《土木工程测量》习题与答案.docx
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《土木工程测量》习题与答案
《土木工程测量》习题与答案
作业一绪论
一、思考题
（1）进行测量工作应遵守什么原则？
为什么？
答：
①“整体到局部”、“先控制后碎部”。
因为这样可以减少误差积累，保证测图和放样的精度，而且可以分副测绘，加快测图速度。
②“前一步测量工作没作检核不能进行下一步测量工作”，它可以防止错漏发生，保证测量成果的正确性。
（2）地面点的位置用哪几个元素来确定？
答：
水平距离、水平角、高程。
（3）简述测量学任务？
答：
测定与测设、变形观测。
测定是指使用测量仪器和工具，把地球表面的地形缩绘成地形图。
测设是指把图纸上规划设计好的建筑物的位置在地面上标定出来，为施工提供依据。
二、课后练习
（1）解释下列名词。
地物：
地面上的道路、河流、房屋等称为地物。
地貌：
呈现的各种起伏态称为地貌。
地形：
地物和地貌总称为地形。
高程：
地面上的点到大地水准面的垂直距离称为绝对高程。
大地水准面：
与平均海平面吻合，并向大陆岛屿内延伸而形成闭合曲面的水平面称大地水准面，它是测量工作的基准面。
（2）在多大范围内，可以不考虑地球曲率对水平距离的影响，可以用水平面代替水准面？
而为什么在高程测量中必须考虑地球曲率的影响？
答：
地球曲率对水平距离的影响可用公式△D/D=D2/3R2计算相对误差。
当距离D为10km时，相对误差为1/120万，小于目前最精密距离丈量允许误差1/100万。
地球曲率对高程的影响可用公式△H=D2/2R来计算，据此式，就高程测量而言，即使距离很短，影响也很大，如当距离为100m时，在高程方面误差就接近1mm，所以应考虑其影响。
作业二水准仪及水准测量
一、思考题
（1）水准测量的原理是什么？
计算高程的方法有哪几种？
答：
水准测量是利用水准仪提供的水平视线，并借助水准尺来测定地面上两点间的高差，然后推算高程的一种方法。
计算高程的方法有两种，一种是由高差计算高程，一种是由视线高程计算高程。
（2）水准仪由哪几部分组成？
各部分的作用是什么？
答：
水准仪主要由望远镜、水准器和基座三部分组成。
望远镜是用来瞄准远方目标的，水准器有管水准器和圆水准器两种，管水准器是用来指示视准轴是否水平，圆水准器用来指示竖轴是否竖直。
基座用来支承仪器的上部并与三脚架连接。
（3）什么是视准轴？
什么是望远镜的放大倍数？
答：
望远镜中十字丝交点与物镜组合光心的连线称为视准轴。
用望远镜看到的放大的虚像与用眼睛直接看到目标大小的比值叫做望远镜的放大倍数。
（4）什么是视差？
产生视差的原因是什么？
怎样消除视差？
答：
当眼睛在目镜端上下微微移动时，若发现十字丝与目标影像有相对运动，这种现象称为视差。
产生视差的原因是目标成像的平面和十字丝平面不重合。
消除的方法是重新仔细地进行目镜物镜对光，直到眼睛上下移动，十字丝与目标影像不发生相对运动为止。
（5）长水准管轴和圆水准器轴是怎样定义的？
何谓水准管分划值？
答：
通过长水准管圆弧分划中点所作的切线称为长水准管轴，通过圆水准球面顶点的法线，称为圆水准器轴线。
对于长水准管来说，长水准管圆弧2mm所对的圆心角、称为水准管分划值，对于圆水准器，当气泡中心偏移零点（顶点）2mm，轴线所倾的角值，称为圆水准器的分划值。
（6）水准仪的使用包括哪些操作步骤？
答：
粗略整平、瞄准水准尺并消除视差，精平、读数。
（7）试述水准测量的计算校核；其作用是什么？
答：
在水准测量中，两点的高差等于这两点之间的各转点间高差的代数和，也等于后视读数之和减去前视读数之和。
因此，计算校核是计算水准测量记录手簿中的∑h和∑a—∑b两项，如果Σh＝∑a—Σb，说明计算正确，否则计算错误。
计算校核的作用是检查计算是否正确，它并不能检验观测和记录是否正确。
（8）简述水准测量中测站检核的方法。
答：
测站检核通常采用变动仪器高法或双面尺法。
变动仪器高法是在同一个测站，用两次不同的仪器高度，测得两次高差以相互比较进行检核，双面尺法是仪器高度不变，而立在前视点和后视点上的水准尺分别用黑面和红面各进行一次读数测得两次高差，相互进行检核，若两次高差之差不超过容许值，则认为符合要求，否则重测。
（9）水准测量的内业工作有哪些？
