矿山测量教案.doc

课程教学说明 一、课程的性质 矿山测量是采矿专业学生的一门必修课程，属于采矿类专业的一门技术性课程。主要为学习后续专业课程和将来从事矿井技术管理工作奠定基础。对采矿专业而言，虽然不需要我们直接到井下去测量，但是我们且要利用测量资料去分析和解决开采技术和管理问题，因此，了解测量工作的基本原理、基本方法、矿图绘制及精度要求是必要的。特别是具备矿图识图和用图基本知识尤为重要。各类工程设计（包括毕业设计）、了解生产、指挥生产、制定生产计划、确定开采方案等都需要借助于矿图来进行。二、课程任务与教学目标 本课程的主要任务是：学习测量学和矿山工程测量的基本内容，具备必需的矿山测量技术的基本知识和基本技能；为学习专业知识和职业技能提高全面素质、增强适应职业变化的能力打下一定的基础。学生通过学习应达到下列目标：1了解矿山测量技术中的基本概念和基本原理；2熟悉测量仪器的结构与使用方法；3 能用经纬仪导线法布设图根控制点和井下导线点，掌握测回法测量水平角、竖直角和用水准仪进行等外水准测量的方法，并能用计算器完成坐标和高程计算，会整理测量成果；4 初步掌握大比例尺地形图的测绘方法和巷道施工中线、腰线的标定方法，能正确阅读和使用各种矿图和测绘资料。能够用岩层与地表移动资料合理留设保护煤柱；5具有热爱科学、实事求是的学风和创新意识、创新精神。三、教学环节 总课时：4*12=48 学时授课：34 学时 实训：10 学时 复习总结：2 学时 机动：2 学时 2 周教学实习 考试。四、学习要求及学习方法 略。教教 案案 首首 页页 第第 一一 周周 3 3 月月 5 5、6 6 日日 3 3、4 4 节节 1 1、2 2 节节 第第 二二 周周 3 3 月月 10 10 日日 3 3、4 4 节节 授课章节：授课章节：第一章第一章 测量的基本知识测量的基本知识 第一节第一节 点位的表示方法点位的表示方法 教学目标：教学目标：1、掌握点位的表示方法及测量常用的基本系统 2、掌握测量高程系统 重重 点：点：1、点位的表示方法 2、测量高程系统 难难 点：点：1、测量常用的基本系统 教学类型：教学类型：板书配合 PPT 教学 教教 具：具：常用教学工具 第一章第一章 测量基本知识测量基本知识 第一节第一节 点位的表示方法点位的表示方法 测量工作的实质：确定地面点的空间位置。数学上是在空间坐标系里用三维坐标来表示点的空间位置的，如图 11。图 11 点的空间坐标 图 12 测量坐标 图 13 数学坐标 一、测量常用坐标系统 1地理坐标系 地理坐标系是一球面坐标系。在地理坐标系中，地面点在球面上的位置用经度和纬度表示的称为地理坐标。在图 14 中，PP1 为椭球的旋转轴，P 表示北极，P1表示南极，O 表示球心。通过椭球旋转轴的平面称为子午面，而其中通过英国格林尼治天文台的子午面称为起始子午面。子午面与椭球面的交线称为子午线。通过椭球中心且与椭球旋转轴正交的平面称为赤道面，赤道面与椭球面的交线称为赤道。与赤道面平行的平面和椭球表面的交线称为纬线。起始子午面和赤道面是确定地面某一点地理坐标的基准面。14 地理坐标 图 14 中，L 点的经度是该点的子午面与首子午面所构成的二面角，以 表示。经度由首子午面起向东、向西度量，各由 0180，在首子午面以东者称为东经，以西者称为西经。L 点的纬度是通过该点的铅垂线与赤道面之间的夹角，以表示。纬度以赤道平面为基准，向北、向南各由 090，在赤道以北者称为北纬，以南者称为南纬。例如，北京的地理坐标（、）为东经 11623、北纬 3954。2、高斯平面直角坐标系 我国采用高斯投影法。由高斯提出的横圆柱正形投影理论经克吕格补充研究完成的高斯克吕格坐标就是建立在高斯投影面上的直角坐标。椭球面是一个不可展曲面，将椭球面上的图形转换为平面必然产生一定的变形，为了控制由曲面正形投影到平面时引起的长度变形，高斯投影采取了分区分带的投影方法，使带内最大的变形控制在测量允许的范围内。现仅从几何关系上作简要说明。为了研究方便把地球作为一个圆球看待，如图 15a所示，设想将一个平面卷成圆柱 图 15 高斯投影 形，把它套在地球外面，使圆 柱面恰好与地面上的某一子午线相切（图中与 PO P1相切），这条子午线称中央子午线或轴子午线。如果在球面上以不同的子午线分别与圆柱面相切，并以地心为投影中心，把地球表面分别投影到圆柱面上，则可以把地球表面分成若干个瓜瓣形地带。例如每隔经差 6为一带(如图 18)。