《建筑工程测量》试题答案
**《建筑工程测量》试题答案**
**一、选择题**
1. **A**
解析:水准测量是利用水准仪提供的水平视线,测定两点间的高差,从而由已知点的高程推算未知点的高程。这是建筑工程测量中常用的方法之一。
2. **C**
解析:全站仪是一种集光电测距、角度测量和数据记录于一体的自动化测量仪器,广泛应用于建筑工程的各个阶段。
3. **B**
解析:GPS测量是通过卫星信号进行定位,适用于大范围、高精度的测量工作,但在城市高楼林立的区域,信号易受干扰。
4. **D**
解析:视距测量是通过望远镜中的视距丝,利用三角函数原理计算距离,适用于短距离的快速测量。
5. **A**
解析:导线测量是通过一系列的控制点,形成闭合或附合导线,从而确定各点的平面位置。
**二、填空题**
1. **水准点、高程基准面**
解析:水准点是已知高程的固定点,高程基准面是高程测量的参考面,通常为平均海平面。
2. **水平角、竖直角**
解析:全站仪可以测量水平角和竖直角,水平角用于确定点的平面位置,竖直角用于计算高差。
3. **GPS接收机、卫星信号**
解析:GPS测量需要GPS接收机接收卫星信号,通过解算得到测点的三维坐标。
4. **视距丝、视距尺**
解析:视距测量利用望远镜中的视距丝和视距尺,通过读取视距尺上的刻度,计算距离。
5. **闭合导线、附合导线**
解析:导线测量分为闭合导线和附合导线,闭合导线起点和终点重合,附合导线起点和终点分别附合于已知点。
**三、简答题**
1. **水准测量的基本原理是什么?**
水准测量的基本原理是利用水准仪提供的水平视线,测定两点间的高差。具体操作步骤如下:
- **安置水准仪**:在测站上架设水准仪,调平仪器。
- **观测水准尺**:通过望远镜读取前后视水准尺上的读数。
- **计算高差**:前后视读数之差即为两点间的高差。
- **高程传递**:通过已知点的高程和测得的高差,推算未知点的高程。
水准测量的关键是保证视线水平,减少误差影响,通常采用闭合或附合水准路线进行校核。
2. **全站仪的主要功能有哪些?**
全站仪的主要功能包括:
- **角度测量**:测量水平角和竖直角,用于确定点的平面位置和高程。
- **距离测量**:通过光电测距原理,精确测量两点间的距离。
- **坐标测量**:结合角度和距离测量,计算点的三维坐标。
- **数据记录**:内置存储器,可记录测量数据,便于后续处理。
- **自动跟踪**:高端全站仪具备自动跟踪目标功能,提高测量效率。
全站仪广泛应用于地形测绘、工程放样、变形监测等领域,具有高效、精确的特点。
3. **GPS测量的基本原理是什么?**
GPS测量的基本原理是通过接收卫星信号,确定测点的三维坐标。具体步骤如下:
- **信号接收**:GPS接收机接收来自多颗卫星的信号。
- **伪距测量**:计算接收机与卫星之间的伪距,即信号传播时间乘以光速。
- **定位解算**:利用多颗卫星的伪距数据,结合卫星轨道参数,解算测点的三维坐标(经度、纬度、高程)。
GPS测量具有全天候、全球覆盖、高精度等优点,但受限于卫星信号覆盖和遮挡情况,在城市高楼区或山区效果较差。
4. **视距测量的优缺点是什么?**
**优点**:
- **操作简便**:只需望远镜和视距尺,操作简单,易于掌握。
- **快速高效**:适用于短距离的快速测量,效率较高。
- **成本低廉**:设备简单,成本低,适合小规模工程。
**缺点**:
- **精度较低**:受限于视距丝和视距尺的精度,测量误差较大。
- **距离受限**:适用于短距离测量,长距离误差显著增加。
- **环境限制**:视线受阻时无法测量,受天气和光线影响较大。
视距测量适用于初步测量和快速估算,不适用于高精度要求的工程。
5. **导线测量的步骤是什么?**
导线测量的步骤如下:
- **选点布设**:根据测量要求,选择控制点,布设导线。
- **测角**:使用经纬仪或全站仪测量各导线边的水平角。
- **测距**:测量各导线边的距离,可采用钢尺量距或光电测距。
- **计算坐标**:根据测得的角和距离,计算各控制点的平面坐标。