答：
①高差闭合差的计算；②闭合差的调整；③计算高差；④推算高程。
（10）微倾水准仪有哪几条轴线？
它们之间应满足什么条件？
答：
微倾水准仪有：
圆水准器轴L0L0、竖轴VV、水准管轴LL、视准轴CC；应该满足的条件：
①圆水准轴L0L0应平行于仪器的竖轴VV②水准管轴LL应平行于视准轴CC。
（11）水准仪的检验与校正有哪些内容？
答：
水准仪的检验与校正有以下内容：
1圆水准轴平行于仪器竖轴的检验校正；
2十字丝横丝垂直于仪器竖轴的检验校正；
3水准管轴平行于视准轴的检验校正。
（12）为什么要把水准仪安置在前后视距大致相等的地点进行观测？
答：
因为把水准尺安置在前后视距大致相等的地点进行观测可消除以下误差：
①水准管轴不平行于视准轴引起的误差；②地球曲率引起的误差；③大气折光引起的误差。
（13）水准测量中产生误差的原因有哪些？
答：
原因有以下几点；①仪器误差；②整平误差；③读数误差和扶尺不直产生的误差；④尺垫下沉及仪器下沉产生的误差；⑤地球曲串及大气折光产生的误差。
二、课后练习
（1）根据表中所列观测数据，计算高差、转点和BM4的高程并进行校核计算。
水准测量记录格式表
测点
后 视
（m）
前 视
（m）
高 差
高 程
（m）
备 注
＋
－
BM2
1.464
515.234
TP1
0.746
1.124
0.340
515.574
TP2
0.524
1.524
0.778
514.796
TP3
1.654
1.343
0.819
513.977
BM4
2.012
0.358
513.619
校核计算
Σa=4.388
Σb=6.003
Σ（＋h）=
0.340
Σ（－h）=
1.955
Σa－Σb＝-1.615
Σh＝-1.615
HBM4－HBM2＝-1.615
（2）根据附合水准路线的观测成果计算下列表中的改正数、改正后高差及各点的高程：
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
点 号
测站数
测得高差
（m）
改正数
（m）
改正后高差
（m）
高 程
（m）
备 注
BM6
10
＋0.748
-0.007
＋0.741
46.215
△h允＝
±59.16
Fh=23（mm）
Ⅰ
46.956
5
－0.432
-0.003
-0.435
Ⅱ
46.521
7
＋0.543
-0.005
＋0.538
Ⅲ
47.059
4
－0.245
-0.003
-0.248
Ⅳ
46.811
9
－1.476
-0.005
-1.481
BM10
45.330
Σ
35
-0.862
-0.023
-0.885
HBM10－HBM6=-0.855
（3）设A、B两点相距80m，水准仪安置于中点C，测得A点尺上的读数a1为1.321m，B点尺上的读数b1为1.117m，仪器搬至B点附近，又测得B点尺读数b2=1.466m，A点尺上读数a2=1.695m，试问视准轴是否平行于水准管轴？
解：
hAB真=a1-b1=1.321-1.117=+0.204（m）
α2应=hAB真+b2=0.204+1.466=1.670（m）
a2＝1.695与正确值1.670的差值超出3mm，不平行。
作业三经纬仪及其使用
一、课前思考题
（1）什么叫水平角？
测量水平角的仪器必须具备哪些条件？
答：
地面上两条方向线在水平面上投影的夹角称为水平角。
观测水平角的仪器必须具备下列三个主要条件:
①仪器必须安置在所测角度的角顶点上，其中心必须位于角顶点的铅垂线上；②必须有能安置成水平位置的刻度圆盘，用来测读角值；③必须有能在竖直和水平方向转动的瞄准设备及指示读数的设备。
（2）经纬仅由哪几部分组成？
各部分的作用是什么？
答：
经纬仪由基座，水平度盘和照准部三部分组成。
基座用来支承整个仪器，并借助中心螺旋使经纬仪与脚架相连；水平度盘是玻璃制成的圆环，在其上刻有分划，0°～360°顺时针方向注记，用来测量水平角；照准部的望远镜用来瞄准目标，照准部上的管状水准器用来整平仪器。
（3）观测水平角时，对中和整平的目的是什么？
试述经纬仪整平的方法？
答：
对中的目的是使仪器的中心与测站点位于同一铅垂线上，整平的目的是使照准部水准管气泡居中，从而导致竖轴竖直和水平度盘水平。
整平时，先转动照准部，使照准部水准管与任一对脚螺旋的连线平行，两手同时向里或向外转动这两个脚螺旋，使水准管气泡居中。
