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高考申論題 107年 [土木工程] 平面測量與施工測量

第 一 題

📖 題組:
在二維坐標系中,若 A(XA,YA)及 B(XB,YB)為已知點,C(XC,YC)為未知點,A、B 及 C 三點不共線。今利用測角方式測得∠BAC 及 ∠ABC。
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

以作圖法解釋 C 點坐標(XC,YC)是否能求得?(10 分)

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看到由兩個已知點測量兩個內角來推算第三個未知點,應立刻聯想到平面測量中的「前方交會法」。解題時需透過幾何作圖步驟(畫射線求交點)並結合三角形「角邊角(ASA)」定理,來說明未知點幾何位置的唯一性。

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【破題】 C 點坐標(XC, YC) 能求得。此測量方法於實務上稱為「前方交會法(Forward Intersection)」。 【論述】

小題 (二)

列出觀測方程式解釋 C 點坐標(XC,YC)是否能求得?(10 分)

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本題考查測量學中「前方交會法」的數學模型。解題時應先將觀測量(兩個夾角)轉換為方向角之差,建立以未知點座標為參數的非線性觀測方程式;接著透過比較「獨立觀測方程式個數」與「未知參數個數」,並結合「三點不共線」的幾何條件,論證方程式系統是否存在唯一解。

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【解題思路】利用座標方向角之差表示觀測角度,建立以 C 點座標為未知數的非線性觀測方程式,再以自由度(方程式數量與未知數數量的關係)及幾何條件分析其可解性。 【詳解】 已知:A($X_A, Y_A$)、B($X_B, Y_B$) 為已知坐標,C($X_C, Y_C$) 為未知坐標。觀測量為 $\angle BAC$ 及 $\angle ABC$。

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