《现代普通测量学》(第2版)教案及课后习题参考答案.doc 23页

'《现代普通测量学》（第二版）教案及课后习题参考CopyrighttoMr.Xie(2011-05-09)《工程测量》课程教案及习题参考答案第1章绪论一、学习目的与要求学习目的了解现代普通测量学概况、清楚学习《现代普通测量学》的目的和要求。学习要求1.了解测绘学与测量学的关系、现代测绘学的发展现状。2.掌握地球空间信息学（Geomatics）的定义和概念。3.了解现代测绘学的在国民经济及工程建设中的作用。4.清楚学习课程的目的和要求。5.了解测量学的任务及它与专业培养目标的关系。二、课程内容与知识点1.测绘学研究的对象，测绘学的分科，现代测绘学的发展现状，我国测绘事业的发展。2.地球空间信息学（Geomatics）与现代测绘学的任务。3.现代测绘学的在国民经济及工程建设中的作用。三、习题与思考题1.测绘学研究的内容是什么？答：测量学研究的内容分测定和测设两部分。其中测定是将地面上客观存在的物体，通过测量的手段，将其侧成数据或图形；测设是将人们的工程设计通过测量的手段，标定在地面上，以备施工。2.Geomatics的含义是什么？答：对所研究的物体，包括地球的整体及其表面和外层空间的各种自然和人造实体，利用接触与非接触式的测量仪器、传感器及其组合系统，对这些实体进行信息的采集、量测、存储、管理、更新、分析、显示、分发(传输)和利用的一门科学和技术。或称地球空间信息学。四、考核目标与要求识记：测绘学的定义，测绘学研究的对象。23 《现代普通测量学》（第二版）教案及课后习题参考CopyrighttoMr.Xie(2011-05-09)领会：Geomatics的含义，现代测绘学发展的特点、涉及的行业。第2章测量学的基础知识一、学习目的与要求1.掌握测量学的基础知识，清楚参照系的选择以及地面点定位的概念。2.了解水准面与水平面的关系。3.明确测量工作的基本概念。4.深刻理解测量工作的基本原则。5.充分认识普通测量学的主要内容。二、课程内容与知识点1.地球特征，大地水准面的形成，地球椭球选择与定位。地球形状和大小。水准面的特性。参考椭球面。2.确定点位的概念。点的平面位置和高程位置。3.测量中常用的坐标系统，坐标系间的坐标转换。天文坐标（λ，φ），大地坐标（L，B），空间直角坐标（X，Y，Z），高斯平面直角坐标（x，y），独立平面直角坐标（x，y）。高斯投影中计算带号的公式：计算中央子午线的公式：4.地面点的高程。1985年国家黄海高程基准。高程与高差的关系：。5.用水平面代替水准面的限度。对距离的影响：对水平角的影响：对高差的影响：6.测量工作的基本概念。测量工作的原则：从整体到局部、先控制后碎部；步步检核。测量工作的内容：地形图测绘，施工测量。三、习题与思考题1.何谓大地水准面？它在测量工作中起何作用？答：静止平衡状态下的平均海水面,向大陆岛屿延伸而形成的闭合水准面。特性:唯一性、等位面、不规则曲面；23 《现代普通测量学》（第二版）教案及课后习题参考CopyrighttoMr.Xie(2011-05-09)作用：测量野外工作的基准面。2.测量中常用的坐标系有几种？各有何特点？不同坐标系间如何转换坐标？答：测量中常用的坐标系统有：天文坐标系、大地坐标系、高斯平面直角坐标系、独立平面直角坐标系。3.北京某点的大地经度为116º20′，试计算它所在的六度带和三度带带号，相应六度带和三度带的中央子午线的经度是多少？答：L0=6ºN-3º=117º；L’0=3ºn=117º。4.什么叫绝对高程？什么叫相对高程？两点间的高差如何计算？•答：绝对高程H（海拔）：地面点沿铅垂线方向到大地水准面的距离；•相对高程H"：地面点沿铅垂线方向到任意水准面的距离。•高差h：地面两点高程之差；。5.什么是测量中的基准线与基准面？在实际测量中如何与基准线与基准面建立联系？答：重力方向线即铅垂线,是测量工作的基准线；测量上统一以大地水准面为野外测量工作基准面。地面点空间位置一般采用三个量表示。其中两个量是地面点沿投影线（铅垂线）在投影面（大地水准面）上的坐标；第三个量是点沿着投影线到投影面的距离（高度）。6.测量工作的基本原则是什么？哪些是测量的基本工作？