǒng)，當(dāng)氣泡兩端影像符合一致時(shí)就表明氣泡已經(jīng)居中。由于氣泡不符合的程度是指 兩個(gè)端點(diǎn)之間的距離， 它正好是距完全符合位置的兩倍， 因此用符合水準(zhǔn)器作業(yè)可使氣泡居中的精度提高一倍（三）基座部分二、水準(zhǔn)儀的使用 水準(zhǔn)儀的技術(shù)操作一般分為粗平、瞄準(zhǔn)、精平、讀數(shù)1水準(zhǔn)儀的安置 三腳架頭大致水平：固定兩條腳，移動(dòng)第三條腳 腳架要采實(shí)地面傾斜較大時(shí)，

17、應(yīng)將一個(gè)腳安置在傾斜方向上，將另外兩個(gè)腳安置在與傾斜方向垂直的方向上。2粗平 用腳螺旋將圓水準(zhǔn)氣泡導(dǎo)致居中。氣泡移動(dòng)的方向與左手大拇指旋轉(zhuǎn)時(shí)的移動(dòng)方向一致。3瞄準(zhǔn) 調(diào)目鏡看清十字絲，用瞄準(zhǔn)器（準(zhǔn)星）瞄準(zhǔn)目標(biāo)，擰緊制動(dòng)螺旋，從望遠(yuǎn)鏡中尋找物體，物鏡調(diào)焦至看清目標(biāo)， 消除視差，用微動(dòng)螺旋準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)。4精平用微傾螺旋調(diào)整水準(zhǔn)管氣泡居中，使視線精確水平。5讀數(shù) 儀器精平后即可讀數(shù)。先估讀毫米，再全部讀出。一般四個(gè)讀數(shù)直接報(bào)出，如 1364 而非 1.364m三、水準(zhǔn)尺和尺墊1水準(zhǔn)尺材料、長(zhǎng)度、類型2尺墊 生鐵鑄成、三角形、中央有一突出的圓頂。3三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的水準(zhǔn)尺：尺長(zhǎng)3 米，以厘米為分劃單位的區(qū)格

18、式木質(zhì)雙面水準(zhǔn)尺黑面：主尺，分劃的起始數(shù)字為“零”。紅面：輔尺，起始數(shù)字不為“零”，一般為 4687mm 和 4787mm 。四、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀 微傾式水準(zhǔn)儀在每次讀數(shù)之前都應(yīng)調(diào)整微傾螺旋使水準(zhǔn)管氣泡居中，這樣就大大降低了水準(zhǔn)測(cè)量的速度。自動(dòng) 安平水準(zhǔn)儀的出現(xiàn)解決了這一問(wèn)題。一、自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的原理1自動(dòng)安平的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì) 依靠重力作用的原理使視線保持水平。2補(bǔ)償裝置的使用在望遠(yuǎn)鏡中設(shè)置一個(gè)自動(dòng)補(bǔ)償裝置， 當(dāng)視準(zhǔn)軸雖已傾斜 （一般傾斜度不太大， 在圓水準(zhǔn)器分劃值范圍內(nèi)約 10）， 通過(guò)物鏡光心的水平光線經(jīng)補(bǔ)償裝置后仍能通過(guò)十字絲交點(diǎn)。此時(shí)，視準(zhǔn)軸成為折線。物鏡至補(bǔ)償裝置一段為 水平線，補(bǔ)償裝置至十

19、字絲一段為傾斜線。3補(bǔ)償方式 視準(zhǔn)軸傾斜了一個(gè)小角度，為使經(jīng)過(guò)物鏡光心的水平光線能通過(guò)十字絲交點(diǎn)，可采用以下兩個(gè)辦法：1）采用補(bǔ)償器：2）移位十字絲：二、補(bǔ)償器的原理 補(bǔ)償器需用一重物在重力作用下使某個(gè)方向成為鉛垂方向，而與此方向直接聯(lián)系著一組光路。當(dāng)視準(zhǔn)軸有微小 傾斜時(shí)，由重物產(chǎn)生的鉛垂方向始終不變，它聯(lián)系著的光路將始終能保持得到視準(zhǔn)軸水平時(shí)應(yīng)得的讀數(shù)。下面 介紹 DSZ3 水準(zhǔn)儀的補(bǔ)償器。1補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)補(bǔ)償器由兩個(gè)直角棱鏡和一個(gè)屋脊棱鏡構(gòu)成（P57 頁(yè)圖 4-36），兩個(gè)直角棱鏡 B 用交叉的金屬片 C吊掛著，以零件 A 固定在望遠(yuǎn)鏡上。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡有微小的傾斜時(shí)，直角棱鏡在重物（活塞P）的重