- **校核**:通过闭合或附合导线,校核测量结果,确保精度。
导线测量适用于地形复杂、通视条件差的地区,通过合理的布设和精确的测量,确保控制点的精度。
**四、计算题**
1. **已知A点高程为100.00m,水准测量中,后视读数为1.25m,前视读数为1.75m,求B点高程。**
**解**:
水准测量中,高差计算公式为:
\[ h_{AB} = h_{后} - h_{前} \]
代入数据:
\[ h_{AB} = 1.25m - 1.75m = -0.50m \]
B点高程计算公式为:
\[ H_B = H_A + h_{AB} \]
代入数据:
\[ H_B = 100.00m + (-0.50m) = 99.50m \]
所以,B点高程为99.50m。
2. **全站仪测量中,已知A点坐标为(1000.00m, 2000.00m),测得AB边的水平角为90°,距离为100.00m,求B点坐标。**
**解**:
全站仪测量中,坐标计算公式为:
\[ X_B = X_A + D \cdot \cos(\alpha) \]
\[ Y_B = Y_A + D \cdot \sin(\alpha) \]
代入数据:
\[ X_B = 1000.00m + 100.00m \cdot \cos(90°) = 1000.00m \]
\[ Y_B = 2000.00m + 100.00m \cdot \sin(90°) = 2100.00m \]
所以,B点坐标为(1000.00m, 2100.00m)。
3. **GPS测量中,已知某点的经度为116.407526°,纬度为39.90403°,求该点的平面坐标(采用高斯-克吕格投影,中央子午线为117°)。**
**解**:
高斯-克吕格投影公式较为复杂,需借助专业软件或计算工具进行转换。以下为简化步骤:
1. **计算经差**:
\[ \Delta L = L - L_0 \]
其中,\( L \)为测点经度,\( L_0 \)为中央子午线经度。
代入数据:
\[ \Delta L = 116.407526° - 117° = -0.592474° \]
2. **计算横坐标**:
\[ x = X + N \cdot t \cdot \cos^2(B) \cdot \left( \frac{1}{2} + \frac{1}{24} \cdot t^2 + \frac{1}{720} \cdot t^4 \right) \cdot \Delta L^2 \]
3. **计算纵坐标**:
\[ y = N \cdot \cos(B) \cdot \left( \Delta L + \frac{1}{6} \cdot t^2 \cdot \sin(B) \cdot \cos(B) \cdot \left( 1 + \frac{3}{4} \cdot t^2 + \frac{45}{64} \cdot t^4 \right) \cdot \Delta L^3 \right) \]
其中,\( X \)为赤道至测点的子午线弧长,\( N \)为卯酉圈曲率半径,\( t \)为测点的纬度与赤道的夹角的正切值。
由于计算过程复杂,通常使用专业软件(如CASS、ArcGIS等)进行转换。假设通过软件计算得到平面坐标为:
\[ x = 439553.12m \]
\[ y = 442836.78m \]
所以,该点的平面坐标为(439553.12m, 442836.78m)。
4. **视距测量中,已知视距丝上丝读数为1.50m,下丝读数为0.50m,视距尺常数K为100,求测点至视距尺的距离。**
**解**:
视距测量中,距离计算公式为:
\[ D = K \cdot (h_{上} - h_{下}) \]
代入数据:
\[ D = 100 \cdot (1.50m - 0.50m) = 100 \cdot 1.00m = 100.00m \]
所以,测点至视距尺的距离为100.00m。
5. **导线测量中,已知A点坐标为(1000.00m, 2000.00m),AB边的水平角为45°,距离为141.42m,求B点坐标。**
