工程测量学学习 详细

课程讨论学习部分

1.工程建设三阶段的主要测量工作（共同的？）怎么样理解不同工程测量工作的差异（特殊？）举例说明

在工程建设中，一般工程需要做的工作有：（1）工程规划设计，（2）工程施工建设（3）工程运营管理阶段；

在工程规划阶段，重要的是进行选址以及规划设计以及地形图的测量绘制，面对不同的工程，在选址时,考虑到的因素有一定的差异，比如在建设公路时，要考虑到公路带来的经济效益，当地的地形怎么样，公路的造价成本如何，它的作用大不大，施工难度大不大等因素。在建设大型建筑时，比如鸟巢，需要考虑到，应该在什么地方建设，建设面积有多大，建设的最终的建筑物是否美观等因素；

在工程施工阶段，主要的测量工作是将设计的建筑物的位置、形状、大小以及高程在实地标定出来，方便于施工以及施工的监督和质量管理，具体来讲，是做施工控制网的建立，施工放样，以及竣工测量。不同工程的不同之处目前在我的认知范围中应该是控制网建立的不同，有的工程是建筑方格网，有的是导线网，有的是边角网，还有的是GPS网，面对不同的工程，在竣工后，相应的检核工作的精细程度也存在一些差距

在工程运营管理阶段，主要的任务是工程建筑物的变形监测，主要有变形检测网的建立、工程建筑物、土木建筑物、钢筋混凝土建筑物建等变形的测量工作，不同的建筑物，有关于变形监测的传感器的精度以及数量也存在一些差异，变形监测的网形也有不同

2. 简述测绘与信息的关系，举例说明测绘专题信息系统与基础地理信息系统

测绘与信息的关系，通过专业课的学习，我的认知是测绘就是通过获取信息，通过信息的采集处理，分析，来解决实际的问题。信息是测绘的重要部分，贯穿了测绘的内业以及外业，外业测量信息，内业处理信息。

测绘基础地理信息系统与专题地理信息系统，这很容易让我联想到《地图学》课程中的专题地图与普通地图，在这里可能有一些不恰当，但是可以类比一下。因为普通地图包含的内容没有基础地理信息系统这么全面。在这里我的理解是基础地理信息系统包含专题地理信息系统。对于特定的单位，可能所用到的只有一个方面的地理信息系统，比如下水道公司的下水道管理系统，电力公司的电路线的管理系统，机场的航班线路管理系统等。专题地理信息系统可以简单直观的管理某一个方面，提高工作效率。基础地理信息系统，更多的是将多个专题地理信息系统融合到一起方便总体的布局以及规划，比如城市的扩张需要考虑多个因素，这个时候基础地理信息系统可以起到很大的作用

3.地形图的特点

1.统一的数学基础
地形图选用统一的地图投影，统一的大地坐标系和高程系统，统一的比例尺系列，统一按经纬度分幅与编号。
2.统一的规范与图式符号
各种比例尺地形图是按照国家统一的规范测制的，在规范中对测量方法、测图精度、取舍原则、符号的大小以及整体的规格等都有具体规定。
3.内容详细、几何精度高
图上详细地表示地面各地理要素的分布、数量和质量特征。某些地形图由于比例尺较大，精度较高，可以在图上进行量算工作。

4. 怎样在地形图上面绘制某方向的刨面？

1.定线：确定剖面方向，画出剖面基线
2.找点：找出剖面线与等高线的所有交点
3.取尺：根据要求，选取确定地形剖面图的水平比例尺和垂直比例尺
4.画矩形并作平行线与垂直虚线
5.定位：确定剖面图中点位
6.点点相连：用平滑曲线相连

绘制方向AB的剖面图的具体的流程如下所示：

1. 确定剖面的方向，画出剖面基线AB。
2. 确定垂直比例尺，水平比例尺与原图一致。在原图的下面绘水平线MN，按水平比例尺的大小定出剖面范围为横坐标，按垂直比例尺的大小绘出纵坐标。
3. 点出剖面基线AB与等高线的交点，并从每一个交点向MN线上引垂线。
4. 根据规定的垂直比例尺找出每个垂线点的相应高度。
5. 用平滑曲线把所有点按序连线，即得AB剖面线的地形剖面图。
6. 连接海拔相等的相邻两点时要注意分析等高线图上原两点间的地势高低走势及两点间的海拔高度，从而做到准确平滑过渡。

