【正文】 《工程測(cè)量學(xué)》習(xí)題集與部分參考答案 安徽理工大學(xué)測(cè)繪工程教研室 余學(xué)祥 呂偉才 編 .２４ . 第二篇《工程測(cè)量學(xué)》習(xí)題集部分參考答案 六、簡(jiǎn)答題 簡(jiǎn)述工程建設(shè)三個(gè)階段中工程測(cè)量的任務(wù)？（ 6 分） 答： ①在工程建設(shè)的勘察設(shè)計(jì)階段，測(cè)量工作主要是提供各種比例尺的地形圖，還要為工程地質(zhì)勘探、水文地質(zhì)勘探以及水文測(cè)驗(yàn)等進(jìn)行測(cè)量。 （ 2 分） ②在工程建設(shè)的施工建造階段，主要的測(cè)量工作是施工放樣和設(shè)備安裝測(cè)量，即把圖紙上設(shè)計(jì)好的各種建筑物按其設(shè)計(jì)的三維坐標(biāo)測(cè)設(shè)到實(shí)地上去，并把設(shè)備安裝到設(shè)計(jì)的位置上去。為此，要根據(jù)工地的地形、工程的性質(zhì)以及施工的組織與計(jì)劃等建立不同形式的施工控制網(wǎng)，作為施工放樣與設(shè)備安裝的基 礎(chǔ)，然后再按照施工的需要進(jìn)行點(diǎn)位放樣。（ 2分） ③在工程建設(shè)的運(yùn)營管理階段，為了監(jiān)視建筑物的安全和穩(wěn)定的情況，驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否合理、正確，需要定期對(duì)位移、沉陷、傾斜以及擺動(dòng)等進(jìn)行觀測(cè)。（ 2 分） 簡(jiǎn)述工程控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的含義？（ 6 分） 答： 1）所謂工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，廣義地說是要在一定的人力、物力、財(cái)力的情況下設(shè)計(jì)出精度高、可靠性強(qiáng)、靈敏度最高（對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)而言）、經(jīng)費(fèi)最省的控制網(wǎng)布設(shè)方案。（ 2 分） 2）具體說來，就是要根據(jù)實(shí)際的工程背景設(shè)計(jì)出最佳的網(wǎng)形，根據(jù)對(duì)控制網(wǎng)實(shí)際的質(zhì)量要求設(shè)計(jì)出最佳的觀測(cè)方案。（ 2分）通過工程控制網(wǎng)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，指導(dǎo)測(cè)量技術(shù)人員選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)繪儀器，制定合理的工作方案，避免進(jìn)行一些無意義的觀測(cè)從而大量節(jié)省野外工作時(shí)間，提高工效，同時(shí)還能使方案最大限度地排除粗差的影響。（ 2分） 簡(jiǎn)述工程測(cè)量信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集的一般方法？（ 6 分） 答： 在工程測(cè)量信息系統(tǒng)中，其數(shù)據(jù)的采集一般有三種方法： 1）采用測(cè)量專用儀器（經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀或全站儀）現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，由電子手簿或手工記錄，經(jīng)過信息的初步處理、加工，進(jìn)入工程測(cè)量信息數(shù)據(jù)庫； 2）對(duì)已有的數(shù)據(jù)，通過數(shù)字化儀，通過自動(dòng)或手動(dòng)掃描進(jìn)入計(jì)算機(jī)專題數(shù) 據(jù)庫； 3）通過數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量獲取數(shù)字化的地面景物影象數(shù)據(jù)，然后通過計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件進(jìn)行處理，從而得到景物的形狀、大小、空間位置等有關(guān)數(shù)據(jù)。 