答：测量工作应遵循两个原则：从整体到局部，先控制后碎部（为了减少误差结累；加快测量速度,这项原则是对总体工作）；前项工作未作检核，不进行下一步工作（从而保证成果质量，是对测绘具体工作）。四、考核目标与要求识记：大地水准面，1985年国家高程基准，绝对高程与相对高程。定位参照系及定位元素。经度，纬度，直角坐标。测量工作的基本原则。测量工作的基本内容，测绘地形图及施工测量的概念。领会：参照系的形成，大地水准面与参考椭球面、垂线与法线的区别。高斯投影的概念，高斯坐标系的建立、高斯坐标的表示。测量平面直角坐标系与数学平面直角坐标系的不同之处，测量工作原则。简单应用：高斯—克吕格坐标系横坐标自然值与通用值的关系，高程与高差的确定。23 《现代普通测量学》（第二版）教案及课后习题参考CopyrighttoMr.Xie(2011-05-09)第3章水准测量一、学习目的与要求学习目的掌握水准测量的相关知识，做好水准测量实施前的技术准备，通过水准测量的实验，达到独立操作水准仪，完成多个测站水准测量的观测、检核、成果整理所必须具备的实践能力。学习要求1.深刻理解水准测量的原理和高程传递要领。2.清楚水准仪的构造，及其主要轴线的关系。3.掌握水准仪的操作要领，能够完成水准测量中的观测、检核、记录、计算，及水准测量路线的成果计算。4.认识精密水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪及数字水准仪。5.清楚水准仪的检验与校正方法6.了解引起水准测量误差的因素，及相应的消除、削弱这些误差的方法。二、课程内容与知识点1.水准测量原理。高差法：前视与后视；仪高法：视线高。转点的概念。公式：2.水准仪及其使用DS3微倾式水准仪的构造，内对光望远镜成像原理，望远镜放大率。水准管零点，水准器的分划值。视准轴、水准管轴、圆水准器轴、仪器竖轴。满足条件：水准管轴平行于望远镜视准轴，圆水准器轴平行于仪器竖轴，十字丝中横丝垂直于仪器竖轴，。水准仪操作步骤：立尺，置架，粗平，照准，精平，读数，记录，搬站。视差及其消除方法。水准尺：塔尺，单面尺，双面尺及尺常数。尺垫。3.精密水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪及数字水准仪的构造及使用。4.水准测量实施水准点：永久性水准点。临时性水准点。水准路线：附合水准路线，闭合水准路线，支水准路线。水准网，水准结点。普通水准测量的一般要求，施测程序。公式：测站检核方法：双仪高法，双尺面法。公式：23 《现代普通测量学》（第二版）教案及课后习题参考CopyrighttoMr.Xie(2011-05-09)水准测量成果整理：高差闭合差的计算检核、高差改正数的计算、高差改正数的分配原则。5.DS3水准仪的检验与校正水准仪轴线应满足的条件：圆水准器轴平行于仪器竖轴，水准管轴平行于望远镜视准轴，十字丝中横丝垂直于仪器竖轴。圆水准器轴的检验校正；水准管轴的检验校正；十字丝中横丝的检验校正。6.水准测量误差仪器及工具误差：视准轴与水准管轴不的误差平行，望远镜对光时调焦透镜运行的误差，水准尺的误差。观测误差：水准管气泡居中的误差D，估读水准尺的误差mV，水准尺倾斜的误差Db。公式：外界条件的影响：地球曲率的影响，大气折光的影响f，仪器升沉的影响，尺垫下沉的影响，温度变化对视准轴与水准管轴夹角的影响。公式：四、习题与思考题1.设A为后视点，B为前视点，A点的高程是20.123m.当后视读数为1.456m,前视读数为1.579m,问A、B两点的高差是多少?B、A两点的高差又是多少？绘图说明B点比A点高还是低?B点的高程是多少?答：hAB=-0.123m，hB=20.000m.2.何为视准轴?何为视差?产生视差的原因是什么?怎样消除视差?答：通过物镜光心与十字丝交点的连线CC称为望远镜视准轴，视准轴的延长线即为视线，它是瞄准目标的依据。由于物镜调焦不完善，导致目标实像与十字丝平面不完全重合出现相对移动现象，称为视差。其原因由于物镜调焦不完善，使目标实像不完全成像在十字丝平面上；在目镜端观测者眼睛略作上下少量移动，如发现目标也随之相对移动，即表示有视差存在；再仔细进行物镜调焦，直至成像稳定清晰。3.水准仪有哪些主要轴线？