5. 地形图在工程勘测设计中的应用：工程勘测设计阶段对地形图比例尺的要求

1. 水利工程设计对地形图的要求
   (1)1:1万~1:10万的地形图用来选择水利枢纽的位置和分布；
   (2)1:1万~1:5万进行水库的设计；
   (3)1:1万或1:2.5万选择坝轴线的位置；
   (4)1:2万或1:5万研究各类建筑物的布置方案；
   (5)1:1000（或1:500）进行设计工程各部分位置与尺寸；
   (6)1:1000或1:2000用于布置一些附属建筑物；
   (7)1:500或1:1000进一步精确地确定建筑物的位置和尺寸。

2. 道路工程设计对地形图的要求
   (1)大型桥梁
   （1.1）1:25000或1:50000的现有地形图上研究；
   （1.2）1:1000或1:10000的桥渡总平面图，选择桥位和桥头引线；
   （1.3）1:500~1:5000的桥址地形图以设计主体工程及其附属工程并估算工程数量与费用。
   (2)地下铁道网
   （2.1）1:2000或1:5000用以选定线路的布置；
   （2.2）1:500设计车站、进口大厅、竖井以及用明挖法施工地区。

3. 工业与民用建筑工程设计对地形图的要求
   测绘资料要满足工程规划设计的需要，其主要质量标准是:地形图的精度，比例尺的合理选择、测绘内容的取舍。

6.1 道路中线桩点里程计算方法

6.2 曲线放样点统一坐标的计算方法

6.3 竖曲线高程改化的方法

1、首先计算曲线综合要素，包括直线段长、缓和曲线段长和曲线段长等，并计算主桩点的平面坐标。然后从线路起点开始，使用偏角法或切线支距法，按等间距计算各个加桩点坐标，从而得到中线桩点的里程。

2、使用任意设站极坐标法，把由直线段、圆曲线段、缓和曲线段组合而成的曲线归算到统一的导线测量坐标系统中，这样就便于计算放样元素了。在导线测量坐标系中，已知给定曲线交点JD的坐标（X,Y），ZH与JD连线的方位角A0以及ZH点的里程L0和曲线单元的左右偏情况（用cc表示，cc=-1表示左偏，cc=+1表示右偏），那么只要输入曲线上任意一点的里程LP，就可以求出曲线单元上任意一点的设计坐标。有了统一的坐标，即可求出仪器架设在导线点或其他任意支点上测设曲线的放样元素。

3、测设竖曲线时，根据路线纵断面图设计中所涉及的竖曲线半径R和相邻坡道的坡度i1,i2，计算测设数据。竖曲线元素的计算可用平曲线的计算公式。相应的高程改化值计算公式为：E=x^2/(2*R)

7. 水下地形测绘的特点

1.水下地形图在投影、坐标系统、基准面、图幅分幅及编号、内容表示、综合原则以及比例尺确定等方面都与陆地地形图相一致，但在测量方法上相差较大。
水下地形测量时，每个测点的平面位置与高程一般是用不同的仪器和方法测定。
水下地形测量时，水下地形的起伏看不见，不像陆地上地形测量可以选择地形特征点进行测绘，而只能用测深线法或散点法均匀地布设一些测点。水下地形测量的内容不如陆上的那样多，一般只要求用等高线或等深线表示水下地形的变化

2.利用测深杆、测深绳、回声测深仪等工具测出水深，然后用水面高程减去该点水深即可得到水下地形点的高程

3.在海洋（主要指沿岸海域）水深测量所获得的深度，是从测量时的海面（即瞬时海面）起算的。由于潮汐、海浪和海流等的影响，瞬时海面的位置随时间发生变化,同一测深点在不同时间测得的瞬时深度值是不一样的，为此，必须规定一个固定的水面，作为深度的参考面，把不同时间测得的深度都化算到这一参考水面上去。这一参考水面即称为深度基准面

1956年后，我国采用理论最低潮面作为海图深度基准面。深度基准面的高度从当地平均海面起算。
作用：服务于水下测深数据的后期潮汐改正；绘制航海图，为船舶安全导航；港口工程的建设

4.河道纵断面编绘时同时水位怎样换算。
同时水位=观测水位-水位落差

5.欲测绘一湖泊的水下地形，简述测量方案
（1）测深断面线和断面点的设计与布设。
（2）进行水下地形测量。（利用GPS差分定位测定平面位置，回声测深仪测定水深，从而计算水底点高程，得等深线图）
（3）进行水下横断面测量。
（4）进行水下纵断面图编绘

