《水利工程测量》形成性考核册答案

水利工程测量

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

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水利工程测量

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。

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水利工程测量

水利工程测量 作业一

一、填空题（每空1分，共20分）

姓 名： 学 号： 得 分： 教师签名： 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。

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。

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水利工程测量

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

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水利工程测量

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=20 657 680m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

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水利工程测量

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

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水利工程测量

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′

坐真子午线午线标纵线磁子 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α

B C D

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BC、αCD、αDE各为多少？(5

分)

E A 水利工程测量

图1-1

ααα

BC＝αAB+βB -180°=225°16′30″+35°20′42″-180°=80°37′12″ CD＝αBC +βC -180°=80°37′12″+190°24′54″-180°=91°2′6″ DE＝αCD +βD -180°=91°2′6″+170°18′12″-180°=81°20′18″

AB＝45°36′30″，DAB=250.00m，

4.已知：XA＝400.98m，YA＝460.67m，α

计算B点坐标XB、YB ，并绘略图说明。(5分)

XB= XA+ DAB cosα

AB =400.98+250*cos45°36′30″=575.87m

YB= YA+ DAB sinαAB =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 2 BM1 1 10 8 +1.224 +1.424 +1.787 -0.714 -0.108 -0.737 -0.590 -0.590 -0.811 -0.885 +0.487 +0.834 5 0.3 7 6 50.863 51.697 2 3 3 4 4 5 BM1 12 -0.993 11 -1.525 8 +1.197 52.894 51.369 5 0.3 7 6 8

水利工程测量

∑ 49 +3.613 -3.613 0 高差闭合差：fh=+3.613m 辅 助 计 算 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

水利工程测量 作业二

姓 名： 学 号： 得 分： 教师签名： 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）

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水利工程测量

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。

a βAobB

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水利工程测量

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 ?

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水利工程测量

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。

AL1L2L3L4L5QB

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。

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水利工程测量

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=Klcosα 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） 4）

精密量距时，要用经纬仪来定线，保证定线精度。

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 ?

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水利工程测量

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

lim?1??2????n[?]?lim?0式中：[Δ]为偶然误差总和

n??n??nn的符号。换言之，偶然误差的理论均值趋近于零。

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水利工程测量

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 A 竖盘 位置 左 水平度盘读数 ° ′ ″ 30 20 12 150 30 24 210 20 30 半测回角值 ° ′ ″ 120 10 12 一测回角值 ° ′ ″ 120 10 6 B O A 右 B 120 10 0 330 30 30 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

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水利工程测量

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° αα

左1左2

=L水平-L读=90°-83°35′12″=6°24′48″ =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=

?左??右2=6°25′3″

x=

L左?L右?360?=15″

2左2

α2=α+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=Klcosα=100×0.846×cos（-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

2

2

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水利工程测量

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＝180.56 m±0.04m，D2＝254.45m±0.04m；求每段 距离的相对中误差。

MK1=

M1D1M2D2=

0.041=

180.5645140.041=

254.456361MK2==

6.在一个 n边多边形中，等精度观测了各内角，其测角中误差均为±8″，求该 n边闭合多边形内角和的中误差为多少？

W=A+B+C+…+N-（n-2）180 ∴W与A、B、C…N 为和差函数关系 mw2=mA2+mB2+mc2+…+mN2=n(±8″)2 中误差为mw=±8″n

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水利工程测量

姓 名： 学 号： 得 分： 教师签名： 水利工程测量 作业三

说明：本次作业对应于文字教材7至9章，应按相应教学进度完成。

一、填空题（每空1分，共20分）

1.由国家范围内建立的平面控制网称为国家平面控制网。

2.按导线的布设形式可分为：闭合导线、附合导线、支导线三种形式。 3. 导线测量的外业工作包括：踏勘选点及建立标志、量边、测角和连测。 4.根据保存时间的长短，水准点分为永久水准点和临时水准点两种。 5.在进行三角高程测量中，当边长超过300米时应对高差进行球气差 改正。 6.测量碎部点平面位置的方法有极坐标法、直角坐标法、方向交会法和距离交会法。

