3.1 光学经纬仪的认识与使用（教案）-《建筑工程测量》同步教学（高教版）

模块三 角度测量 项目一 光学经纬仪的认识与使用 一、项目描述 1.项目内容 （1）水平角测量的原理； （2）光学经纬仪的构造。 （3）光学经纬仪使用。 2.项目情境（教学地点） 在“教、学、做为一体”的工程测量教学场所内开展。 二、教学目标与要求： 1.知识能力目标 （1）理解水平角测量的原理； （2）掌握光学经纬仪的构造； （3掌握光学经纬仪使用方法。 2.专业技能目标 （1）能够描述水平角测量的原理和光学经纬仪的构造； （2）能够描述光学经纬仪使用方法。 3.素质能力目标 （1）具有主动学习技能精神、能自主完成工作任务； （2）具有分析能力，善于总结经验良好习惯； （3）具有合作精神和管理协调能力，善于沟通，豁达、诚信、团结、乐于助人；具有良好的心理素质； （4）具备优良的职业道德修养，能遵守职业道德规范，有责任心。 三、教学时量：二课时 四、教学内容 （一）水平角的概念 相交于一点的两方向线在水平面上的垂直投影所形成的夹角，称为水平角。水平角一般用β表示，角值范围为0°～360°。 见图PPT，A、O、B是地面上三个点，OA和OB两条方向线所夹的水平角，即为OA和OB垂直投影在水平面H上的投影O1A1和O1B1所构成的夹角β。 （二）水平角测量原理 如图3-1所示，可在O点的上方任意高度处，水平安置一个带有刻度的圆盘，并使圆盘中心在过O点的铅垂线上；通过OA和OB各作一铅垂面，设这两个铅垂面在刻度盘上截取的读数分别为a和b，则水平角β的角值为： β= b - a （3-1） 用于测量水平角的仪器，必须具备一个能置于水平位置水平度盘，且水平度盘的中心位于水平角顶点的铅垂线上。仪器上的望远镜不仅可以在水平面内转动，而且还能在竖直面内转动。经纬仪就是根据上述基本要求设计制造的测角仪器。 （三）DJ6型光学经纬仪的构造 光学经纬仪按测角精度，分为DJ07、DJ1、DJ2、DJ6和DJ15等不同级别。其中“DJ”分别为“大地测量”和“经纬仪”的汉字拼音第一个字母，下标数字07、1、2、6、15表示仪器的精度等级，即“一测回方向观测中误差的秒数”。DJ6型光学经纬仪主要由照准部、水平度盘和基座三部分组成。见图PPT。 1．照准部 照准部是指经纬仪水平度盘之上，能绕其旋转轴旋转部分的总称。照准部主要由竖轴、望远镜、竖直度盘、读数设备、照准部水准管和光学对中器等组成。 （1）竖轴 照准部的旋转轴称为仪器的竖轴。通过调节照准部制动螺旋和微动螺旋，可以控制照准部在水平方向上的转动。 （2）望远镜 望远镜用于瞄准目标。另外为了便于精确瞄准目标，经纬仪的十字丝分划板与水准仪的稍有不同，如图3-3所示。 望远镜的旋转轴称为横轴。通过调节望远镜制动螺旋和微动螺旋，可以控制望远镜的上下转动。 ( 图 3 - 3 经纬仪十字丝分划板 )望远镜的视准轴垂直于横轴，横轴垂直于仪器竖轴。因此，在仪器竖轴铅直时，望远镜绕横轴转动扫出一个铅垂面。 （3）竖直度盘 竖直度盘用于测量垂直角，竖直度盘固定在横轴的一端，随望远镜一起转动。 （4）读数设备 读数设备用于读取水平度盘和竖直度盘的读数。 （5）照准部水准管 照准部水准管用于精确整平仪器。 水准管轴垂直于仪器竖轴，当照准部水准管气泡居中时，经纬仪的竖轴铅直，水平度盘处于水平位置。 （6）光学对中器 光学对中器用于使水平度盘中心位于测站点的铅垂线上。 2．水平度盘 水平度盘是用于测量水平角。它是由光学玻璃制成的圆环，环上刻有0°～360°的分划线，在整度分划线上标有注记，并按顺时针方向注记。 水平度盘与照准部是分离的，当照准部转动时，水平度盘并不随之转动。如果需要改变水平度盘的位置，可通过照准部上的水平度盘变换手轮，将度盘变换到所需要的位置。 3．基座 基座用于支承整个仪器，并通过中心连接螺旋将经纬仪固定在三脚架上。基座上有三个脚螺旋，用于整平仪器。在基座上还有一个轴座固定螺旋，用于控制照准部和基座之间的衔接。 （四）读数设备及读数方法 度盘上小于度盘分划值的读数要利用测微器读出，DJ6型光学经纬仪一般采用分微尺测微器。