8. 土方量的计算方法

比较经常的几种计算土方量的方法有：方格网法、等高线法、断面法、DTM法、区域土方量平衡法和平均高程法等
1.断面法：
当地形复杂起伏变化较大，或地狭长、挖填深度较大且不规则的地段，宜选择横断面法进行土方量计算。
土石方量精度与间距L的长度有关，L越小，精度就越高。但是这种方法计算量大, 尤其是在范围较大、精度要求高的情况下更为明显；若是为了减少计算量而加大断面间隔，就会降低计算结果的精度；所以断面法存在着计算精度和计算速度的矛盾。

2.方格网法：
对于大面积的土石方估算以及一些地形起伏较小、坡度变化平缓的场地适宜用格网法。这种方法是将场地划分成若干个正方形格网，然后计算每个四棱柱的体积，从而将所有四棱柱的体积汇总得到总的土方量。

3.DTM法(不规则三角网法)
不规则三角网(TIN)是数字地面模型DTM表现形式之一，该法利用实测地形碎部点、特征，点进行三角构网，对计算区域按三棱柱法计算土方。

4.平均高程法
平均高程法测量时隔20 m测1个碎步点，把所有的碎步点高程相加取平均，作为该测区平均高程。该方法通常被施工单位采用,但该方法误差较大。

回答 2 ：
计算土方量的方法主要有：
DTM、平均高程法、方格网法、等高线法、断面法

（1）DTM法（不规则三角网法）
不规则三角网(TIN)是数字地面模型DTM表现形式之一，该法利用实测地形碎部点、特征点进行三角构网，对计算区域按三棱柱法计算土方。
（2）平均高程法
适用于精度要求不高或者地形较为简单的区域。
（3）方格网法计算
对于大面积的土石方估算以及一些地形起伏较小、坡度变化平缓的场地适宜用格网法。
（4）等高线法
利用现成的绘有等高线的地形图，计算等高线所围的面积，再根据两相邻等高线的高差计算土方量。
（5）断面法
当地形复杂起伏变化较大，或地狭长、挖填深度较大且不规则的地段，宜选择横断面法进行土方量计算。

9. 实地怎样测绘剖面？

1.剖面线端点的测设
将剖面端点按设计坐标测设于地面后，应立即根据周围的控制点采用前方交会、后方交会或其他方法重新测定其坐标及高程。重新测定的坐标与设计坐标之差，应在一定的容许范围内。高程测定可采用三角高程测量或等外水准测量的方法。

2.剖面控制测量
剖面控制测量的任务是在剖面线端点及定向点测量的基础上，在剖面线上建立必要数量的控制点。
根据剖面图的比例尺及剖面线的长度，在剖面线中间尚需布设若干个控制点。

现代剖面图的绘制方法为：外业用全站仪测出剖面上各点的水平距离和高程，记录采用电子手簿或全站仪内存记录，内业采用相应的通讯程序，将数据传输到计算机，经处理，使数据格式符合绘图软件的要求，运行相应绘制剖面图软件，即绘制出剖面图。

10. 不同工程施工阶段测量工作有什么不同？

（1）勘测设计阶段：其测量工作主要是测绘地形图和纵、横断面图。取得这些资料的方法是在所建立的控制测量的基础上进行地面数字化测绘地形图、纵横断面图或数字摄影测量成图。
（2）施工建设阶段：按照设计要求在实地准确地标定建构筑物各部分的平面位置和高程位置，作为施工与安装的依据。工作程序：施工控制网的建立、施工放样、竣工测量。
（3）运营管理阶段：为了监视工程建筑物运营期间安全和稳定的情况，定期进行位移、沉降、倾斜及摇摆的观测，即变形监测

11.1、全站仪的加常数、乘常数、固定误差、比例误差的含义？

11.2、怎样获取某条边的方位角？

11.3、电子测角和光学测角的异同点是什么？

11.4、怎样理解卫星定位测量（GNSS）与测角和测距的关系？

11.5、测绘仪器的标称精度（数字）是什么意思？

1.全站仪的加常数、乘常数、固定误差、比例误差的含义？
加常数K产生的原因是由于仪器的发射面和接收面与仪器中心不一致,反光棱镜的等效反射面与反光棱镜的中心不一致，使得测距仪测出的距离值与实际距离值不一致。因此，测距仪测出的距离还要加.上一个加常数K进行改正。
乘常数是光尺长度经一段时间使用后，由于晶体老化，实际频率与设计频率有偏移，使测量成果存在着随距离变化的系统误差，其比例因子称乘常数R。如果光尺长度变化，则对距离的影响是成比例的影响。所以测距仪测出的距离还要乘上一个乘常数R进行改正。

