距离测量的概念及钢尺量距

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建筑工程测量

距离测量的概念及钢尺量距

一、距离测量的概念

距离测量的概念:测定两点之间的水平距离。

测定距离有哪些工程意义呢?例如,在校园地形图测绘中,相邻导线之间除了测定水平角外,还需测定导线长度,才能通过距离推算控制点位坐标,同时需要测定碎步点到控制点的距离,才能依据比例尺将地面实物展绘在平面图纸上。因此,距离测量是工程测量的基本工作之一。

距离测量常用的测距方法有:1.钢尺量距,属于直接量距,适用于平坦地区;2.光电测距,属于间接测距,利用光波在大气中的传播速度及两点间的传播时间,间接测算出距离。其精度高,操作简单,测程远;3. GPS测距,适用于地面点不通视的距离测量,通过GPS卫星定位,利用两点坐标计算距离,也属于间接测距。

二、钢尺量距

在丈量距离时,当地面上两点之间的距离较远或地面起伏较大时,不能用一尺段量完,要分成几段进行丈量。为使所量距离为直线距离,就需要在两点所确定的直线方向上标定若干个中间点,并使这些中间点位于同一直线上,这项工作称为直线定线。距离测量是测量的基本工作,所谓距离是指两点间

的水平长度。如果测得的是倾斜距离,还必须改算为水平距离。

1.丈量工具

(1)钢尺

钢尺又称钢卷尺,是钢制成的带状尺,量距精度较高。尺的宽度为10~15

mm,厚度约为0.4 mm,长度有20 m、30 m、50 m等几种,可卷放在圆形的尺壳内,也可卷放在金属尺架上,如图1。钢尺的基本分划为厘米,每厘米及每米处刻有数字注记,全长或尺端刻有毫米分划。按尺的零点刻划位置,钢尺可分为端点尺和刻线尺两种,如图2所示。钢尺的尺环外缘作为尺子零点的称为端点尺,尺子零点位于钢尺尺身上的称为刻线尺。

图 1 钢卷尺的基本类型

图2 端点尺和刻线尺

【小提示】 ①钢尺易生锈,工作结束后,应用软布擦去尺上的泥和水,涂上机油,以防生锈。

②钢尺易折断,如果钢尺出现卷曲,切不可用力硬拉。

③在行人和车辆多的地区量距时,中间要有专人保护,严防尺子被车辆压过而折断。

④切勿将尺子沿地面拖拉,以免磨损尺面刻划。

⑤收卷钢尺时,应按顺时针方向转动钢尺摇柄,切不可逆转,以免折断钢尺。

(2)皮尺

皮尺又称布卷尺,是用麻线或加入金属丝织成的带状尺,长度有20 m、30

m、50 m等几种,可卷放在圆形的尺壳内。尺上基本分划为厘米,尺面每10 cm和整米处刻有数字注记,尺端钢环的外端为尺子的零点,如图3所示。

皮尺携带和使用都很方便,但是容易伸缩,故量距精度低,一般用于低精度的地形碎部测量和土方工程的施工放样等。

图3 皮尺

(3)标杆

标杆又称花杆,是由直径3~4 cm的圆木杆制成,杆上按20 cm间隔涂有红、白油漆,杆底部装有锥形铁脚,主要用来标点和定线,常用的标杆长度有2

m和3 m两种,如图4(a)所示。另外,也有金属制成的标杆,有的为数节,用时可通过螺旋连接,携带较方便。

图4 标杆和测钎

(4)测钎

测钎用粗铁丝做成,长30~40 cm,按每组6根或11根套在一个大环上,如图4(b)所示。测钎主要用来标定尺段端点的位置和计算所丈量的整尺段数。

(5)垂球

垂球由金属制成,似圆锥形,上端系有细线,主要用于对点、标点和投点。

(6)其他工具

其他工具有弹簧秤(图5)、温度计等,主要用于精密量距。

图5 弹簧秤

2.直线定线

直线定线的方法有标杆目测定线和经纬仪定线。

(1)标杆目测定线

①两点间通视时标杆目测定线。如图5所示,设A、B两点互相通视,要在A、B两点间的直线上标出1、2中间点。先在A、B点上竖立标杆,甲站在A点标杆后约1 m处,目测标杆的同时,由A瞄向B,构成一视线,并指挥乙在1点附近左右移动标杆,直到甲从A点沿标杆的同一侧看到A、1、B三支标杆在同一条线上为止。同法可以定出直线上的2点。两点间定线,一般应由远到近进行定线。定线时,所立标杆应竖直。此外,为了不挡住甲的视线,乙持标杆应站立在垂直于直线方向的一侧。

