精密工程测量复习.doc

一、简述题：1、 精密工程测量与一般工程测量有何差异？ 大型精密工程的规划设计阶段，要研究地形变及局部重力场不均匀性对工程稳定性的影响；对于有统一工艺流程和结构的大型建筑物，除了建立高精度的施工测量控制网外，还要建立高精度的安装测量控制网。精密工程测量要求在控制点上建立稳固的测量标志，并设立强制对中装置；在精密工程测量中，各种外界影响都要考虑。 总之，在精度方面、所使用的仪器工具及测量方法手段有较大的不同，但没有明显的界限。2、 影响深埋标志稳定性的主要因素有哪几个方面？如何减弱其影响？ 基础荷载的变化、地层温度的变化和地下水位的变化。为了提高控制点的稳定性，标志的埋设深度应在不受各种荷载、地层温度保持不变以及地下水位变化的范围以下3、作为精密工程测量控制点的结构一般包括哪几个部分？ 精密测量控制点的结构包括与各类测量仪器连接的上部标志头、作为固定不动点的下部深埋标志，以及支撑标志头的中间支撑体（多用钢管制成）4、 画图说明利用双金属管（杆）标为什么能随时计算出标志的高度变化量？ 设两种金属得热膨胀系数分别为1、2 两管初始长度为l0,当温度变化t后，两管的长度变化量分别为：l1= l01 t l2= l02t其差值为：=l1-l2 该值可由两管顶部的标尺测得。 将以上公式变化得：l1= 所以，可根据两管的长度变化量随时计算出标志的高度变化量。5、 在环型加速器工程布设直伸三角形环型网时，用测高代替测角的根本原因是什么？ 根据测边和测角精度要相互匹配的原则。由于隧道内干扰大，旁折光影响较大，且边长相差悬殊，因此很难达到这样的精度，特别是对较小的锐角更加困难，然而要达到上述的测距精度却是可以做到的。这就是用测高代替测角的根本原因。6、 为了避免调焦对测角精度的影响，在高精度工程测量中其测角的操作程序是什么？为什么不作“2C变动限差”的检验？ 测角操作程序如下： a) 盘左，粗略地瞄准一个目标i ; b) 仔细对光，消除视差， c) 精确瞄准目标，取读数Li， d) 不动调焦镜，盘右，精确瞄准目标，取读数Ri； e) 对于下一个目标i+1,重复a-d几步操作。 对于一测站上：i= A、B、CH、A诸目标， 依次按上述ad步骤操作，这样，可望在每个目标盘左、盘右读数的平均值中消除视准轴变动的不良影响。按照这种新的操作程序测角，不必作“2C变动限差”的检验。7、 在测量工作中，一个好的照准目标应满足哪些要求？ 1) 其形状和大小便于精确瞄准， 2) 没有相位差， 3) 反差大，亮度好。8、 在几何水准测量中，要提高水准测量精度采取的一个重要措施是什么？在工程条件下进行精密水准测量常采用短视线，缩短视线是提高水准测量精度的重要措施。理由：水准测量中仪器置平误差和瞄准读数误差是偶然误差，带水准管的精密水准仪，其气泡居中精度约0.309、 解释准线的含义，用准线替代视准轴有何实际意义？ 准线是在调焦过程中，十字丝交点在物方空间共轭点的轨迹。根据几何光学原理，如果十字丝中心移动的轨迹是一直线，则其共轭点轨迹(即准线)也一定是一直线，虽然这两直线不一定平行。 如果，十字丝中心移动轨迹是直线，水准管轴平行于准线，则将不会产生调焦误差，而并不是象上面所算的会产生很大的误差。 内对光望远镜中十字丝不动，移动的是调焦镜，因此情况与外对光望远镜有些不同。验算证明，当调焦镜沿直线运行时，准线仍近似为一直线，所以上述分析仍然有效。由此可见，用“准线”取代已沿用了多年的“视准轴”概念是具有实际意义的。10、 简述液体静力水准测量的工作原理。利用静止液面传递高程的测量方法是一种古老的测量方法，流体静力水准测量不要求两点之间通视，因此容易克服障碍物的阻挡，并能实现遥测。