7.经纬仪测图时，需要读取望远镜十字丝的上丝 、中丝 和 下丝读数 8. 经纬仪测图时，展绘碎部点平面位置需要平距和水平角两个参数。

二、单项选择题（每题1分，共5分）

1.在闭合导线角度闭合差调整时，对角度闭合差按观测角个数进行（ a ）。 a、平均分配； b、根据大小按比例分配； c、随机分配。 2.导线全长相对闭合差为（ b ）。

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水利工程测量

a、fx2?fy2； b、fx2?fy2； c、

fD。 D?3. 导线的纵、横坐标增量闭合差按 ( c )分配。

a、边长条数平均； b、观测角个数平均； c、与边长成正比。 4. 经纬仪测图的原理是 ( a )。

a、极坐标法； b、直角坐标法； c、边长交会法。 5.大平仪测图属于( c )测图

a、解析法； b、交会法； c、图解法。

三、问答题（简要回答，每题3 分，共45分）

1.国家测量控制网包括哪些控制网？它们的等级是如何划分的？各级控制网的作用是什么？

包括一、二、三、四等四个等级控制网，总的布设原则是由高级到低级，分级布网，逐级控制

一等三角锁是国家平面控制网的骨干，二等三角网布设于一等三角锁内，是国家的基础平面控制网，三、四等三角网为二等三角网的进一步加密，建立国家平面控制网。

2.工程控制网的等级如何划分？各级控制网的作用是什么？

在国家控制网的基础上布设工程控制网，工程控制网一般分为三级：一级、二级基本控制网及图根控制网。

一级、二级工作网主要用于导线的布设，图根控制网直接供测绘地形图使用。 3.建立平面控制网的方法有哪几种？各有何优缺点？

平面控制网 常用三角测量﹑导线测量﹑三边测量和边角测量等方法建立。 三角测量是建立平面控制网的基本方法之一。但三角网(锁)要求每点与较多的邻点相互通视﹐在隐蔽地区常需建造较高的觇标。

导线测量布设简单﹐每点仅需与前后两点通视﹐选点方便﹐特别是在隐蔽地区和建筑物多而通视困难的城市﹐应用起来方便灵活。随着电磁波测距仪的发展﹐导线测量的应用日益广泛。

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水利工程测量

三边测量要求丈量网中所有的边长。应用电磁波测距仪测定边长后即可进行解算。此法检核条件少﹐推算方位角的精度较低

4. 建立高程控制网的方法有哪几种？ 各有何优缺点？ 高程控制网 主要用水准测量和三角高程测量方法建立。

用水准测量方法建立的高程控制网称为水准网。区域性水准网的等级和精度与国家水准网一致。高程控制网可以一次全面布网﹐也可以分级布设。各等级水准测量都可作为测区的首级高程控制。首级网一般布设成环形网﹐加密时可布设成附合线路或结点网。测区高程应採用国家统一高程系统。小测区联测有困难时﹐也可用假定高程。

三角高程测量是根据两点间的竖直角和水平距离计算高差而求出高程的﹐其精度低於水准测量。常在地形起伏较大﹑直接水准测量有困难的地区测定三角点的高程﹐为地形测图提供高程控制。

