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武汉大学测绘学院2007_~_2008学年第一学期工程测量学试题A标准答案

武汉大学测绘学院 2007 ~ 2008 学年第一学期 工程测量学试题 A 标准答案 个名词, 一、名词解释 (10 个名词,每个 2 分,共 20 分) 激光扫描仪:对被测工件进行扫描能快速提供水平角、垂直角和距离乃至三维坐标的一种激光类现代 化测量仪器。 双金属标:是利用膨胀系数不同的两根金属管(钢管、铝管)制成的深埋双金属管标,可以不测温度, 通过测量两根金属管的高差并进行改正来消除由于温度变化对标志高程产生的影响。 多余观测分量:矩阵(QvvP)主对角线上的元素 r i 为观测值的多余观测分量,它反映控制网发现 观测值中粗差的能力。 变形体的几何模型:参考点、目标点及其它们之间的连接称为变形体的几何模型 回归平方和:变形观测值的回归值与变形观测值的平均值之差的平方和 忽略不计原则:一项误差与它项误差相比较,是其二分之一或更小, 忽略该项误差, 对结果无显著响。 深泓点:河床最深点 线路初测:为初步设计提供资料而进行的勘测工作,包括:插大旗、导线测量、高程测量和地形测等。 联系测量:联系测量分为平面联系测量和高程联系测量,将地面坐标和高程传递到地下 (井下)的量。 GPS RTK:全球定位系统的实时动态定位测量 二、对错判断题(只回答对或错,10 问,每问 1 分,共 10 分) 对错判断题(只回答对或错, 方格网是一种边角网。 在地面网中,如果每个方向的测量仪器和方法都相同,则平差中方向的精度都相等。 电磁波测距三角高程中,测距的精度比测角的精度更重要。 纬度愈高,用陀螺经纬仪定向愈快,精度也愈高。 沈括是南宋人,他治理汴渠,修筑渠堰,开发农田,绘制守令图。 自由设站实质是一种前、后方交会的综合方法。 测设就是测量,它们是等同的概念。 工程的变形监测可能贯穿于工程建设的始末。 GPS 网的图形强度取决于卫星个数及其空中分布。 两井定向比一井定向要好,所以得到广泛采用。 对对错错错错错对错错

三、填空(20 个空,每空 0.5 分,共 10 分) 填空( 个空,

(1) 按 用 途 划 分 , 工 程 控 制 网 可 分 为 : ____________________ 、 ____________________ 、 ____________________ 和 ____________________。 (2) 在 GPS 载波相位测量中,GPS 接收机间求一次差可消除___________误差,削弱___________误 差、___________误差和___________误差;通过在 GPS 接收机与卫星间求二次差,可以消除 ___________;在 GPS 接收机、卫星和观测历元间求三次差,可以消除___________。 (3) 激光跟踪仪可分为________________、 ________________、 ________________、 ________________ 和________________等五部分。 (4) 水 下 地 形 测 量 时 , 水 下 地 形 的 起 伏 是 看 不 见 的 , 不 像 陆 地 上 地 形 测 量 那 样 , 可 以 选 择 __________进行测绘,而只能用___________法 或____________法比较均匀地布设一些测点。另 外, 水下地形的测量内容不如陆上那样多, 一般只要求用 __________ 或 ________ 表示水下地 形的变化即可。 (1) 测图控制网、施工(测量)控制网、变形监测网、安装(测量)控制网 (2) 星钟 电离层折射 对流层折射 卫星星历 测站间相对钟差改正误差 整周未知数 (3) 角度测量部分 距离测量部分 跟踪部分 控制部分 支撑部分 (4) 地形特征点 测深线法 散点法 等高线 等深线

四、选择题(20 个空,每空 0.5 分,共 10 分) 选择题( 个空, (2)工程测量专用仪器可以观测( B C E F H I )等几何量。 A 方位角 F 垂距 B 偏距 G 高程 C 位移 H 扰度 D 水平 角 I 距离变化 E 倾斜度 J 高度角

(3)影响液体静力水位测量精度且不能有效消除的因素是(A C E G): A 液面到标志高度量测误差;B 连通管倾斜; C 测量点的温度差影响; D 大气湿度影响; E 连通管中液体残存气泡;F 零点差;G (4) 变形监测要求实现自动化的原因是:A B D F I J A 变形速度太快; D 监测间隔太短; G 观测费用太高; J 监测环境太恶劣。 B 监测点太多; E 数据处理太麻烦; H 可靠性要求太高; C 监测精度要求太高; F 不能影响生产和运行管理; I 监测作业太危险; 液体蒸发影响。

五、 简答题(2题,每题 5 分,共 10 分) (1) 变形监测网的坐标系和基准选取应遵循哪些原则? 变形体的范围较大且形状不规则时,可选择已有的大地坐标系统。

对于那些具有明显结构性特征的变形体, 最好采用基于监测体的坐标系统。 一旦选定了固定基准, 该基准在整个变形监测时期应保持不变。当仅对目标点的相对运动感兴趣时,可不设参考点,这时可 采用自由基准。 (2) 简述铁路工程在施工阶段的测量工作。 主要是定测工作,包括中线测量、中桩测量,纵、横断面测量与断面图绘制,局部的地形图测绘, 线路施工测量,曲线测设,以及竣工测量等。 论述题( 六、 论述题(2题,每题 10 分,共 20 分) 工程测量学发展趋势的 “六化”含义是什么?并举例论证说明之。 “六化” :测量内外业作业的一体化;数据获取及处理的自动化;测量过程控制和系统行为的智 能化;测量成果和产品的数字化;测量信息管理的可视化;信息共享和传播的网络化。 如数字化测图系统、地面控制测量数据获取及处理的自动化、施工测量自动化,测量机器人实现 了无人观测即测量过程的自动化、 智能化。 测量成果和产品实现了数字化, 图形可视化、三维可视化, 进行虚拟现实和仿真计算等,信息的网络共享、传播以及增值服务等。 “十六字”是:精确、可靠、快速、简便、实时、持续、动态、遥测。从另一角度概括了现代工程 测量学发展的特点,特别是朝快速、动态方向发展,如各种车载、机载移动式测量系统将成为今后的 主要测量手段。 (2) 试述变形监测网与施工控制网的异同。