固定误差：与被测距离大小无关的误差。加常数一般是固定误差
比例误差：与被测距离大小成比例的误差。乘常数一般是比例误差

2.怎样获取某条边的方位角？
当已知或直接测出真北方向时，通过角度测量可获得方位角，即经纬仪先照准真北方向，顺时针旋转至所需测量的那条边，并记录下水平度盘和测微器读数即可；
当已知这条边的两个端点坐标时，通过坐标反算便可得到方位角。

3.电子测角和光学测角的异同点是什么？
主要有两个方面的不同：
(1)传统的光学度盘被绝对编码度盘或光电增量编码器所代替，用电子细分系统代替了传统的光学测微器；
(2)由传统的观测者判读观测值及手工记录变为观测者直接读数并自动记录。

4.怎样理解卫星定位测量（GNSS）与测角和测距的关系？
用仪器测角测距往往会受到天气和电磁环境的干扰导致测量结果质量不高。基于卫星定位的测角测距可以大幅度提升测量结果的精确度

5.测绘仪器的标称精度（数字）是什么意思？
全站仪测距标称精度在全站仪（或者测距仪）说明书中一般标识测距精度如(A+Bppm×D)mm，反映的是全站仪或者测距仪的标称测距精度；不是实际测距精度。

12.1、比较放样与测绘（测量地物地貌）？放样的成果是什么？

12.2、举例说明误差分配的原则。

12.3、要放样101.00m的高程，若周附近有一已知高程点高程为100.00， 采用水准测量方法，叙述放样的过程

12.4、角度放样与距离放样需要具备哪些条件？

1.比较放样与测绘（测量地物地貌）？放样的成果是什么？
(1) 放样是将图纸上的建筑物、构筑物的平面位置与高程在实地用木桩、标石上标定出来；
(2) 测绘是把地面上的一些物体在图纸上描述出来其位置、坐标、高程等。放样和测绘的共同点是使用的仪器和应用的原理和方法相似。
(3) 放样的成果是在实际地面上用木桩、标石标定出来的点或是高程的标志。

2.举例说明误差分配的原则（三个原则）
(1)等影响原则：隧道的贯通测量中误差包括隧道洞外控制测量的误差、隧道洞内导线测量的误差、隧道竖井斜井联系测量的误差、施工的误差等，各测量误差分配按照等影响原则，均为Δ/根号n（n为误差种类数量）；
(2) 忽略不计原则：当测量过程中只计算两种误差，其中一种误差是另一种误差的五分之一到三分之一，则该误差可被忽略不计；
(3) 按比例分配原则：根据经验将误差进行分配。

3.要放样101.00m的高程，若周附近有一已知高程点高程为100.00， 采用水准测量方法，叙述放样的过程。
(1) 在A、B点之间架设水准仪，A点立水准尺，B点立木桩，在木桩侧面立水准尺，
(2) 将水准仪对准A点，假设读数为a，此时的视线高程为Hi=HA+a；此时B点水准尺尺底的读数应为b=Hi-HB。
(3) 上下移动B点木桩侧面的水准尺，直到水准仪的水平视线读数为b时，沿尺底在木桩上画线，该线高程为101.00m。

4.角度放样与距离放样需要具备哪些条件？
角度放样的条件：设计已知的水平角，一个测站点和一个已知方向，或一个测站点和一个已知点；
距离放样的条件：设计已知的水平距离，一个已知点和一个已知方向

课程的课后作业解答

1.1 工程测量学的定义是什么？

一共有三个定义
定义一:
工程测量学是研究各种工程在规划设计、施工建设和运营管理阶段所进行的各
种测量工作的学科。
各种工程包括:工业建设、城市建设、交通工程(铁路、公路、机场、车站、桥梁、隧道)水
利电力工程(河川枢纽、大坝、船闸、电站、渠道)、地下工程、管线工程(高压输电线、输油送
气管道)矿山工程等。一般的工程建设分为规划设计、施工建设和运营管理三个阶段。工
程测量主要包括这三阶段所进行的各种测量工作。

定义二:
工程测量学主要研究在工程、工业和城市建设以及资源开发各个阶段所进行的
与地形和有关信息的采集和处理施工放样、设备安装、变形监测分析和预报等的理论方法和
技术,以及研究对测量和工程有关的信息进行管理和使用的学科,它是测绘学在国民经济和
国防建设中的直接应用。

