第一节 钢尺量距
一、量距工具
丈量距离的尺子通常有钢尺和皮尺。钢尺量距的精度较高,皮尺量距的精度较低,如图4-1所示。钢尺也称钢卷尺,一般绕在金属架上,或卷放在圆形金属壳内,尺的宽度约10~15mm,厚度约0.4mm,长度有20m、30m、50m等数种。钢尺最小刻划一般为1mm,在整分米和整米处的刻划有注记。按其零点的位置不同,钢尺分端点尺(图4-2)和刻线尺(图4-3)两种。端点尺其前端的端点即为零点,刻线尺其零点位于前端端点向内约10cm处。较精密的钢尺,检定时有规定的温度和拉力。如在尺端刻有“30m”“20℃”“10kg”字样,这是标明检定该钢尺长度时,当温度为20℃,拉力为10kg时,其长度为30m。
图4-1 钢尺和皮尺
图4-2 端点尺
图4-3 刻线尺
除钢尺外,丈量距离还需要标杆、测钎和垂球等工具。较精密的距离丈量还要用拉力计和温度计。
二、直线定线
在距离测量时,当两点间距离较长,或地面起伏不便用整尺段丈量,为了测量方便和保证每一尺段都能沿待测直线方向进行,需要在该直线方向上标定出若干个中间点,这项工作称为直线定线。一般测距时用标杆目估法定线,精密测距时用经纬仪定线。
(一)标杆目估法定
设需要在A、B两点间的直线上定出1、2、…中间点,如图4-4所示。先在端点A、B上竖立标杆,测量员甲站在A点标杆1~2m处,由A标杆边缘瞄向B标杆,同时指挥持中间标杆的测量员乙向左或向右移动标杆,直到A、2、B三个标杆在一条直线上为止,然后用测钎标出2点,同法标定其余各点。
图4-4 标杆目估定线法
(二)经纬仪定线法
如图4-5所示,定线时测量员在A点安置经纬仪,用望远镜十字丝的竖丝瞄准B点测钎,固定照准部。另一测量员持测钎由B走向A,按照观测员的指挥,将测钎垂直插入由十字丝交点所指引的方向线上得1、2、…中间点。
图4-5 经纬仪定线法
三、钢尺量距的一般方法
(一)平坦地面的距离丈量
平坦地面可沿地面直线丈量水平距离。丈量开始时后尺手持钢尺零点一端,前尺手持钢尺末端,按定线方向沿地面拉紧拉平钢尺。这时后尺手将钢尺零点对准插在起点的测钎,口中喊声“好”;前尺手将钢尺边缘靠在定线中间点上,将测钎对准钢尺的某个整数注记处竖直地插在地面上或在地面上做出标志,口中喊声“走”;同时记录员将读数记入记录表中。后尺手就拔起插在起点上的测钎继续前进,丈量第二尺端。如此一尺段一尺段丈量。当丈量到一条线段的最后一尺段时,后尺手将钢尺的零点对在前尺手最后插下的测钎上,前尺手根据插在终点上的测钎在钢尺上读数。这条线段的总长等于各尺段距离的总和。为了防止丈量过程中发生错误和提高距离丈量精度,通常采用往返丈量。距离丈量精度一般采用相对误差衡量。
【例4-1】 已知量得DAB=144.36m,DBA=144.32m,则该段距离丈量的相对误差为
距离测量精度取决于工程要求,一般要求相对误差不应大于1/2000。当往返距离丈量的精度满足要求后,可以取往返丈量的平均值作为最后的结果,本例的测量结果即为:
在计算相对误差时,往、返观测值差数取其绝对值,相对误差表示成分子为1的分数形式,且分母舍整。相对误差的分母越大,说明量距的精度越高。距离丈量的记录、计算见表4-1。
表4-1 距离丈量记录计算表
(二)倾斜地面的距离丈量
若地面坡度变化时,可分段拉平钢尺丈量。为操作方便,可沿标定的方向由高处向低处丈量。如图4-6所示,后尺手将钢尺零端贴在地面,零点对准量测点;前尺手将钢尺抬平(目估水平),将垂球线对在尺面上的某个整数注记处,并在垂球尖所对的地面点插上测钎。丈量到终点时,使垂球尖对准终点的标志,读垂球线所对尺面上的读数。由于返测时由低向高处测较为困难,故可从高处向低处再丈量一次,满足要求的精度后,取两次丈量结果的平均值作为最后结果。
图4-6 倾斜地面的距离丈量
图4-7 倾斜地面的距离丈量
对于图4-7所示的均匀倾斜地面也可沿地面丈量斜距,然后测出起点到终点的高差,再将斜距化成水平距离。设AB两点之间的斜距为D′,高差为h,则AB两点之间的水平距离为
(三)精密量距
当量距精度要求在1/10000,以上时,要用精密量距法。精密量距前要先清理场地,将经纬仪安置在测线端点A,瞄准B点,先用钢尺进行概量。在视线上依次定出比钢尺一整尺略短的尺段,并打上木桩,木桩要高出地面2~3cm,桩上钉一白铁皮。若不打桩则安置三脚架,三脚架上安放带有基座的粥杆头。利用经纬仪进行定线,在白铁皮上划一条线,使其与AB方向重合,并在其垂直方向上划一线,形成十字,作为丈量标志。量距是用经过检定的钢尺或铟瓦尺,丈量组由5人组成,两人拉尺,两人读数,一人指挥并读温度和做记录。丈量时后司尺员要用弹簧秤控制施加给钢尺的拉力。这个力应是钢尺检定时施加的标准力(30m,钢尺,一般施加100N)。前、后司尺员应同时在钢尺上读数,估读到0.5mm。每尺段要移动钢尺前后位置三次。三次测得距离之差不应超过2~3mm。同时记录现场温度,估读到0.5℃。用水准仪测尺段木桩间高差。往返高差不应超过±10mm。