測量技術(shù)課程 學習指南

測量技術(shù)課程學習指南測量技術(shù)課程采用學習情境的課程理念來組織教材內(nèi)容，充分體現(xiàn)“教學做一體化”的教學思路。課程內(nèi)容通過八個學習情境，構(gòu)建“情境化課程實施基礎(chǔ)”、“高程測量”、“平面控制測量”、“公路地形圖測繪”“公路中線測量”、“公路基中平測量”、“公路橫斷面測量”、“公路施工測量”等項目導向的學習內(nèi)容，引導學生在完成工作任務(wù)的過程中學到知識和技能。學習情境1情境化課程學習基礎(chǔ)測量學是一門研究地球的形狀和大小以及確定地面點位的科學。測量工作的任務(wù)是通過測量儀器和工具，測定地形的位置并把它繪制在圖紙上或通過測設(shè)是把圖紙上規(guī)劃設(shè)計好的建筑物、構(gòu)筑物的位置在地面上標定出來。用大地體表示地球的形狀是比較恰當?shù)模怯捎诘厍騼?nèi)部質(zhì)量分布不均勻，引起局部重力異常，導致鉛垂線的方向產(chǎn)生不規(guī)則的變化，使得大地水準面上也有微小的起伏，成為一個復雜的曲面。當在小范圍內(nèi)進行測量工作時，可以用水平面代替大地水準面。在工程測量中確定地面點位置的方法是通過確定該地面點的坐標（x,y）和該點的高程（H）來實現(xiàn)的。根據(jù)不同的測量精度要求，在工程建設(shè)中可采用不同的坐標和高程系統(tǒng)。在測量工作中，對某量(如某一個角度、某一段距離或某兩點間的高差等)進行多次觀測，所得的各次觀測結(jié)果總是存在著差異，這種差異實質(zhì)上表現(xiàn)為每次測量所得的觀測值與該量的真值之間的差值，這種差值稱為測量誤差。本課程的重點是測量三大要素（距離、角度、高程）的測定方法、測繪儀器構(gòu)造、使用、檢驗與校正、測量成果的處理以及公路的中線測量、縱斷面測量、橫斷面測量以及公路、橋梁、隧道施工測量等的基本能力。本學習情境基于項目課程教學基礎(chǔ)，分解為6個學習知識點，每個學生應(yīng)沿著如下流程進行學習：認知測量工作的分類、任務(wù)和作用→熟悉地球的形狀和大小→會確定地面點位→熟悉測量工作的基本原則、方法與工作內(nèi)容→熟悉測量誤差的概念、分類及特點→會計算算術(shù)平均值→會評定觀測值精度→熟悉本課程的學習目標和學習方法學習情境2高程測量測定地球表面上各點高程的工作稱為高程測量。為了統(tǒng)一全國高程系統(tǒng)和滿足各種測量的需要，測繪部門在全國各地布設(shè)并測定了一系列的水準點的高程，構(gòu)成了國家高程控制網(wǎng)，供測量時選用。高程測量按使用儀器和施測的方法不同，目前工程上常采用水準測量和三角高程測量等。水準測量是利用水準儀提供的水平視線直接測定地面上各點間高差的方法，測量的精度較高；三角高程測量是利用經(jīng)緯儀和測距儀測定豎直角和斜距，按照三角原理計算兩點間的高差，一般適用于非平坦地區(qū)。根據(jù)測得高差和一點已知的高程，就可推算其它各點的高程。本學習情境基于高程測量的工作過程，分解為5個學習任務(wù)，其中包括4個技能訓練。每位學生應(yīng)沿著如下流程進行學習：認知國家水準點及高程控制網(wǎng)→熟悉水準點及水準路線的布設(shè)技術(shù)要求→熟悉DS3微傾式水準儀、自動安平水準儀、精密水準儀、電子水準儀與數(shù)字水準儀的基本構(gòu)造和使用方法→結(jié)合工作任務(wù)進行高程水準測量訓練→熟悉水準儀的檢驗與校正的方法步驟→結(jié)合工作任務(wù)進行三、四等高程控制測量訓練→熟悉光電測距儀的基本構(gòu)造和使用方法→結(jié)合工作任務(wù)進行水準儀的檢驗與校正訓練→熟悉水準測量誤差的原因及其預(yù)防措施→結(jié)合工作任務(wù)進行水準測量成果的分析計算及數(shù)據(jù)處理。