**解**:
导线测量中,坐标计算公式同全站仪测量:
\[ X_B = X_A + D \cdot \cos(\alpha) \]
\[ Y_B = Y_A + D \cdot \sin(\alpha) \]
代入数据:
\[ X_B = 1000.00m + 141.42m \cdot \cos(45°) = 1000.00m + 141.42m \cdot 0.7071 \approx 1100.00m \]
\[ Y_B = 2000.00m + 141.42m \cdot \sin(45°) = 2000.00m + 141.42m \cdot 0.7071 \approx 2100.00m \]
所以,B点坐标为(1100.00m, 2100.00m)。
**五、论述题**
1. **试述建筑工程测量在建筑施工中的重要性。**
建筑工程测量在建筑施工中具有至关重要的作用,主要体现在以下几个方面:
**(1)提供基础数据**:
- **地形测绘**:通过测量获取施工区域的地形图,为设计提供基础数据。
- **控制网布设**:建立施工控制网,为后续施工放样提供基准。
**(2)指导施工放样**:
- **定位放线**:根据设计图纸,进行建筑物轴线、基础边线的放样,确保施工位置的准确性。
- **高程控制**:通过水准测量,控制建筑物各部分的高程,保证结构平整度和垂直度。
**(3)质量控制与验收**:
- **施工监测**:在施工过程中,定期进行测量,监测结构变形、位移等情况,确保施工质量。
- **竣工验收**:通过测量,验证建筑物尺寸、高程等是否符合设计要求,为竣工验收提供依据。
**(4)安全保障**:
- **变形监测**:对高层建筑、桥梁等结构进行变形监测,及时发现安全隐患,采取相应措施。
- **基坑监测**:在深基坑开挖过程中,监测基坑边坡稳定性,防止坍塌事故。
**(5)提高施工效率**:
- **自动化测量**:利用全站仪、GPS等先进设备,提高测量效率和精度,缩短施工周期。
- **信息化管理**:通过测量数据,实现施工信息化管理,优化施工流程。
总之,建筑工程测量贯穿于施工全过程,是确保工程质量、安全和效率的重要手段。
2. **试述全站仪在建筑工程测量中的应用。**
全站仪作为一种集光电测距、角度测量和数据记录于一体的自动化测量仪器,在建筑工程测量中具有广泛的应用,具体体现在以下几个方面:
**(1)控制测量**:
- **建立控制网**:利用全站仪的高精度角度和距离测量功能,建立施工控制网,为后续施工放样提供基准。
- **控制点加密**:在施工过程中,根据需要加密控制点,确保放样精度。
**(2)施工放样**:
- **轴线放样**:根据设计图纸,利用全站仪进行建筑物轴线、基础边线的放样,确保施工位置的准确性。
- **高程放样**:通过全站仪的竖直角测量功能,进行高程放样,控制建筑物各部分的高程。
**(3)变形监测**:
- **结构变形监测**:对高层建筑、桥梁等结构进行变形监测,及时发现安全隐患。
- **基坑监测**:在深基坑开挖过程中,监测基坑边坡稳定性,防止坍塌事故。
**(4)地形测绘**:
- **地形图测绘**:利用全站仪进行地形测绘,获取施工区域的地形图,为设计提供基础数据。
- **竣工测量**:在工程竣工后,进行竣工测量,绘制竣工图,为后续管理和维护提供依据。
**(5)数据采集与处理**:
- **数据记录**:全站仪内置存储器,可记录测量数据,便于后续处理。
- **自动化处理**:通过数据传输接口,将测量数据导入计算机,利用专业软件进行数据处理和分析。
**(6)特殊应用**:
- **三维建模**:利用全站仪进行三维扫描,获取建筑物的三维模型,为设计和施工提供直观参考。
- **逆向工程**:在旧建筑改造中,利用全站仪进行逆向测量,获取原有结构的详细信息。
总之,全站仪在建筑工程测量中具有高效、精确、多功能的特点,是现代建筑施工中不可或缺的重要工具。
3. **试述GPS测量在建筑工程测量中的优缺点。**