零類優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是什么？工程控制網(wǎng)零類優(yōu)化設(shè)計(jì)可分為哪幾種情況？（ 8 分） 《工程測(cè)量學(xué)》習(xí)題集與部分參考答案 安徽理工大學(xué)測(cè)繪工程教研室 余學(xué)祥 呂偉才 編 .２５ . 答： 零類優(yōu)化設(shè)計(jì)也稱零階段設(shè)計(jì)，其實(shí)質(zhì)是在控制網(wǎng)形與觀測(cè)條件一定的條件下，確定網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo) X 與其協(xié)因數(shù) Qx，達(dá)到目標(biāo)函數(shù)的最佳值。一般說來零階段設(shè)計(jì)就是一個(gè)平差問題。（ 4 分） 根據(jù)布網(wǎng)的目的及實(shí)際工程要求，可以將工程控制網(wǎng)零階段設(shè)計(jì)分為以下幾種情況： (1)工程位置本身與國家或地方坐標(biāo)系有關(guān)． 例如用于城鎮(zhèn)口常測(cè)量的工程控制網(wǎng)、測(cè)圖控制網(wǎng)、地籍測(cè)量控制網(wǎng)等；（ 1 分） (2)對(duì)部分網(wǎng)點(diǎn)有特殊要求的工程專用控制網(wǎng)；（ 1分） (3)對(duì)網(wǎng)點(diǎn)沒有特殊要求，各網(wǎng)點(diǎn)具有同樣重要性的局部工程控制網(wǎng)；（ 1分） (4)變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)。（ 1 分） 什么叫控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)？它分為哪幾類？各類要解決的主要問題是什么？ （ 10分） 答： 1）所謂工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，廣義地說是要在一定的人力、物力、財(cái)力的情況下設(shè)計(jì)出精度高、可靠性強(qiáng)、靈敏度最高（對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)而言）、經(jīng)費(fèi)最省的控制網(wǎng)布設(shè)方案。（ 2 分） 2）具體說來，就是要根據(jù)實(shí) 際的工程背景設(shè)計(jì)出最佳的網(wǎng)形，根據(jù)對(duì)控制網(wǎng)實(shí)際的質(zhì)量要求設(shè)計(jì)出最佳的觀測(cè)方案。（ 1分）通過工程控制網(wǎng)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，指導(dǎo)測(cè)量技術(shù)人員選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)繪儀器，制定合理的工作方案，避免進(jìn)行一些無意義的觀測(cè)從而大量節(jié)省野外工作時(shí)間，提高工效，同時(shí)還能使方案最大限度地排除粗差的影響。（ 1分） 控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)分為 零類優(yōu)化設(shè)計(jì)、Ⅰ類優(yōu)化設(shè)計(jì)、Ⅱ類優(yōu)化設(shè)計(jì)和Ⅲ類優(yōu)化設(shè)計(jì)等四類。（ 2 分） 零類優(yōu)化設(shè)計(jì)也稱零階段設(shè)計(jì)， 主要解決控制網(wǎng)的基準(zhǔn)問題 ，其實(shí)質(zhì)是在控制網(wǎng)形與觀測(cè)條件一定的條件下，確定網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo) X 與其協(xié)因數(shù) Qx，達(dá)到目標(biāo)函數(shù) 的最佳值。一般說來零階段設(shè)計(jì)就是一個(gè)平差問題。（ 1 分） Ⅰ類優(yōu)化設(shè)計(jì)問題實(shí)際上是設(shè)計(jì)最佳網(wǎng)點(diǎn)位置的問題，即在觀測(cè)值權(quán)陣一定的條件下，確定與網(wǎng)形有關(guān)的設(shè)計(jì)矩陣，即 主要解決控制網(wǎng)的網(wǎng)形的問題 。