4.1　鋼尺量距

鋼尺量距是利用具有標準長度的鋼尺沿地面直接量測兩點間的距離。按丈量方法的不同它分為一般量距和精密量距。一般量距讀數(shù)至cm，精度可達1/3000左右；精密量距讀數(shù)至mm，精度可達1/30000（鋼卷尺）及1/1000000（因瓦線尺）。

鋼尺分為普通鋼卷尺和因瓦線尺兩種。

普通鋼卷尺，尺面寬10～15mm，厚度0.2～0.4mm，長度有20m、30m和50m等幾種。平時卷放在圓盤形尺殼內(nèi)或金屬尺架上。鋼尺的基本分劃為mm，在每cm、每dm和每m處刻有數(shù)字注記。較精密的鋼尺會在尺端刻有鋼尺名義長度、規(guī)定溫度及標準拉力。根據(jù)零點位置不同，鋼尺有端點尺和刻線尺兩種。端點尺是以尺的最外緣作為尺的零點，如圖4-2（a）所示；刻線尺是以尺前端的某一刻線作為尺的零點，如圖4-2（b）所示。

因瓦線尺是用鎳鐵合金制成的，尺線直徑1.5mm，長度為24m，尺身無分劃和注記，在尺兩端各連一個三棱形的分劃尺，長8cm，其上最小分劃為1mm。因瓦線尺全套由4根主尺、1根8m（或4m）長的輔尺組成，不用時卷放在尺箱內(nèi)。

鋼尺量距的輔助工具有測釬、花桿、垂球、彈簧秤和溫度計。

標桿又稱花桿（圖4-3），用長為2～3m、直徑3～4cm的木桿或玻璃鋼制成。桿上每隔20cm涂以紅白油漆，底部裝有鐵腳，以便插入土中。測釬用粗鋼絲制成，用來標志尺段的起、迄點和計算量過的整尺段數(shù)。垂球用來投點和讀數(shù)。

4.1.1　直線定線

當?shù)孛嫔蟽牲c之間的距離大于鋼尺的一個尺段時，為了不使距離丈量偏離直線方向，就需要在直線方向上標定若干標記，這項工作稱為直線定線。一般丈量中，可用目估定線；丈量精度要求較高時，應采用經(jīng)緯儀定線。

（1）目估定線

如圖4-4所示，設A、B點相互通視，要在兩點的直線上標出分段點1和2。先在A、B上豎立標桿，甲站在A點標桿后約1m處，指揮乙左、右移動標桿，直到甲從A點沿標桿的同一側(cè)看到A、1、B三支標桿共線為止，定出1點。然后利用相同的方法定出2點。目估定線時一般是由遠及近進行定線，以免定點受到已定點的影響。

（2）經(jīng)緯儀定線

設A、B點相互通視，在A點安置儀器，對中整平后，望遠鏡縱絲瞄準B點上目標，制動照準部，望遠鏡上下轉(zhuǎn)動，指揮待定點處的助手左右移動測釬或標桿，直至測釬或標桿的像被縱絲平分。經(jīng)緯儀定線時一般也是由遠及近進行定線。

4.1.2　鋼尺量距的一般方法

（1）平坦地面的量距方法

如圖4-5，先用木樁將A、B點標定出來（樁上釘一小釘），然后在兩點的外側(cè)各立一標桿，清除直線上的障礙物。丈量工作一般由兩人進行，后尺手持尺的零端位于A點，并在A點上插一測釬；前尺手持尺的末端并攜帶一組測釬，沿AB方向前進，行至一尺段處停下。后尺手以手勢指揮前尺手將鋼尺拉在AB直線方向上，當后尺手以鋼尺的零點對準A點并發(fā)出信號“好”時，兩人同時把鋼尺拉緊，保持鋼尺尺面水平，前尺手持測釬對準鋼尺的整尺段刻劃線豎直插下，得到點1，完成了A-1尺段的丈量。隨后，后尺手拔起A點上的測釬與前尺手一起舉尺前行，用同樣方法依次量出1-2、2-3等其他各整尺段，直至最后一段n-B余長。這樣，AB的水平距離為