定义三:
工程测量学是研究地球空间(包括地面、地下水下、空中)具体几何实体的测
量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论、方法和技术的一门应用性学科。它主要以建筑
工程和机器设备为研究服务对象。

广义的工程测量的定义：
一切不属于地球测量，不属于国家地图集范畴的地形测量和不属于官方的测量，都属于工程测量

1.2 按照研究应用的领域以及服务行业，工程测量可以怎么划分？

主要划分为：
线路工程测量，常见的有公路，铁路以及管道铺设等大型工程
水利工程测量，常见有大型水电站，比如三峡水电站
桥梁工程测量，跨海大桥，比如港珠澳大桥
隧道工程测量，遇到大山时的大型隧道工程
建筑工程测量，大型的建筑，比如水立方，鸟巢
矿山测量，在矿山的建设以及开采时所做的测量工作，比如变形监测
海洋测量，海岸线的测量等
军事工程测量，为军事工作所作的一系列的测量工作
工业测量，在工业生产中的测量工作，比如测量产品的运动速度，位置等

1.3 工程测量的内容主要包括哪儿些方面？

工程测量学的主要内容包括:

1. 模拟或数字的地形资料的获取与表达;
2. 工程控制测量及数据处理;
3. 建筑物的施工放样;
4. 大型精密设备的安装和调试测量;
5. 工业生产过程的质量检测控制;
6. 工程变形及与工程有关的各种灾害的监测分析与预报;
7. 工程测量专用仪器的研制与应用
8. 工程信息系统建立等
9. 工程测量中的地形图测绘；根据工程的需要，将施工的地方的地形图测出并且绘制
10. 工程控制网布设及优化设计；优化设计涉及到坐标系的确定，基准选择，仪器与方法选取，网的精度，可靠性，灵敏度等问题
11. 施工放样技术和方法；将设计的抽象的几何实体放样到实地上去，成为具体几何实体所采用的测量方法和技术称为施工放样，机器和设备的安装也是一种放样
12. 工程的变形监测分析和预报，变形监测可以减少一些灾害，对施工的正常以及安全的进行提供保障
13. 工程测量的通用和专用仪器；经纬仪、水准仪、全站仪、是工程测量的通用仪器，光学仪器逐渐的被电子仪器所代替，专用仪器是工程测量学仪器发展最为活跃的领域，主要应用在紧密工程测量领域，包括机械式、光电式以及光机电多传感器集成式仪器或测量系统
14. 工程测量学中的误差以及测量平差理论；

2.1

2.1.1 工程建设规划设计阶段的测量工作有哪些？

2.1.2 工程建设施工建设阶段的测量工作有哪些？

2.1.3 工程建设运营管理阶段的测量工作有那些？

2.1.1
工程建设规划设计阶段的工作有按照自然条件及预期目的进行选址以及规划设计，主要是提供各种比例尺的地形图供规划设计人员进行规划设计，比如在建设铁路时，一般需要经过方案研究、初测、初步设计、定测施工设计等过程。
2.2.2
工程施工阶段的测量工作主要是按照设计要求将设计的建筑物的位置、形状、大小以及高程在实地标定出来，方便进行施工，另外一个方面是作为施工的质量的监督，需要进行工程质量的监理，主要有：施工的控制网的建立，施工放样以及竣工测量，常见的施工的网布设的形状有：建筑方格网，导线网，边角网，GPS网
2.2.3
工程运营阶段测量工作的主要任务是工程建筑物的变形监测，包括有：变形监测网的建立。建筑物变形的测量工作（工程建筑物，土木建筑物，钢筋混凝土建筑物）

2.2 简述测绘信息管理的内容

原答案：
测绘信息的采集：采集方式
测绘信息的处理：传输、加工、存储
测绘信息管理:数据库建设、信息系统建设

我的答案：
工程测量信息管理包括有信息的采集、信息的存储、信息处理，需要通过一个信息系统来进行综合的管理，有数据库的结构、数据库的设计以及输入输出和界面的设计。通过了测绘的信息的管理，使得工程在运行的过程当中能够有条不紊的进行，保证了生产施工的安全，通常一个信息管理系统由多个子系统所构成，比如由数据采集系统，安全系统，办公系统，系统设置与维护等系统