然后将圆柱的母线剪开展呈平面，即为高斯投影平面，如图 15b 所示。我国的分带投影是按照经度将地球划分为 60 个 6带，从 0子午线开始每隔经度差 6划分为一带，即 06，6 12，12 18.分带带号 N 自西向东依次为 160（如图 16）。位于各带边上的子午线称为分带子午线，位于各带中央的子午线称为 中央子午线，各 带中 央 子 午线 的经 度 可 按下 式计算：6=6n3 （11）图 16 投影时每带独立进行，将投影平面与中央子午线相切，按中央子午线投影为直线，且长度不变形，赤道投影为直线的条件进行投影。投影后，展开投影面，即高斯投影面。在高斯平面上除中央子午线与赤道的投影构成两条相互垂直的直线外，其余子午线均为对称于中央子午线的曲线，而且距离中央子午线愈远，长度变形愈大，如分带子午线的变形就大于带内其它子午线的变形（图 15b）。采用分带投影后，取各带的中央子午线为 x 轴，赤道为 y 轴，其交点为原点，从而建立起每个投影带独立的高斯克吕格坐标系。这样就可把地面上的点位按高斯克吕格投影公式将球面坐标转换为平面坐标。我国位于北半球，x 坐标值为正，横坐标值 y 则有正有负，中央子午线以东为正，以西为负。这种以中央子午线为纵轴的坐标值，称为自然坐标值。为了使横坐标值不出现负值，规定每带坐标纵轴向西平移 500km（如图 17）计算坐标。在横坐标值之前加注投影带带号，此时的坐标称为国家坐标，该坐标系称为国家统一坐标系。例 1、设 A 点位于 19 带，其自然坐标值为：x=4687km，y=178km.换算为国家通用坐标值为：X=4687km，Y=39678km。设 B 点也位于19 带，自然坐标值为;x=4128km，y=-183km.换算为国家通用坐标值为：X=4128km，Y=39317km。由于我国境内 6带带号在 1323 之间，而 3带带号则在 2445 之间，没有重复带号，故根据某点的通用值，便可知道投影带是6 带还是 3带。图 17 高斯平面直角坐标 3、独立平面直角坐标系 在小区域内进行测量工作，为了避免坐标出现负值，通常将平面直角坐标系的原点选在测量区域（测区）的西南某点上，以北方向为纵坐标轴。由于这里介绍的平面直角坐标系未与国家统一坐标系相联系，故称为任意坐标系或独立坐标系。三、点的高程（高程系）地球表面的形状十分复杂，海洋占 71%，而陆地仅占 29%，珠穆朗玛峰，海拔 8844.43m；位于太平洋西部的马利亚纳海沟，则低于海平面 11022m，两者之间的高度差近 20000m。尽管有这样大的起伏，但从宏观上看，这些高低差异与巨大的地球半径（平均为 6371km）相比，可以忽略不计。因此，地球总的形体可视为由海水面穿过陆地所包围的形体。水准面：假象静止的海水面向大陆内部无限延伸形成一个闭合的曲面，把这个闭合的曲面成为水准面。大地水准面：海水有潮汐，忽高忽低，水准面有无数个，把其中通过平均海水面的水准面称为大地水准面。绝对高程：地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程或海拔、标高，简称高程，以 H 表示。相对高程：地面点到假定水准面的铅垂距离称为该点的相对高程或假定高程。新中国成立后，我国的绝对高程以设在山东青岛市的国家验潮站1950 年到 1956 年观测的验潮资料推算的黄海平均海水面作为全国高程的起算基准面，以此基准的高程为零而建立的高程系统，称为1956 年黄海高程系，为了明显而稳固地表示高程起算面的位置，国家于 1956 年在青岛建立了一个与平均海水面相联系的水准点，称为水准原点，其高程为 72289，作为布设国家高程控制网的高程起算点。20 世纪 80 年代初国家又根据青岛验潮站 1953 年到 1979年的观测资料，重新计算水 准原点的高程为72 2604，称为 1985年国家高程基准，该基准已于 1985 年 1 月 1 日起执行。高程值有正有负，在基准面以上的点其高程值为正，反之为负。高差：相邻两点的高程之差称为高差，用表示。A 点到 B 点的高差为：ABABABHHHHh 如果ABh为正，表示地面上 B 点高于 A 点，是上坡；ABh为负，表示 B点低于 A 点，是下坡。练习：1、测量工作的实质是什么？2、什么叫大地水准面？何谓绝对高程、相对高程、高差？3、某点的坐标值为:X=6070Km,Y=19307Km,H=568m,试说明其坐标值的含义。4、某点的坐标值为 X=4287Km，Y=38607Km，求该点的自然坐标值。