20、力作用下，將與望遠(yuǎn)鏡作相對(duì)的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，偏轉(zhuǎn)方向剛好與望遠(yuǎn)鏡的傾斜方向相反，其偏轉(zhuǎn)的角度亦相等。2視準(zhǔn)軸水平時(shí) 水平光線進(jìn)入物鏡后經(jīng)第一個(gè)直角棱鏡反射到屋脊棱鏡，在屋脊棱鏡內(nèi)作三次反射到達(dá)另一個(gè)直角棱鏡，又被 反射一次最后通過(guò)十字絲的交點(diǎn)。3視準(zhǔn)軸傾斜時(shí)1）第一種情況：假設(shè)“補(bǔ)償器”不發(fā)生作用時(shí)的光路（P57 頁(yè)圖 4-39）。水平光線經(jīng)棱鏡幾次反射之后并不通過(guò)十字絲交點(diǎn) A 而是通過(guò) B 點(diǎn)。兩條光線間的角度即為視準(zhǔn)軸傾斜的角度。2）第二種情況：“補(bǔ)償器”發(fā)生作用后的光路（P58 頁(yè)圖 4-40）。直角棱鏡在重物的重力作用下產(chǎn)生了偏轉(zhuǎn)，因此經(jīng)棱鏡反射后的光路也將發(fā)生偏轉(zhuǎn)?！把a(bǔ)償器”的作用是希望

21、 偏轉(zhuǎn)后的水平光線剛好通過(guò)十字絲的交點(diǎn)。實(shí)際上通過(guò)一定的設(shè)計(jì)是能滿足上述要求的。三、移動(dòng)十字絲的“補(bǔ)償”裝置四、阻尼器 1目的：補(bǔ)償裝置都有一個(gè)依重力而作用的“擺”，為使“擺”的擺動(dòng)能迅速靜止，必須裝一個(gè)“阻尼器”。 2方法：空氣“阻尼器”、磁“阻尼器”。第三部分 ：總結(jié)： 這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了水準(zhǔn)儀的各個(gè)組成部分，如水準(zhǔn)器、水準(zhǔn)尺和尺墊、望遠(yuǎn)鏡；水準(zhǔn)儀的構(gòu)造和使用以及最新 式的水準(zhǔn)儀，希望同學(xué)們?cè)趯?shí)習(xí)中加深鞏固。子項(xiàng)目 3 水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)工作第一部分 ：導(dǎo)入新課： 通過(guò)前面幾節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了水準(zhǔn)測(cè)量的原理，掌握了水準(zhǔn)儀的操作和讀數(shù)方法，今天我們?cè)诖嘶A(chǔ)上 學(xué)習(xí)水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)工作。第二部分 ：

22、新課講解 ：一、單一水準(zhǔn)路線的種類1附合水準(zhǔn)路線：從一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)起，沿一條路線進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，以測(cè)定另外一些水準(zhǔn)點(diǎn)的高程，最 后連測(cè)到另一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)。2閉合水準(zhǔn)路線： 從一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)， 沿一條環(huán)形路線進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量， 測(cè)定沿線若干水準(zhǔn)點(diǎn)的高程， 最后又回到此水準(zhǔn)點(diǎn)。3支水準(zhǔn)路線：從一個(gè)已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)，最后沒(méi)有連測(cè)到已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)。 二、水準(zhǔn)網(wǎng)的形式若干條單一水準(zhǔn)路線相互連接構(gòu)成網(wǎng)狀，稱為水準(zhǔn)網(wǎng)。連接點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。 附合水準(zhǔn)網(wǎng)、獨(dú)立水準(zhǔn)網(wǎng)三、水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)施測(cè)1普通水準(zhǔn)測(cè)量1）第一測(cè)站：將水準(zhǔn)尺立于已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)上作為后視，安置水準(zhǔn)儀和前視點(diǎn)。圓水準(zhǔn)氣泡粗平，瞄準(zhǔn)