它们之间应满足什么条件？什么是主条件？为什么？23 《现代普通测量学》（第二版）教案及课后习题参考CopyrighttoMr.Xie(2011-05-09)答：水准仪的轴线主要有：视准轴，水准管轴，圆水准轴，仪器竖轴。水准仪轴线应满足的几何条件为：1）圆水准轴应平行于仪器竖轴（∥）；2）十字丝中丝应垂直于仪器竖轴（即中丝应水平）；3）水准管轴应平行于视准轴（∥）。4.将图中的水准测量数据填入表中，A、B两点为已知高程点HA=23.456m，HB=25.080m，计算并调整高差闭合差，最后求出各点高程。测站测点水准尺读数实测高差/m高差改正数/mm改正后高差/m高程/m后视（a）前视（b）ⅠBMA11.3221.764-0.432-4-0.43623.456Ⅱ121.4111.167+0.244-4+0.24023.020Ⅲ231.5030.840+0.633-4+0.65923.260Ⅳ3BMB1.7810.616+1.165-4+1.16123.919计算检核Σ6.0274.387+1.640-16+1.62425.080fh=∑h-(HB-HA)=+0.016m即16mm5.设A、B两点相距80m，水准仪安置于中点C，测得A尺上的读数a1为1.321m，B尺上的读数b1为1.117m,仪器搬到B点附近,又测得B尺上读数b2为1.466m,A尺读数为a2为1.695m。试问水准管轴是否平行于视准轴？如不平行，应如何校正？答：由公式计算：因>，故水准管不平行视准轴。23 《现代普通测量学》（第二版）教案及课后习题参考CopyrighttoMr.Xie(2011-05-09)对于角大于的水准仪需要进行校正。因，说明视线向上倾斜。校正：水准仪在I2点处不动，旋转微倾螺旋，使十字丝中丝对准A尺上的正确读数（1457mm），此时符合水准气泡就不再居中了，但视线已处于水平位置。用校正针拔动位于目镜端的水准管上、下两个校正螺丝，使符合水准气泡严密居中。此时，水准管轴也处于水平位置，达到了水准管轴平行于视准轴的要求。校正需反复进行，使角合乎要求为止。6.调整如图所示的闭合水准测量路线的观测成果，并求出各点高程，HI=48.966m。点号测站数ni观测高差hi(m)高差改正数(m)改正后高差(m)高程H(m)备注BM.410+1.224+0.005+1.22950.000已知A51.2298-1.424+0.004-1.420B49.8098+1.781+0.004+1.785C51.59511-1.714+0.006-1.708D49.88612+0.108+0.006+0.114BM.450.000∑49-0.025+0.025fh＝∑h测－（HB－HA）＝-25mmfh容＝±12＝±84mmmm∑＝25mm四、考核目标与要求识记：水准点，转点，水准管分划值，视差，视准轴，水准管零点，水准管轴，圆水准器轴，仪器竖轴，水准尺常数等概念。记录计算、观测及成果检核方法。闭合水准路线，附合水准路线，高差改正数，容许误差的计算，闭合差调整，成果计算方法。领会：高差法、仪高法计算高程。双面尺分划特征。内对光望远镜成像原理。符合水准器与微倾螺旋运动之间的关系。仪器误差、观测误差、外界条件对观测成果的影响；水准尺尺长误差，水准尺分划误差，水准尺零点差，气泡居中误差，水准尺倾斜的误差，地球曲率的影响，大气折光的影响，仪器升沉的影响，尺垫下沉的影响。23 《现代普通测量学》（第二版）教案及课后习题参考CopyrighttoMr.Xie(2011-05-09)第4章角度测量一、学习目的与要求学习目的认识经纬仪的组成部分及其用途，清楚角度测量原理，掌握测角方法。通过实验，达到独立操作经纬仪，完成水平角、竖直角的观测、检核、成果整理所必须具备的实践能力。学习要求1.理解水平角及竖直角测角原理2.认识清楚光学及电子经纬仪的构造及相应的读数系统。3.清楚经纬仪的主要轴线及其之间的关系。4.掌握经纬仪的操作要领。5.学会用测回法测水平角，竖直角，计算竖盘指标差。6.了解测角误差的来源、性质及消除、削弱误差的对策。二、课程内容与知识点1.角度测量原理：水平角的定义，水平角的测量原理。竖直角的定义，仰角，俯角。竖直角的测量原理。公式：水平角b=b–a0