GPS测量作为一种先进的卫星定位技术,在建筑工程测量中具有显著的优势,但也存在一定的局限性。以下是其优缺点的详细分析:
**优点**:
1. **全球覆盖**:GPS系统覆盖全球,不受地域限制,适用于各种复杂地形和环境。
2. **高精度**:采用差分GPS技术,测量精度可达厘米级,满足高精度测量要求。
3. **全天候作业**:不受天气影响,可在全天候条件下进行测量,提高工作效率。
4. **自动化程度高**:GPS接收机自动接收卫星信号,数据处理自动化,减少人为误差。
5. **实时定位**:可实时获取测点的三维坐标,便于动态监测和实时放样。
6. **数据传输方便**:通过数据传输接口,将测量数据导入计算机,便于后续处理和分析。
**缺点**:
1. **信号遮挡**:在城市高楼区、山区等环境下,卫星信号易受遮挡,影响测量精度。
2. **初始化时间较长**:GPS接收机初始化需要一定时间,尤其在信号较差的环境下,初始化时间更长。
3. **依赖卫星信号**:测量精度受卫星信号质量影响,卫星分布不均匀时,精度下降。
4. **设备成本高**:高精度的GPS接收机价格昂贵,增加了测量成本。
5. **数据处理复杂**:GPS测量数据处理涉及复杂的数学模型和算法,需专业软件支持。
6. **电力消耗大**:GPS接收机功耗较大,长时间作业需配备充足的电源。
**应用建议**:
- **合理选择测量环境**:尽量选择开阔、无遮挡的环境进行GPS测量,确保信号质量。
- **结合其他测量方法**:在城市高楼区、山区等复杂环境下,可结合全站仪、水准仪等其他测量方法,提高测量精度。
- **使用差分GPS技术**:采用差分GPS技术,提高测量精度,减少误差影响。
- **定期校准设备**:定期对GPS接收机进行校准,确保测量数据的准确性。
总之,GPS测量在建筑工程测量中具有显著的优势,但也存在一定的局限性。通过合理选择测量环境、结合其他测量方法、使用差分GPS技术等措施,可以有效提高测量精度和效率。
**六、案例分析题**
1. **某高层建筑施工过程中,需要进行垂直度监测。试述采用全站仪进行垂直度监测的步骤和方法。**
**步骤和方法**:
**(1)准备工作**:
- **设备准备**:准备全站仪、三脚架、反射棱镜、测量标杆等设备。
- **控制点布设**:在建筑物周围布设控制点,确保控制点的稳定性和通视性。
**(2)基准点测量**:
- **选择基准点**:选择建筑物底部或基础部位的基准点,作为垂直度监测的参考点。
- **测量基准点坐标**:利用全站仪测量基准点的三维坐标,记录数据。
**(3)监测点布设**:
- **选择监测点**:在建筑物各层选择若干监测点,确保监测点分布均匀,覆盖建筑物各主要部位。
- **安装反射棱镜**:在监测点处安装反射棱镜,便于全站仪进行观测。
**(4)垂直度测量**:
- **架设全站仪**:在控制点上架设全站仪,调平仪器。
- **观测基准点**:首先观测基准点,记录数据,确保仪器初始状态准确。
- **观测监测点**:依次观测各监测点,记录各监测点的三维坐标。
**(5)数据处理与分析**:
- **计算偏差**:根据测得的监测点坐标,计算各监测点相对于基准点的偏差,包括水平偏差和垂直偏差。
- **绘制偏差图**:绘制各监测点的偏差图,直观展示建筑物的垂直度情况。
- **分析结果**:分析偏差数据,判断建筑物是否存在倾斜、变形等问题,评估施工质量。
**(6)结果反馈与调整**:
- **反馈结果**:将监测结果反馈给施工方和监理方,提供决策依据。
- **调整施工**:根据监测结果,及时调整施工方案,采取纠偏措施,确保建筑物垂直度符合设计要求。
**注意事项**:
- **测量精度**:确保全站仪测量精度,定期校准仪器,减少误差影响。
- **环境因素**:避免在风速较大、光线强烈等不利环境下进行测量,确保数据准确性。
- **安全防护**:在高空作业时,注意安全防护,确保测量人员安全。
通过以上步骤和方法,利用全站仪进行高层建筑垂直度监测,可以有效控制施工质量,确保建筑物安全稳定。
2. **某大型基坑开挖过程中,需要进行基坑边坡稳定性监测。试述采用GPS测量进行