（ 1分） Ⅱ類優(yōu)化設(shè)計(jì)問題是指在網(wǎng)形一定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行觀測(cè)工作量的最佳匹配，或最適當(dāng)?shù)臋?quán)的分配，以確定網(wǎng)中各觀測(cè)值應(yīng)達(dá)到的精度，使儀器得到最佳的利用，各種觀測(cè)手段得到合理的組合，即 主要解決觀測(cè)值的權(quán)的問題 。（ 1分） 《工程測(cè)量學(xué)》習(xí)題集與部分參考答案 安徽理工大學(xué)測(cè)繪工程教研室 余學(xué)祥 呂偉才 編 .２６ . Ⅲ 類優(yōu)化設(shè)計(jì)就是按最優(yōu)化的原則對(duì)一個(gè)現(xiàn)的工程控制網(wǎng)通過增測(cè)新點(diǎn)和新的觀測(cè)元素以期改善現(xiàn)有加密網(wǎng)，也就是 現(xiàn)有控 制網(wǎng)改造 的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 Ⅲ 類優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)際上是一個(gè) Ⅰ 類和 Ⅱ 類設(shè)計(jì)的綜合問題，也是 — 個(gè)網(wǎng)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)問題。 （ 1分） 對(duì)于控制網(wǎng)的 Ⅱ 類優(yōu)化設(shè)計(jì)，其基本思路為何？（ 8 分） 答： 控制網(wǎng)的 Ⅱ 類優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本思路是： 1）根據(jù)設(shè)計(jì)目的，提出設(shè)計(jì)準(zhǔn)則； 2）根據(jù)設(shè)計(jì)網(wǎng)形，列出誤差方程（設(shè)計(jì)矩陣）； 3）根據(jù)法方程，解算觀測(cè)值的理論權(quán)值； 4）根據(jù)理論權(quán)值和儀器設(shè)備標(biāo)稱精度、控制網(wǎng)類型確定觀測(cè)方案（觀測(cè)值的實(shí)際測(cè)回?cái)?shù)）； 5）根據(jù)觀測(cè)方案重新計(jì)算觀測(cè)值的實(shí)際權(quán)值； 6）根據(jù)觀測(cè)值的實(shí)際權(quán)值重新計(jì)算實(shí)際設(shè)計(jì)矩陣； 7）判斷設(shè) 計(jì)方案是否符合要求。若符合，則設(shè)計(jì)任務(wù)完成，否則調(diào)整觀測(cè)方案，重復(fù) 5～ 7步。 何謂機(jī)助優(yōu)化設(shè)計(jì)？對(duì)于一個(gè)機(jī)助優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)包括哪幾部分？（ 6 分） 答： 所謂機(jī)助模擬優(yōu)化設(shè)計(jì)，就是將計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力與設(shè)計(jì)者的判斷能力和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來，利用計(jì)算機(jī)的屏幕顯示功能，通過人機(jī)對(duì)話，對(duì)所設(shè)計(jì)的方案做不斷的修改，直到設(shè)計(jì)者滿意為止的一種設(shè)計(jì)方法。它一般不是嚴(yán)格最優(yōu)方案，但這種設(shè)計(jì)方法的數(shù)學(xué)模型不需建立．因而可用于任何類型的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。同時(shí)，它的最后結(jié)果一定是滿足要求的、切實(shí)可行的近似最優(yōu)方案。（ 4 分） 從機(jī)助模 擬法優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程來看，一個(gè)機(jī)助設(shè)計(jì)系統(tǒng)大體上可以分為六個(gè)部分，即初始方案、數(shù)學(xué)模型、終端顯示、人機(jī)對(duì)話、調(diào)整方案和文件編輯。 