如图所示，为测定A、B两点的高差h，将静力水准测头1和2分别安置在A、B上。由于两测头内的液体是相互连通的，当静力平衡时，两液面将处于同一水准高程面上。因此由图可得A、B两点的高差为：hAB=H1-H2=(a1-a2)-(b1-b2)式中：a1a2为容器的顶面或读数零点相对于工作底面的高度；b1b2为容器中的液面位置的读数或读数零点到液面的距离。11 影响液体静力水准测量精度的因素有哪些？各种因素的影响该如何减弱和消除？ 气压 为了克服气压变化对确定液面高度的影响，应使作用在各容器液面上的气压相等。因此，通常利用空气导管将各容器上部连接起来（其余部位密封），这样不仅可使作用在各容器液面上的压力保持平衡，而且还可以使液体处于密封状态，减少气压变化，防止液体蒸发。温度 为了减少温度的影响，宜设法减少液面至连通管最低点间的高差，为此，连通管应尽量水平放置而不应让它自然悬垂。为了减小温度变化的影响，在使用精密静力水准测量方法确定高程时，应使系统位于恒温状态；当采用该系统确定两点或多点高差变化时，在各个容器中，若液柱高度相同、各容器温度变化相同，则它们对各容器液面高度的影响相同，而根据其液面高度确定它们之间的高差时，这种影响将被抵消。若各容器的温度变化不等时，对其高差将产生影响。当各容器的液柱高度不同时，即使各容器的温度变化相同，各容器间的高差也会产生影响，克服其影响的一种措施是减小液柱的高度（量程变小），应与其高差的量程相适应。液体对针尖的附着力 从光学读数显微镜可以同时观测到针尖及其倒影，在分划板上有两根平行线，观测时转动测微螺丝让一根线与针尖重合，取读数，然后用另一根线与针尖的倒影重合，再取读数，这时针尖并没有接触液面，这两个读数的平均数就是针尖接触液面时应有的读数。零点差 为了消除零点差对高差的影响，可用交换容器位置往返测量的办法，从往返测所得高差的差数中，求得零点差，高差的平均数中将没有零点差的影响。12 在液体静力水准测量中如何消除观测头（容器）零点差的影响？为了消除零点差对高差的影响，可用交换容器的位置往返测量的方法，从往测所得到的高差的差数中，求的零点差，高差的平均数中将没有零点差的影响13、 预置式溢流盒是如何工作的？利用静力水准测量原理可以测量一些隐蔽点高程的变化，这就要用预置式溢流盒，预置盒里有两个管子通过连通管与外界相通，其中一个口子稍高的是溢流管，口子稍低的是泄水管。溢流管的出口处理设一个墙标式过渡水准点。建筑物竣工后，安放预置盒的地点已不能用一般水准测量方法去测其高程。当需要知道它的高程时，可以用静力水准测量方法测出预置盒中溢流口与过渡水准点之间的高差。为此把装有玻璃管，测针及进水口的测量仪搁在过渡水准点上。把连通管与玻璃管接通，通过进水口注入液体，直到泄水管中有液体流出为止。这时水位与溢流口齐平。用测针就可以测出液面与过渡水准点间的高差了。14、对设备进行精密定位时，其一般工作的步骤是怎样的？设备精密定位的基本过程一般是根据固定在设备上用以表示其几何或物理轴线的测量标志与控制网点的位置关系，计算出定位元素，然后按照计算出的定位元素进行设备的实地定位。15、 简述视准线法的准直原理？以通过固定觇牌和仪器中心的铅垂面与水平面的交线作为基准线，测定中间各点相对基准线的偏离值16、 简述导线法准直测量的原理？导线法准直测量是在基准线的两个端点之间布设导线，将要准直的测点作为导线的转折点。导线的转折角用精密经纬仪直接测定，或者用直伸三角形测高法间接求得。当准直点之间距离较短时，由于仪器对中的影响，直接测角难以达到转折角的精度要求，这时可采用直伸三角形测高法间接推算转折角17、 在激光波带板准直测量工作中，为什么对于不同位置的观测点应制作相应的波带板？ 