23、后視尺，精平，讀 數(shù)。旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)前視尺，精平讀數(shù)。記錄、計(jì)算高差。2）第二測(cè)站： 后尺和測(cè)站向前移動(dòng)，前尺不動(dòng)并轉(zhuǎn)為第二測(cè)站的后尺，原后尺變?yōu)榍俺撸谝徽镜姆椒ㄒ粯永^續(xù)向前觀測(cè)2三、四等水準(zhǔn)測(cè)量1）觀測(cè)要求與方法1）國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)指標(biāo)儀器標(biāo)準(zhǔn)視后前視后前視距黑紅面黑紅面所測(cè)高檢測(cè)間歇點(diǎn)高等級(jí)類型線長(zhǎng)度距差差累計(jì)讀數(shù)差差之差差之差三等S375m3.0m5.0m2.0mm3.0mm3.0mm四等S3100m5.0m10.0m3.0mm5.0mm5.0mm（2）每測(cè)站觀測(cè)次序 三等：后前前后四等：后后前前；也可：后前前后2）測(cè)站上的計(jì)算與校核（1）高差部分9）為前視標(biāo)尺黑紅面讀數(shù)之

24、差10）為后視標(biāo)尺黑紅面讀數(shù)之差（11）為黑紅面所測(cè)高差之差（9）=（4）+ K -（7） （10）= （3）+ K -（8） （ 11）= （ 10）-（ 9）（16）=（3）-（ 17）= （ 8）（ 4）（-（ 7）（16）為黑面所算得的高差17）為紅面所算得的高差（ 11） =（ 16）± 100 - ( 17)（2）視距部分后視視距（12）=（1）-（2）前視視距（13）=（5）-（6）前后視距差（14）=（12）-（13）前后視距累積差（ 15 ）=本站的（ 14）+前站的（ 15）。3）觀測(cè)結(jié)束后的計(jì)算與校核（1）高差部分(3)(4)(16)(3)k(8)(10)(8)

25、(7)(17)(4)k(7)(9)h黑2黑 2）視距部分h紅末站 151213總視距1213第三部分 ：總結(jié) ：這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了普通水準(zhǔn)測(cè)量和三四等水準(zhǔn)測(cè)量的外業(yè)方法，希望同學(xué)能通過(guò)下次的實(shí)驗(yàn)掌握運(yùn)用子項(xiàng)目 4 水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)第一部分 ：導(dǎo)入新課：圖根水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)觀測(cè)結(jié)束后，應(yīng)計(jì)算路線上各固定點(diǎn)的高程。第二部分 ：新課講解 ：內(nèi)業(yè)計(jì)算 1閉合差：觀測(cè)值與重復(fù)觀測(cè)值之差，或與已知數(shù)據(jù)的不符值，通常稱為閉合差。 2閉合差的計(jì)算1）水準(zhǔn)支線：2）附合水準(zhǔn)路線f hh 測(cè)h理3）閉合水準(zhǔn)路線f hh 測(cè)3閉合差的限差與閉合差的消除水準(zhǔn)測(cè)量閉合差的要求路線等 級(jí) 線 種 類路線往返測(cè)閉合差 （mm）附合

26、或閉合路線閉合差 （mm）三等水準(zhǔn)測(cè)量12 S12 L四等水準(zhǔn)測(cè)量20 S20 L普通水準(zhǔn)測(cè)量40 S40 L閉合差的消除：按距離或按測(cè)站數(shù)成正比地改正各段的觀測(cè)高差。4水準(zhǔn)路線的平差計(jì)算設(shè)有一附合四等水準(zhǔn)路線，其閉合差：f h=-20mm ，路線總長(zhǎng)度為 4km。其計(jì)算見(jiàn)下表：高程誤差配賦表點(diǎn)號(hào)距離 km （或測(cè)站數(shù)）高差中數(shù)（m）改正數(shù)（ mm ）改正后的高差（m）改正后點(diǎn)之高程（ m ）18+4+01+3+02+603+719S 4kmf h H 18h測(cè) H 19 0.020m每公里改正數(shù)為：2045.0mm觀測(cè)高差的改正數(shù)之和應(yīng)與閉合差的符號(hào)相反。hviSi第 i 測(cè)段的改正數(shù) v

