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專技高考申論題 112年 [土木工程技師] 工程測量(包括平面測量與施工測量)

第 一 題

📖 題組:
利用水準測量欲測得P點高程,連測A、B、C三個已知高程點 (HA=21.815m; HB=15.880m; Hc =25.049m),若AP、BP 及 CP 測線長 度分別為0.4km、0.9km 及 1.6km,水準測量標準差為±20mm√K,K為 公里數,並假設權與方差(Variance)成反比。
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

以加權平均法計算P點高程先驗標準差。(10分,有效位數至mm)

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本題測驗平差計算中『加權平均值先驗標準差』的推導。首先依據誤差傳播定律計算各路線高程觀測值的先驗方差,再利用『權與方差成反比』定義各測線之權,最後代入加權平均法之方差公式推求P點先驗標準差即可。

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【解題關鍵】加權平均值的先驗方差等於「單位權方差除以總權」,或等於「各觀測值方差倒數之和的倒數」。 【解答】 Step 1:計算各測線高程觀測值之先驗方差($\sigma_i^2$)

小題 (二)

實際高程差觀測量:l₁=Hp-HA= -2.302 m; l2=Hp- Нв = 3.601 m; l3= Hp-HC = -5.574 m,計算P點高程最或是值以及後驗標準差。 (15分,有效位數至 mm)

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遇到水準網平差或求最或是值題目,首要判斷『權(Weight)』的設定。依題意及水準測量原理,誤差傳播變異數與路線長度成正比,故權與路線長度成反比(p ∝ 1/S)。接著計算各路線獨立推算的高程觀測值,利用加權平均求得最或是值,最後計算觀測量改正數 v,帶入精度評定公式求算單位權後驗標準差與參數(高程)後驗標準差。

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【解題關鍵】利用水準測量權與觀測路線長度成反比之特性(p ∝ 1/S),進行單點高程平差(加權平均),並以最小二乘法觀測量改正數推導參數之後驗標準差。 【解答】 Step 1:計算各路線推算之 P 點高程獨立觀測量 ($H_{Pi}$)

小題 (三)

說明P點高程先驗標準差與後驗標準差的意義。(5分)

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本題測驗平差理論中核心的精度評估概念。看到『先驗』與『後驗』,考生應立即以『平差計算前(基於經驗或儀器規格)』與『平差計算後(基於實際觀測殘差)』作為切入點,並點出兩者在定權及卡方檢定(Chi-square test)評估測量品質上的關聯性。

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【破題】 「先驗標準差」與「後驗標準差」為測量平差中評估精度的兩大指標,兩者核心差異在於「是否基於實際觀測殘差」進行計算,分別代表預估精度與實際成果精度。 【論述】

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