设在光源S和接收点K之间有一光屏。SK直线与光屏交于O点。在O点处开个小孔，在距O点r的地方A处也开一个小孔。自S点发出的光线可以经O而到达K点。由于衍射作用，也可以经A点而到达K点。随着光程差的不同，抵达K点的光的相位也不同。当光程差满足一定条件时两光会叠加而增强，焦距与像距、物距之间关系式为：为了使K能得到聚光良好的光点或十字线，在不同点上要放相应焦距的波带板。18、 简述平行光管的工作原理？平行光管是十字丝固定在物镜焦面上的镜管在平行光管焦面上放一个十字丝，后面用灯光照明。这时十字丝中心就可作为一个发光点。我们称十字丝中心与物镜光心的连线为平行光管的视准轴。当测量望远镜十字丝中心照准平行光管十字丝中心时，两个视准轴必定相互平行。19、 简述自准直平行光管的工作原理？自准直目镜由目镜、立方镜及照明灯组成。立方镜是由两块直角棱镜组成。在直角棱的斜面上镀上半透膜，所以它一方面可以把来自照明灯的光线反射而照亮十字丝，另一方面又允许来自物镜的成像光线通过它抵达目镜，所以现测员仍可观测到从物镜来的像。自准直平行光管总与平面反射镜一起工作20、 简述利用平行光管的原理用经纬仪测定水准仪i角的方法步骤。、把水准仪和一台J2(或J1)经纬仪面对面地架在一起，使两仪器的望远镜大概同高利用远处目标把水准仪的里远镜凋焦至无穷远，转向经纬仪并把视线放到水平状态(如果是气泡式水准仪，则让气泡居中)，在目镜后放灯光，照明十字丝。经纬仪的视准轴通过水准仪的物镜去瞄准其十字丝。这时两视准轴相互平行了。利用经纬仪的竖直度盘读取视准轴的竖直角，它就等于水准仪的i角。21、简述利用自准直平行光管原理测量两个相交竖直面夹角的方法步骤。22、气象因素对电磁波测距的影响很大，为什么多波测距仪则可在不测定折射率的条件下计算出精确的距离值？23、在精密工程中，对于“规范”中没有明确规定的精度指标，在精度初步选定时该如何考虑？二、填空题：1、 精密工程控制网观测方案的选择是布网时应考虑的重要问题，它与网形、所采用的仪器有关。2、 在精密工程控制网的设计时对于各种可能的网形和观测方案进行模拟计算，从费用、精度、可靠性以及灵敏度等方面检查所设计的网的质量。3、 如下图为一钝角很大的等腰直伸三角形，根据测边和测角精度要相互匹配的原则，在测角时，要求锐角和的测角精度达到0.3。由于外界条件影响较大，且边长相差悬殊，如果直接观测很难达到这样的精度，特别是对较小的锐角更加困难，测边精度却是可以做到的。这时该采取用测高代替测角的方法解决。4、 一般来讲，精密测量控制点的结构包括与各类测量仪器连接的上部标志头、作为固定不动点的下部深埋标志，以及支撑标志头的中间支撑体。5、 影响深埋标志稳定性的主要因素包括如下三方面：基础荷载的变化、地层温度的变化和地下水位的变化。8、好的照准目标可减少观测者疲劳，有利于加快工作速度和提高瞄准精度。好的目标应满足 其形状和大小便于精确瞄准， 没有相位差， 反差大，亮度好。9、在精密水准测量中，除了按规程要求观测外，一个提高水准测量精度重要措施是缩短视线。10、准线是在调焦过程中，十字丝交点在物方空间共轭点的轨迹。11、利用液体静力水准仪进行精密高差测量时，影响确定液面高度的主要因素是微小的气压变化和液体的温度变化，重力变化对液面高度的影响极小。为了克服气压变化对确定液面高度的影响，通常利用空气导管将各容器上部连接起来；为了克服温度变化对确定液面高度的影响，应使系统位于恒温状态；12、视准线法准直测量主要的仪器设备是精度较高的测角仪器或视准仪、固定觇牌和活动觇牌。