27、i 按下式計(jì)算：i S i高差改正之后應(yīng)檢查改正后高差的總和是否與理論值相等，相等則計(jì)算正確無(wú)誤。然后順序推算各點(diǎn)的高程。 以最后一個(gè)已知點(diǎn)的高程作檢查，以保證計(jì)算正確無(wú)誤。第三部分 ：總結(jié) ：這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了普通水準(zhǔn)測(cè)量和三四等水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)業(yè)計(jì)算方法，希望同學(xué)能掌握靈活運(yùn)用。子項(xiàng)目 5 水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正第一部分 ：導(dǎo)入新課：光學(xué)測(cè)量?jī)x器的各幾何軸線是有一定關(guān)系的，為保證儀器能正確的使用，必須在使用之前對(duì)儀器進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì) 某些不符合要求的條件，應(yīng)對(duì)儀器加以必要的校正，以滿足要求。第二部分 ：新課講解 ：一、水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的條件1水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的主要條件1）水準(zhǔn)管的水準(zhǔn)軸應(yīng)與望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸平行；2

28、）望遠(yuǎn)鏡的視準(zhǔn)軸不因調(diào)焦而變動(dòng)位置。（移動(dòng)調(diào)焦透鏡的機(jī)械結(jié)構(gòu)的質(zhì)量應(yīng)由廠家保證） 第一項(xiàng)是水準(zhǔn)測(cè)量基本原理對(duì)水準(zhǔn)儀的要求。第二個(gè)主要條件是為滿足第一個(gè)條件而提出的。如果望遠(yuǎn)鏡在調(diào) 焦時(shí)視準(zhǔn)軸位置發(fā)生變動(dòng)，就不能設(shè)想在不同位置的許多條視線都能夠與一條固定不變的水準(zhǔn)軸平行。望遠(yuǎn)鏡 的調(diào)焦在水準(zhǔn)測(cè)量中是絕不可免的，因此必須提出此項(xiàng)要求。2水準(zhǔn)儀應(yīng)滿足的次要條件1）圓水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)軸應(yīng)與水準(zhǔn)儀的旋轉(zhuǎn)軸平行； 2）十字絲的橫絲應(yīng)當(dāng)垂直于儀器的旋轉(zhuǎn)軸。 第一個(gè)次要條件的目的在于能迅速地整置好儀器，提高作業(yè)速度。第二個(gè)次要條件的目的是當(dāng)儀器旋轉(zhuǎn)軸已經(jīng) 豎直，那么在水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)可以不必嚴(yán)格用十字絲的交點(diǎn)而可以

29、用交點(diǎn)附近的橫絲。二、水準(zhǔn)儀的檢驗(yàn)與校正 檢驗(yàn)、校正的順序應(yīng)按下述原則進(jìn)行：前面檢驗(yàn)的項(xiàng)目不受后面檢驗(yàn)項(xiàng)目的影響。 1圓水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)軸應(yīng)與儀器的豎軸平行的檢校1）檢驗(yàn)原理若圓水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)軸不與豎軸平行而有一夾角，則將儀器繞豎軸旋轉(zhuǎn)180 o，圓水準(zhǔn)器的水準(zhǔn)軸將偏離豎軸2角度。2）檢驗(yàn)方法 先用腳螺旋將圓水準(zhǔn)器氣泡居中，然后將儀器旋轉(zhuǎn)180 o，若氣泡仍在居中位置，則表明此項(xiàng)條件已得到滿足；若氣泡有偏移，則表明條件未滿足，氣泡偏移的長(zhǎng)度為其夾角的兩倍。3）校正2十字絲橫絲應(yīng)與儀器旋轉(zhuǎn)軸垂直的檢校1）檢驗(yàn)原理 設(shè)十字絲橫絲已與儀器豎軸垂直，那么通過(guò)十字絲的機(jī)絲必定可作一平面與儀器旋轉(zhuǎn)軸垂直；當(dāng)儀器

