山东理工大学工程测量学精彩试题及问题详解.docx

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山东理工大学工程测量学精彩试题及问题详解

某某理工大学

2015年12级测绘工程工程测量学试题

〔答案详解〕

一、名词解释

1、工程测量学：

工程测量学是研究各种工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段所进展的各种测量工作的学科。

2、DTM：

DTM是地形外表形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。

3、DEM：

DEM是DTM的一个子集，由一系列地面x,y位置与其相联系的高程z所组成。

4、竣工图：

也称工程现状图，是使设计、施工和生产管理人员掌握工程内部现有全部建〔构〕筑物的平面和高程位置关系，设计要素的现状以与场地地形、地物的情况，形成详细的工业竣工现状图和有关数据资料。

5、建筑测绘：

就是通过对实际建筑对象的现场调查、测量，用建筑平、立、剖面图的形成原理，将实测对象与其数据加以分析整理后，用平、立、剖面图表达出来。

6、工程放样：

是将图纸〔或计算机〕所设计好的建筑物〔构筑物〕的位置、形状、大小与上下，在实地标定出来，以作为施工的依据。

7、线路纵断面测量：

测定线路中线上所有桩点〔中桩〕的地面高程并绘制纵断面图，供纵断面设计使用。

8、线路横断面测量：

测定线路中线桩两侧一定X围的地面起伏形状，并绘制横断面图供路基断面设计、路基土石方量计算或路基边坡放样使用。

9、缓和曲线：

缓和曲线直线与圆曲线之间的一段过渡曲线。

10、贯穿误差：

相向开挖的两条施工中线上，具有贯穿面里程的中线点不重合，两点连线的空间线段称为贯穿误差。

11、联系测量：

将地面平面坐标系统和高程系统传递到地下，使地上下能采用同一坐标系统所进展的测量工作。

12、建筑物挠度：

是指建（构）筑物或其构件在水平方向或竖直方向上的弯曲值。

二、填空题

1、工程建设分为：

规划设计、施工建设、运营管理三个阶段。

2、测绘资料满足工程建设需要，其主要的质量标准为：

地形图的精度、比例尺、测绘内容的取舍。

3、建立DEM的几种插值算法：

①线性内插；②双线性内插；③加权平均法；④移动曲面拟合；⑤多重曲面法

4、建筑物测绘的根本步骤：

观察对象；勾勒草图；实测对象；记录数据；分析整理；绘制成图

5、工程控制网按用途分类有：

测图控制网、施工控制网、变形监测网、安装〔测量〕控制网。

6、工程控制网的质量标准：

控制网的精度、可靠性、费用、灵敏度等标准。

7、工程控制网的总体精度标准包括：

特征量有QX矩阵的迹〔A标准〕、QX矩的阵行列式的值〔D标准〕、QX矩阵的最大特征值〔E标准〕、QX矩阵的最大特征根与最小特征根〔C标准〕。

8、工程控制网的局部精度标准主要有：

点位精度、相对精度、函数精度。

9、进展网的设计时考虑的两个原如此：

最大原如此〔费用一定，网的质量最好〕、最小原如此〔网的质量准如此满足要求，费用最小〕。

10、工程控制网的优化设计一般分为四类：

零类设计〔基准设计〕、一类设计〔图形设计

〕、二类设计〔权设计〕、三类设计〔加密设计〕。

11、放样的两种方法:

直接法、归化法。

12、线路工程测量线路定测的方法：

1、穿线法放线（支距法）、2、拨角法放线、3、极坐标法放线、4、GPS法〔RTK〕。

13、圆曲线主点：

直圆点（ZY）、曲线中点（QZ）、圆直点（YZ）。

14、圆曲线的的标定要素：

半径R、线路转向角α、切线长T、曲线长L、外矢距E、切曲差q。

15、缓和曲线主点：

直缓点〔ZH〕、缓圆点〔HY〕、曲线中点〔QZ〕、圆缓点〔YH〕、缓直点〔HZ〕。

16、贯穿误差的分类：

1、平面贯穿误差2、高程误差。

17、隧道开挖中施工中线的标定方法：

中线法、串线法。

18、自由陀螺仪的两个特性：

1、定轴性2、进动性。

19、陀螺经纬仪精细定向的方法：

1、逆转点法、2、中天法。

20、、变形观测的内容主要包括：

水平位移观测、垂直位移观测、建筑物倾斜观测、建筑物挠度、弯曲、扭转、震动、裂缝等观测。

21、为了达到基准点稳定的要求，可有两种方法：

一是远离工程建筑物；二是深埋。

22、建筑物倾斜观测方法：

1、经纬仪投点法2、铅垂观测法3、水准测量法。

23、建筑物水平位移常用的方法：

1、基准线法；2、前方交会法；3、导线法。

三、简答题

1、〔★★★〕简述工程建设过程中各阶段的主要测量工作？

①工程建设的勘察设计阶段—测量工作主要为工程提供各种比例尺地形图，地质、水文勘探等各种测量资料；

②施工建设阶段—测量工作主要是施工放样和设备安装。

包括建立施工和安装测量控制网、点位放样；

③运营管理阶段—测量工作主要是建筑物、构筑物的变形观测。

2、〔★★〕模拟地形图和数字地形图的平面精度和高程精度是如何衡量的？

平面精度：

①模拟地形图平面位置的精度可用地物点相对于邻近图根点的点位中误差来衡量。

②数字地形图平面精度其平面精度仍然可用地物点相对于邻近的图根点的点位中误差来衡量。

高程精度：

①模拟地形图的高程精度，是根据地形图按等高线所求得的任意一点高程的中误差来衡量的。

②地物点高程的误差来源主要有：

测距误差、测角误差、量测仪器高和目标高误差、以与球气差影响。

3、〔★★★〕DEM与传统地形图比拟有何特点？

与DTM的区别？

①容易以多种形式显示地形信息。

②精度不会损失。

③容易实现自动化、实时化。

DEM是DTM的一个子集，是DTM的根底数据和最核心局部；而DTM是地形外表形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。

4、〔★★★★〕测测绘水下地形图时，测量水深为什么必须同时进展水位观测？

在进展水深测量时，测深仪测得的深度是由瞬时水面起算的，由于水面受水位或潮位的影响不断变化，同一地点在不同水位时测得的水深是不一致的。

因此，必须对测得的水深做水位改正，将测量水深值改正到从规定的深度基准面起算的深度。

5、〔★★★★★〕利用GPSRTK定位技术为什么可实现无水位观测的水下地形测量？

作业题：

6、〔★★★★〕水下地形测绘的目的是什么？

〔1〕建设现代化的深水港，开发国家深水岸段和沿海、河口与内河航段，已建港口回淤研究与防治等需要高精度的水下地形图。

〔2〕在桥梁、港口码头以与沿江河的铁路、公路等工程的建设中也需要进展一定X围的水下地形测量。

〔3〕海洋渔业资源的开发和海上养殖业等都需要了解相关区域的水下地形。

〔4〕海洋石油工业与海底输油管道、海底电缆工程和海底隧道以与海底矿藏资源的勘探和开发等，更是离不开水下地形图。

〔5〕江河湖泊与水库区域的防洪、灌溉、发电和污染治理等离不开水下地形图这一根底资料。

〔6〕在军事上，水下潜艇的活动、近海反水雷作战兵力的使用、战时登陆与抗登陆地段的选择等，其相关区域的水下地形图使作战指挥人员关心的资料。

〔7〕从科学研究的角度上看，为了确定地幔表层与物质结构、研究板块运动、探讨海底火山爆发与海啸等，也需要水下特殊区域的地形图。

〔8〕为了进展国与国之间的海域划界工作，高精度的海底地形图是必备的。

7、〔★★〕测绘水下地形对测点的测深精度和定位精度有和要求？

①测深精度按照《海道测量规X》规定的深度测量极限误差。

②定位精度的要求，通常是根据测图比例尺和项目的特定要求来规定，根本要求应满足下表规定：

定位中心应尽可能与测深中心一致，当二者之间的水平距离不大于定位精度要求的1/2时，应将定位中心归算到测深中心。

8、〔★★★★★〕单波束测深仪与多波束测深仪测深的工作原理。

单波束测深仪：

根本原理是利用声波在同一介质中均匀传播的特性，在仪器电源的作用下，激发器输出一个脉冲到发射转换器，转换为超声波向水底垂直发射，回声传播返回到接收换能器，变为电能，经过放大设备输出显示到显示界面。