如图PPT所示，在读数显微镜内可以看到两个读数窗：注有“水平”或“H”的是水平度盘读数窗；注有“竖直”或“V”的是竖直数窗。每个读数窗上有一分微尺。 读数分微尺的长度等于度盘上1°影像的宽度，即分微尺全长代表1°。将分微尺分成60小格，每1小格代表1′，可估读到0.1′，即6″。每10小格注有数字，表示10′的倍数。 读数时，先调节读数显微镜目镜对光螺旋，使读数窗内度盘影像清晰，然后，读出位于分微尺中的度盘分划线上的注记度数，最后，以度盘分划线为指标，在分微尺上读取不足1°的分数，并估读秒数。如图3-3所示，其水平度盘读数为164°06′36″，竖直度盘读数为86°51′36″。 （五）经纬仪的使用 经纬仪的使用包括对中、整平、瞄准和读数四步基本操作程序。 1、安置仪器 安置仪器是将经纬仪安置在测站点上，包括对中和整平两项内容。对中的目的是使仪器中心与测站点标志中心位于同一铅垂线上；整平的目的是使仪器竖轴处于铅垂位置，水平度盘处于水平位置。 （1）初步对中整平 A、用锤球对中，其操作方法如下。 a将三脚架调整到合适高度，张开三脚架安置在测站点上方，在脚架的连接螺旋上挂上锤球，如果锤球尖离标志中心太远，可固定一脚移动另外两脚，或将三脚架整体平移，使锤球尖大致对准测站点标志中心，并注意使架头大致水平，然后将三脚架的脚尖踩入土中。 b将经纬仪从箱中取出，用连接螺旋将经纬仪安装在三脚架上。调整脚螺旋，使圆水准器气泡居中。 c此时，如果锤球尖偏离测站点标志中心，可旋松连接螺旋，在架头上移动经纬仪，使锤球尖精确对中测站点标志中心，然后旋紧连接螺旋。 B、用光学对中器对中时，其操作方法如下。 ①使架头大致对中和水平，连接经纬仪；调节光学对中器的目镜和物镜对光螺旋，使光学对中器的分划板小圆圈和测站点标志的影像清晰。 ②转动脚螺旋，使光学对中器对准测站标志中心，此时圆水准器气泡偏离，伸缩三脚架架腿，使圆水准器气泡居中，注意脚架尖位置不得移动。 （2）精确对中和整平 A 整平 先转动照准部，使水准管平行于任意一对脚螺旋的连线，两手同时向内或向外转动这两个脚螺旋，使气泡居中，注意气泡移动方向始终与左手大拇指移动方向一致；然后将照准部转动90°，如图PPT所示，转动第三个脚螺旋，使水准管气泡居中。再将照准部转回原位置，检查气泡是否居中，若不居中，按上述步骤反复进行，直到水准管在任何位置，气泡偏离零点不超过一格为止。 B对中 先旋松连接螺旋，在架头上轻轻移动经纬仪，使锤球尖精确对中测站点标志中心，或使对中器分划板的刻划中心与测站点标志影像重合；然后旋紧连接螺旋。锤球对中误差一般可控制在3mm以内，光学对中器对中误差一般可控制在1mm以内。 对中和整平，一般都需要经过几次“整平—对中—整平”的循环过程，直至整平和对中均符合要求。 2、瞄准目标 （1）松开望远镜制动螺旋和照准部制动螺旋，将望远镜朝向明亮背景，调节目镜对光螺旋，使十字丝清晰。 （2）利用望远镜上的照门和准星粗略对准目标，拧紧照准部及望远镜制动螺旋；调节物镜对光螺旋，使目标影像清晰，并注意消除视差。 （3）转动照准部和望远镜微动螺旋，精确瞄准目标。测量水平角时，应用十字丝交点附近的竖丝瞄准目标底部，见图PPT。 3、读数 （1）打开反光镜，调节反光镜镜面位置，使读数窗亮度适中。 （2）转动读数显微镜目镜对光螺旋，使度盘、测微尺及指标线的影像清晰。 （3）根据仪器的读数设备，按前述的经纬仪读数方法进行读数。 【项目实训】 见《建筑工程测量放线实训指导》：实训四 光学经纬仪的认识与使用 五、教学评价 评价方法 采用多元评价法，教师点评、学生自评、互评相结合。从观察学生参与、聆听沟通表达自己看法、投入程度、完成任务情况等方面 评价内容 评价依据 权重 知识 a. 理解水平角测量的原理； b. 掌握光学经纬仪的构造； c. 掌握光学经纬仪使用方法。 40% 技能 a. 能讲出水平角测量的原理和光学经纬仪的构造； b. 能够正确使用光学经纬仪。 40% 学习态度 a. 是否出勤、预习； b. 是否遵守安全纪律，认真倾听教师讲述、观察教师演示； c. 是否按时完成学习任务。 20% 六、布置作业 P42 1、2、3 学科网（北京）股份有限公司 $$