《水利工程测量》形成性考核册答案.docx

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《水利工程测量》形成性考核册答案

中央广播电视大学人才培养

模式改革与开放教育试点

水利工程测量

形成性考核册

学生姓名：

学生学号：

分校班级：

中央广播电视大学编制

使用说明

本考核册是中央广播电视大学水利水电工程专业“水利工程测量”课程形成性考核的依据，与《水利工程测量》教材（贾清亮主编，中央广播电视大学出版社出版）配套使用。

形成性考核是课程考核的重要组成部分，是强化和调节教学管理，提高教学质量，反馈学习信息，提高学习者综合素质能力的重要保证。

“水利工程测量”是水利水电工程与管理专业学生毕业后从事水利工程规划、勘测、施工与管理工作的一门技术基础课程。

内容包括：

测量学的基础理论和地形图的基本知识；水准仪、经纬仪、全站仪的结构与操作使用方法，水准测量、角度测量、距离测量的原理及其数据处理；小地区控制测量和大比例尺地形图的测绘；水工建筑物的施工放样等四部分。

本课程内容较多，测量误差理论知识比较抽象，大部分内容紧密联系生产和工作实际，具有较强的实践性。

形成性考核有助于学员理解和掌握本课程的基本概念、基本理论、基本方法，有助于学员抓住课程重点，着重掌握和理解实用性的内容。

同时，形成性考核对于全面测评学员的学习效果，督促和激励学员完成课程学习，培养学员自主学习和掌握知识的能力也具有重要作用。

姓名：

学号：

得分：

教师签名：

水利工程测量

作业一

说明：

本次作业对应于文字教材1至3章，应按相应教学进度完成。

一、填空题（每空1分，共20分）

1.测量学是研究地球的形状和大小以及确定空间点位的科学。

它的内容包括测定和测设两个部分。

2.重力的方向线称为铅垂线。

3.铅垂线是测量工作的基准线。

4.地面线沿其垂直方向至大地水准面的距离称为绝对高程。

5.确定地面点相对位置的几何要素是：

水平距离、水平角、高程。

6.常用的高斯投影带有：

六度投影带、三度投影带两种。

7.地形图的分幅方法有：

梯形分幅和矩形分幅两种。

8.在一般的地形图上，等高线分为首曲线和计曲线两种。

9.DS3型微倾式水准仪由望远镜、水准器、基座三部分构成。

10.水准测量的检核有计算检核、测站检核。

二、单项选择题（每题1分，共5分）

1.测量工作的基准线是（b）。

a、法线；b、铅垂线；c、方向线。

2.测量工作的基准面是（c）。

a、水准面；b、水平面；c、大地水准面。

3.以经度和纬度为参数表示地面点的位置，称为（a）。

a、地理坐标；b、高斯坐标；c、平面直角坐标。

4.高斯投影是保持（c）不变的投影。

a、长度；b、面积；c、角度。

5.已知A、B两点的坐标增量为：

△XAB=＋100.00m，△YAB=－100.00m；则AB边的坐标方位角是（c）。

a、45°；b、225°；c、315°。

三、问答题（简要回答，每题3分，共45分）

1.水利工程测量的任务及作用是什么？

1）为水利水电工程勘测、规划、设计提供所需要的测绘资料。

勘测、规划时需要提供中、小比例尺地形图及有关信息，建筑物设计时需要测绘大比例尺地形图。

2）施工阶段要将图纸上设计好的建筑物按其位置、大小测设于实地，以便据此施工，此工作称为测设（俗称放样）。

3）在施工过程中及工程建成后的运行管理阶段，需要对建筑物的稳定性及变化情况进行监测。

确保工程安全运行，此项工作称为安全监测。

2.水准面有何特性？

简述大地水准面的定义。