5、某地面上 A、B、C 三点的相对高程分别为4.753m、9.246m、7.892m,现测得 B 点的绝对高程为 47.529m，试推算 A、C 两点的绝对高程。教教 案案 首首 页页 第第 二二 周周 3 3 月月 12 12 日日 3 3、4 4 节节 授课章节：授课章节：第一章第一章 测量的基本知识测量的基本知识 第二节第二节 直线定向直线定向 教学目标：教学目标：1、掌握直线定向的意义及标准方向线 2、掌握直线方向的表示方法 重重 点：点：1、掌握直线定向的意义及标准方向线 2、掌握直线方向的表示方法 难难 点：点：1、掌握直线定向的意义及标准方向线 教学类型：教学类型：板书配合 PPT 教学 教教 具：具：常用教学工具 第一章第一章 测量的基本知识测量的基本知识 第二节第二节 直线定向直线定向 一、直线定向的意义及标准方向线 直线定向：确定一条直线与标准方向线的夹角关系称为直线定向。标准方向线通常有真子午线、磁子午线和直角坐标纵线三种，统称三北方向线。1真子午线方向 真子午线方向：通过地面上一点，指向地球北极方向称为该点的真子午线方向，或称真北方向，它是用天文方法测定的。如图 48 所示，由于地球上各点的真子午线向南北极收敛，因此，地面上各点的真子午线方向彼此是不平行的。同一纬度上两个点的真子午线方向夹的角值称为子午线收敛角，以表示，在高斯投影中，除中央子午线为直线外，其他子午线投影后均为曲线，并向两极会聚，而直角坐标格网线是彼此平行的直线，因此子午线收敛角实际上是子午线与坐标纵线之间的夹角，如图 49 所示。凡坐标纵线偏在子午线以东者称东偏，其角值为正；以西者称为西偏，其角值为负。图 18 子午线收敛角 图 19 东偏与西偏 2磁子午线方向 磁子午线方向：通过地面上一点指向地球北磁极方向称为该点上的磁子午线方向，或称磁北方向，它是用罗盘来测定的。如图 110 所示，某点的磁子午线方向，是指在该点上的磁针自由静止时的轴子午线方向。由于磁北极位于西经 110，北纬74；磁南极位于东经 114，南纬 69，故磁极与地球两极不重合，某点的磁子午线方向与真子午线方向之间的夹角称为磁偏角,以表示。当磁子午线北端偏向真子午线以东者称为东偏,角值为正；偏向真子午线以西者称为西偏，角值为负，如图 411 所示。例如南京某地磁偏角为515，表示该地的磁子午线偏向真子午线以西 515。我国各地磁偏角的范围在106之间。3坐标纵线方向 在高斯平面直角坐标系和独立平面直角坐标系内，把坐标格网纵轴线称为坐标纵线方向，或称 x 轴方向。图 110 磁偏角 图 111 磁偏角正负 二、直线方向的表示方法 表示直线的方向：方位角、象限角。1方位角 方位角：从标准方向线的北端起，顺时针量至某一直线的夹角，称为该直线的方位角，角值为 0360。如课本图 412 所示，直线 OA、OB、OC、OD 的方位角分别为 7021、14530、23540、33012。当标准方向为真子午线时，称为真方位角；当标准方向为磁子午线时，称为磁方位角；坐标方位角：从坐标纵轴的北端顺时针量至某一直线的夹角，称为该直线的坐标方位角，简称方位角。角值由 0360，通常用。测量中的直线都是有方向的，它有起点和终点，直线前进方向的坐标方位角称为正坐标方位角或正方位角;其相反方向的坐标方位角称为反方位角。同一条直线上的正反方位角相差 180，即 正=反180 （12）3象限角 象限角：从标准方向的北端或南端起，顺时针或逆时针旋转至某一直线所夹的锐角，称为该直线的象限角，角值均在 090之间，用符号 R 表示，例如：课本 14 页图 114 中，直线 OA 的象限角可表示为北东7021或 NE7021，也可以表示为 N7021E。那么直线 OB、OC、OD 的象限角可表示为什么呢？象限角与坐标方位角的换算关系：=R ：+R=1800：-R=1800 ：+R=3600 教教 案案 首首 页页 第第 二二 周周 3 3 月月 1313 日日 1 1、2 2 节节 授课章节：授课章节：第一章第一章 测量的基本知识测量的基本知识 第三节第三节 测量误差及精准度标准测量误差及精准度标准 教学目标：教学目标：1、掌握测量误差的概念及来源 2、掌握误差的种类、偶然误差的特性及评定精度的标准。重重 点：点：1、掌握误差的种类。2、掌握偶然误差的特性及评定精度的标准。难难 点：点：1、掌握偶然误差的特性。2、掌握评定精度的标准。