30、旋轉(zhuǎn)軸豎 直而旋轉(zhuǎn)時(shí)，這個(gè)平面將在水平位置且不會(huì)發(fā)生變化。由此可見(jiàn)，如果有一個(gè)點(diǎn)子，它和垂直于儀器旋轉(zhuǎn)軸且通過(guò)十字絲橫絲的平面重合，則當(dāng)儀器旋轉(zhuǎn)時(shí)這個(gè)點(diǎn)將 始終在這個(gè)平面上。2）檢驗(yàn)方法先用十字絲橫絲的一端瞄準(zhǔn)一個(gè)點(diǎn)A，然后用微動(dòng)螺旋緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，觀察A 點(diǎn)在視場(chǎng)中的移動(dòng)軌跡；如果 A 點(diǎn)始終能在橫絲上移動(dòng)，則說(shuō)明十字絲的橫絲已與儀器旋轉(zhuǎn)軸垂直；如果 A 點(diǎn)離開了橫絲，則說(shuō)明橫絲沒(méi) 有與儀器旋轉(zhuǎn)軸垂直。3）校正3望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸應(yīng)與水準(zhǔn)管的水準(zhǔn)軸平行的檢校 望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸和水準(zhǔn)管水準(zhǔn)軸是空間直線，如果它們互相平行，那么無(wú)論是在豎直面上還是在水平面上的投影 都應(yīng)該是平行的。豎直面上的投影檢驗(yàn)稱 i

31、 角檢驗(yàn) ；水平面上的投影檢驗(yàn)稱 交叉誤差檢驗(yàn) 。 對(duì)于水準(zhǔn)測(cè)量，重要的是 i 角檢驗(yàn)。如果 i=0 ，則水準(zhǔn)軸水平后，視準(zhǔn)軸也是水平的。1） i 角在讀數(shù)和高差中的影響（1）在讀數(shù)中的影響如圖 5-15（P74頁(yè)），設(shè) i 角使視線向上傾斜，那么它在 A點(diǎn)尺子上的讀數(shù)將較水平視線的讀數(shù)增大一個(gè) x值若 A 點(diǎn)距儀器的距離為 S，則： x S tgi S i / 。當(dāng) i 角的大小不變時(shí)，則 x的大小與 S成正比；即尺子離儀器愈遠(yuǎn)，i 角對(duì)讀數(shù)的影響愈大。若規(guī)定向上傾斜的i 角為正，則由此引起的讀數(shù)誤差 x 亦為正。設(shè)為水準(zhǔn)尺上的實(shí)際讀數(shù)，那么水準(zhǔn)尺上的正確讀數(shù)為： = -x 。（2）在高差中

32、的影響已知 A、B 兩點(diǎn)的高差 hAB 可按下式計(jì)算： hAB=a-b 。于是 A、B兩點(diǎn)的正確高差為： hAB （a xA） （b xB ） hAB （xA xB）hABxA xBi i iSASB(SA SB )目前在實(shí)際工作中采用兩種作法，一種是使S A=S B，此時(shí) hAB為無(wú) i 角影響的高差 hAB，SA則 i 角在高差中的影響：i 角的影響為 0 ，可得到正確的高差。2）檢驗(yàn) i 角的基本原理在地面選定兩個(gè)固定點(diǎn)A、B，測(cè)出A、B 的兩次高差hABhAB(SASB )hABi (SA SB )可見(jiàn)，當(dāng)后視與前視的距離相等時(shí)，hAB hABh AB和 h AB。設(shè)儀器存在 i 角誤

33、差，則按上面的分析得：可得：i(SA SB) (SA SB )i hAB hAB另一種是使 SA-SB=-（S A-SB），此時(shí)：2（SA SB）3）第一種作法的檢校（1）檢驗(yàn) 在較平坦地方選定適當(dāng)距離的兩個(gè)點(diǎn)A、B，置水準(zhǔn)儀于 A、B 的中間，使兩端距離嚴(yán)格相等，此時(shí)測(cè)量正確的高差 hAB，然后將水準(zhǔn)儀置于兩點(diǎn)的任一點(diǎn)附近，如B 點(diǎn)附近。這時(shí)因距離不等，在測(cè)得的高差hAB 中將有 ixASA角的影響。因 A 點(diǎn)距儀器最遠(yuǎn)， i 角在讀數(shù)上的影響最大。其大小為：（2）校正有了 xA之值，即可對(duì)水準(zhǔn)儀進(jìn)行校正。校正工作應(yīng)緊接著檢驗(yàn)工作進(jìn)行，即不要搬動(dòng)B 點(diǎn)一端的儀器，先算出在 A 點(diǎn)標(biāo)尺上的正確