學習情境3平面控制測量在平面控制測量工作中，為了減少誤差的積累與傳播，滿足測圖和施工的精度需要，必須遵循測量工作的基本原則，即“由高級到低級”、從整體到局部”、“先控制后碎部”。也就是說，在做局部測量工作以前，先要進行整體的控制測量?？刂茰y量是指在整個測區(qū)范圍內(nèi)，選定若干個具有控制作用的點（稱為控制點），組成一定的幾何圖形（稱為控制網(wǎng)），通過外業(yè)測量，并根據(jù)外業(yè)測量數(shù)據(jù)進行計算，來獲得控制點的平面位置的工作。測定控制點平面位置（）的工作稱為平面控制測量，按照控制點之間組成的幾何圖形的不同，平面控制的形式分為導線測量。平面控制測量工作有內(nèi)業(yè)與外業(yè)之分，利用測量議器（經(jīng)緯儀、全站儀）在野外測出控制點之間的距離、角度、高差等工作稱為測量外業(yè)，其基本工作是水平角測量、水平距離測量和豎直角測量。將外業(yè)成果在室內(nèi)進行整理計算和繪圖等工作稱為測量內(nèi)業(yè)。本學習情境基于平面控制測量的工作過程，分解為7個學習任務(wù)，其中包括5個技能訓練。每位學生應(yīng)按以下流程進行學習：認知國家大地平面控制網(wǎng)→熟悉導線點的設(shè)置及導線網(wǎng)的布設(shè)技術(shù)要求→熟悉DJ6經(jīng)緯儀、DJ2經(jīng)緯儀的基本構(gòu)造和使用方法→結(jié)合工作任務(wù)進行角度測量訓練→熟悉距離丈量、直線定線的技術(shù)操作要求和方位角與象限角推算→結(jié)合工作任務(wù)進行距離丈量、直線定線、羅盤儀測定磁方位角訓練→熟悉DJ6經(jīng)緯儀、DJ2經(jīng)緯儀的檢驗與校正的方法步驟→結(jié)合工作任務(wù)進行DJ6經(jīng)緯儀、DJ2經(jīng)緯儀的檢驗與校正的訓練→熟悉光電測距儀的基本構(gòu)造和使用方法→結(jié)合工作任務(wù)進行DJ6經(jīng)緯儀、DJ2經(jīng)緯儀的檢驗與校正訓練→熟悉導線測量的外業(yè)操作和內(nèi)業(yè)計算內(nèi)容→熟悉全站儀的基本構(gòu)造和使用方法→結(jié)合工作任務(wù)進行全站儀測角、測邊、測三維坐標和三維坐標放樣測量訓練→熟悉距離丈量、角度測量成果的分析計算及有關(guān)的數(shù)據(jù)處理→熟悉距離丈量、角度測量誤差產(chǎn)生的原因及其預(yù)防措施。學習情境4公路地形圖測繪地形圖測繪是將地面線段沿垂線投影到大地水準面上，然后歸化到橢球體面上，再按某種方法將其投影到平面上，最后按某一比率將它縮小到地圖上。為了便于測圖和用圖，需要用各種符號將實地上的地物和地貌表示在圖上，這些符號為地形圖圖式。圖式由國家測繪機關(guān)統(tǒng)一頒布，地形圖圖式中的符號有三種：地物符號、地貌符號、注記符號，它們是測圖和用圖的重要依據(jù)。在地形圖上，顯示地貌的最直觀的方法是等高線，等高線能真實反映出地貌形態(tài)和地面高低起伏。測圖前的準備工作：圖紙的準備、繪制坐標格網(wǎng)和展繪測圖控制點。在地形圖測繪中，決定地物、地貌位置的特征點稱為地形特征點，也稱碎部點。測繪地形圖就是測定碎部點平面位置和高程。碎部點的正確選擇，是保證成圖質(zhì)量和提高測圖效率的關(guān)鍵。地形圖傳統(tǒng)測圖方法：大平板儀測圖法、小平板儀與經(jīng)緯儀聯(lián)合測圖和經(jīng)緯儀測繪（測記）法。