静止的水面称为水准面，水准面是受地球重力影响形成的，是一个处处与重力方向垂直的连续曲面，并且是一个重力场的等位面。

与平均海水面吻合并向大陆岛屿内延伸而形成的闭合曲面称为大地水准面。

3.如何表示地面点的位置？

我国目前采用的是什么“大地坐标系和高程基准”？

确定地面上一点的空间位置，包括确定它在某投影面上的位置（以坐标表示）及其到大地水准面的垂直距离（即高程）。

我国目前采用高斯平面直角坐标系，高程标准为1985年国家高程基准

4.测量工作应遵循哪些基本原则？

为什么要遵循这些原则？

测量工作上按照一定的原则进行，这就是在布局上“由整体到局部”，在工作步骤上“先控制后碎部”，即先进行控制测量，然后进行碎部测量。

1）可以减少测量误差的传递和积累。

2）由于建立了统一的控制网，可以分区平行，从而加快测量工作的进度。

5.测量工作有哪些基本工作？

1）距离测量

2）水平角测量

3）高程测量

6.何谓高斯投影？

高斯投影有哪些特性？

高斯投影是设想用一个平面卷成一个空心椭圆柱，它横着套在地球椭球外面，使椭圆柱的中心轴线位于赤道面内并且通过球心，使地球椭球上某投影范围的中央子午线（经线）与椭圆柱面相切，使椭球面上的图形投影到椭圆柱面上后保持角度不变。

将某区域全投影到椭圆柱面上以后，再将椭圆柱沿着通过南北极的母线切开并展成平面，便得到某投影区域在平面上的投影。

1）经投影后，中央子午线为一直线，且长度不变，其他经线为凹向中央子午线的曲线，且长度改变，中央子午线两侧经差相同的子午线互相对称。

2）经投影后，赤道为一直线，但长度改变，其他纬线程凸向赤道的曲线，赤道两侧纬差相同的纬线互相对称。

3）中央子午线与赤道经投影后仍保持正交。

7.高斯平面直角坐标系是怎样建立的?

并举例说明某点坐标值的含义。

中央子午线经投影为一条直线，以此直线为纵轴，即X轴；赤道是一条与中央子午线相垂直的直线，将它作为横轴，即Y轴；两条直线的交点作为原点，则组成高斯平面直角坐标系。

某点y=20657680m说明该点在第20带内，高斯坐标带的直角坐标Y轴坐标为657680。

8.何谓比例尺和比例尺精度？

图上的线段长度和地面相应长度之比称为地图比例尺。

相当于图上0.1mm的实地水平距离为比例尺精度。

9.在测量工作中采用的起始方向有哪几种?

它们之间有什么关系?

1）真子午线方向

2）磁子午线方向

3）纵坐标轴方向

直线OB的真方位角为A，磁方位角为M，坐标方位角为α，磁偏角为δ，子午线收敛角为γ则有如下关系：

A=M+δ

A=α+γ

α=M+δ-γ

10.何谓等高线？

它有哪些特性？

等高线是地面上高程相同的各相邻点连成的闭合曲线。

1）位于同一条等高线上各点的高程相同。

2）等高线是闭合的曲线。

3）等高线一般不能相交。

4）等高线与山脊线，山谷线正交。

5）等高线在图上的平距越大，地面坡度越缓；平距越小，则坡度愈陡。

11.简述水准测量的原理。

水准测量原理是利用水准仪所提供的水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差，然后根据其中一点的已知高程推算出另一点的高程。

12.在一个测站上，高差的正、负号说明什么问题?

正高差说明后视读数比前视大，即后视点比前视点高程低，

负高差说明后视读数比前视小，即后视点比前视点高程高。

13.DS3型微倾式水准仪上的圆水准器和管水准器各有什么作用?

管水准器是用来指示视准轴是否水平的装置；圆水准器是用来指示竖轴是否竖直的装置。

14.何谓视差?

产生视差的原因是什么?

怎样消除视差?