5.导线选点时注意哪些问题？

1） 相邻导线之间应通视良好，地势较平坦、便于测角合量距。 2） 点位应选在土质坚实处，便于保存标志和安置仪器。 3） 视野开阔，便于施测碎部。

4） 导线各边的长度应大致相等，除特殊情况外，应不大于350m，也不应小于

50m。

5） 导线点应有足够的密度，分布均匀，便于控制整个测区。 6. 导线的连接边和连接角起什么作用？

7.简述闭合导线内业计算的步骤。 1） 准备工作

将校核过的外业观测数据及起算数据填入“闭合导线坐标计算表”，起算数据

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水利工程测量

用双线标注。 2） 角度闭合差计算。

3） 用改正后的导线左角或右角推算各边的坐标方位角。 4） 坐标增量的计算及其闭合差的调整。 5） 计算各导线点的坐标。

8.附合导线与闭合导线内业计算有哪些不同？ 为什么？

附合导线的坐标计算步骤与闭合导线基本相同，仅由于两者形式不同，志士角度闭合差与坐标增量闭合差的计算稍有区别。

9.简述三等水准测量一测站的观测步骤。

在每一测站上，首先安置仪器，调整圆水准器使气泡居中。分别瞄准后、前视尺估读视距，使前、后视距差不超过2m。如超限，则需移动前视尺或水准仪，以满足要求。然后按下列顺序进行观测，并记入三（四）等水准测量手簿中。

1） 读取后视尺黑面读数：下丝、上丝、中丝。 2） 读取前视尺黑面读数“中丝、下丝、上丝。 3） 读取前视尺红面读数：中丝。 4） 读取后视尺红面读数：中丝。

测得上述8个数据后，随即进行计算，如果符合规定要求，可以迁站继续施测；否则应重新观测，直至所测数据符合规定要求后，才能迁到下一站。

10.测绘地形图前应做哪些准备工作？ 1） 图纸准备。 2） 坐标网格绘制。 3） 展绘控制点。

11.试述经纬仪测图的施测方法。 1） 安置仪器。 2） 定向。 3） 立尺。 4） 观测。 5） 记录。 6） 计算。

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水利工程测量

7） 展绘碎部点。 8） 检查定向。

12.试述等高线的勾绘方法。

1） 连接地性线。

2） 确定地性线上等高线通过的点。 3） 勾绘等高线。

13.数字测图与人工测图(白纸测图)比较有哪些优点？

数字测图是与传统方法比，它具有速度快、劳动强度小、成图质量高等优点。 14.简述数字测图的特点。 1） 点位精度高 2） 改进了作业方式 3） 便于图件的更新 4） 增加了地图的表现力 5） 方便成果的深加工利用

6） 可作为地理信息系统（GIS）的重要信息源 15.地形图的检查验收包括哪些内容？ 1） 图面检查 2） 野外检查 3） 设站检查

四、计算题（1、2题10分，3、4题5分，共30分） 1.根据图3-1中的已知数据及观测数据，在表3-1中计算1、2两点的坐标(注意，图中观测角为右角)。(10分)

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水利工程测量

图3-1

2.如图3-2所示，用双面尺进行四等水准测量，由BM1～BM2 组成附合水准路线，各站观测的黑面下、中、上丝及红面中丝读数均注在图中，在表3-2中进行记录、计算，并判断各项检核计算是否符合限差要求？若符合要求，按附合路线计算A点高程。(10分)

图3-2

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水利工程测量

表3-1附合导线坐标计算表 点 号 A B 1 2 C D ∑ 观 测 角 (右 角) ° ′ ″ 改正数/ (″) 改正后 角值/ ° ′ ″ 120 30 18 104 29 42 212 15 30 145 10 00 170 18 30 647 14 00 18 18 18 72 212 15 48 72 13 54 145 10 18 107 3 36 170 18 48 116 44 48 578.47 -44.49 555.94 -44.63 556.06 93.40 187.81 297.26 坐标方位角(α)/ ° ′ ″ 45 00 00 120 30 00 18 距 离 D/ m 增 量 计 算 值 △x/ m -6 -74.40 -5 57.31 -3 -27.40 △y/ m +6 287.80 +4 178.85 +2 89.29 -74.46 57.26 -27.43 287.86 125.54 178.89 182.80 89.31 155.37 756.06 666.75 487.86 改 正 后 增 量 △x/ m △y/ m 200.00 200.00 坐 标 值 △x/ m △y/ m 辅助计算 αAB=45°00 ′00 ″ α-∑β测=648°14 ′00 ″ -αCD1 =116°46′00 ″ ∑ΔX测=-44.49 ∑ΔY测=555.94 CD1 =116°44′48″ -（XC-XB）=-44.63 -（YC-YB）=556.06 =-603°14′00 ″ fβ=00°1′12 ″ Fx=0.14 FY=-0.12 +4×180°=720°00′00 ″ fβ=±120″ 导线全长闭合差fD=fx2?fy2=0.18 导线全长相对闭合差K=11