将照准部旋转90°，使水准管与刚才的位置垂直，转动第3个脚螺旋，使水准管气泡居中，然后将照准部转回原位，检查气泡是否仍然居中，若不居中，则按以上步骤反复进行，直到照准部转至任意位置气泡皆居中为止。
（4）简述光学对中器对中操作的过程。
答：
第一步，首先目估或悬挂垂球大致对中；然后用脚螺旋对中；
第二步，伸缩仪器架腿大致整平，再用脚螺旋整平；
第三步，打开中心连接螺旋，在架头上平移仪器精确对中（旋转光学对中器的目镜使刻划圈清晰，再推进或拉出对中器的目镜管使地面点标志成象清晰；然后，在架头上平移仪器，直到地面标志中心与对中器刻划圈中心重合，最后旋紧连接螺旋），用脚螺旋精确整平；
第四步，重复第三步，直到精确对中和整平。
（5）简述方向经纬仪与复测经纬仪对零操作的步骤。
答：
方向经纬仪是先瞄准目标后对零，对零时首先精确瞄准目标，然后打开底部度盘拨动手轮护盖，拔动手轮，使度盘的读数对到所要求的读数上，然后关上护盖。
复测经纬仪是先对零后瞄准目标，复测扳手向上，使水平度盘与照准部分离，转动用准部，使度盘读数对到所要求的读数上，然后复测扳手向下，转动照准部进行瞄准，此时，照准部带动度盘一起转动，读数不变，当瞄准目标后，复测扳手向上。
（6）简述经纬仪测回法观测水平角的步骤。
答：
（1）将经纬仅安置在角顶点上，对中整平；
（2）盘左位置瞄准左方目标，读取水平度盘读数，松开水平制动螺旋，顺时针转动照准右方目标，读取水平度盘读数。
这称为上半测回，上半测回水平角值βL等于右方目标读数减去左方目标读数；
（3）松开望远镜制动，纵转望远镜成盘右位置，先瞄准右方目标，读取水平度盘，然后再逆时针转照准部，瞄准左方目标读数，称为下半测回，下半测回水平角值βR等于右方目标读数减去左方目标读数；
（4）上、下半测回合称一测回，一测回角值β=（βR＋βL）／2。
如果精度要求高时需测几个测回，为了减少度盘分划误差影响，各测回间应根据测回数按180／n配置度盘起始位置。
（7）全圆测回法观测水平角有哪些技术要求？
1半测回归零差；
2一测回内的两倍照准误差的变动范围；
3各测回同一方向归零值互差。
（8）什么叫竖直角？
观测水平角和竖直角有哪些相同点和不同点？
答：
竖直角是同一竖直面内倾斜视线与水平线间的夹角，竖直角与水平角一样，其角值是度盘上两个方向读数之差，不同的是竖直角的两个方向中有一个是水平方向。
（9）怎样建立竖直角的计算公式？
答：
1，确定始读数：
盘左位置，将望远镜大致水平，此时与竖盘读数最接近的90的整数倍，即为始读数；
2，定计算公式：
将望远镜上仰，若读数增大，则盘左竖直角等于目标读数减去始读数，α＝L－90°，若读数减小，则盘左竖直角等于始读数减去目标读数，即α＝90°－L；
3，当盘左αL＝L－90°则盘右αR＝270°－R，当盘左αL＝90°－L则盘右αR＝R－270°;；
４，一测回竖直角为α＝（αL＋αR）／2
（10）什么是竖盘指标差x？
怎样计算竖盘指标差x？
答：
竖盘指标与正确位置相差一个小角度x，称为竖盘指标差。
竖盘指标差的计算公式为x＝（R＋L－360°）／2，或X＝（α右－α左）／2。
式中：
R为盘右读数，L为盘左读数。
（11）观测水平角时引起误差的原因有哪些？
答：
产生误差的因素有：
1．仪器误差，仪器误差的来源分为两方面，一是仪器制造加工不完善的误差，如度盘刻划的误差及度盘偏心的误差。
二是仪器校正不完善的误差，如照准部水准管轴不垂直于竖轴、视准轴不垂直于横轴、横轴不垂直于竖轴的误差。
2．观测误差，对中误差、整平误差、目标偏心误差、照准误差、读数误差；
3．外界条件的影响。
（12）经纬仪有哪些主要轴线？
它们之间应满足什么几何条件？
答：
主要轴线有：
照准部水准管轴LL，仪器的竖轴VV，视准轴CC，横轴HH。
它们应满足的几何条件为：
LL⊥LVV CC⊥HH HH⊥VV。
（13）经纬仪的检校包括哪些内容？
答：
①照准部水准管轴应垂直于仪器竖轴的检验和校正；
②十字丝竖丝应垂直于仪器横轴的检验和校正；
③视准轴应垂直于横轴的检验和校正；
④横轴与竖轴垂直的检验和校正；
⑤竖盘指标差的检验和校正；
二、课后练习
（1）根据下表观测数据计算表中所有数值。
测
站
测
回
数
目
标
盘左读数
（L）
盘右读数
（R）
2C=L－R