眼睛在目镜端上、下微动，若看到十字丝与标尺的影响有相对移动时，这种现象称为视差。

由于视差的存在，当眼睛与目镜的相对位置不同时，会得到不同的读数，从而加大了读数的误差，应予以消除。

消除的方法是反复仔细调整物镜合目镜调焦螺旋，直到眼睛上，下移动时读数不变为止。

15.简述在一个测站上进行普通水准测量时，DS3型微倾式水准仪的操作使用方法及步骤。

1）安置水准仪

2）粗略整平]

3）瞄准水准尺

4）精确整平与读数

四、计算题（30分）

1.设某点的经度为东经112°25′18″，求它所在的高斯六度和三度投影带的带号及其中央子午线经度各为多少？

（5分）

112°25′18″=112.42°

六度：

N=（112.42+3）/6=19.24所以为19带中央子午线的经度为111。

三度：

N=112.42/3=37.48所以为37带中央子午线的经度为111。

2.已知过A点的磁偏角为-19′、子午线收敛角为+3′，直线AB的坐标方位角为60°20′，求直线AB的真方位角与磁方位角，并绘图说明。

（5分）

磁方位角M=A–δ=60°20′+19′=60°39′

真方位角A=α+γ=60°20′+3′=60°23′

3.如图1-1所示，已知αAB＝225°16′30″，测得连接角及折角（左角）为：

βB＝35°20′42″、βC=190°24′54″、βD=170°18′12″。

试计算各边的坐标方位角αBC、αCD、αDE各为多少？

（5分）

图1-1

αBC＝αAB+βB-180°=225°16′30″+35°20′42″-180°=80°37′12″

αCD＝αBC+βC-180°=80°37′12″+190°24′54″-180°=91°2′6″

αDE＝αCD+βD-180°=91°2′6″+170°18′12″-180°=81°20′18″

4.已知：

XA＝400.98m，YA＝460.67m，αAB＝45°36′30″，DAB=250.00m，计算B点坐标XB、YB，并绘略图说明。

（5分）

XB=XA+DABcosαAB=400.98+250*cos45°36′30″=575.87m

YB=YA+DABsinαAB=460.67+250*cos45°36′30″=639.31m

5.图1-2为一闭合水准路线，已知BM1的高程为50.376m，各测段的实测高差及测站数均注于图中，请在表1-1中，计算与调整闭合水准路线的高差闭合差，并求出1、2、3、4点的高程。