在地形圖上可以獲取地貌、地物、居民點、水系、交通、通訊、管線、農(nóng)林等多方面的自然地理和社會政治經(jīng)濟信息，因此，地形圖是進行建筑工程規(guī)劃、設(shè)計和施工的重要依據(jù)。本學習情境基于地形圖測繪的工作過程，分解為5個學習任務(wù)，其中包括5個技能訓練。每位學生應(yīng)按以下流程進行學習：認知地形圖→熟悉比例尺精度、分幅與編號、圖名、坐標格網(wǎng)等概念→敘述地物與地貌（地物符號、地貌等高線、注記）的表示方法→結(jié)合工作任務(wù)進行地形圖識讀訓練→等高線的概念、等高距和等高線平距、等高線的分類、等高線的特性→結(jié)合工作任務(wù)進行等高線勾繪訓練→地物特征點和地貌特征點的選擇→使用平板儀→結(jié)合工作任務(wù)進行平板儀使用訓練→熟悉大比例尺地形圖的測繪→結(jié)合工作任務(wù)進行大比例尺地形圖的測繪訓練→描繪地物，勾繪等高線，檢查、拼接與整飾地形圖→熟悉大比例尺數(shù)字化測圖→利用地形圖確定圖上點的坐標和高程、距離、方位、坡度、繪制斷面圖、面積計算和土石方計算等應(yīng)用→結(jié)合工作任務(wù)進行地形圖應(yīng)用訓練。學習情境5公路中線測量公路是一種承受行車荷載的線形帶狀結(jié)構(gòu)物，設(shè)計時須把公路的線形分解為的平面、縱斷面和橫斷面分別進行三視圖投影處理。公路中心線在水平面上的投影稱為公路路線的平面。沿著中心線豎直剖切公路，再把這豎直的曲面展開成直面，這就是公路路線的縱斷面。中心線上任意一點處公路的法向切面稱為公路路線的橫斷面。公路路線的平面、縱斷面和橫斷面是公路的幾何組成部分。公路的平面線形，由于其位置受社會經(jīng)濟、自然地理和技術(shù)條件等因素的制約，公路從起點到終點在平面上不可能是一條直線，而是由許多直線段和曲線段（包括圓曲線和緩和曲線）組合而成。對平面線形而言，一般可分解為直線、圓曲線及緩和曲線。公路中線測量是公路平面設(shè)計的外業(yè)工作，其主要任務(wù)就是通過對公路的交點、轉(zhuǎn)點、轉(zhuǎn)角、直線和平曲線的測設(shè)，沿線測定路線的里程長度并設(shè)置里程樁，最終將公路中心線的平面位置用木樁具體地標定在現(xiàn)場。本學習情境基于公路中線測量的工作過程，分解為6個學習任務(wù)，其中包括6個技能訓練。每位學生應(yīng)按以下流程進行學習：敘述公路勘測設(shè)計階段的內(nèi)、外業(yè)工作以及中線測量的主要工作內(nèi)容→路線交點、轉(zhuǎn)點測設(shè)→路線右角的觀測與轉(zhuǎn)角的計算→根據(jù)地形變化和樁距要求設(shè)置公路里程樁→圓曲線測設(shè)要素、主點樁里程計算→使用切線支距法、偏角法、坐標法進行圓曲線的詳細測設(shè)→結(jié)合工作任務(wù)進行圓曲線切線支距法的詳細測設(shè)訓練→結(jié)合工作任務(wù)進行圓曲線偏角法的詳細測設(shè)訓練→虛交曲線測設(shè)要素、主點樁里程計算→使用切基線法、圓外基線法進行虛交曲線的詳細測設(shè)→結(jié)合工作任務(wù)進行虛交曲線詳細測設(shè)訓練→緩和曲線測設(shè)要素、主點樁里程計算→使用切線支距法、偏角法進行緩和曲線的詳細測設(shè)→結(jié)合工作任務(wù)進行緩和曲線切線支距法的詳細測設(shè)訓練→結(jié)合工作任務(wù)進行緩和曲線偏角法的詳細測設(shè)訓練→復曲線的幾何要素、里程樁計算及其主點樁、任意加樁的測設(shè)→結(jié)合工作任務(wù)進行復曲線詳細測設(shè)訓練。學習情境6公路縱斷面測量基平測量的主要任務(wù)是沿路線設(shè)置水準點，并測定它們的高程。公路路線基平水準點的高程通常采用水準測量方法測定。