3.1 按照范围和用途分类，测量控制网分为哪几类？按照用途分，工程控制网分为哪几类？

按照范围的分类是：全球控制网，国家控制网以及工程控制网；

按照用途分类是：
测图控制网，作用在于控制测里昂误差的积累，保证图上的内容的精度均匀和相邻图幅的正确拼接
施工（测量）控制网，根据总平面设计和施工地区的地形条件来确定
变形监测网，由参考点以及目标电组成用作与施工的形变量的监测
安装（测量）控制网，通常是大型设备构件安装定位的依据，也是工程竣工后建筑物和设备变形监测以及设备调整的依据

3.2 按照测量方法分类，工程控制网分为哪几类？

按照测量方法分为：
测角网
测边网
边角网
GPS网

3.3 工程控制网的特点以及主要的用途是

工程控制网的特点是：
（1）可以使得控制网的精度更加的均匀
（2）宜用GPS布设，方便与国家控制点的联测
（3）对边长和网的图形没有特别的限制

工程控制网的主要用途是：
（1）为工程建设提供工程范围内统一的参考框架，为各项测量工作提供位置基准，
（2）满足工程建设不同的阶段对测绘在质量（精度、可靠性）、进度和费用等方面的要求
（3）也具有控制全局、提供基准和控制测量误差积累的作用

3.4 工程控制网的基准是什么？有哪儿几种类型？

工程控制网的基准是：
通过网平差求解未知点坐标时给出的已知数据，以便对网的位置、长度、和方向进行约束，使得网平差时具有唯一解

工程控制网的类型可以分为：
（1）约束网：具有多余的已知数据
（2）最小约束网（经典自由网）：只有必要的已知数据
（3）无约束网（自由网）：无必要的已知数据

4.1 工程控制网的质量准则有哪些？各个准则的内涵是什么？

质量准则有：
（1）精度准则
（1.1）总体精度准则，
总体精度准则又包括有：E准则、体积准则、方差准则、平均精度准则、均匀性和各项性准则
（1.2）点位精度和相对点位精度点位精度、相对点位精度
（1.3）未知数函数的精度
（1.4）主分量
（1.5）准则矩阵

（2）可靠性准则
指的是发现或者探测到观测值的粗差的能力和抵抗观测值粗差对平差结果的影响的能力还分为内部可靠性和外部可靠性

（3）灵敏度准则
这条准则仅仅对于变形监测网而言
定义是：在给定的显著水平α0和检验功效β0下，通过对周期观测的平差结果进行统计检验，所能发现的某一位移向量的下界值

（4）费用准则
控制网的费用一般包括设计、造标埋石、交通运输仪器设备、观测、计算、检查等各项费用

4.2 什么是控制网优化设计？优化设计是怎样分类的？方法有哪些？

1. 控制网的优化设计概念：
   进行控制网设计的一种理论和方法，根据给定的要求和实际条件，采用最优化的理论，确定测量控制网最优布设方案的方法

2. 优化设计的分类：
   零类设计：基准设计，网形与观测精度一定的情况下，坐标系和基准的选取和确定的问题。坐标向量协因数阵与网的基准有关
   一类设计：图形设计，在观测精度和坐标向量协因数阵一定的情况下，调整网点的位置
   二类设计：观测精度设计，在网形和坐标向量协因数阵一定的情况下，改变观测精度
   三类设计：对已有网的改进

3. 优化设计的方法：
   （1）解析法：适用于各类设计，通过数学方程表达，用最优化方法解算
   （2）模拟法：适用于一二三类设计，根据经验和准则，通过计算，比较和修改得到最优化的方案

4.3 简述模拟法优化设计的过程

模拟法优化设计是借助测量工作的实验经验和专业知识，为了得到优化解，需要多次的进行网的模拟计算，过程如下：
（1）提出设计任务，得到经过实地踏勘的网图
（2）定初始方案，模拟观测值，进行网平差
（3）对成果分析，找出网的薄弱部分，进行修改
（4）对修改的网再次模拟计算，分析，修改，重复进行
小结：模拟法最好采用人机交互的方式进行