多波束测深仪：

工作时换能器阵列向测船航向的垂直方向发射多个俯角不同的声波束。

通常只发射一个波束而在接收时形成多个波束。

由于对应各波束的声线入射角不同，因此各声线在介质中的路径形成一个向下发散，向上收敛的辐射状扇形区。

9、〔★★★★★〕测绘竣工图目的是什么？

测绘竣工图目的是使设计、施工和生产管理人员掌握工程内部现有全部建〔构〕筑物的平面和高程位置关系，设计要素的现状以与场地地形、地物的情况，形成详细的工业竣工现状图和有关数据资料。

是将来工程改建、扩建以与投产后生产管理的重要依据。

10、〔★★★〕地下管线探测的目的和任务是什么？

目的：

为全面、系统、准确地掌握了地下管线的现状，合理利用地下空间、地下与地面工程规划、设计、施工与管理提供完整的根底数据。

通过地下管线探测，达到查清地下管线现状，建立健全城市或企业完整、准确、科学的地下管线信息管理系统，使地下空间与地面建设协调构成有机整体,实现地下管线动态的管理。

任务：

1、查明地下管线的平面位置、埋深〔或高程〕、走向、性质、规格、材质、埋设时间和产权单位，测绘地下管线图。

2、对地下各种性质的专业管线进展质量评价，尤其是对管线故障、缺陷的检查和定位等。

3、建立动态的地下管线信息管理系统。

11、〔★★★〕简述电磁法探测地下管线的根本原理？

以地下管线与周围介质的导电性与导磁性差异为根底，利用金属管线和电缆在一次电场的作用下产生感应电流，通过接收机测量在管线周围产生的二次电磁场的强度和分布，来探测确定地下金属管线和电缆的平面位置和埋深。

12、〔★★〕简述三维激光扫描仪工作原理与工作特点？

原理：

工作时在仪器内,将激光脉冲发射体发出的窄束激光脉冲依次扫过被测区域,测量每个激光脉冲从发出经被测物外表再返回仪器所经过的时间计算距离,同时扫描控制模块控制和测量每个脉冲激光的角度,最后计算出激光点在被测物体上的三维坐标。

