許善文

摘 要：為使學(xué)生掌握水準(zhǔn)測(cè)量的原理以及內(nèi)容、熟悉水準(zhǔn)測(cè)量的儀器和工具、了解水準(zhǔn)測(cè)量的誤差來(lái)源和注意事項(xiàng)、培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和專業(yè)素質(zhì)精神，該文通過(guò)對(duì)土木工程專業(yè)學(xué)生的水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)踐教學(xué)方法設(shè)計(jì)和教學(xué)成果的探討，使學(xué)生將水準(zhǔn)測(cè)量原理應(yīng)用到實(shí)際的測(cè)量工作中，并發(fā)現(xiàn)和解決一些運(yùn)用過(guò)程的問(wèn)題，提高學(xué)生實(shí)踐能力和應(yīng)用能力，從根本上保證工程測(cè)量課程的教學(xué)質(zhì)量，為社會(huì)培養(yǎng)出適應(yīng)企業(yè)需求的技術(shù)型人才。

關(guān)鍵詞：水準(zhǔn)測(cè)量 工程測(cè)量 實(shí)踐教學(xué) 教學(xué)成果

中圖分類號(hào)：TU19 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（c）-0118-03

Abstract：Train students so that they can master the content of the leveling measurement，familiar with the leveling measurement tools，pay attention to the matter of leveling measurement and cultivate the studentsteam spirit and professional spirit.This paper discusses the practice teaching method design and teaching achievement of the leveling measurement.To make the students apply the leveling measurement principle in the using process while find and solve some problems.improve students'practical ability and application ability in order to meet the needs of working.

Key Words：Leveling measurement；Engineering surveying；Practical teaching；Teaching achievement

土木工程專業(yè)的測(cè)量課程主要教學(xué)任務(wù)是使學(xué)生了解和掌握測(cè)量的原理和方法以及測(cè)量?jī)x器的操作應(yīng)用，使學(xué)生從事專業(yè)的施工管理具有良好的理論基礎(chǔ)?！豆こ虦y(cè)量》課程是土木工程專業(yè)一門(mén)具有較強(qiáng)實(shí)踐性的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課[1]，是為培養(yǎng)滿足土木工程行業(yè)對(duì)具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力的土木工程高級(jí)專業(yè)技術(shù)人才的需要而設(shè)置的[2]，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握土木工程測(cè)量的基本理論、基本方法和基本技能。該課程具有實(shí)踐性、技術(shù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，學(xué)習(xí)并掌握土木工程測(cè)量課程的基本理論和技能是土木工程類專業(yè)學(xué)生將來(lái)從事現(xiàn)代工程建設(shè)的基本條件。

1 探討水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)踐教學(xué)方法的意義

水準(zhǔn)測(cè)量是高程測(cè)量中精度最高、用途最廣的一種普遍采用的測(cè)量方法，水準(zhǔn)測(cè)量成果的精確與否，直接影響到工程的質(zhì)量[3]。實(shí)施測(cè)量過(guò)程中，要求測(cè)量人員以高度負(fù)責(zé)認(rèn)真的態(tài)度來(lái)對(duì)待測(cè)量工作，嚴(yán)格控制數(shù)據(jù)精度，養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣，更好地為工程服務(wù)。在水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)踐教學(xué)中，一個(gè)有效果的教學(xué)方案應(yīng)該讓學(xué)生積極全面的參與實(shí)踐環(huán)節(jié)，掌握水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)容、熟悉水準(zhǔn)測(cè)量工具、了解水準(zhǔn)測(cè)量注意事項(xiàng)、培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)和專業(yè)精神等。

在高校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)制定的“測(cè)量學(xué)課程教學(xué)大綱”中[4]，水準(zhǔn)測(cè)量緊密銜接緒論之后，是學(xué)生最先接觸的測(cè)量學(xué)理論與實(shí)踐的章節(jié)部分。所以，探討水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)踐教學(xué)方法，對(duì)老師如何教好、學(xué)生怎樣學(xué)好該課程有一定的積極影響。

2 水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)踐教學(xué)方法設(shè)計(jì)

2.1 主要實(shí)踐目的

水準(zhǔn)測(cè)量的主要實(shí)踐目的就是鍛煉學(xué)生能熟練操作儀器完成不同的水準(zhǔn)測(cè)量工作并正確應(yīng)對(duì)測(cè)量中出現(xiàn)的一些異常情況。