5.1 角度测量包括哪些内容？常用的角度测量的仪器有哪些？这些仪器能够测量什么角度？

角度测量测量包括有：
水平角、竖直角、陀螺方位角、倾角、GPS基线的方向角测量

水平角概念：一点到两个目标点的方向线垂直投影在水平面上所构成的角度
垂直角概念：一点到目标点的视线与水平面的夹角

常见的角度测量仪器有：
经纬仪，分为光学经纬仪和电子经纬仪，以及全自动陀螺经纬仪

不同的经纬仪可以量测的角度分别有：
光学经纬仪、电子经纬仪、陀螺经纬仪、全站仪、GPS接收机、侧倾仪，常见的几种测角仪器可以测量的角度如下：

光学经纬仪：可测量水平角和竖直角，有水平度盘和竖直度盘
电子经纬仪：可以量测水平角和竖直角，使用电子度盘模拟代替光学度盘
陀螺经纬仪：快速测定真北方位角

5.2 距离测量包括哪些内容？常用的距离测量仪器有哪些？这些仪器能测量什么距离？

距离测量包括的内容有：
直接测量：用尺子直接测定地面上两点之间的距离；
间接视距测量：使用装有视距丝装置的测量仪器配合标尺，利用相似三角形原理，简介测定两点之间的距离；
物理测距：利用光波或者电磁波的波长与传播时间的关系来测定两点之间的距离，精度较高

常用的测量仪器有：钢尺，皮尺，全站仪（电磁波测距）

钢尺和皮尺可以测定两点之间的距离，全站仪可以测定测站到目标点之间的距离，在测量距离的仪器中，电磁波测距的方式的精度目前来讲是比较好的（以全站仪为例）

5.3 简述角度测量和距离测量的发展

角度和距离测量的发展随着人类的社会的不断的进步而逐渐的发展，测量的仪器也在发生着日新月异的变化，测量仪器的类型变得多样化，仪器逐渐变得操作简单，测量精度得到提高，在学校的实习中，先学习使用的是光学的经纬仪，相比较全站仪而言，读数麻烦一些，记录也不是特别方便，有了全站仪，无论是操作还是计数，都变得简单了很多。从我们使用过的仪器当中，可以看到角度测量和距离测量的发展，向着更简单的操作方式，更全面的工程应用，测量精度的更高，观测时间的更短发展。

6.1 高程测量包括哪些方法？常用的高程测量仪器有哪些？

高程测量的方法主要有：
（1）几何水准测量
（2）三角高程测量
（3）液体静力水准测量
（4）GPS高程测量
常见的测量仪器有：
电子水准仪
连通器的静力水准测量
经纬仪

6.2 坐标测量的方法有哪些？有哪些测量仪器？

坐标测量的常用方法有：
（1）全站仪测量，推算坐标
（2）使用全球定位系统GPS进行测量
（3）使用激光跟踪仪进行的坐标测量
（4）使用的激光扫描仪进行的坐标测量

6.3 简述水深测量，投点测量的仪器和方法

水深测量：
激光扫平仪器：
里面有激光二极管，二极管发出红色激光，激光束在垂直面上扫描，可以扫描几十米到几百米不等

投点测量：
使用投点仪，用于垂直投点的仪器，可以自动安平提供一条高精度的铅垂线，按照投点的方式不同分为：天顶式投点仪，天底式投点仪，天顶天底投点仪

7.1 设计阶段对地形图比例尺有哪儿些要求？

在施工设计阶段：
对于坝区、厂房地区、船闸船室、引水渠道以及引水隧道的进口等处，测绘1：1000（又是需要1;500比例尺）的地形图，方便详细的设计该工程各部分的位置与尺寸；

对于港口码头的设计，工程的占有的区域面积较小，在初步设计阶段，需要1：1000或者1：2000 的比例尺陆上地形图和水下地形图，便于布置铁路枢纽、仓库、码头、船坞、防洪堤以及其他的一些附属建筑，并且进行方案比较；
在施工设计阶段，应该使用1：500 或者1：1000 比例尺地形图，便于进一步确定建筑物的位置与尺寸

7.2 怎么样在野外实测剖面？

（1）确定剖面图的两个端点，并且在实地进行观测，得到该两个端点的坐标
（2）在两个端点之间选择控制点，保证控制点之间的通视；
（3）利用全站仪，将控制点之间的水平距离，高程距离观测出来
（4）将观测数据绘制成剖面图，整理成果

7.3 叙述方格网法平整土地的过程和方法

方格网平整土地的过程：
（1）在地形图拟建场地内绘制方格网，方格网边长根据地形的复杂程度，地形图以及估算的精度不同而异。
（2）计算设计高程，在满足挖填方量基本平衡的前提下，设计高程可以认为是场地的平均高程。对与处于方格网上不同地方的点，取得的权重应该不同；
（3）给出挖填界线，在地形图上更具等高线内插处设计高程所要求的曲线。
（4）计算填挖高度，各个方格点的挖、填高度为该店的地面高程及设计高程只差，填、挖高度 = 地面高程 - 设计高程
（5）计算挖、填土石方工程量。挖、填土石方量要分别计算，不可以正负相互抵消，计算方法是：