教学类型：教学类型：板书配合 PPT 教学 教教 具：具：常用教学工具 第一章第一章 测量的基本知识测量的基本知识 第三节第三节 测量误差及精准度标准测量误差及精准度标准 一、测量误差的概念及来源 测量误差：在各观测值相互之间或各观测值与其理论上应有值之间存在的差异称为测量误差。误差的产生的原因有三个方面：1、仪器误差 2、照准、读数误差 3、外界条件影响误差 在测量中产生误差是不可避免的。二、误差的种类 测量误差按其性质分为：系统误差和偶然误差。系统误差：在相同的观测条件下，对某量作一系列观测，如果观测误差在大小、符号上表现出一致性，或按一定的规律变化着，或者保持常数，那么这类误差就称为系统误差。偶然误差：在相同的观测条件下对某量作一系列观测，如果测量误差在大小、符号上都不表现出一致性，即每个误差的大小或符号上从表面上来看，没有任何规律性，这种误差称为偶然误差。三、偶然误差的特性 偶然误差从表面上看似乎没有规律性，但对于同一个量进行多次观测，大量的偶然误差就呈现出一定的统计规律性，且观测次数越多，这种规律性就越明显。例如，在相同的观测条件下观测了 162 个三角形的内角，由于观测值存在偶然误差，所以测得的每个三角形的内角和 L 都不等于180，其差值称为真误差（观测值与理论值之差），即 =L180 （13）偶然误差有如下规律：1偶然误差的绝对值不会超过一定的限值；2绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多；3绝对值相等的正、负误差出现的机会近于相等；4偶然误差的算术平均值，随着观测次数的无限增加而趋近于零，四、评定精度的标准 评定精度的标准，常用的有：中误差、相对误差和极限误差三种。（一）中误差 概念：在相同 的观测条件下，对一个未知量进行 n 次观测，其观测值分别为 1l、2l、nl ，相应的真误差为 1、2 n ，则中误差为 m=1-4 式中=12+22+n2 中误差越小，精度越高；反之，精度越低。例某个三角网分别由两个作业组进行观测，各组测得的三角形闭合差为 一组：-2，+5，-8，-3，+9，-5，+2；二组：-1，-3，+4，0，+9-13-4。由式（1-4）计算各组观测值中误差为 m1=7212=5.5 m2=7292=6.4 上例表明，第一组的观测值精度比第二组高，测量成果的质量比第二组好。（二）相对中误差 在某些情况下，仅仅知道中误差还不能够完全反映出观测值精度的好坏。例如，丈量了两段距离，一段距离为 100m，中误差 m1为2cm，另一段距离为 200m，中误差 m2也为2cm。虽然两段距离的中误差相等，但不能说明两段距离丈量的精度相同，因为距离丈量的误差与距离的长短有关。为此，引入相对中误差作为评定精度的另一种标准。相对中误差：中误差的绝对值与观测值之比，并将分子化为 1，分母取整数，称为相对中误差。通过比较 K1 K2，表明前者的精度低于后者，所以说相对误差能够确切表达距离丈量的精度。相对中误差不能用于评定测角的精度，因为角度误差与角度大小无关。在一般距离丈量中，为了计算方便，通常用往返各丈量一次，取往返丈量之差与往返丈量的距离平均值之比，将分子化为 1，分母取整数来评定距离丈量的精度。称为相对误差。（三）极限误差 极限误差：又称为允许误差，或最大误差。由偶然误差的第一个特性可知，在一定的观测条件下，偶然误差的绝对值不会超过一定的限值，如果，在测量过程中某一量的观测值的误差超过了这个限值，我们就认为这次观测值不符合要求，应该舍去。测量上就把这个限值叫做极限误差。误差理论和测量实践表明：在一系列等精度的观测误差中，绝对值大于二倍中误差的偶然误差出现的个数约占总数的 5%，；绝对值大于三倍中误差的偶然误差出现的个数仅占总数的 3。因此，在观测次数不多的情况下，可以认为大于三倍中误差的偶然误差实际上是不可能出现的。所以通常以三倍中误差作为偶然误差的极限误差，即 限=3 m (15)在实际工作中，有的测量规范规定以 2 倍中误差作为极限误差，即 限=2 m (16)超过极限误差的被认为是粗差，应舍去重测。教教 案案 首首 页页 第第 三三 周周 3 3 月月 17 17 日日 3 3、4 4 节节 授课章节：授课章节：第一章第一章 测量的基本知识测量的基本知识 第四节、测量工作的内容与原则第四节、测量工作的内容与原则 第五节、测量常用的计量单位第五节、测量常用的计量单位 教学目标：1、掌握测量工作的内容与原则 2、掌握测量常用的计量单位 重 点：1、掌握测量工作的内容与原则 2、掌握测量常用的计量单位 难 点：1、掌握测量工作的内容与原则 教学类型：板书授课 教 具：常用教学工具 第一章第一章 测量的基本知识测量的基本知识 第四第四节节 测量工作的内容与测量工作的内容与原则原则 一、测量工作的内容 测量工作本质内容两大类，即地形图测绘（测定）和施工放样（测设）。