±180°
起始方
向 值
归零方
向 值
平均方
向 值
角 值
°′″
°′″
″
°′″
°′″
°′″
°′″
°′″
0
1
1
00006
1800006
0
00000
0
00
08
00000
00000
414723
493154
2684043
2
414736
2214730
6
414733
414725
414723
3
911924
2711924
00
911924
911916
911917
1
00012
1800006
6
000009
6
0
6
2
1
900012
2700006
6
900009
90
00
12
00000
2
1314736
3114730
6
1314733
414721
3
1811936
11924
12
1811930
911918
1
900018
2700012
6
900015
6
6
6
（2）经纬仪盘左视线水平，竖盘指标水准管气泡居中时，指标所指读数为90°，视线向上倾斜时，读数减小，用盘左盘右观测，竖盘读数分别为94°24′30″和265°35′54″，求正确的竖直角α和竖盘指标差X。
α左＝90°－L＝90°－94°24′30″＝－4°24′30″
α右＝R－270°＝265′35″54°－270°＝－4°24′06″
α＝
（α左＋α右）＝－4°24′18″
x＝
（α右－α左）＝＋12″
（3）根据下列观测水平角数据，完成测回法水平角记录和计算
测站
盘位
目标
水平度盘读数
半测回角值
测回角值
０
左
Ａ
120°12′18″
74°32′48″
74°32′34″
Ｂ
194°45′06″
右
Ａ
300°12′40″
74°32′20″
Ｂ
14°45′00″
（4）用J6光学经纬仪进行竖直角测量，其观测数据填在表中，计算竖直角和指标差。
（竖盘按顺时针注记，望远镜上仰读数减少）
测
站
测
点
镜
位
竖盘读数
角 值
正倒镜
平均值
°′
指标差
°′
°′
′
A
B
左
8554
+406
+407
1
右
27408
+408
C
左
9350
-350
-349
1
右
26612
-348
作业四直线定向及距离测量
一、课前思考题
（1）为什么地面点之间的距离要丈量水平距离？
按照所用仪器、工具不同，测量距离方法有哪几种？
答：
距离是指两点间投影到水平面上的长度，如果测得的是倾斜距离，还必须推算为水平距离。
按照所用仪器、工具的不同，测量距离的方法有钢尺直接量距、光电测距仪测距、光学视距法测距。
（2）何谓钢尺的名义长度和实际长度？
钢尺检定的目的是什么？
答：
①钢尺的名义长度：
钢尺上标称长度；
②钢尺的实际长度：
检定后的长度；
③钢尺检定的目的是因钢尺有制造误差，经常使用中的变形以及丈量时温度和拉力不同的影响，使得其实际长度往往不等于名义长度。
因此，丈量之前必须对钢尺进行检定，求出它在标准拉力和标准温度下的实际长度，以便对丈量结果加以改正。
钢尺检定后，应给出尺长随温度变化的函数式即尺长方程式。
（3）说出尺长方程式Lt＝L0＋△L＋aL0（t－t0）中各符号的意义
答：
式中：
Lt—钢尺在温度t℃时的实际长度。
L0—钢尺名义长度；
△L—尺长改正数；
α—钢尺的线膨胀系数；
t0—钢尺检定时的温度；
t—钢尺量距时的温度。
（4）钢尺精密量距中，应进行那些改正？
写出改正公式？
答：
每一尺段需进行尺长改正温度改正和倾斜改正。
①尺长改正公式△La＝（L′－L0）L／L0
式中：
△La—任一尺段L的尺长改正数；
L′—钢尺在标准拉力、标准温度下的检定长度L′；
L0—钢尺的名义长度；
L—任一尺段长。
②温度改正：
△Lt＝α（t－t0）L
式中：
△Lt——温度改正数；
α——钢尺线膨胀系数，α＝0.000012
t——丈量时温度；
t0——钢尺检定时温度；
③倾斜改正：
△Lh＝－h2／2L
式中：
△Lt——倾斜改正数；
h——尺段两点间高差；
L——任一尺段长。
（5）影响钢尺量距精度的主要误差有哪些？
答：
①定线误差；②尺长误差；③温度误差；④拉力误差；⑤尺子不水平的误差；⑥测锥和垂球对点的误差；⑦风力影响的误差。
（6）方位角是如何定义的？
答：
从标准方向的北端开始，顺时针转到某一直线的水平角称为该直线的方位角。
（7）在测量中使用确定直线方位角的标准方向有哪些？