水利工程测量

表3-2三(四)等水准测量手簿

自 至 观测者： 记录者： 仪器型号 天气 呈像 年 月 日 开始： 结束 测 后 站 尺 编 下丝 上丝 前 尺 下丝 上丝 方向 及 后视距/m 前视距/m ∑d/m 尺号 号 视距差d/m 黑面 红面 标尺读数/m K+黑 减红/mm 高差 中数/ m 备注 1.913 1 1.531 38.2 0.2 2.133 2 1.413 72 -0.6 1.474 3 0.992 48.2 0.2 1.537 4 1.071 46.6 -0.8 ∑9 检核∑ 1.325 0.945 38 0.2 2.146 1.420 72.6 -0.4 1.515 1.035 48 -0.4 2.822 2.348 47.4 -1.2 ∑10 =206 后 前 后-前 后 前 后-前 后 前 后-前 后 前 后-前 后 前 后-前 1.722 1.135 +0.587 6.509 5.822 +0.687 0 0 0 +0.587 1.773 1.783 -0.01 6.462 6.570 -0.108 -2 0 -2 -0.009 1.233 1.275 -0.042 6.020 5.960 +0.06 0 2 -2 -0.041 K1=4.787 K2=4.687 1.304 2.585 -1.281 5.993 7.372 -1.379 -2 0 -2 -1.280 6.032 6.778 -0.745 25.006 25.746 -0.74 -0.7425 -0.7425 =205 (12)某=-1.2 L=411

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水利工程测量

3. 根据表3-3记录的观测数据，计算各碎部点的水平距离和高程。(5分)

表3-3 测站A 后视B 仪器高i=1.43m 测站高程Ho=126.73m α=90o-∟ 点号 1 2 3 尺间隔 中丝读l/m 0.682 0.713 0.816 数/m 竖盘读数 竖直角 平距 /m 67.95 71.24 81.47 高差 /m 5.59 3.52 -3.22 高程 /m 水平角 m 86o30′ 3o30′ 1.41 1.52 88o19′ 1o41′ 2.02 93o16′ -3o16′ 132.32 60o23′ 130.25 78o19′ 123.51 265o04′ 注：竖盘指标差 x = 0

4. 试用1m的等高距勾绘图3-3中的等高线(图中实线表示山脊线，虚线表示山谷线)。(5分)