地形：地物和地貌。地物：地面上的自然物体和人工建（构）筑物称为地物，如房屋、道路、桥梁、湖泊、森林、草地等；地貌：地球表面各种高低起伏的形态称为地貌，如高山、深谷、陡坡、悬崖和雨裂冲沟等。地物和地貌总称为地形。地形图测绘是指将地面所有地物和地貌，使用测量仪器，按一定的程序和方法，根据地形图图式所规定的符号，并依一定的比例尺测绘在图纸上的全部工作。施工放样则是根据图上设计好的厂房、道路、桥梁、井筒、巷道等的位置、尺寸及高程等，算出各征点与控制点之间的距离、角度、高差等数据，将其如实地标定到实地上。二、测量工作应遵循的原则 测量工作必须遵循两项原则，一是由整体到局部、从高级到低级、先控制后碎部，二是步步要检核。三、测量工作概述（一）控制测量 控制点：在测量工作中，将这些有控制意义的点称为控制点。控制网：由控制点所构成的几何图形称为控制网。控制测量：精确测定控制点点位的工作称为控制测量。控制测量包括：平面控制测量和高程控制测量。平面控制测量常采用三角测量、三边测量、导线测量、GPS 测量等方法建立；高程控制测量常采用水准测量方法建立。选点-组网-测量-平差计算-坐标和高程（二）碎部测量 碎部点：一般将表示地物形态变化的点称为地物特征点，也叫碎部点。碎部测量：测量工作中将测定碎部点的工作，称为碎部测量。因此测定碎部点的位置通常分两步进行：先进行控制测量，再进行碎部测量。综上所述，无论是控制测量还是碎部测量，其实质都是确定地面点的位置，也就是先测定三个元素水平角、水平距离 S 和高差。所以说，水平角测量、距离测量和高差测量是测量的基本工作，观测、计算和绘图是测量工作者的基本技能。图 117 碎部测量 第一章第一章 测量的基本知识测量的基本知识 第五第五节节 测量常用的计量单位测量常用的计量单位 在测量中，常见有长度、面积和角度三种计量单位。一、长度单位 国际通用长度单位为 m（米），我国规定采用米制。1m（米）=100 （厘米）=1000 （毫米）=610m(微米)=nm910（纳米）1000m（米）=1（公里）二、面积单位 面积单位为（平方米），大面积用 K（平方公里）。三、角度单位 测量上常用到的角度单位有三种：60 进位制的度，100 进位制的新度和弧度。60 进位制的度：1 圆周角=360（度）1（度）=60（分）1（分）=60（秒）100 进位制的新度：1 圆周角=400g（新度）1g（新度）=100c（新分）1c（新分）=100cc（新秒）弧度 角度按弧度计算等于弧长与半径之比。与半径相等的一段弧长所对的圆心角作为度量角度的单位，称为一弧度，用表示。按度分秒计算的弧度为：1 圆周角=2弧度=360=57.3=3438=206265 4。被错用作单位符号的 2 个英文缩写词 PPm全称为 Parts Per million,原意为 10-6 PPhm全称为 Parts Per hundred million,原意为 10-8 练习：1、何谓系统误差？何谓偶然误差？它们对测量成果的影响各有什么特点？2、测量工作的基本原则是什么？3、在测量工作中应采用怎样的工作程序。教教 案案 首首 页页 第第 三三 周周 3 3 月月 1 19 9、2020 日日 3 3、4 4 节、节、1 1、2 2 节节 授课章节：授课章节：第二章第二章 角度测量角度测量 第一节、角度测量原理第一节、角度测量原理 第第二二节、节、光学经纬仪光学经纬仪 教学目标：1、掌握水平角、竖直角的定义及其测量原理。2、掌握光学经纬仪的构造及操作原理。重 点：1、光学经纬仪的构造及操作原理。难 点：1、光学经纬仪的构造及操作原理。教学类型：板书配合 PPT 教学 教 具：常用教学工具 第二章第二章 角度测量角度测量 角度测量是测量的基本工作之一。角度测量包括水平角测量和竖直角测量。角度测量的主要仪器是经纬仪。第一节第一节 角度测量原理角度测量原理 一、水平角及其测量原理 水平角：测站点至两目标的方向线垂直投影到水平面上所成的角称为水平角。通常用表示。