【正文】 。 本節(jié)內(nèi)容為 學(xué)生學(xué) 好 后續(xù)課程提供 清晰 的 視野和 學(xué)習(xí) 思路。 ▲ 教學(xué)目標(biāo) 一 、能力目標(biāo) 10 能 解釋 “ 測量 ” 是做什么的 ， 學(xué)這門課 有什么意義 ； 能夠區(qū)別測定與測設(shè) ； 能把握住工程測量與其他測量的區(qū)別與相關(guān)性 。 二 、知識目標(biāo) 知道測量學(xué)、測定、測設(shè)的概念 ； 知道 工程測量與大地測量的異同點 ； 知道地面點位置的確定對測量工作的意義 。 三 、情感目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生“學(xué)測量是 一件 很有趣的事，而且能夠?qū)W好”的情感 ； 體驗科學(xué)來源于生活，反過來又指導(dǎo)生活的道理 。 ▲ 教學(xué)重點 測量學(xué)的概念 ； 確定地面點位置的重要意義 。 ▲ 教學(xué)難點 確定地 面點的位置的重要意義 。 ▲課型 理論 原理 型 。 ▲ 教學(xué)方法 誘導(dǎo)探究法、比較分析法、啟發(fā)討論法。 ▲ 教學(xué)用具 課件： ① 單元 學(xué)習(xí)目標(biāo)； ② 城區(qū)地形圖； ③ 山地地形圖 ； ④ 單元 小結(jié) 。 錄像資料：距離、水平角、高差測量的現(xiàn)場錄像。 11 ▲ 課時安排 1 課時 。 ▲ 教學(xué)過程 [投影 ] 本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 一 、導(dǎo)入新課 [設(shè)問 ] 在中學(xué)課程中“長度”是如何測量的？“角度”是如何測量的？ 地面物體，如建筑群怎樣畫在圖紙上讓人看明白 ？ 在地面上測 長和測角存在什么問題？ [歸納導(dǎo)入 ] 測量建筑物的大小、 形狀以及建筑物之間的間距，按照一定的比例尺繪制在圖紙上。其測量的基本要素是長度和角度。 在地面上測量長度或角度，有以下特點： ? 測量范圍大； ? 地面不平，且具有曲面性質(zhì)； ? 視線決定方向 二 、 新課教學(xué) （一）測量學(xué)概念 測量學(xué)是一門研究地球形狀和大小以及確定地面點位的科學(xué)。 [探討 ] ① 為什么研究地球形狀和大?。浚ㄌ崾荆旱孛嫔蟽牲c之間距離有幾種） 掌握概念術(shù) 語：測量學(xué)、測定、測設(shè)、地形（地貌、地物）、特征點。 掌握測定與測設(shè)的區(qū)別、工程測量與其他測量的區(qū)別； 掌握地面點位置的確定對測量工作的意義。 12 ② 知道幾種地面點位置的 表示方法？（提示：空間坐標(biāo)，地理坐標(biāo)） ③ 在 軍事、工程或 生活中確定地面點的位 置有何重要意義？ （二）測量學(xué)的兩個重要 內(nèi)容 測定 測定是指使用測量儀器和工具，運(yùn)用科學(xué)的測量方法，通過測量和計算得到地面點的測量數(shù)據(jù)， 將地球表面的地形、地物按比例 尺 縮繪成地形圖，供科學(xué)研究、國防和工程建設(shè)規(guī)劃設(shè)計使用。 也稱地形測量。 [探討 ] ① 什么是地形？如何在圖上表示？ ② 什么是地物 或地貌 ？如何在圖上表示？ ③ 什么是地形圖？ 有什么應(yīng)用價值？ [投影 ] 地形圖 測設(shè) 測設(shè)是將工程規(guī)劃圖上設(shè)計好的構(gòu)筑物的平面位置和高程，用測量儀器和測量方法，在地面上標(biāo)定出來 ，作為工程施工的依據(jù)。 也稱施工測 量。 兩者關(guān)系 （三）測量學(xué)分類 地形測量學(xué) 研究如何將地球表面局部地區(qū)的地物、地貌按一定的比例尺測繪成地形地面 點 圖紙 (數(shù)據(jù) ) 測 設(shè) 測 定 13 圖的理論、技術(shù)和方法的測量學(xué)。特點：小區(qū)域， ，忽略曲率， 地形圖 。 