图3-3

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水利工程测量

水利工程测量 学 号： 得 分： 作业四

说明：本次作业对应于文字教材10至13章，应按相应教学进度完成。 一、填空题（每空1分，共20分）

1.在地形图上测定图形面积的方法有：解析法、图解法和求积仪法。

2.通过航测方法绘制地形图大体上分为三个阶段：航空摄影、航测外业、航测内业。

3.航测外业工作包括相片联测、航摄相片读取与调绘。

4.把设计图纸上工程建筑物的平面位置和高程，用一定的测量仪器和方法标定到实地上去的测量工作 ，称为测设(放样)。

5.测设(放样)的基本工作包括：水平距离、水平角、高程。

6.测设(放样)点的平面位置有直角坐标法、极坐标法、角度交汇法、距离交汇法四种方法。

7.坡脚线测设方法有：横断面法、平行线法两种。 8.边坡测设方法有：坡度尺法、轴距杆法两种。 二、单项选择题（每题1分，共5分）

1.地形图所能表示地面上的实际精度，主要与（ a ）的大小有关。。 a、地形图比例尺和等高距； b、地物的大小和高度； c、地面坡度大小和等高距。

2.地物点平面位置的精度与（ b ）的大小有关。

a、海拔高程； b、地形图比例尺； c、平面直角坐标。 3.在修建水库的栏水坝或道路的桥涵等工程时，需要知道栏水坝、桥涵的上游（ c ）的大小，以便计算来水量。

姓 名： 教师签名： 27

水利工程测量

a、土地面积； b、地形起伏； c、汇水面积。 4.土石坝坡脚线是指土石坝坡面与（ ac ）的交线。。

a、地面； b、横断面； c、纵断面。 5.极坐标法测设(放样)点的平面位置，需要（ c ）。 a、点的海拔高程； b、放样点到测站点的平距； c、放样点到测站点的平距与放样点方向与起始方向的夹角。 三、问答题（简要回答，每题3 分，共45分） 1.地形图的识读应遵循哪些基本原则?

地形图的识读应遵循“先图外，后图内；先整体，后局部；先地物，后地貌；先主要，后次要；先室内，后室外”的基本原则。

2.地形图的识读有哪些基本内容?

1） 图名、图式 2） 比例尺 3） 坐标与高程系统 4） 图的分幅与编号 5） 地物的判读

6） 地貌的判读

3.在地形图上如何确定点的坐标和高程?

求点的坐标可过点分别做平行于x轴和y轴的两直线，然后按比例尺分别量出两直线的长度再加上相对原点坐标即得该点坐标。

地形图上某点的高程可以根据等高线来确定。凡是位于等高线上的点，其高程均等于等高线所注的高程。当某点位于两等高线之间时，则可用内插法求得。

4.在地形图上如何确定直线的长度、坐标方位角和坡度?

1） 直线量取法

当所量直线段较短且精度要求不高时，可用比例尺或直线直接在图上量取，再按比例尺换算为实地距离，而方位角则用量角器量取。为了量得方位角，事先应通过直线起点画出纵坐标轴得平行线，再量取该平行线北端与直线得夹角，即方位角。 2） 坐标反算法

当所量线段长，甚至跨越图幅或者要求量测精度较高时，可按求点坐标得方法

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水利工程测量

即可过点分别做平行于x轴和y轴的两直线，然后按比例尺分别量出两直线的长度再加上相对原点坐标即得该点坐标。图解直线两端点得坐标，反算出长度和方位角

直线的坡度采用公式： i=

h

d?Mi — 以百分数或千分数表示的坡度； M — 地形图比例尺分母； d — 直线两点间的图上距离；

h — 直线两点间的高差

5.在地形图上如何按给定的坡度选定最短路线?

首先要按照限定的坡度 i、等高距h、图比例尺分母M，求得该路线通过图上相邻等高线之间的平距d。然后以一端点为圆心，d为半径画圆，交临近等高线于一点，以这一点为圆心，d为半径画圆，交下一等高线一点，依次进行，直至路线的另一端点，连接线路两端点和等高线上的交点便得到符合规定的路线。

如果图上两相邻等高线之间的平距大于d，表明实地坡度小于限定坡度，线路可按两点间距离最短的地方绘出。

6.试述用透明方格纸法和几何图形法量算面积的步骤。 1） 几何图形法

用几何图形法确定面积是把图形划分成三角形、体型或平行四边形等最简单的图形，然后用比例尺量出计算面积所需的几何元素，分别计算出它们的面积，各个面积的总和就是所求的图形面积。如果图形的某一部分不规则，可以把这一部分取直，但是应该使曲线在直线内外的面积尽量相等。 2） 透明方格法

要计算图形的面积，先将毫米透明方格纸覆盖在图形上，数出图形内完整的方格数n1和不完整的方格数n2,则面积A可按下式计算：

M21A=（n1+ n2）6（m2）

210M — 地形图比例尺分母

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水利工程测量

7.航摄像片与地形图有何不同？ 1） 在投影方法上不同

地形图是正投影，航摄相片是中心投影。 2） 在表示方法上不同

地形图是用各种规定的地物符号、文字注记及等高线来表示地物、地貌的，而航摄相片是由地物和地貌投影的大小、形状及色调（影像黑白程度）来反映地物、地貌的。相片图的信息虽然丰富，但它不能表示居民地的名称、房屋的性质、河流流速、道路等级，以及地面点高程数值等有意义的内容。因此，航摄相片需要通过野外调绘工作来弥补这些不足。 8. 何谓像片比例尺？如何求得像片比例尺？