（如课本 24 页图 21 水平角）二、竖直角及其测量原理 竖直角：观测目标的方向（视线）与同一竖直面内的水平线之间的夹角，称为该方向线的竖直角，又称垂直角、倾角。通常用表示。（如课本 24 页图 22 竖直角）竖直角分为：仰角，其角值为正；俯角，其角值为负。第二节第二节 光学经纬仪光学经纬仪 光学经纬仪的类型很多，按其精度划可分为 DJ07、DJ1、DJ2、DJ6、DJ15等级系列。D:大地测量 J:经纬仪,汉语拼音第一个字母。07、1、2等阿拉伯数字代表该仪器的精度指标，数字愈小，精度愈高。这里重点介绍 DJ6级光学经纬仪的构造和使用方法。一、J6级光学经纬仪的构造 光学经纬仪由照准部、基座、轴系组成。（一）照准部 照准部的主要部件有望远镜、水准器、转动控制装置、读数设备、度盘等。1.望远镜 望远镜的作用是照准和看清目标，使远近不同的目标成象清晰，以保证观测者能精确照准目标并读数。按成象的效果，望远镜可分为正像和倒像两类，现今生产的测量仪器多为正像望远镜；按调焦方式不同分内对光和外对光两类，现代经纬仪的望远镜都采用内对光望远镜。内对光望远镜主要由物镜、目镜、调焦透镜和十字丝分划板四部分组成(如图 23)。视准轴：物镜光心与十字丝中心的连线称为视准轴。视差：目标的影象与十字丝平面不重合的现象称为视差。消除视差的方法：将望远镜朝向天空或一明亮的物体，转动目镜筒，直至看清十字丝。将望远镜照准目标，转动调焦透镜使目标清晰地成象在十字丝平面上。2.水准器 水准器：圆水准器、管水准器。圆水准器用于粗略整平仪器，管水准器用于精确整平仪器。3.转动控制装置 水平制动螺旋和水平微动螺旋；上下制动螺旋和上下微动螺旋；作用：精确地瞄准目标 水平度盘转动的控制装置，作用：改变水平度盘位置。4度盘 光学经纬仪度盘为玻璃制成的圆环，在其圆周上刻有等角距的分划线，由 0360顺时针注记。度盘上相邻分划线间弧长所对的圆心角，称为度盘分划值。通常有 30、1等几种。水平度盘用来测量水平角；竖直度盘用来测量竖直角。（二）基座 基座是支撑仪器的底座。基座上有三个脚螺旋，可根据水准器的指示来整平仪器。仪器通过与水平度盘相连的外套插入基座的套轴内，由轴套；固定螺旋将其固定在基座上，通过中心螺旋和三脚架相连。（三）轴系 二、DJ6级光学经纬仪的读数设备和读数方法 光学经纬仪的读数设备包括水平度盘、竖直度盘、光路系统及测微器。水平度盘和竖直度盘上的分划线，通过一系列棱镜和透镜成象在望远镜旁的读数显微镜内，通过显微镜放大读数。目前我国生产的 DJ6级光学经纬仪按测微装置的不同，读数方法分为两种。1.分划尺测微器及其读数方法 读数窗视场，注有水平、H或字样的是水平度盘读数窗，注有竖直、V或|字样的是竖直度盘读数窗。每个读数窗口中均有 60 小格的测微尺，其长度相当于度盘上 1的两根分划线在读数窗中的影象长度。因此，测微尺上的一小格的分划值为 1，可估读到 0.1，每 10 小格注记一个数字，从 06 表示10的整倍数值。读数时先读出落在分划尺上度盘分划线的度数，然后，读出这根分划线在分划尺上的分数，分以下的读数可估读至 0.1，将度、分、秒相加即得度盘读数。例如：图 2-6 中水平度盘读数为 2065106，竖直度盘读数为 371218。2.单平板玻璃光学测微器及其读数方法 所示为单平板玻璃光学测微器读数窗影象。位于图中上部的小窗格为测微器读数窗，中窗格为竖直度盘读数窗，下窗格为水平度盘读数窗。窗格中间的一条单竖线和两条双竖线分别为分划尺读数指标线和度盘读数指标线。该仪器度盘分划值为 30，逢度注记。分划尺的读数分划共 30个大格，每格代表 1，每大格又分成三小格，每一小格代表 20，每 5 大格注记一数字。转动测微轮，分划尺上的读数分划从 0 移到 30，度盘分划影象恰好移动一格。读数时先转动测微轮，使度盘上某一分划精确地移到双指标线中央，读取双指标线所夹度盘的数值，再读测微器窗格单指标线所指的分、秒值，最后估读不足 20的秒值，三者相加即得度盘读数。该类仪器的测微尺是水平度盘和竖直度盘共用的，因此，不能同时读取水平度盘和竖直度盘上的读数。读水平度盘读数时，使水平度盘分划线夹在双指标线正中央；读竖直度盘读数时，使竖直度盘分划线夹在双指标线正中央即可。例如：图 2-7 中的水平度盘读数为 19930+1330=1194330。教教 案案 首首 页页 第第 四四 周周 3 3 月月 2424、2626 日日 3 3、4 4 节节 授课章节：授课章节：第二章第二章 角度测量角度测量 第三节、第三节、水平水平角度测量原理角度测量原理 教学目标：1、掌握经纬仪的安置。