图5 两点间通视时标杆目测定线

②两点间不通视时标杆目测定线。如图6所示,A、B两点互不通视,这时可以采用逐渐趋近法定直线。先在A、B两点竖立标杆,甲、乙两人各持标杆分别站在C1和D1处,甲要站在可以看到B点处,乙要站在可以看到A点处。先由站在C处的甲指挥乙移动至BC1直线上的D1处,然后由站在D1处的乙指挥甲移动至AD1直线上的C2处,接着再由站在C2处的甲指挥乙移动至D2,这样逐渐趋近,直到C、D、B三点在同一直线上,同时A、C、D三点也在

同一直线上,即A、C、D、B在同一直线上。

图6 两点间不通视时标杆目测定线

(2)经纬仪定线

精确丈量时,为保证丈量的精度,需用经纬仪定线。

如图7所示,欲丈量直线AB的距离,在清除直线上的障碍物后,在A点上安置经纬仪对中、整平后,先照准B点处的标杆(或测钎),使标杆底部位于望远镜的竖丝上后固定照准部。在经纬仪所指的方向上用钢尺进行概量,依次定出比一整尺段略短的A1,12,23,…,6B尺段。在各尺段端点打下大木桩,桩顶高出地面3~5 cm,在桩顶钉一镀锌薄钢板,用经纬仪进行定线投影,在各镀锌薄钢板上用小刀刻出AB方向线,再刻划一条与AB方向垂直的横线,形成十字,十字中心即为AB线的分段点。

图7 经纬仪定线

3.距离丈量

钢尺量距一般需要三个人,分别担任前尺手、后尺手和记录员的工作。

(1)平坦地面的丈量方法。如图8所示,要丈量A、B两点间的距离,丈量前,先进行直线定线,丈量时,后尺手(甲)拿钢尺的末端在起点A,前尺手(乙)拿钢尺的零点一端沿直线方向前进,使钢尺通过定线时的中间点,保证钢尺在AB直线上,不使钢尺扭曲,将尺子抖直、拉紧、拉平。甲、乙拉紧钢尺后,甲把尺的末端分划对准起点A并喊“预备”,同时乙准备好测钎,当尺拉稳、拉平后,甲喊一声“好”,乙在听到“好”的同时,把测钎对准钢尺零点刻画划直地插入地面,这样就完成了第一整尺段的丈量。甲、乙两人抬尺前进,用同样的方法,继续向前量第二整尺段、第三整尺段……量完每一尺段时,后尺手(甲)将插在地面上的测钎拔出收好,用来计算量过的整尺段数。最后丈量不足一整尺段的距离时,乙将尺的零点刻划对准B点,甲在钢尺上读取不足一整尺段值,则A、B两点间的水平距离为

DAB=n×l+q (4-1)

式中 n——整尺段数;

l——整尺段长;

q——不足一整尺段值。

图8 平坦地面的距离丈量

(2)斜地面的丈量方法。

①平量法。如图9所示,当地面坡度不大时,可将钢尺抬平丈量。如丈量AB间的距离,将尺的零点对准A点,将尺抬高,并由记录员目估使尺拉水平,然后用垂球将尺的末端投于地面上,再插以测钎,若地面倾斜度较大,将整尺段拉平有困难,可将一尺段分成几段来平量,如图中的MN段。

②斜量法。如图10所示,当地面倾斜的坡度比较均匀时,可以沿斜坡量出A、B的斜距L,测出A、B两点的高差h或倾斜角α,然后根据式(4-2)或式(4-3)计算AB的水平距离D:

D=√L2-h2 (4-2)

或D=L·cosα (4-3)

图9 平量法量距

图10 斜量法量距

(3)成果处理与精度评定。为了避免错误和提高丈量精度,距离丈量一般要求往返丈量,在符合精度要求时,取往返丈量的平均值作为丈量结果。

距离丈量的精度是用相对误差K来评定的。所谓相对误差,是往返丈量的较差ΔD(=D往-D返)的绝对值与往、返丈量的平均距离D平均[=(D往+D返)/2]之比,最后化成分子为1,分母取两位有效数字的分数形式,即

K=|ΔD|D平均=1D平均/|ΔD| (4-4)

相对误差的分母越大,说明量距的精度越高。通常平坦地区的钢尺量距精度应高于1/3 000,在山区也不应低于1/1 000。