航摄相片上某两点间的距离和地面上相应两点间水平距离之比，称为航摄相片比例尺，用

1表示。 M假定地面平坦，相片又水平，则主光轴垂直于像平面与地面。由摄影中心S组成的相似三角形可得出：

1f= MHM — 相片比例尺分母； f — 摄像机的主距（焦距）； H — 航高。

9.试述航摄像片的判读特征及成像规律。

由于地面物体各自存在着许多特征，各种物体的形状、大小、颜色、阴影及相互之间的关系，在相片上必然以相应的影像特征表现出来，在航摄相片上用以识别不同物体的影像特征，称为判读特征。

成像规律：由于相片是中心投影，即使是同一类地物，由于它们的高程、平面位置或相对于摄影机镜头的相对位置不同，其在相片上影像的形状、大小、色调、阴影业会各不相同。只有处于水平位置的平面物体的影像于实地物体基本相似，而位于倾斜面上的物体影像由于中心投影的关系会产生变形，它在不同航摄相片上的影像也不同；倾斜面上的平面物体，由于中心投影的影响，影像产生变形，使相邻像片上同名影像也不一样。高出地面的物体，受中心投影的影响产生投影差，同时

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水利工程测量

产生阴影。

10.测设与测图工作有何区别？测设工作在水利水电工程施工中起什么作用？ 把设计图纸上的工程建筑物的平面位置和高程，用一定的测量仪器和方法标定到实地上去的测量工作，称为测设。测图工作是利用控制点测定地面上地形特征点，按一定比例尺缩绘到图纸上，而施工放样则与此相反。

作用：根据建筑物的设计尺寸，找出建筑物各部分特征点与控制点之间的几何关系，计算出距离、角度、高程等放样数据，然后利用控制点，在实地上定出建筑物的特征点、线，作为施工的依据。 11.施工控制网有哪两种？如何布设？

施工控制网分为平面控制网和高程控制网两种。 1） 平面控制网

平面控制网一般布设成两级：基本控制网，它起着控制水利枢纽各建筑物主轴线的作用，组成基本网的控制点，称基本控制点；另一级是定线网，它直接控制建筑物的辅助轴线及细部位置。

施工控制点必须根据工区的范围和地形条件、建筑物的位置和大小、施工的方法和程序等因素进行选择。基本控制网在施工区域以外，以便长期保存，定线网应尽可能靠近建筑物，便于放样。 2） 高程控制网的建立

高程控制网一般也分两级：一级水准网与施工区域附近的国家水准点连测，布设成闭合（或附合）形式，称为基本网，基本网的水准点应布设在施工爆破区外，作为整个施工期间高程测量的依据；二级水准点是由基本网水准点引测的临时作业水准点，它应尽可能靠近建筑物，以便能进行高程放样。 12.测设的基本工作包括哪些内容？ 1） 已知水平距离的测设

根据一已知点，在要求的方向上，测设另一点，使两点间的距离为设计长度，就是长度放样，或称距离测设。 2） 水平角的放样

在地面测设一水平角，只知道角度的一个方向，另一个方向线需要在地面上标定出来。

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水利工程测量

3） 高程放样

将点的设计高程测设到实地上去。

13.简述距离、水平角和高程的测设方法及步骤。 距离

1） 用钢尺进行长度测设。实地丈量的距离必须加尺长、温度、倾斜等改正后

才等于设计长度。

2） 用测距仪进行长度测设。用光电测距仪进行直线长度放样时，可线在直线

方向线上目测安置反射棱镜，用测距仪测出水平距离，然后前后移动反射棱镜，直至测出的水平距离为设计长度时为止。如测距仪有自动跟踪功能时，可对反射棱镜进行跟踪，直到显示为设计长度为止。 水平角