2、掌握水平角观测方法。重 点：1、掌握经纬仪的安置。2、掌握水平角观测方法。难 点：1、掌握经纬仪的安置。2、掌握水平角观测方法。教学类型：板书配合 PPT 教学 教 具：常用教学工具 第二章第二章 角度测量角度测量 第三节第三节 水平角观测水平角观测 一、经纬仪的安置 安置：对中、整平（一）对中 对中的目的：使经纬仪水平度盘中心位于测站点标志中心的铅垂线上。对中方法有两种：用锤球对中和用光学对中器对中。1.用锤球对中 先张开三脚架，按观测者适合的高度调整架腿长度。安置三脚架在测站上，目估架头大致水平，使架头中心大致对准测站点标志，踩紧三脚架。然后从箱中取出经纬仪并安置到三脚架上，适度旋紧中心连接螺旋，挂上锤球，在架头上移动仪器，直至使锤球尖精确对准测站点，误差不超过 1.5mm，将连接螺旋拧紧。2.用光学对中器对中（1）在测站点安放三脚架，目估架头大致水平且初步对中；（2）转动光学对中器目镜对光螺旋，推拉对中镜筒使地面标志点影像清晰；（3）旋转脚螺旋，使测站点的影像位于对中标志中的圆圈中心；（4）运用三脚架的伸缩来调平圆水准气泡，再旋转脚螺旋使管水准气泡精确居中；（5）检查一下测站点是否仍位于圆圈中心，若相差很小，可稍微松连接螺旋，在架头上平移仪器，使其精确对中。（二）整平 整平的目的：使仪器竖轴处于铅垂位置，从而使水平度盘水平。整平的方法：首先使照准部水准管平行于任意两个脚螺旋中心的连线方向，两手同时相向旋转脚螺旋使气泡居中，然后转动照准部 90，使水准管垂直两脚螺旋连线的方向，转动第三个脚螺旋使气泡居中。如此重复进行，直到照准部转到任意位置，气泡偏离中央均不超过一格为止。二、水平角观测方法 1.测回法 如图 2-9 示，欲测水平角AOB，先在O点安置经纬仪，在A、B点竖立觇标，以盘左及盘右两个位置进行观测。所谓盘左又称正镜，是指当观测者对着望远镜目镜时，竖盘位于望远镜左侧时的位置。所谓盘右又称倒镜，是指当观测者对着望远镜目镜时，竖盘位于望远镜右侧时的位置。具体观测步骤如下：图 21 测回法观测水平角（1）置望远镜于盘左位置，松开照准部和望远镜制动螺旋，转动照准部，用望远镜粗瞄器照准起始方向A，制动照准部和望远镜制动螺旋，转动目镜对光螺旋看清十字丝，转动物镜对光螺旋使目标成像清晰，转动水平微动螺旋和望远镜微动螺旋精确瞄准目标A，读取水平度盘读数左a=02342。记入观测手薄。（2）松开照准部和望远镜制动螺旋，顺时针转动照准部，用相同的方法瞄准第二目标B，读取水平度盘读数左b=602732。记入观测手薄。以上过程称上半测回，测得角值为左左左ab。表 2-1 水平角观测记录表（测回法）记录者：观测者：测站 目标 盘位 水平度盘读数 半测回角值 平均角值 备注 O A 左 0 23 42 60 03 50 60 03 48 A O B B 60 27 32 A 右 180 23 48 60 03 46 B 240 27 34（3）松开照准部和望远镜制动螺旋，纵转望远镜成盘右位置，按逆时针方向转动照准部，瞄准目标B，读取水平度盘读数右b=2402734。记入观测手薄。（4）松开照准部和望远镜制动螺旋，按逆时针方向转动照准部，瞄准目标A，读取水平度盘读数右a=1802348。以上过程称为下半测回，测得角值为右右右ab。上半测回与下半测回合起来称为一个测回，一测回角值为60 0348。观测记录格式见表 2-1。2.方向观测法 当测站上需要观测两个以上方向时，通常采用方向观测法。如图 2-10 中，O为测站点，A、B、C、D为四个观测目标。观测步骤如下：（1）在O点安置仪器，选择最清晰的目标A为起始方向，用盘左位置使度盘读数略大于零，瞄准A目标，读取读数，记入手薄，见表 2-2。表 2-2 水平角观测记录 记录：观测：测站 目标 读数 左-右（2 C）左+右2 归零方向值 各 测 回 平均方向值 盘左 盘右 1 2 3 4 5 6 7 8 O （24）A 0 00 20 180 00 18+2 19 0 00 00 B 31 42 18 211 42 24-6 21 31 41 57 C 75 16 48 255 16 42+6 45 75 16 21 D107 51 287 51-6 15 10 A 0 00 32 180 00 26+6 29 归零差 左=12 右=12（2）松开照准部和望远镜制动螺旋，按顺时针方向依次瞄准B、C、D各点。每瞄准一点，都读记方向值。