（1）熟悉儀器。了解所使用的水準(zhǔn)儀的構(gòu)造，認(rèn)識(shí)水準(zhǔn)儀各部件名稱及其功能；掌握使用儀器步驟；掌握配合水準(zhǔn)尺的讀數(shù)方法。

（2）掌握測(cè)量方法步驟。根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量原理，實(shí)踐三等、四等或者圖根水準(zhǔn)測(cè)量過(guò)程，也可按照閉合導(dǎo)線、符合導(dǎo)線或者支導(dǎo)線的布設(shè)方式完成測(cè)量步驟。

（3）對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，檢核數(shù)據(jù)質(zhì)量，分析測(cè)量成果，找出異常情況和引起的原因，總結(jié)注意事項(xiàng)等。

2.2 儀器與工具

結(jié)合實(shí)驗(yàn)室配置，該部分實(shí)踐教學(xué)使用儀器為DS3微傾式水準(zhǔn)儀，雙面尺和尺墊。

2.3 實(shí)踐內(nèi)容

（1）熟練使用DS3微傾式水準(zhǔn)儀。

水準(zhǔn)儀主要由望遠(yuǎn)鏡、水準(zhǔn)器和基座三個(gè)部件組成。微傾式水準(zhǔn)儀通過(guò)調(diào)整長(zhǎng)水準(zhǔn)管氣泡居中獲得水平視線。以DS3微傾式水準(zhǔn)儀為例，D是指大地測(cè)量漢語(yǔ)拼音首字母，S是水準(zhǔn)儀漢語(yǔ)拼音首字母，3指該型號(hào)儀器每公里往返測(cè)高差中數(shù)的偶然中誤差，單位為mm。在我國(guó)的水準(zhǔn)儀等級(jí)劃分中，DS3屬于普通水準(zhǔn)儀，主要用于國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量或者是一般工程建設(shè)測(cè)量。

水準(zhǔn)儀使用步驟為：安置儀器、粗平、對(duì)光瞄準(zhǔn)、精平和讀數(shù)。安置儀器，包括取出三腳架，要求三腳架高度適當(dāng)，架頭水平。將三腳架踩實(shí)穩(wěn)固架好，高度適合觀測(cè)。平穩(wěn)取出水準(zhǔn)儀，放置在三腳架上并用連接螺旋旋緊。粗平儀器指運(yùn)用左手大拇指原則，首先反方向旋轉(zhuǎn)兩個(gè)腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器的氣泡移至這兩個(gè)腳螺旋連線的中線上，再左手旋轉(zhuǎn)第三個(gè)腳螺旋，將氣泡移至居中位置即可。對(duì)光瞄準(zhǔn)是指首先將目鏡對(duì)光，旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰，再用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，制動(dòng)照準(zhǔn)部后，旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋，使目標(biāo)清晰，再旋轉(zhuǎn)微動(dòng)使豎絲對(duì)準(zhǔn)水準(zhǔn)尺，注意消除視差即可。精平是指旋轉(zhuǎn)微傾螺旋使符合氣泡觀察窗內(nèi)的兩個(gè)氣泡半像移至符合成完整的圓弧。讀數(shù)是指在完成精平后立即讀數(shù)，由小到大方向讀出米、分米和厘米位再估讀出毫米位，需要注意讀數(shù)完后立即檢查符合氣泡是否居中，否則重新精平再讀數(shù)。

該部分實(shí)踐要求學(xué)生能對(duì)照DS3微傾式水準(zhǔn)儀，準(zhǔn)確快速講出各部件名稱及其功能；快速完成使用水準(zhǔn)儀的步驟和正確讀數(shù)。

（2）普通水準(zhǔn)測(cè)量。

測(cè)量一段閉合水準(zhǔn)路線，在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地上選定一點(diǎn)A，作為已知高程點(diǎn)，高程假設(shè)為30.000 m，記作BM1。選擇1、2、3、4作為待定高程點(diǎn)，記作TP1、TP2、TP3、TP4，用鋼卷尺丈量各段距離，進(jìn)行閉合水準(zhǔn)路線測(cè)量。