（10分）

图2

表1-1水准路线高差闭合差调整与高程计算

测段

编号

点名

测站数

实测高差

（m）

改正数

（m）

改正后高差

（m）

高程

（m）

1

BM1

10

+1.224

-0.737

+0.487

50.376

1

50.863

2

8

+1.424

-0.590

+0.834

2

51.697

3

8

+1.787

-0.590

+1.197

3

52.894

4

11

-0.714

-0.811

-1.525

4

51.369

5

12

-0.108

-0.885

-0.993

BM1

50.376

∑

49

+3.613

-3.613

0

辅

助

计

算

高差闭合差：

fh=+3.613m

闭合差允许值：

fh允=±70mm

每站高差改正数：

V站=-0.074m

备注

改正数、改正后高差、高程均取至0.001m

姓名：

学号：

得分：

教师签名：

水利工程测量

作业二

说明：

本次作业对应于文字教材4至6章，应按相应教学进度完成。

一、填空题（每空1分，共20分）

1.水平角就是地面上两直线之间的夹角在水平面上的投影。

2.DJ6型光学经纬仪由照准部、水平度盘、基座三部分组成。

3.DJ6型光学经纬仪的安置工作包括对中和整平。

4.常用的水平角观测方法有测回法、方向观测法。

5.在竖直面内倾斜视线方向与水平视线方向的夹角称为竖直角。

6.常用的距离测量方法有钢尺量距、视距量距和电磁波量距。

7.用视距法测量两点间的距离，当视线水平时只需读取望远镜上丝和下丝在标尺上的读数。

8.测量误差按其性质可分为系统误差和偶然误差两大类。

9.在测量工作中，常用中误差、相对误差和允许误差来评定观测值的精度。

二、单项选择题（每题1分，共5分）

1.在测量水平角时，经纬仪的水平度盘（b）。

a、随照准部转动；b、不随照准部转动；c、有时转动有时不转动。

2.在测量竖直角时，经纬仪的竖直度盘（b）。

a、不随望远镜转动；b、随望远镜转动；c、随照准部转动。

3.用视距法测量两点间的距离，当视线倾斜时需读取望远镜的（c）。

a、上丝、中丝、下丝读数；b、上丝、中丝读数；c、上丝、下丝读数。

4.钢尺的尺长改正值属于（c）。

a、偶然误差；b、中误差；c、系统误差。

5.欲确定一个平面三角形至少需要观测其几个内角（b）。

a、一个内角；b、两个内角；c、三个内角。

三、问答题（简要回答，每题3分，共45分）

1.观测角度的仪器应满足哪些条件？

1）仪器要能安置在角顶上，而且一起的中心必须位于角顶的铅垂线上；

2）照准设备能在竖直面和水平面内自由转动；

3）要具备有一个刻度盘，并能使其处于水平位置；

4）要有读数设备，读取投影方向的读数。

2.安置经纬仪时，对中、整平的目的是什么？

安置工作包括对中和整平。

对中的目的是使仪器中心位于地面点（即所测角顶）的铅垂线上。

整平的目的是使经纬仪的竖轴成铅垂位置，或者说使水平度盘处于水平位置。

3.试述采用测回法观测水平角一测回的操作步骤、记录、计算方法。

如图，设置仪器于O点，地面两目标为A、B。

测定∠AOB。

1）盘左位置

在O点安置好仪器，瞄准目标A，得读数为a左，记入水平角观测手簿。

再顺时针方向旋转照准部瞄准B目标，得读数b左，记入手簿，这样旧完成了盘左半个测回，得角值β左=b左-a左。

2）盘右位置

倒转望远镜，变为盘右位置，按上述方法先瞄准目标B，读取b右，逆时针转动照准部，瞄准目标A，读取a右，完成盘右半测回。

得β右=b右-a右。

3）各测回间变换度盘位置

为提高精度，需要对角观测几个测回，为了减少度盘误差的影响，在每一测回盘左的第一个方向变换盘位置，进行观测。

4.测量竖直角与测量水平角有何不同?

观测竖直角时竖盘指标水准管的气泡为何一定要居中?

测定竖直角时，水平视线方向的读数是不需要读取的，它是一个固定的数值，所以在测定竖直角时只要视线对准目标后读一个数就行了。

由于存在竖盘读数的指标差只有水准管气泡居中时才能使标准差在盘左数值与盘右数值进行取平均数时消除，使误差减少到最小。

5.经纬仪有哪些主要轴线?

它们之间应满足什么条件?

为什么?

经纬仪的主要轴系是：

仪器旋转轴；望远镜旋转轴；望远镜视准轴；照准部水准管轴。

根据水平角的定义和观测原理，其轴系之间应满足下列几何条件：

1）水平度盘应位于水平位置，竖盘应在竖直面内。

2）望远镜上、下转动时，视准轴形成的视准面必须是竖直面。

这实际上是由两个条件决定的，其一是视准轴旋转时的视准面必须是一个平面，否则存在视准轴误差。

在盘左或盘右位置，旋转望远镜时各形成一个锥面。

其次是视准面必须是竖直面。

3）十字丝的竖丝应与横轴垂直。

4）竖盘指标差应接近于零。

6.用经纬仪瞄准同一竖直面内不同高度的两点，水平度盘上读数是否相同?

在竖直度盘上的读数差是否就是竖直角?

为什么？

水平度盘上的读数相同，水平视线上的读数是一个固定值。

竖直度盘上的读数差不是竖直角，因为当盘左是视线上瞄，读数减小，读数差为负值，正好与实际角方向相反。

7.测站点与不同高度的两点连线所组成的夹角是不是水平角?

为什么?