與測(cè)圖控制網(wǎng)相比，施工控制網(wǎng)有哪些特點(diǎn)？（ 7 分） 答： 與測(cè)圖控制網(wǎng)相比，施工控制網(wǎng)有哪些特點(diǎn) 1）控制面積比較小，控制點(diǎn)密度大，精度要求高； 2） 控制網(wǎng) 使用比較頻繁； 3）作業(yè)過程受施工干擾大，要求作業(yè)速度快，控制點(diǎn)密度大； 4）通常采用獨(dú)立（施工）坐標(biāo)系； 《工程測(cè)量學(xué)》習(xí)題集與部分參考答案 安徽理工大學(xué)測(cè)繪工程教研室 余學(xué)祥 呂偉才 編 .２７ . 5）需要根據(jù)工程需要來選擇投影面； 6）局部相對(duì)精度要求比較高； 7）通常采用獨(dú)立的高程系統(tǒng)。 建立工程控制網(wǎng) 包括哪幾個(gè)步驟？（ 8 分） 答： 建立工程控制網(wǎng)包括以下 9個(gè)主要步驟： 1）根據(jù)工程要求確定控制網(wǎng)的精度（等級(jí)）； 2）實(shí)地選點(diǎn)（測(cè)區(qū)踏勘）； 3）根據(jù)儀器設(shè)備確定初步的觀測(cè)方案； 4）優(yōu)化設(shè)計(jì)； 5）埋石造標(biāo)，做點(diǎn)之記； 6）根據(jù)控制網(wǎng)的形狀制訂觀測(cè)綱要； 7）外業(yè)觀測(cè)與質(zhì)量檢核，及時(shí)發(fā)現(xiàn)粗差和錯(cuò)誤，確定重測(cè)和補(bǔ)測(cè)方案； 8）平差計(jì)算與質(zhì)量評(píng)價(jià)； 9）提供成果及技術(shù)總結(jié)報(bào)告。 確定施工控制網(wǎng)精度的基本過程是什么？ [6分 ] 答： 確定施工控制網(wǎng)精度的基本過程是： 1）根據(jù)建筑限差確定放樣精度 [1 分 ] 建筑物放樣時(shí)的精度要求，是根據(jù)建筑物竣工時(shí)對(duì)于設(shè)計(jì)的容許偏差（建筑限差）來確定的。建筑物竣工時(shí)的實(shí)際誤差由施工誤差（包括構(gòu)件制造誤差、施工安裝誤差等）和測(cè)量放樣誤差引起的，測(cè)量誤差只是其中的一部分。 [2 分 ] 2）根據(jù)放樣精度確定控制網(wǎng)的必要精度 [1 分 ] 在確定了建筑物 測(cè)量放樣的精度要求后，就可以利用它們作為起算數(shù)據(jù)，來推算施工控制網(wǎng)的必要精度。此時(shí)，要根據(jù)控制網(wǎng)的布設(shè)情況和放樣工作的條件來考慮控制網(wǎng)誤差與細(xì)部放樣誤差之間的比例關(guān)系，以便合理地確定施工控制網(wǎng)的精度。 [2 分 ] 1對(duì)于大型橋梁施工控制網(wǎng)，試 回答下列問題：（ 16 分） 1）對(duì)控制點(diǎn)點(diǎn)位有何要求？ 2）控制網(wǎng)的基本形狀有哪幾種？ 3）坐標(biāo)系統(tǒng)和投影面是如何選擇的？ 4）當(dāng)要求橋墩中心在橋軸線方向上的位置中誤差不大于 2cm 時(shí)，對(duì)于河寬為 800m的施工控制網(wǎng)，其最弱邊的精度應(yīng)不低于多少？ 《工程測(cè)量學(xué)》習(xí)題集與部分參考答案 安徽理工大學(xué)測(cè)繪工程教研室 余學(xué)祥 呂偉才 編 .２８ . 答： 1） 對(duì)控制點(diǎn)點(diǎn)位的要求： [ 分 ] ①避免放在工地附近或堆放材料的地方； ②避免放在淹沒區(qū)或土壤松軟的地方； ③圖形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并具有足夠的強(qiáng)度； ④一般應(yīng)在橋軸線上布設(shè)兩個(gè)控制點(diǎn)； ⑤控制網(wǎng)的邊長(zhǎng)一般為河流寬度的 ～ 倍。 2） 控制網(wǎng)的基本形狀有以下 幾種： [ 分 ] ①雙大地四邊形； ②單大地四邊形； ③雙三角形； ④大地四邊形與三角形的結(jié)合圖形； ⑤導(dǎo)線網(wǎng)。 3）坐標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)采用獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)，投影面為橋墩頂平面。獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)定義為：[2分 ] 以橋軸線為縱坐標(biāo)軸（ x 軸），以與橋軸線垂直的方向?yàn)闄M坐標(biāo)軸（ y 軸） ,坐標(biāo)原點(diǎn)可以采用位于河流一岸的橋軸線上的一個(gè)控制點(diǎn)上，也可以采用位于橋軸線上的其他點(diǎn)。 [3分 ] 4） [6分 ] 要使控制網(wǎng)邊長(zhǎng)誤差 m 對(duì)橋墩定位精度 M 不發(fā)生顯著影響，要求 m≤ =177。 2cm=177。 8mm [2 分 ] 考慮 到邊長(zhǎng)誤差對(duì)橋墩定位的最大影響等于邊長(zhǎng)誤差，因此在橋墩定位中，控制網(wǎng)邊長(zhǎng)誤差 m 在數(shù)值上應(yīng)力求小于177。 8mm。 [2分 ]對(duì)于 河寬為 800m 的施工控制網(wǎng)，其最弱邊的精度應(yīng)不低于 8mm/800m=1/100000。 [2分 ] 1對(duì)于水利 樞紐施工控制網(wǎng)，試回答下列問題：（ 16 分） 1） 水利 樞紐控制網(wǎng)的布設(shè)有何特點(diǎn)？ 2） 水利 樞紐施工控制網(wǎng)布設(shè)分為哪幾個(gè)步驟？ 3）壩軸線是如何測(cè)設(shè)的？ 4）施工坐標(biāo)系統(tǒng)是如何建立的？ 5）當(dāng)要求放樣的點(diǎn)位中誤差不大于 2cm 時(shí)，則定線網(wǎng)的點(diǎn)位誤差不應(yīng)超過多少？對(duì)于平均邊長(zhǎng)為 1000m 的 基本控制網(wǎng)，其最弱邊的精度應(yīng)不低于多少？ 《工程測(cè)量學(xué)》習(xí)題集與部分參考答案 安徽理工大學(xué)測(cè)繪工程教研室 余學(xué)祥 呂偉才 編 .２９ . 答： 1） 水利 樞紐控制網(wǎng)的布設(shè)有何特點(diǎn) ①在施工前建立整體的施工控制網(wǎng)； ②施工控制網(wǎng)一般為三角網(wǎng)； ③點(diǎn)位分布以大壩的下游為主，兼顧上游； ④按基本網(wǎng)和放樣網(wǎng)（定線網(wǎng)）兩級(jí)布設(shè)； ⑤壩軸線為施工控制網(wǎng)的一條邊； ⑥標(biāo)石是具有強(qiáng)制對(duì)中裝置的觀測(cè)墩； ⑦要特別注意儀器縱軸的垂直性； ⑧起始邊長(zhǎng)要投影到放樣精度要求最高的平面上。 2） 水利 樞紐施工控制網(wǎng)布設(shè)分為以下幾個(gè)步驟 ①建立基本控制網(wǎng)； ②壩軸線的測(cè)設(shè)； ③建立施工坐標(biāo)系； ④延伸壩軸線； ⑤布設(shè)定線網(wǎng)。 3）壩 軸線的測(cè)設(shè)方法：根據(jù)壩軸線的設(shè)計(jì)坐標(biāo)和基準(zhǔn)網(wǎng)控制點(diǎn)坐標(biāo)，采用放樣的方法測(cè)設(shè)出來的。 4）施工坐標(biāo)系統(tǒng)的建立 根據(jù)壩軸線上兩點(diǎn)（至少兩點(diǎn)）的設(shè)計(jì)施工坐標(biāo)，及國家坐標(biāo)系（基準(zhǔn)網(wǎng)所在坐標(biāo)系統(tǒng)）下的坐標(biāo)，求得施工坐標(biāo)系和國家坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)；然后根據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)，將基本網(wǎng)點(diǎn)在國家坐標(biāo)系下的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為施工坐標(biāo)系下坐標(biāo)。此時(shí)，即建立了施工坐標(biāo)系。 5）確定控制網(wǎng)的精度 ①對(duì)于定線網(wǎng) 考慮到控制點(diǎn)誤差 m1 對(duì)放樣點(diǎn)位不發(fā)生顯著影響的原則， 當(dāng)要求放樣的點(diǎn)位中誤差不大于 M=2cm 時(shí)，則控制點(diǎn)誤差對(duì)放樣點(diǎn)位的影響為 m1≤ =177。 2cm=177。 8mm 設(shè)放樣采用前方交會(huì)法， 控制點(diǎn)誤差對(duì)放樣點(diǎn)位的影響可由交會(huì)基線（即兩控