特点：

（1）实时、动态、主动性  

（2）高密度、高度灵活性、高稳定性

（3）无需和被测物体接触，适应性好

（4）可扩展性

13、〔★★〕简述工程控制网的作用？

提供工程X围内统一的参考框架，为各项测量工作提供位置基准，满足工程建设不同阶段对测绘在质量〔精度、可靠性〕、进度〔速度〕和费用等方面的要求。

也具有控制全局、提供基准和控制测量误差积累的作用。

14、〔★★★★★〕相对于测图控制网来说，施工平面控制网的特点？

①控制的X围小，控制点的密度大；

②点位布设和精度有特定的要求；

③使用频繁

④受施工干扰

⑤控制网的坐标系与施工坐标系一致；

⑥投影面的选择不同〔一般与工程的平均高程面一致〕

⑦分级布网时，次级网可能比首级网的精度高。

15、〔★★★★★〕控制网的优化设计一般分为哪几类？

每一类设计的内容是什么？

工程控制网的优化设计一般分为四类：

1、零类设计〔ZOD〕—基准设计

为基准设计，是在网形与观测精度一定的情况下，坐标系和基准〔点、方位角〕的选取和确定问题。

2、一类设计〔FOD〕—图形设计

就是在观测值先验精度和未知参数的准如此矩阵已定的情况下，选择最优的点位布设和最合理的观测值数目。

3、二类设计〔SOD〕—权设计

即在控制网的网形和网的精度要求已定的情况下，进展观测工作量的最优分配〔权分配〕，决定各观测值的精度〔权〕，使各种观测手段得到合理组合。

4、三类设计〔THOD〕—加密设计

是对现有网和现有设计进展改良，引入附加点或附加观测值，导致点位增删或移动，观测值的增删或精度改变。

16、〔★★★★★〕工程控制网模拟法优化设计的步骤？

1、提出设计任务，得到经过实地踏勘的网形图。

2、从一个认为可行的起始方案出发，用模拟的观测值进展网的平差，计算出各种精度和可靠性值。

3、对成果进展分析，找出网的薄弱局部，修改观测方案〔有时要增加新点〕。

4、对修改的网再作模拟计算、分析、修改，如此重复进展。

17、〔★★★〕不同平面坐标系统之间的坐标转换？

〔1〕、P点的施工坐标转换成测量坐标

〔2〕、P点的测量坐标转换成施工坐标

18、〔★★★★〕简述两种因素引起的投影变形？

1、实测边长归算到参考椭球面上的变形影响

2、将参考椭球面上的边长归算到高斯投影面上的变形影响

3、通过既改变Hm〔选择高程参考面〕，又改变ym〔移动中央子午线〕，来共同抵偿两项归算改正变形，这就是所谓的具有高程抵偿面的任意带高斯正形投影

19、〔★★★★〕画图说明用精细方法测设水平角度的测设过程。

如下列图

在A点安置经纬仪，先用一般方法测设出β角，在地面上定出

C1;再用屡次测回法较准确的测出∠BAC1=β1，设β1角比需要测设的β角值小了△β，即可根据长度和小角计算出垂直距离C1C为：

20、〔★★★★★〕简述用角度交会法测设点位的测设方法并说明用角差图解法调整点位的过程。

放样过程：

A、B坐标，P为设计点，放样步骤如下：

①计算放样数据

②在设计AP方向上定出1、2点。

同理在BP方向上定出3、4点，1、2和3、4点之间连线的交点即为P点位置。

角差图解法调整点位：

1、计算出各测站点至后视点与放样点之间的方位角和边长，计算秒差Si/ρ″；

2、计算角差△φi和各点横向位移；

3、绘制围令定位图，

即把测站点至放样点的

方向线绘制在方格纸上；

4、现场调整。

21、〔★★★★〕说明按规定坡度放样直线的放样过程？

A点高程、AB方向和坡度i,如此B点高程为

①、按坡度设计高程将HB放样与实地。

②、仪器安置在A点，在B点立尺，使中丝读数为仪器高l,.

③、保持视线不变，分别在各点立尺，上下移动尺子使尺子读数为l,尺面底部各点的连线就是AB坡度线。

22、〔★★〕线路工程测量和线路定测的任务是什么？

线路工程测量：

它的任务有两方面：

一是为线路工程的设计提供地形图和断面图，主要是勘测设计阶段的测量工作；二是按设计位置要求将线路敷设于实地，其主要是施工放样的测量工作。

线路定测：

是把图纸上设计好的线路中心线（即纸上定线）或在野外实地选定的线路中心线（即现地定线）的位置在地面上标定出来，也就是要把确定线路各直线段的控制点和交点测设到地面。

23、〔★★★〕圆曲线的测设步骤？

①测设主点时，在转向点JD安置经纬仪，依次瞄准两切线方向，沿切线方向丈量切线长T，标定曲线的起点ZY和终点YZ。

②然后再照准ZY点，测设角（180°-α）/2，得分角线方向JD至QZ，沿此方向丈量外矢距Ｅ，即得曲中点QZ。

24、〔★★★★〕简述线路测量中穿线法、拨角法放线的工作步骤？

①穿线法放线（支距法）

穿线法放线就是先根据初测导线测设出线路直线上必要的转点，然后用经纬仪检查这些标定点是否在一条直线上，并延长相邻两直线得到直线的交点，从而达到定线的目的。

放线的步骤：

（1）室内选点。

（2）计算标定要素。

（3）现场放线。

（4）穿线。

（5）确定交点。

②拨角法放线

（1）计算标定要素β0、S0、β1、S1、···等。

（2）现场放线。

首先根据标定要素定出线路交点JD1；然后在JD1点设站，根据标定要素得到交点JD2，同时测设直线上的中线桩、转点桩等；

（3）连续测设3～5km后与初测导线附合一次，进展检查。

25、〔★〕缓和曲线综合要素计算？

26、〔★★〕地下建筑物施工测量的主要内容？

在地面建立平面与高程施工控制网；将地面上的坐标、方向和高程传递到地下去的联系测量；在地下进展平面与高程控制测量；根据地下控制点进展施工放样，指导地下工程的正确开挖、衬砌和施工；对地下建筑工程中的大型设备进展安装和调校测量；最后进展竣工测量。