1） 一般方法：设在地面上已有一方向线OA，按∠AOB=β测设第二方向线

OB，将仪器安置在O点上，在盘左位置，用望远镜瞄准A点，使度盘读数为0°00′00″，然后转动照准部，使度盘读数为β，在视线方向线上定出B′点。再倒转望远镜变为盘右位置，重复上述步骤，在地面上标定出B″点。B″与B′往往不重合，取两点连线的中点B，即OB即为所求方向。

2） 精确方法：按一般方法放出方向线O B′，而后用测回法多次观测∠AO

B′，得角值β′。它与设计角之差为Δβ，改正小角Δβ沿OB方向丈量一整长度l 得b′点，然后从该点做 O B′的垂线，可按角Δβ求出垂线bb′长度，从b′沿垂线方向量bb′长度得b点，即可得到角的另一方向OB。 高程放样

根据附近的水准点用水准测量的方法进行。

14.测设点的平面位置有哪几种方法？并简述各种方法的测设步骤。 1） 直角坐标法 2） 极坐标法 3） 角度交汇法 4） 距离交汇法

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水利工程测量

15. 如何测设平行于坝轴线的控制线?

平行于坝轴的控制线可按一定间隔布设在大坝上、下游边坡及坡面变化处、下游马道中间，以便控制坝体的填筑的进行收方。

测设平行于坝轴线的控制线时，分别在坝轴线的端点安置经纬仪，用测设90°的方法各做一条垂直于坝轴线的横向基准线，然后沿此基准线量取各平行控制线距坝轴线的距离，得各平行线的位置，用方向桩在实地标定。 四、计算题（1题10分，2、3、4、5题5分，共30分） 1.在图4-1中完成如下作业：

(1) 用图解法求出A、B、C点的坐标。

(2) 根据等高线按比例内插法，求出A、B、C点的高程。 (3) 求出A、C两点间的水平距离。 (4) 求出A→C连线的坐标方位角。 (5) 求出A点至B点的平均坡度。

图4-1

A=（1015，525） B（1145，670） C（1095，565）

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水利工程测量

HA=147m HB=164m HC=163.5m AC=(YC?YA)?(XC?XA)=89.44m αac=arctan

22YC?YA=26°33′54″

XC?XAAB=(YB?YA)2?(XB?XA)2=194.74 i=arctan

HB?HA1

=

AB13.89

2.在地面上欲测设一段水平距离AB，其设计长度为29.000m，所使用钢尺的尺

长方程式为：lt ＝[30+0.004+0.0000125(t－20℃)×30]m．测设时钢尺的工作温度为28℃，钢尺的拉力与检定时相同，概量后测得A、B两点间桩顶的高差h＝+0.500m，试计算在地面上需要量出的实际长度。

高程改正

Δh=－h2/2L =-0.004m

L＝29-0.004-0.0000125(28－20℃)×29+0.004=28.997m

3. 如图4-2所示，在地面上要测设一个直角，先用一般方法测设出∠AOB，再测量该角若干测回取平均值为∠AOB＝90°00′36″，又知OB的长度为140m，问在垂直于OB的方向上，B点应该移动多少距离才能得到90°00′00″的角？

B O ⊙ ⊙ A 图4-2

l=L·tanΔβ=140×tan36″=0.024m

4.利用高程为107.581m的水准点A，测设高程为107.881m的B点．设标尺立在水准点A上时的读数为1.356m，再将标尺立于B点上，问在标尺上的读数为多少时，尺底面的高程就是B点的高程？

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水利工程测量

Δh=107.881-107.581=0.3m B读=1.356-0.3=1.056m

5.已知αMN=225°04′00″，已知M点的坐标为XM=104.35m，YM=196.67m；若欲测设的P点坐标为XP=144.24m，YP=155.00m。试计算将仪器安置在M点上，用极坐标法测设P点所需的数据。

α

NM=

αMN-180°=45°04′

αMP=arctan

YP?YM=-46°15′

XP?XM22DPM=(YP?YM)?(XP?XM)=57.69m

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