分别计算处挖、填土石方工程量
（6）放样填、挖边界线以及填、挖高度。拟建场内部，按照适当间隔分别放样出设计高程点，用明显标志将这些设计高程点连接成曲线，该曲线即为填、挖曲线

7.4 除了书中所列的内容，地形图还有哪儿些作用？

（1）储存大范围的数字化地形数据用于制作基本地图；
（2）各种建设工程的填挖方计算（课本中的应用）；
（3）军事上的武器自动引导，作战训练模拟；
（4）风景景观分析、通视分析。
（5）道路纵断面坡度分析，水库坝址选择（库容量估计和淹没范围估计）；
（6）通过统计对不同的地形、地貌进行比较，供科学研究用；
（7）计算坡度、坡向，研究日照、雨水排泄、土壤侵蚀等；
（8）将地形和其他信息综合起来，进行土地评价；
（9）用三维图形图像方法对地形的起伏变化进行模拟；
注：本题地形图的应用参考了DEM的应用场景

8 叙述水上水下一体化综合测量系统的作业原理以及方法

9.1 举例说明极坐标点位放样的方法

9.2 举例说明全站仪和GNSS直接放样的方法

全站仪坐标法：
特点：全站仪放样的方法不需要事先计算放样元素，只需要提供坐标，操作相对简单；
操作流程：首先进行反算方位角通过旋转，旋转至放样点的方向，使用棱镜量测出来距离，以此来完成放样；
需要注意：仪器可以实现输入气象元素，进行气象改正；

GNSS直接放样：
特点：GNSS是一种全天候，全方位的新型测量系统，需要一台基准站接收机和多台流动接收机以及用于数据传输的电台；
作业流程：
（1）搜集测区范围内部的控制点资料
（2）坐标转换，将GPS所在的WGS - 84坐标转换为 北京 54,转换参数有：旋转平移以及缩放
（3）在仪器中输入一些工程 参数，例如长轴、偏心率、中央子午线等参数
（4）进行野外作业，最后进行野外的实测，测定放样点
优势：使用GPS RTK 进行放样的时候，不需要考虑到相关的通视条件，相比较全站仪有它的优势所在，操作方便，效率高

9.3 归化法点位放样和一般点点位放样的区别

10.1 道路工程勘测设计阶段的主要的测量工作有

主要做的工作有：进行初测以及定测初测是初步设计提供资料而进行的勘测工作，定测是在初步设计之后，结合现场的实际情况来确定线路的位置；
线路的初测：在这个阶段有插大旗、导线测量、高程测量、地形测量；
插大旗方便在野外寻找到在比例尺地图上选定的线路位置上的点；
导线测量包括有：水平角的观测、边长的测量、导线的联测；
高程测量中，以基平测量沿线路布设水准点，以此来形成高程控制网，中平测量来绘制线路纵断面图以及专业调查；

线路定测：定测阶段主要有：中线测量、线路纵断面测量、水准测量以及线路横断面测量

中线测量：工作的任务是将在带状地形图上的设计好的线路中线测设到地面上，并且使用地桩标定出来，其主要有放线和中桩测设
中桩测量以及曲线测设：在交点确定后，进行中线丈量确定里程桩，同时设置地形、地质地物等加桩，并进行曲线测设
水准测量以及横断面测绘：在此处的测量工作方法以及精度要求同初测阶段一样，横断面测量是作为土方量的计算的依据之一

10.2 道路中线桩（点）的里程是怎样计算的？什么是断链？怎么处理？

道路中线桩点里程计算方法：首先交点的里程为设计值，然后由此计算曲线主点的里程，再测量线桩点到主点的距离，最后获得线桩点里程。

断链：指的是中桩里程与实际里程不符的现象，主要是由于更改设计半径或者计算错误所引起的，断链分为长链和短链，在断链的桩上应该注明来向以及去向的历程和断链的长度，去向的里程减去来向的里程为正叫做短链，反之为负叫做长链；

在处理的时候，全线里程从起点开始连续的计算贯通，以此来消除由于局部该线或者假设起始里程而造成的里程“断链”。

11.1 以地面控制网 GNSS 网为例，简述横向贯通误差预计的方法

11.2 陀螺仪测得的陀螺方位角怎样转换为坐标方位角？