最后再瞄准A点读记读数，称为归零。从而完成上半测回。两次瞄准起始方向A的读数差，称为归零差。（3）松开制动螺旋，倒转望远镜成盘右位置，按逆时针方向转动照准部，依次瞄准目标A、D、C、B，每瞄准一点，都读记方向值。最后再瞄准A点读记读数，又得一归零差。从而完成下半测回。上、下两个半测回合称一个测回。表 2-2 为方向法观测水平角的记录格式。教教 案案 首首 页页 第第 四四、五周、五周 3 3 月月 2727、3131 日日 3 3、4 4 节节 授课章节：授课章节：第二章第二章 角度测量角度测量 第四第四节、竖直角度测量原理节、竖直角度测量原理 教学目标：1、掌握竖直度盘的构造及竖直角计算。2、掌握竖盘指标差及竖直角观测方法 重 点：1、掌握竖直度盘的构造及竖直角计算。2、掌握竖盘指标差及竖直角观测方法 难 点：1、掌握竖盘指标差及竖直角观测方法 教学类型：板书配合 PPT 教学 教 具：常用教学工具 第二章第二章 角度测量角度测量 第四节第四节 竖直角测量竖直角测量 一、竖直度盘的构造 经纬仪的竖盘即竖直度盘，固定在望远镜横轴的一端，竖盘的平面与横轴垂直。当望远镜瞄准目标而在竖直面转动时，竖盘随望远镜一起转动。作为读数用的读数指标与指标水准管固定连接在一起，不随望远镜转动，它只能通过转动指标水准管微动螺旋，使读数指标与指标水准管一起作微小转动。在正常情况下，当竖盘指标水准管气泡居中时，读数指标应处于正确的读数位置。竖盘刻划常见的注记方式为全圆式注记，即从 0360注记。注记形式为全圆顺时针和全圆逆时针两种。二、竖直角计算 盘左：竖盘读数 L，其竖直角值为：L90左 （2-1）盘右：竖盘读数 R，其竖直角值为：270右 R （2-2）三、竖盘指标差 当竖盘指标水准管与竖盘读数指标关系不正确时，使得视线水平时的竖盘读数与应有读数间产生一个小的角度差x，称为竖盘指标差。盘左时，测得竖直角：xxL90 （2-3）盘右时，测得竖直角：xxR右270 （2-4）取盘左、盘右竖直角的平均值：）（）右左（1802121LR （2-5）可见取盘左、盘右竖直角的平均值，可以消除竖盘指标差的影响。将（2-3）式与（2-4）式相减，并除以 2 得到竖盘指标差公式 ）（）（右左3602121LRx （2-6）四、竖直角观测方法（1）将仪器安置在测站上，对中、整平，并量取仪器高。（2）在盘左位置用望远镜照准目标 A，通过制动调焦微动，使十字丝横丝精确切准目标顶部。（3）转动指标水准管微动螺旋，使指标水准管气泡居中，再核查一下十字丝横丝是否仍切准目标，确认切准后，立即读数L并记入手薄中。以上过程称上半测回（4）松开制动，在盘右位置瞄准目标 A，通过制动调焦微动，使十字丝横丝精确切准目标顶部。（5）转动指标水准管微动螺旋，使指标水准管气泡居中，再核查一下十字丝横丝是否仍切准目标，确认切准后，立即读数 R 并记入手薄中。以上过程称为下半测回 上半测回与下半测回合起来称为一个测回(6)松开制动进行第二测回或下一个目标的观测。记录格式见表2-3。表 2-3 竖直角观测记录手薄 测站 觇标 竖盘位置 竖盘读数 半测回竖直角 指标差）（左右21 一测回角值 照准觇标位置 竖直角观测应特别注意：（1）在读数前切记要用竖盘指标水准管微动螺旋使气泡居中。（2）盘左、盘右要用十字丝横丝切于目标同一位置。O A 左 70 43 14+19 16 46-14 19 16 32 标顶 右 289 16 18+19 16 18 B 左 93 27 15-3 27 15-21-3 27 36 标顶 右 267 32 03-3 27 57 教教 案案 首首 页页 第五周第五周 4 4 月月 2 2 日日 3 3、4 4 节节 授课章节授课章节：第三章第三章 高程测量高程测量 第一节、第一节、概概 述述 第二节、水准第二节、水准测量原理测量原理 教学目标：1、掌握水准测量原理 重 点：1、掌握水准测量原理 难 点：1、掌握水准测量原理 教学类型：板书配合 PPT 教学 教 具：常用教学工具 第三章第三章 高程测量高程测量 第一节第一节 概概 述述 在测量工作中，地面点的空间位置是用平面坐标和高程来表示的。因此，确定一个点的空间位置，除了需要测定其平面坐标外，还必须测定其高程。高程测量：测定地面点高程的测量工作，称为高程测量。高程测量的实质：测定两点间的高差。即通过测量待定点与一个已知点间的高差，再根据已知点高程推算出该待定点的高程。根据使用测量仪器和施测