网的图形、测量方法基本相同,精度都较高,有时, 施工控制网点可兼作变形监测网的基准网点。 但目的不同,用途不同。具体地说: 变形监测网由参考点和目标点组成, 分一维网、 二维网和三维网。 它可以布设成各式各样的形状, 可选择已有的大地坐标系统。对于那些具有明显结构性特征的变形体,最好采用基于监测体的坐标系 统,要同时顾及灵敏度,要进行重复观测,要求每一期的观测方案保持不变,如果中途要改变观测方 案(如仪器、网型、精度等),则须在该观测周期同时采用两种方案进行观测,以确定两种方案间的差 别,并便于进行周期观测数据的处理。 施工控制网控制的范围较小,控制点的密度较大,精度要求较高;使用频繁;受施工干扰大; 控 制网的坐标系与施工坐标系一致;投影面与工程的平均高程面一致;有时分两级布网,次级网可能比 首级网的精度高;施工高程控制网:通常也分为两级布设。平面和高程控制网通常单独布设。对于平 坦地区(如工业场地) ,平面控制点通常兼作高程控制点。 七、计算题(1 题,10 分) 计算题(

m 解:1)测角误差引起的横向误差 u 的计算公式为:
''

mu =

m '' r

ρ ''

S
,其中

m '' r 为测角误差(单

, 。 位为") ρ 为 206265(单位为") S 为测距边长(单位为 mm) , 2)测边误差引起的纵向误差

ml

的计算公式为:

ml =

a 2 + (b ? S ) 2

或者

ml = a + b ? S



其中 a 为测边的固定误差(单位为 mm) b 为测边的比例误差(单位为 1ppm) S 为测距边长(单位 , , 为 mm) 。 3)针对本题,横向误差计算公式为:

mu =

m '' r

ρ ''

S =

1.0 '' 206265 ''

S
(a)

纵向误差

ml 的计算公式为

ml =
或者

a 2 + (b ? S ) 2 = 12 + (1 × 10 ?6 ? S ) 2

(b)

ml = a + b ? S = 1 + 1× 10 -6 × S

(c)

4)所以将测距边长 S 为 50m、100m、500m、1000m、1500m、2000m 和 2500m 分别代人(a)(b) 、 、 (c)式可得如下表所示的结果:

ml (mm)
S
(m) (b) 50 100 500 1000 1500 2000 2500 0.242 0.485 2.424 4.848 7.272 9.696 12.120 1.001 1.005 1.118 1.414 1.803 2.236 2.693 (c) 1.050 1.100 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500

mu / ml
按 公 式 按 公 式 (b) 0.242 0.482 2.168 3.428 4.034 4.336 4.501 按 公 式 (c) 0.231 0.441 1.616 2.424 2.909 3.232 3.463

mu

(mm)

按 公 式

以图形形式表示为:

按(c)式计算的边角精度匹配图 14.000 12.000 10.000 8.000 6.000 4.000 2.000 0.000 0 500 1000 1500 测距边长(m) 2000 2500 3000

横/纵误差(mm)或比值

横向误差mu 纵向误差ml 横纵误差比

按(b)式计算的边角精度匹配图 14.000 横/纵误差(mm)或比值 12.000 10.000 8.000 6.000 4.000 2.000 0.000 0 500 1000 1500 测距边长(m) 2000 2500 3000 横向误差mu 纵向误差ml 横纵误差比

5)边角精度匹配范围计算 i)测边误差按(b)计算,则有:

mu = 0.5ml mu = 2.0 ml

1.0''
,即 206265
''

S = 0.5 ? 12 + (1 × 10 ?6 ? S ) 2

1.0''
,即 206265
''

S = 2.0 ? 12 + (1 × 10 ?6 ? S ) 2

经计算得边长区间为[104m,453m],近似区间为[100m,450m]。 ii)测边误差按(c)计算,则有:

mu = 0.5ml mu = 2.0 ml

1.0''
,即 206265
''

S = 0.5 ? (1 + 1× 10?6 ? S )

1.0''
,即 206265
''

S = 2.0 ? (1 + 1× 10?6 ? S )

经计算得边长区间为[115m,702m],近似区间为[115m,700m]。 阅读查错( 八、 阅读查错(10 分) 变形监测是通过对变形体进行空间上的离散化和数据获取在时间上的离散化实施的, 空间上的离

散化表现为将变形体用一定数量的有代表性的位于变形体周围和 变形体周围和变形体上离散的点(称目标点)来代 变形体周围和 表,数据获取在时间上的离散化表现为对这些离散的点进行周期性或连续性的监测。目标点通过三角 三角 形、大地四边形和中点多边形等(称为连接元素)相互连接,变形体的相对运动是通过对目标点之间的 大地四边形和中点多边形 连接元素进行周期性或连续性测量(称相对定位)得到的, 它是计算变形体自身形变和刚体位移 和刚体位移的基础。 和刚体位移 变形体的绝对运动是通过对位于变形体之外的参考点(或称基准点)与位于变形体之上的目标点之间的 连接元素进行周期性或连续性的测量(称绝对定位)而得到的。变形监测的目的就是确定目标点之间的 相对运动以及目标点相对于变形体周围的绝对运动。


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