大地測量學(xué) 研究地球形狀、大小、地球重力場的測定和如何按大地坐標(biāo)系建立國家統(tǒng)一的點位控制網(wǎng)的測量學(xué)。 特點：大區(qū)域， 計 曲 率 ， 國土控制網(wǎng) 。 工 程 測量學(xué) 研究工程建設(shè)在勘測設(shè)計、施工放樣、竣工驗收和工程監(jiān)測各階段中進(jìn)行測量工作的理論 、 技術(shù)和方法的科學(xué)。 特點：地形測量學(xué)的理論和方法在工程建設(shè)中的應(yīng)用。 （四）測量技術(shù)的發(fā)展 光學(xué)測量儀器→ 電子測量儀器 →航測、遙感 → GPS 定位技術(shù)→數(shù)字化測圖→地理信息系統(tǒng) （五）地面點 相對 位置的測定 和測量三要素 點間距離～ 水平距 D～決定圖形大小 線 間 關(guān)系 ～ 水平角 β ～決定圖形形狀 點間相對高度～ 高差 h～決定高程 ★ 測量三要素：水平距離 D，水平角 β ，高差 h。 三、本節(jié)課 的 單元小結(jié) ▲作業(yè)及預(yù)習(xí) 一、作業(yè) 什么是測量學(xué)？工程測量學(xué)研究什么？ 測定與測設(shè)有何區(qū)別？ 14 什么是測量三要素？它對確定地面點的位置有何意義？ 項目 小結(jié) 二、預(yù)習(xí) 熟悉術(shù)語：鉛垂線、水平面、大地水準(zhǔn)面、法線、參考橢球面、高程、大地坐標(biāo)、中央子午線。 測量 中 采用那些坐標(biāo)系？ 高斯平面直角坐標(biāo)系是怎么來的？坐標(biāo)系縱軸如何建立？ 項目二 測量基準(zhǔn)面和測量坐標(biāo)系 ▲本節(jié)教學(xué)內(nèi)容分析 本節(jié)是 地面點確定方法的引申 。主要是為了使學(xué)生對測量 坐標(biāo)系及其應(yīng)用有 了解和 認(rèn)識。 即解決“ 有哪些坐標(biāo)系 ？”“ 這些坐標(biāo)系是如何建立的 ？ 有什么應(yīng)用特點？ ”“ 坐標(biāo)系 的建立 與繪制地形圖 有何關(guān)聯(lián)？ ”等問題。 測量學(xué)分類 地形測量學(xué)：小區(qū)域地物、地貌，忽略曲率，地形圖 大地測量學(xué)：地球形狀、大小，重力場，計曲率，國土控制網(wǎng) 工程測量學(xué)：工程勘測設(shè)計，施工放樣，竣工驗收，變形監(jiān)測 攝影測量學(xué)：航測，遙感 測定 測 量學(xué)概念 測設(shè) 地面點 圖紙（數(shù)據(jù) ） 測量三要素 水平距離 D — 圖形大小 水平角 β — 圖形形狀 高差 h — 點位高程 確定地面點坐標(biāo)的基本數(shù)據(jù) 15 本節(jié)內(nèi)容將對學(xué)生 以 后 學(xué)習(xí)地形圖測繪提供知識鋪墊 。 ▲教學(xué)目標(biāo) 一 、能力目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生分析地面點確定方法的思維能力； 能夠正確地使用 術(shù)語 ： 鉛垂線、水平面、 大地水準(zhǔn)面、 大地坐標(biāo)、極坐標(biāo)、直角坐標(biāo)、 絕對 高程、 相對高程、高斯投影、中央子午線等 ； 能夠?qū)y量坐標(biāo)系 和 地面點的確定工作聯(lián)系起來。 二、知識目標(biāo) 知道地球形體和測量基準(zhǔn)線、基準(zhǔn)面以及這樣規(guī)定的理由； 知道測量 高程系、 大地 坐標(biāo)系、平面坐標(biāo)系及其坐標(biāo)的含義和相互關(guān)系，坐標(biāo)系的建立對測量工作的作用； 知道獨立平面直角坐標(biāo)系的建立、坐標(biāo)系的特點 以及對地形圖 測 繪的影響 。 三、情感目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生喜歡測量課 的情感； 品嘗科學(xué)分析和思考的樂趣。 ▲教學(xué)重點 掌握 術(shù)語： 大地水準(zhǔn)面、 大地坐標(biāo)、絕對 高程、 相對高程、 高斯平面、獨立平面、 坐標(biāo) x軸 方向 、 極坐標(biāo)、直角坐標(biāo)等術(shù)語； 掌握高程系、高斯平面直角坐標(biāo)系、獨立平面直角坐標(biāo)系的構(gòu)成及其應(yīng)用特點 。 16 ▲教學(xué)難點 高斯平面直角坐標(biāo)系的形成機(jī)理 ； 坐標(biāo)系的建立與繪制地形圖有何關(guān)聯(lián)。 ▲課型 理論 原理 型。 ▲教學(xué)方法 誘導(dǎo)探究法，比較分析法，講述法。 ▲教學(xué)用具 課件： 單元 學(xué)習(xí)目標(biāo)； 三種曲面示意圖； 高程系示意圖； 大地坐標(biāo)示意 圖； 高斯投影帶 示意圖； 高斯平面直角坐標(biāo)系示意圖； 獨立平面坐標(biāo)系示意圖； 單元小結(jié)。 教具：高斯投影演示儀 ▲課時安排 3 課時。 ▲教學(xué)過程 [投影 ] 本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 一、導(dǎo)入新課 [前課總結(jié) ] 在上一節(jié)課中我們知道了什么是測量學(xué)？ 通過 測量 要解決什么問題 ？掌握術(shù)語：鉛垂線、水平面、大地水準(zhǔn)面、參考橢球面、大地坐標(biāo)、絕對高程、相對高程、中央子午線、坐標(biāo)縱軸方向、極坐標(biāo)、直角坐標(biāo)等； 掌握高程系、大地坐標(biāo)系、高斯平面直角坐標(biāo)系、獨立平面直角坐標(biāo)系的構(gòu)成和相互關(guān)系，各坐標(biāo)系的應(yīng)用特點； 知道坐標(biāo)系對地面點位確定的重要意義； 了解水平面代替水準(zhǔn)面的限度 17 （向?qū)W生提問）我們發(fā)現(xiàn)所有的測量問題 都 圍繞著一個中心 ，這個中心就是如何確定地面點的位置，即地面點三維坐標(biāo)的確定問題。我們知道，要確定點的坐標(biāo)，必然會聯(lián)系到坐標(biāo)系的問題。 [設(shè)問 ] 在生活中 人們 是對某一地點的 X,Y,Z坐標(biāo)值感興趣 ？ 還是對 地球表面上各地點之間相對位置感興趣？ 在地面上想 確定兩地之間的距離和方向關(guān)系，這個坐標(biāo)系是不是應(yīng)該建立在 地球表面 上？ 地球表面 是怎么樣的？地球是什么形狀？它多大？ [歸納導(dǎo)入 ] 地球的自然表面是凹凸不平的，它的最高處（珠峰 海拔）和最低處（ 馬里亞納 海溝 深 11022m）相差 19870m，所以不能在地表上直接建立坐標(biāo)系。為了科學(xué)地描述地面坐標(biāo)我們必須引入測量基準(zhǔn)面，這個基準(zhǔn)面最好為規(guī)則的幾何圖形且能夠找到。 二、新課教學(xué) （一）測 量基準(zhǔn)面 [投影 ] 三種曲面示意圖 鉛垂線（重力 方向 ） 地球引力和 離 心 力的合力。 可用懸掛垂球的吊線方向表示 。 水平面 與某一鉛垂線相垂直的平面。 水準(zhǔn)面 18 處處與重力方向垂直的連續(xù)曲面。任何靜止的水面都是水準(zhǔn)面。 大地水準(zhǔn)面 與不受風(fēng)浪和潮汐影響的靜止海水面（平均海水面）相吻合的水準(zhǔn)面。即平均海水面向陸地內(nèi)部延伸形成的封閉曲面。 由大地水準(zhǔn)面圍成的地球形體 稱 為大地體。 特點：大地水準(zhǔn)面是微微起伏的不規(guī)則近似橢圓曲面。 參考橢球面 與大地體非常接近的橢球體（旋轉(zhuǎn)橢球體）的表面。 特點 ：參考橢 球面是光滑的規(guī)則的橢圓曲面。它的長半軸為 ，短半軸為 ,扁率為 1: (ab/a)?？梢粤谐鰴E球方程。 當(dāng)測量精度要求不高時，可按 R=6371km的圓球?qū)Υ? [探討 ] 用 測量儀器能否找到水準(zhǔn)面？參考橢球面能不能找到？ 在參考橢球面上求算點的坐標(biāo)是否方便？在大地水準(zhǔn)面上求算點的坐標(biāo)是否也方便？ [結(jié)論 ] 大地水準(zhǔn)面是測量工作的基準(zhǔn)面，參考橢球 面 是測量計算的基準(zhǔn)面 。 [拓展 知識 ] 大地原點 在地面上選擇一點 P，使橢球體與大地 體 相切 于 P? ， 切點 P?位于 P 點的鉛垂線 上 。這時 ， 在切 點 P? 上橢球面的法線與大地水準(zhǔn)面的鉛垂線 相重合 ，且使橢球體的短軸與地球自轉(zhuǎn)軸平行。 。這種確定橢球體與大地體之間相互關(guān) 19 系并固定下來的工作稱為參考橢球體的定位， P 點則稱為大地原點。 我國大地原點定在陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)，建立了全國統(tǒng)一坐標(biāo)系，稱為“ 1980 年國家大地坐標(biāo)系” （二）地面點位的確定 在測量工作中，我們一般用 三維坐標(biāo)， 包括： 地面 點在 測量 基準(zhǔn)面上的投影位置（ X,Y～米或 L,B～度） 和該點離基準(zhǔn)面的高度（ H～米 ）來確定。 [拓展 知識 ] 正投影（垂直投影或等角投影） 將 地 面上的點 、線、圖形 ，沿 法線（或鉛垂線）方向投影到 測量基準(zhǔn)面上，且圖形相似、角度不變的投影。 （ 三 ）高程系 [投影 ] 高程系示意圖 高程 （ 1） 絕對高程 H 地面點到大地水準(zhǔn)面的鉛垂距離。 也稱海拔高度。 （ 2） 相對高程 H? 地面點到 假定水準(zhǔn)面的鉛垂距離。 （ 3）兩者關(guān)系 在 地面上 A、 B 兩點之間的高差 hAB，無論按絕對高程計算還是按假定高程計算，其結(jié)果相同。即： hAB = HBHA = H B? H A? 高程傳遞 HB = HA +hAB 或 H B? = H A? + hAB [討論 ] 大地水準(zhǔn)面是唯一的，假定水準(zhǔn)面卻是無數(shù)個； 當(dāng)我們無法知道大地水準(zhǔn)面的確切位置時，可以設(shè)置假定水準(zhǔn)面來測 20 算地面點的相對高程，這不影響測量成果的使用價值。 ★ 我國的高程系統(tǒng) （ 1） 1956黃海高程系統(tǒng) （ 2） 1985國家高程系統(tǒng) 其中，我國的水準(zhǔn)原點建在青島市觀象山 。 在 1985 年國家高程系統(tǒng)中，其高程為 ； 而 1956年黃海高程系統(tǒng)中的高程為 。 （四）大地坐標(biāo)系 （地理坐標(biāo)） [投影 ] 大地坐標(biāo)系示意圖 在參考橢球面上，以法線作為垂直坐標(biāo)軸，以本初子午面 作為縱坐標(biāo)軸，以赤道面作為橫坐標(biāo)軸的 曲面坐標(biāo)系 。 坐標(biāo)以海拔高 H(m)，大地經(jīng)度 L( 176。 )和大地緯度 B( 176。 )表示。 應(yīng)用特點：地球上統(tǒng)一的坐標(biāo)系；點位坐標(biāo)唯一且表達(dá)便利；坐標(biāo)測算不方便。 [設(shè)問 ] 用大地坐標(biāo)測算地面上兩地之間距離或方位存在什么問題？ 用大地坐標(biāo)可否繪出平面地圖來？（解釋平面坐標(biāo)的特點） 如何將球面坐標(biāo)系上的點轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)？且做到點位一一對應(yīng)？（講述點位投影的可能方法） （五）高斯平面直角坐標(biāo)系 [投影 ] 高斯 分帶 示意圖 高斯分帶 21 6176。帶的劃分：從經(jīng)度 0176。開始，將整個地球自 西向東分成 60 個帶， 6176。為一帶，帶號用 1， 2， 3，?， 60 表示。每個帶的中央子午線的 經(jīng)度： 36 ?? N? ? —— 中央子午線經(jīng)度； N—— 投影帶的帶號 3176。帶的劃分：從東經(jīng) 0310 ? 開始，將整個地球自西向東分成 120個帶， 3176。為一帶，帶號用 1， 2， 3，?， 60，?， 120表示。每個帶的中央