在BM1和TP1之間安置水準(zhǔn)儀，后視BM1上的水準(zhǔn)尺，前視BM2上的水準(zhǔn)尺，，將后視讀數(shù)與前視讀數(shù)記錄到手薄上，然后在進(jìn)行測(cè)站檢核，可以采用兩次儀器高法（變更儀器高10 cm以上）或者采用雙面尺法，并將再次測(cè)得的后視和前視讀數(shù)記錄到手薄上。并現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算出A點(diǎn)和待定點(diǎn)1間的高差，對(duì)兩組高差比較，二者之差不能超過(guò)限差（5 mm），取其平均值作為平均高差。完成第一測(cè)站測(cè)量工作后換站。

再用同樣方法，重復(fù)第一測(cè)站所有工作，沿著選定水準(zhǔn)路線，依次經(jīng)過(guò)1、2、3、4點(diǎn)連續(xù)觀測(cè)，最后回到A點(diǎn)。現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算檢核。

該部分要求學(xué)生在熟練使用水準(zhǔn)儀的基礎(chǔ)上，能熟練掌握普通水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)工作，以及普通水準(zhǔn)測(cè)量的測(cè)站檢核和計(jì)算檢核。

（3）成果處理。

水準(zhǔn)測(cè)量成果處理包括計(jì)算高差閉合差，并判定是否超過(guò)高差閉合差的容許值，即高差閉合差的絕對(duì)值小于容許值時(shí)，水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)成果合格，否則應(yīng)檢查原因并要求返工。成果合格后調(diào)整高差閉合差，再計(jì)算改正后的高差和各點(diǎn)高程。

各點(diǎn)高差的代數(shù)和理論上等于兩個(gè)已知水準(zhǔn)點(diǎn)間的高差，如果不等，兩者之差稱為高差閉合差，記作f h（mm）。閉合導(dǎo)線的高差閉合差理論值為0，所以閉合水準(zhǔn)路線高差閉合差fh=∑h。

普通水準(zhǔn)測(cè)量容許高差閉合差計(jì)算公式為f h容=40√L 平地，或者fh容=12√n 山地，其中L是指各測(cè)段水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，n是指各測(cè)段的測(cè)站數(shù)。在本次實(shí)踐中設(shè)定測(cè)量出L值，所以可以采用L值代入計(jì)算。

按照高差閉合差調(diào)整原則[3，5]，各測(cè)段高差閉合差的改正數(shù)計(jì)算公式：Vi= -。各測(cè)段改正后高差即：h=h測(cè)+Vi，依次計(jì)算出的各測(cè)段改正高差，并再次代入計(jì)算水準(zhǔn)路線高差閉合差，高差閉合差應(yīng)該為0。根據(jù)已知點(diǎn)A的高程，可以依次推算出各待測(cè)點(diǎn)的高程值為：Hi=Hi-1+h。

2.4 實(shí)踐方法

在環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)上，這一實(shí)踐學(xué)時(shí)需要4個(gè)學(xué)時(shí)。首先在課堂理論課學(xué)習(xí)完備的基礎(chǔ)上，熟悉水準(zhǔn)儀使用，準(zhǔn)確快速讀出十字絲在水準(zhǔn)尺的讀數(shù)，然后熟練掌握普通水準(zhǔn)測(cè)量的基本工作和成果處理流程。

采用隊(duì)長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，即每個(gè)測(cè)量隊(duì)4～5人，設(shè)隊(duì)長(zhǎng)一名。隊(duì)長(zhǎng)職責(zé)是協(xié)助老師并領(lǐng)導(dǎo)測(cè)量小隊(duì)完成水準(zhǔn)測(cè)量工作，另外負(fù)責(zé)儀器領(lǐng)取、歸還、檢查等工作。所以，隊(duì)長(zhǎng)的選拔應(yīng)該注重學(xué)生是否有責(zé)任心、吃苦耐勞并且好學(xué)上進(jìn)的特質(zhì)[6]。

采取趣味競(jìng)賽模式，以各測(cè)量小隊(duì)為參賽成員，比賽正確快速熟悉水準(zhǔn)儀、正確快速使用儀器，合格快速完成普通水準(zhǔn)測(cè)量的測(cè)站檢核和計(jì)算檢核。以完整和規(guī)范的測(cè)量作業(yè)流程和數(shù)據(jù)處理的過(guò)程，激發(fā)他們對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣。此外，由學(xué)生自己進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，形成水準(zhǔn)測(cè)量成果，這種實(shí)踐教學(xué)方法有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析和解決工程實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力。