27、〔★★★★〕隧道贯穿误差包括哪几类？

为什么说横向贯穿误差对贯穿的影响最大？

贯穿误差的分类：

1、平面贯穿误差2、高程误差

横向误差影响线路方向，如果超过一定的X围，就会引起隧道几何形状的改变，甚至造成侵入建筑限界而迫使大段衬砌拆除重建，既给工程造成重大经济损失又延误了工期。

因此，必须对横向误差加以限制。

28、〔★★★★〕导线测量误差对横向贯穿精度的影响？

1、测角误差引起的横向贯穿误差

式中，∑R2X为测角的各导线点至贯穿面的垂直距离的平方和。

2、测边误差所引起的横向贯穿误差

式中：

∑d2y为各导线边在贯穿面上的投影长度平方的总和。

3、导线测量误差引起的横向贯穿误差

29、〔★★★〕简述隧道工程中，地下导线布设的特点。

1、采取支导线形式，随坑道的开挖而逐渐向前延伸；

2、导线点经常布设在坑道顶板，采用点下对中；

3、采用分级布设的方法；施工导线〔边长20～50m〕、根本导线〔边长较短50～100m〕和主要导线〔边长150～800m〕。

30、〔★★★★★〕简述隧道施工中用中线法和串线法标定施工中线的工作步骤。

中线法：

P1、P2为导线点，A为隧道中线点，P1、P2的实测坐标以与中线点A的设计坐标和隧道中线的设计方位角αAD。

采用坐标反算计算需要的数据β2和βA和L，然后用极坐标方法测出A点。

标定开挖方向是将仪器安置到A点，后视导线点P2和拨角βA，即得中线掘进方向。

串线法：

首先用中线法设置三个中线点、挂垂球、用肉眼来标定开挖方向。

31、〔★★★〕什么是联系测量？

联系测量的任务是什么？

1、联系测量：

将地面平面坐标系统和高程系统传递到地下，使地上下能采用同一坐标系统所进展的测量工作。

联系测量的目的：

使地面和地下测量控制网采用同一坐标系统。

2、联系测量的任务：

〔1〕地下经纬仪导线起算边的坐标方位角；〔2〕确定地下经纬仪导线起算点的平面坐标x和y；〔3〕确定地下水准基点的高程H。

32、〔★★★★★〕在竖井联系测量中联系三角形最有利的形状符合什么条件？

①联系三角形为伸展形状，角度α、β应接近于零，在任何情况下，α角不能大于3°；

②b/a的数值应大约等于1.5；

③两吊垂线之间的距离a，应尽可能选择最大的数值；

④当联系三角形未平差时，传递方向应选择经过小角β的路线。

33、〔★★★★★〕分别简述逆转点法和中天法观测陀螺北方向的观测步骤？

①逆转点法：

1、安置好陀螺经纬仪，以两个镜位观测测线AB方向值，即侧前方向值M1.

2、将仪器大致对准北方向。

3、测量悬挂带零位值，同时测定陀螺摆动周期。

4、连续记录5个逆转点读数u1、u2、u3、u4、u5，计算NT=1/12*（u1+3*u2+3*u3+3*u4+u5），精细测定陀螺北方向。

5、进展侧后零位观测。

6、侧后方向值M2

7、计算陀螺方位角T=〔M1+M2〕/2-NT.

②中天法:

1、将仪器大致对准北方向。

2、经纬仪固定不动，读取经纬仪度盘读数N’。

3、启动陀螺仪，转速稳定后，下放陀螺。

4、记录光标线经过分划板的时间，一般至少测出三个中天时间。

。

5、用三个中天时间计算近似北方向的改正数

6、如此陀螺北方向值

NT=N′+c·a·△t

34、〔★★★★★〕建筑物产生变形的原因？

1〕自然条件与其变化；〔如工程地质、水文地质、土壤的物理性质、大气温度等〕

2〕建筑物自身的原因；〔如本身的荷重、结构、型式与动荷载等〕

3〕人为因素。

〔如勘测、设计、施工与运营管

理等〕

35、〔★★★〕变形观测的意义〔目的〕？

①分析估计建筑物的安全程度，以便与时采取措施，设法保证建筑物的安全运行.

②利用长期的观测资料验证设计参数.

③反应工程的施工质量.

④研究建筑物变形的根本规律

36、〔★★〕简述建筑物变形观测的内容？

变形观测主要包括水平位移观测、垂直位移观测、建筑物倾斜观测、建筑物挠度、弯曲、扭转、震动、裂缝等观测等。

37、〔★★★〕在垂直位移观测多周期重复观测的过程中，为了防止误差的影响和提高精度，应需注意哪些方面的问题？

1、设置固定的测站与转点，使每次观测在固定的位置上进展。

2、人员固定，以减少人差的影响。

3、使用固定的仪器和水准尺，以减少仪器误差的影响。

四、计算题〔以作业为主〕

1、角度测设中的计算方位角距离

2、作业中的测量误差计算

3、圆曲线上各种计算问题