不是水平角。

因为水平角就是地面上两直线之间的夹角在水平面上的投影，而不是空间斜面角。

而测站与不同高度的两点连线所组成的夹角实际上就是空间斜面角。

8.什么叫直线定线？

简述在平坦地区用一般方法进行钢尺量距之步骤。

地面上两点之间距离较远时，用卷尺量距不能一次完成，这时需要分段丈量，分段丈量时在地面标定若干点，使其在同一直线上，这项工作叫做直线定线。

沿平坦的地面量距时，可先用目测定线，也可边定线边丈量。

丈量时两人手持钢尺，前司尺员持尺子末端，并带一组测钎向B方向前进，到达定好方向线的1点时停下，前、后司尺员沿直线方向拉紧、拉平尺子，后司尺员将尺子的零点对准A点，前司尺员将第一根测钎对准尺子末端刻划处插于地上，这样就完成了第一尺段丈量工作。

接着拉尺继续前行，后司尺员走到1号点时，将尺子零刻划线对准第一根测钎，前司尺员将尺子拉紧沿AB方向在尺子末端刻划处插下第二根测钎，后司尺员将第一根测钎收起；按此方法，直到最后一个整尺段。

最后剩下的不足整尺段，丈量时，后司尺员将尺子零刻划线对准第n根测钎，前司尺员将尺子拉紧对准B点，读出不足整尺段的尾数Q，后司尺员收起最后一根测钎，则A，B两点间的距离为：

D=nL+Q

为了校核和提高精度，一般要进行往返丈量。

9.试述用视距测量方法测定水平距离和高差的方法步骤。

1）在控制点P安装经纬仪，量取仪器高I，并抄录高程Hp。

2）立尺于待测的地形点上，尽量使尺子竖直，尺面对准仪器。

3）观测员用经纬仪的盘左位置照准地形尺，消除视差，读取下丝、上丝读数，计算尺间隔；也可直接读取尺间隔，其方法为转动望远镜的微动螺旋，使上丝对准标尺上某一整分米数，并快速读取下丝的读数，用心算算出尺间隔；再读取中丝的读数；使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘的读数（竖盘指标自动归零的仪器直接读取竖盘读数）。

计算竖直角：

α=90°-L

计算水平距离：

D=Klcos2α

计算高差：

h=Dtanα+i-v

L—竖直角读数

K—视距常数

l—尺间隔

i—仪器高

v—中丝读数

10.为什么要进行钢尺检定？

钢尺两端刻划线间的标准长度称为钢尺的名义长度。

其实际长度往往不等于名义长度，用这样的尺子量距离，每量一整尺长，就会使量得的结果包含一定的误差，而且这种误差有积累性。

因此，为了量得准确距离，除了要掌握好丈量得方法外，还必须进行钢尺检定。

11.简述钢尺量距的注意事项。

1）由于尺长误差具有积累性，量得距离越长，误差越大。

因此量距前必须对钢尺进行检定，以求得尺长改正值。

2）钢尺是一线状物体，由于受温度影响而产生较大得线性膨胀，所以精密量距时，要测定钢尺的温度，进行钢尺温度改正。

3）精密量距时，要用经纬仪来定线，保证定线精度。

4）精密量距时，前、后司尺员对钢尺的拉力应与检定时相同；待拉力稳定时，前、后司尺员要同时读数。

12.试述测量误差的主要来源有哪些方面?

1）由于测量仪器的制造不十分完善及检验、校正的残余误差，必然使观测值中包含有因仪器本身而产生的测量误差。

2）操作仪器的技术人员（观测员）感觉器官的鉴别能力有一定局限性，所以在仪器的安置、照准、读数方面都不可避免地产生测量误差。

3）观测时所处的外界条件发生变化，例如，温度高低、湿度大小、风力强弱及大气折光等因素的影响都会产生测量误差。

以上三个方面的因素综合起来，称为观测条件，同时，也是产生误差的主要原因。

13.偶然误差和系统误差有什么不同?