13、波带板准直测量系统由激光器点光源、波带板装置、光电探测器三部分组成。14、当用望远镜照准平行光管的十字丝时，只能实现两个视准轴相互平行，而不能保证它们相互重合。15、观测时对于照准的平面目标在实际工作中有时不方便，相比之下立体目标可供任何方位的测站进行瞄准，使用方便。但是使用立体目标要设法防止相位差。三、计算、设计题型 1、在精密水准测量时取一个读数的偶然误差m主要是由视线置平误差和瞄准误差的影响组成。这二项误差以角度为单位时基本上是常量，设为m； 以长度为单位时它与视线长成正比。推证：视线越短，水准测量传递高程的误差越小。 2、 在精密距离丈量时，如果用J2经纬仪代替显微镜读数装置，若仪器与标志的距离为2.062 米, 用J2经纬仪观测尺子和标志中心最近的分划线与标志中心之间的水平角度时，（仪器在标志中心一侧其连线与尺子方向垂直），问水平角观测一测回时其由测角造成的距离误差为多少？利用这经纬仪测量尺上刻划（设为a）及标志中心点O 在经纬仪中心J 的水平角（设为）则ao两点间的水平距离为：也就是说角值为100时，ao的水平距离为1毫米，如果测量该水平角的精度为3，则由此引起的长度误差为0.03毫米，3、在测小角法准直测量中，测小角法观测程序是如何设计的？（已知观测点的精度推算测小角的误差、角度的观测方案）4、如下图所示，A、B为基准点，欲测定P点偏离AB直线的距离，在S点放置激光点光源，在K点放置光电探测器，分别在A、P、B点放置相应的波带板，通过K点光电探测器测得A、P、B三点偏离探测器中心分别是6.2mm、4.5mm和2.2mm,各点的位置关系见图所示，求P点偏离AB基准线的距离？ 5、利用平行光管原理检验水准仪i角。 6、利用自准直平行光管原理检验相关平面的平行度、角度。步骤：在合适的地点先在固定物上设置两块平面反光镜P1、P2。在经纬仪的配合下，把这两块反光镜调节到其法线互相平行且水平。然后把构件放在它们中间，在A，B两面上放两块反光镜Pa，Pb。用经纬仪分别测量P1与Pa两平面镜法线间的竖直夹角和水平夹角；P2与Pb两平面镜法线间的竖直夹角和水平夹角7、 设计一装置检验导轨的直线度（提示：自准直平行光管）。在支架上装测微器(上下，左右)。每次不是校正导轨使平面镜达到标准状态(法线平行于视准轴)，而是用测微螺旋转动平面镜达到标准状态，然后记下测微器读数。这样做可以获得一套数据，能说明导轨直线性。测量原理：导轨旁边放着一水槽，槽内置导电液，作为电容器的一个极板。导轨上放一滑车，滑车上安装着一个水平横臂，其一端与导轨顶面接触，另一端伸出一个竖杆，竖杆下端有一板P，作为电容器的另一极板。滑车沿轨道前进时，电容器的可动极板户也随着移动，导轨表面如有高低起伏，极板离液面的距离也就有大小变化，这距离的变化经电容的变化被接收下来。从而可以快速又精确地测量导轨的水平度 8、短边传递方位角（为消除对中误差、和瞄准误差，三联脚架法和平行光管原理）。当准直点之间距离较短时，由于仪器对中的影响，直接测角难以达到转折角的精度要求，这是可采用直伸三角形测高法间接推算转折角 9、建（构）筑物内部点沉降观测（预置式溢流盒）。 10、如下图，在一直伸三角形中，现场情况影响测角的精度，为此用测高代替测角，若已知测边、测高精度，求小角、的精度。11.测高三角网中，若测高h与测边S的精度相同都为ms，求B的中误差？若ms=50m ，环型隧道的半径r=250m,整个环等分60，求mB=？答： 由题可知：ms=50m ，r=250m，n=60，则可得：A=174，B=C=3，S1=26.17m，h=1.37m代入上式得：mB= mC=0.29