當跨越寬度大于300ｍ時，必須參照《國家水準測量規(guī)范》，采用精密水準儀或精密經(jīng)緯儀按規(guī)定的程序和方法進行。中平測量通常采用普通水準測量的方法施測，以相鄰兩基平水準點為一測段，從一個水準點出發(fā)，對測段范圍內(nèi)所有路線中樁逐個測量其地面高程，最后附合到下一個水準點上。全站儀由于具有三維坐標測量的功能，在中線測量中可以同時測量中樁高程(中平測量)。公路縱斷面圖是沿中線方向繪制地面起伏和縱坡變化的線狀圖，它反映路線所經(jīng)范圍的中心地面起伏情況與設(shè)計縱坡之間的關(guān)系，是公路設(shè)計和施工中的重要資料。本學習情境基于公路中基平測量的工作過程，分解為3個學習任務(wù)，其中包括2個技能訓練。每位學生應(yīng)按以下流程進行學習：熟悉公路基本一般測量→敘述基平測量的工作過程及精度要求→跨河水準測量→水準儀進行中平測量的施測方法與跨河谷測量→實施全站儀進行中平測量→結(jié)合工作任務(wù)進行公路中基平測量訓練→繪制公路縱斷面圖→結(jié)合工作任務(wù)繪制公路縱斷面圖訓練。學習情境7公路橫斷面測量橫斷面測量就是測繪各中樁垂直于路中線方向的地面起伏情況。首先要確定中樁點的橫斷面方向，然后在此方向上測定地面變坡點或特征點間的距離和高差，并按一定的比例繪制橫斷面圖，供路基橫斷面設(shè)計、土石方計算和橋涵及擋土墻設(shè)計等用。本學習情境以工程項目測量為載體，基于公路橫斷面測量的工作過程，分解為3個學習任務(wù)，其中包括2個技能訓練。每位學生應(yīng)按以下流程進行學習：熟悉直線段橫斷面方向測定、圓曲線段橫斷面方句的測定、緩和曲線段橫斷面方向的測定→熟悉橫斷面測量精度要求→采用標桿皮尺測量法、水準儀測量法、經(jīng)緯儀測量法進行公路橫斷面測量→結(jié)合工作任務(wù)進行公路橫斷面測量訓練→繪制公路橫斷面圖→結(jié)合工作任務(wù)繪制公路橫斷面圖訓練。學習情境8施工測量施工測量俗稱“施工放樣”，是測量工作的另一種形式，是保證施工質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)。施工測量的目的是把圖紙上已知設(shè)計點的坐標與高程進行反算，從而得到了放樣所需要的角度、距離和高差數(shù)據(jù)，然后根據(jù)放樣數(shù)據(jù)用測量儀器標定出設(shè)計點的實地位置，并埋設(shè)標志，作為施工的依據(jù)；并在施工過程中進行一系列的測量工作，以保證施工按設(shè)計要求進行。公路施工測量主要包括恢復路線中線、施工控制樁、路基邊樁、路基邊坡的放樣等項工作。橋涵施工測量的主要任務(wù)是測定墩臺中心位置，橋軸線測量以及對構(gòu)造物各細部構(gòu)造的定位和放樣。隧道施工測量首先要建立洞外平面和高程控制網(wǎng)，每一開挖洞口附近都應(yīng)設(shè)立平面控制點及水準點，這樣將各開挖面聯(lián)系起來，作為開挖放樣的依據(jù)。根據(jù)洞內(nèi)控制點的坐標及高程，來指導開挖方向，并作為洞內(nèi)襯砌及建筑物放樣的數(shù)據(jù)。隧道貫通后，必然產(chǎn)生平面的及高程的貫通誤差，此時需進行中線調(diào)整。設(shè)有豎井的隧道還需專門進行豎井測量。在隧道所有的施工項目完成后，要作竣工測量。并在施工過程中和竣工后對隧道及有關(guān)建筑物進行沉陷和位移觀測。隧道施工中對測量工作的精度要求，主要根據(jù)工程的性質(zhì)、隧道的長度和施工方法來定。本學習情境以工程項目施工測量為載體，基于公路過程施工測量的工作過程，分解為4個學習任務(wù)，其中包括2個技能訓練。