方位角分为哪几类？
答：
1．真子午线方向，真方位角；
2．磁子午线方向，磁方位角；
3．坐标纵轴方向，坐标方位角。
（8）什么是坐标正算问题？
什么是坐标反算问题？
并写出计算公式。
答：
坐标正算是指已知A点坐标XA、YA，A点和B点之间的距离D和方位角αAB，求B点的坐标XB、YB。
坐标反算是指已知直线AB两点的坐标XA、YA和XB、YB，反过来计算直线的方位角αAB和两点间的距离DAB。
（9）简述罗盘仪的作用和构成。
答：
罗盘仪是测定直线磁方位角的一种仪器，罗盘仪主要由以下几部分组成：
①磁针②刻度盘③瞄准设备（望远镜）。
（10）写出推算坐标方位角的公式，并说明其中符号所代表的含义。
答：
α前＝α后＋180°±β
式中：
α前-前一条边的方位角；
α后-后一边的方位角；
β-前后两条边的夹角，当β为左角时取正号，β为右角时取负号。
（11）什么是视距测量？
视距测量所用的仪器工具有哪些？
答：
视距测量是用望远镜内视距丝装置，根据几何光学原理，同时测定距离和高差的一种方法。
这种方法具有操作方便，速度快，不受地面高低起伏限制等优点，虽精度较低，但能满足测定碎部点位置的精度要求，因此被广泛应用于碎部测量中。
视距测量所用的主要仪器、工具是经纬仪和视距尺。
（12）写出视距测量斜视线时计算水平距离和初算高差的公式。
答：
水平距离：
D＝Kncos2α
算高差：
h′＝
Knsin2α
式中：
K——视距乘常数，K＝100；
n——视距间隔；
α——竖直角。
（13）视距测量时为了减少误差应注意哪些问题？
答：
应注意以下问题：
1．为减少垂直折光的影响，观测时应尽可能使视线离地面1m以上。
2．作业时，要将视距尺竖直，并尽量采用带有水准器的视距尺。
3．要严格测定视距常数，K值应在100±0.1之内，否则应加以改正；
4．视距尺一般应是厘米刻划的整体尺．如果使用塔尺，应注意检查各节尺的接头是否准确；
5．要在成像稳定的情况下进行观测。
二、课后练习
（1）丈量两段距离，一段往、返测分别为126.78m、126.68m，另一段往返测分别为357.23m、357.33m。
问哪一段量得精确？
D1＝126.73，Kl＝1/1267
D2＝357.28，K2＝1/3572，第二段丈量的精确
（2）何谓直线定向？
直线定向的方法有哪几种？
确定一条直线的方向称为直线定向。
直线定向常用方位角来表示。
根据标准方向方位角分为真方位
角。
磁方位角和坐标方位角。
（3）如图所示，测得直线AB的方位角αAB=81°30′，
B点的角度∠B=124°38′，求直线BC的方位角αBC为多少？
αBC＝αab+180-β=136°52′
（4）已知xA=515.98m，yA=972.14m，αAB=313°46′12″，DAB=197.38m，按方位角绘草图并计算出xB、yB的值。
XB＝652.541、YA＝829.627
（5）根据下表数据计算平距、高差和高程（经纬仪竖盘为顺时针注记）。
仪器高i＝1.36m 测站A点高程＝47.64m 定向点：
B 指标差：
0
测
点
编
号
尺上读数（m）
视距
间隔
n
水平角
竖直
读数
竖直角
初算
高差
h′
（m）
改正数
i－s
（m）
高差
h
（m）
水平
距离
（m）
测点
高程
（m）
上丝
中丝
s
下丝
°′
°′
°′
1
1.766
1.36
0.902
0.864
4236
8432
528
8.194
0
8.194
85.616
55.834
2
2.165
1.36
0.555
1.160
5645
9725
-725
-20.609
0
-20.609
158.317
27.031
3
2.221
1.50
0.780
1.441
17511
9028
-028
1.174
-0.14
1.034
144.090
48.814
4
2.871
2.00
1.128
1.743
8222
8613
+347
11.476
-0.64
10.836
173.541
58.476
5
2.570
2.00
1.428
1.142
12533
9345
-345
-7.453
-0.64
-80.93
113.712
39.547
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