34、讀數(shù) a2。a2= a 2-xA。用微傾螺旋使讀數(shù)對(duì)準(zhǔn) a2，這時(shí)水準(zhǔn)管氣泡將不居中，調(diào)節(jié)上下兩個(gè) 校正螺釘使氣泡居中。（3）例4）第二種作法的檢校（1）檢驗(yàn)將儀器置于 AB延長(zhǎng)線上 A點(diǎn)一端， 得 AB兩點(diǎn)的第一次高差 hAB =a 1-b 1 ；然后將儀器置于 AB延長(zhǎng)線 B點(diǎn) 一端，得 A、B 兩點(diǎn)的第二次高差 hAB =a 2-b 2。兩次儀器位置距水準(zhǔn)尺的距離差相等，即：SAB=SA-SB=-（ S A-SB）。按前述方法求得 i 角。為了下一步的校正工作， 應(yīng)求出較遠(yuǎn)一點(diǎn)尺子上的正確讀數(shù)； 若儀器在 B點(diǎn)一端， 則 A點(diǎn)上尺子的讀數(shù)誤差為： xAi SA，正確讀數(shù)為： a2 a2

35、xA（2）校正3）例1調(diào)焦的影響： 2兩種方法的比較： 3 i 角檢驗(yàn)的精度要求：5）交叉誤差的檢校 交叉誤差是指視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸在水平面上的投影不平行而產(chǎn)生豎直面上的不平行。檢驗(yàn) i 角時(shí)儀器旋轉(zhuǎn)軸并不嚴(yán)格豎直，水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)儀器旋轉(zhuǎn)軸也不嚴(yán)格豎直，而且兩者并不一致。因此水準(zhǔn)管 軸除了有由傾斜到水平的運(yùn)動(dòng)外，還可能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)，這樣兩軸在水平面上的投影不平行會(huì)導(dǎo)致兩軸在豎 直面上也不平行，即交叉誤差轉(zhuǎn)變?yōu)?i 角誤差。補(bǔ)充：水準(zhǔn)尺的檢驗(yàn)一、一般檢視對(duì)水準(zhǔn)尺進(jìn)行一般的查看：彎曲（尺子彎曲度在中心處應(yīng)小于 8mm ）、尺上刻劃的著色是否清晰、注記有無(wú)錯(cuò) 誤、尺之底部有無(wú)磨損等。二、圓水準(zhǔn)器的檢校

36、檢驗(yàn)校正的方法有兩種：用垂球檢驗(yàn)、用水準(zhǔn)儀檢驗(yàn)。三、水準(zhǔn)尺分劃的檢驗(yàn)1水準(zhǔn)尺每米平均真長(zhǎng)的測(cè)定 1）目的：在于了解水準(zhǔn)尺的名義長(zhǎng)度與實(shí)際長(zhǎng)度之差。如：國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范對(duì)三、四等水準(zhǔn)測(cè)量用的區(qū) 格式木質(zhì)水準(zhǔn)尺，規(guī)定每米長(zhǎng)度的誤差不得超過(guò)± 0.5mm ，否則應(yīng)在水準(zhǔn)測(cè)量中對(duì)所測(cè)高差進(jìn)行改正。 2）方法：將水準(zhǔn)尺與檢驗(yàn)尺相比較。2水準(zhǔn)尺分米分劃誤差的測(cè)定 1）目的：檢查水準(zhǔn)尺的分米分劃線位置是否正確，從而審定該水準(zhǔn)尺是否允許用于水準(zhǔn)測(cè)量作業(yè)。國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范對(duì)區(qū)格式木質(zhì)水準(zhǔn)尺規(guī)定分劃線位置的誤差不得超過(guò)± 1.0mm 。2）方法：將水準(zhǔn)尺與檢驗(yàn)尺相比較。3水準(zhǔn)尺黑面與紅面零點(diǎn)差數(shù)的測(cè)定 水準(zhǔn)尺上紅黑面之零點(diǎn)差應(yīng)為 4687mm 或 478