2.5 誤差分析與注意事項(xiàng)

水準(zhǔn)測(cè)量誤差來(lái)源于三個(gè)方面，儀器誤差、觀測(cè)誤差和外界環(huán)境的影響。

儀器誤差包括水準(zhǔn)管軸與視準(zhǔn)軸不平行造成的殘余誤差和水準(zhǔn)尺誤差；觀測(cè)誤差包括管水準(zhǔn)氣泡居中誤差、讀數(shù)誤差、視差和水準(zhǔn)尺傾斜誤差等；外界環(huán)境因素包括地球曲率、大氣折光，溫度和風(fēng)力，儀器或尺墊下沉等。

針對(duì)不同原因引起的誤差，處理方式不同，例如處理儀器校正后的殘余誤差，需要要求嚴(yán)格檢校儀器并限制前后視距差值來(lái)降低該項(xiàng)誤差，而消除視差只能通過(guò)仔細(xì)對(duì)光。

在水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，要遵守測(cè)量?jī)x器使用規(guī)范，正確使用、合理操作水準(zhǔn)儀是保證水準(zhǔn)測(cè)量工作順利完成的根本，要注意保持前后視距相等，消除視差，讀數(shù)后立即檢查符合氣泡是否居中等，另外還要注意記錄員在記錄時(shí)要書(shū)寫(xiě)整齊清楚，符合測(cè)量資料記錄規(guī)范。

3 水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)踐教學(xué)成果

3.1 達(dá)到水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)踐教學(xué)目的程度

從學(xué)生對(duì)該次實(shí)踐教學(xué)的掌握情況分析，便能得出是否達(dá)到水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)踐教學(xué)的目的，在操作水準(zhǔn)儀過(guò)程中檢查學(xué)生對(duì)水準(zhǔn)儀熟悉程度，在普通水準(zhǔn)測(cè)量中檢查各測(cè)量小隊(duì)的測(cè)量工作是否順利進(jìn)行，以及檢查學(xué)生對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量成果處理流程的掌握情況。給出綜合成績(jī)，評(píng)估最終達(dá)到水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)踐教學(xué)目的程度。

3.2 實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

在水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)踐學(xué)習(xí)過(guò)程中會(huì)遇到各種問(wèn)題，教師可以引導(dǎo)學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。例如在粗平水準(zhǔn)儀時(shí)，有學(xué)生發(fā)現(xiàn)按照左手原則操作時(shí)，氣泡并不移動(dòng)，教師可引導(dǎo)學(xué)生理解圓水準(zhǔn)器氣泡移動(dòng)的原理，重新安置儀器，調(diào)節(jié)腳螺旋以達(dá)到粗平儀器。

在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度問(wèn)題也是影響教學(xué)效果的重要因素，例如記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，有學(xué)生經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)涂改嚴(yán)重、不按規(guī)范記錄等現(xiàn)象，教師需要認(rèn)真闡明觀測(cè)手薄作為測(cè)量基礎(chǔ)資料的重要性，嚴(yán)格要求各測(cè)量隊(duì)記錄員的專業(yè)素質(zhì)。

4 結(jié)語(yǔ)

水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)踐教學(xué)是非常重要的，不僅可以幫助學(xué)生加深理解和掌握水準(zhǔn)測(cè)量的基本理論和技術(shù)，還可以讓學(xué)生將水準(zhǔn)測(cè)量原理應(yīng)用到實(shí)際的測(cè)量工作中，并能發(fā)現(xiàn)和解決一些運(yùn)用過(guò)程中的問(wèn)題。

水準(zhǔn)測(cè)量實(shí)踐教學(xué)目的使學(xué)生掌握水準(zhǔn)測(cè)量的內(nèi)容、熟悉水準(zhǔn)測(cè)量工具、了解水準(zhǔn)測(cè)量注意事項(xiàng)、培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識(shí)和專業(yè)精神等。教師在教學(xué)中需要提高學(xué)生實(shí)踐能力和應(yīng)用能力，只有這樣才能從根本上保證工程測(cè)量課程的教學(xué)質(zhì)量，為社會(huì)培養(yǎng)出適應(yīng)企業(yè)需求的技術(shù)型人才。

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