在相同的观测条件下进行了一系列观测，所产生的误差大小不等、符号不同，没有明显的规律性，这类误差叫做偶然误差。

偶然误差是由于人的感觉器官和仪器的性能受到一定的限制，以及观测时受到外界条件的影响等原因所造成的。

大量的偶然误差具有一定的规律性。

在相同的观测条件下做一系列的观测，如果误差在大小、符号上表现处系统性，或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。

系统误差主要是由于使用的仪器不够完善及外界条件所引起的。

消除或减弱系统误差影响的方法是对观测值加改正值。

14.偶然误差具有哪些特性？

1）在一定观测条件下的有限个观测值中，其偶然误差的绝对值不会超过一定的界限；或者说，超过一定限值的观测误差，其出现的概率为零。

2）绝对值较小的误差比绝对值较大的误差出现的次数多；或者说，小误差出现的概率大，大误差出现的概率小。

3）绝对值相等的正误差与绝对值较大的误差出现的次数大致相同；或者说，它们出现的概率相同。

4）当观测次数n无限增多时，偶然误差的算术平均值趋近于零，既

式中：

[Δ]为偶然误差总和的符号。

换言之，偶然误差的理论均值趋近于零。

15.何谓误差传播定律?

试述应用它求函数值中误差的步骤。

由于直接观测值含有误差，因而它的函数必然要受其影响而存在误差，阐述观测值中误差与其中误差之间关系的定律，称为误差传播定律。

应用误差传播定律求观测值函数的中误差时，首先应根据问题的性质列出正确的函数关系式，然后应用相应的公式进行计算。

如果问题属于较复杂的一般函数，则可对其函数式进行全微分，获得真误差关系式后，再求函数的中误差。

四、计算题（每小题5分，共30分）

1.用DJ6光学经纬仪按测回法测角，测得水平度盘读数的数据如图2-1所示，按表2-1进行记录、计算，并说明是否在允许误差范围内？

若在允许范围内，一测回角值是多少？

如超限，应如何处理？

图2-1

表2-1水平角观测手薄（测回法）

测

站

目

标

竖盘

位置

水平度盘读数

半测回角值

一测回角值

°′″

°′″

°′″

O

A

左

302012

1201012

120106

B

1503024

A

右

2102030

120100

B

3303030

两个半测回的角值互差没有超过限差36″，因此在允许误差范围内。

如果超限，就应当重新测量。

2.用DJ6经纬仪观测某目标，盘左的竖盘读数为83°35′12″，盘右的竖盘读数为276°25′18″，试计算竖直角及指标差。

又用这架仪器在盘左位置测得另一目标，竖盘读数为95°28′24″，试问正确的竖直角是多少?

盘左

L水平=90°

α左1=L水平-L读=90°-83°35′12″=6°24′48″

α左2=L水平-L读=90°-95°28′24″=-5°31′36″

盘右

L水平=270°

α右=L读-L水平=276°25′18″-270°=6°25′18″

α1=

=6°25′3″

x=

=15″

α2=α左2+x=-5°31′36″+15″=-5°31′51″

∴正确竖直角为-5°31′51″

3.一根钢尺名义长度为30m，在10kg拉力下20℃的温度时它的真实长度为29.996m，写出它的尺长方程式，现用它在10kg拉力下、工作温度为30℃时，量得某尺段长为29.412m，设两尺端点的高差为零，求该尺段的实际长度。

lt=l0+Δl+αl0（t-t0）

lt=30+（29.996-30）+1.25×10-5×30×（t-20）

改正数Δl=-0.004

lt2=29.412-0.004+1.25×10-5×29.412×（30-20）=29.412m

4.在地形测量中，用视距法测量地形点。

将经纬仪安置在山顶的控制点上，测定山脚某点，测得上、下丝尺间隔为0.846m，竖盘的盘左读数为L=92º31′,中丝读数V=1.56m，已知仪器高i=1.42m，测站点的高程HO=123.913m，求测站点到立尺点间的平距和立尺点的高程。

（竖直角计算公式为α=90°－L，指标差x=0）

计算竖直角：

α=90°-L=90°-92º31′=-2º31′

计算水平距离：

D=Klcos2α=100×0.846×cos2（-2º31′）=84.437m

计算高差：

h=Dtanα+i-v=84.437×tan（-2º31′）+1.42+0=2.291m

L—竖直角读数

K—视距常数

l—尺间隔

i—仪器高

v—中丝读数

5.用钢尺丈量两段距离：

D1＝180.56m±0.04m，D2＝254.45m±0.04m；求每段

距离的相对中误差。

MK1=

=

=

MK2=

=

=