D_AB=n×尺段長+余長　　（4-1）

（2）傾斜地面的距離丈量

如圖4-6（a）所示，當?shù)貏萜鸱淮髸r，可將鋼尺抬平分段丈量，各段平距的總和即為直線距離。丈量由A向B進行，甲立于A點，指揮乙將尺拉在AB方向線上。甲將尺的零端對準A點，乙將尺的另一端抬起使尺身水平，然后用垂球?qū)⒊叨蔚哪┒送队暗降孛妫俨迳蠝y釬。當?shù)孛鎯A斜度較大，鋼尺抬平有困難時，可將一尺段分成幾段來丈量。這種方法稱為平量法。

當?shù)孛嫫露容^大時，鋼尺抬平比較困難，采用斜量法，如圖4-6（b）所示，可以沿著斜坡面丈量傾斜距離L，測出地面傾角α或兩端點的高差h，然后即可計算AB的水平距離

　　（4-2）

為了防止丈量錯誤，提高丈量精度，需要往返丈量。往返丈量的精度用相對誤差K來衡量，計算公式為

　　（4-3）

式中，K為相對誤差，用分子為1的分數(shù)表示；T為比例尺分母，值越大，精度越高；為往返測的平均值。

鋼尺量距相對誤差在平坦地區(qū)不應大于1/3000，困難地區(qū)不應大于1/1000。若丈量的相對誤差不超限，取作為兩點間的水平距離。

4.1.3　鋼尺精密量距

當量距精度要求高時，需要采用精密量距法。用一般方法量距，相對精度只能達到1/5000～1/1000。要達到更高的精度，則必須采用精密量距方法，其相對精度可達到1/40000～1/10000。但使用的鋼尺必須經(jīng)過尺長檢定，測量時還需使用拉力計和溫度計，以控制鋼尺拉力和測定溫度，進行相應的尺長改正。隨著測距儀的逐漸普及，工程上已經(jīng)很少使用此方法測距。

用檢定過的鋼尺丈量兩木樁之間的斜距。丈量組一般由5人組成：2人拉尺，2人讀數(shù)，1人指揮兼記錄和讀溫度。丈量時，拉直鋼尺置于相鄰兩木樁頂上，并使鋼尺有刻劃線的一側(cè)緊靠十字線。后尺手將彈簧秤掛在尺的零端，以便施加鋼尺檢定時的標準拉力。鋼尺拉緊后，前尺手發(fā)出讀數(shù)口令“預備”，后尺手回答“好”。在喊“好”的一瞬間，兩端的讀尺員同時根據(jù)十字交點讀取讀數(shù)，估讀到0.5mm，記入手簿。每尺段要移動鋼尺位置丈量三次，三次測得的結(jié)果較差視不同要求而定，一般不超過2～3mm，否則要重量。如在限差以內(nèi)，則取三次結(jié)果的平均值，作為該尺段的觀測成果。每一尺段要讀記溫度一次，估讀到0.5℃。由直線起點丈量到終點為往測，往測完畢后立即返測，每條直線所需丈量的測回數(shù)視精度要求而定。

為了將斜距改算成水平距離，需用水準測量方法測出相鄰樁頂?shù)母卟睢Ｋ疁蕼y量宜在量距前、后單獨進行，往返觀測一次，以作檢核。相鄰樁頂?shù)耐⒎禍y高差之差，一般不得超過10mm；如在限差以內(nèi)，取平均值作為觀測成果。

用檢定過的鋼尺量距，結(jié)果D'要經(jīng)過尺長改正、溫度改正和傾斜改正才能得到實際距離D。

（1）尺長改正

尺長改正值為

　　（4-4）

（2）溫度改正

鋼尺丈量時的溫度t與標準溫度t₀不同，從而引起尺長變化，稱為溫度改正，其值為

　　（4-5）

（3）傾斜改正

用水準儀可以測得兩端點的高差為h，則可得該段距離的高差改正值

　　（4-6）

經(jīng)過各項改正后的水平距離為

　　（4-7）

【例4-1】某尺段實測距離為29.8655m，量距所用鋼尺的尺長方程式為：l_t=30+0.005+1.25×10^-5×30（t-20）（m），丈量時溫度為30℃，所測高差為+0.238m，求水平距離。

解　①尺長改正

②溫度改正

③傾斜改正

④水平距離為

4.1.4　鋼尺量距的誤差分析和注意事項

（1）誤差分析

鋼尺量距誤差來源有儀器誤差、操作誤差以及外界環(huán)境引起的誤差。

①尺長誤差。如果鋼尺的名義長度與實際長度不一致，會產(chǎn)生尺長誤差。尺長誤差隨著丈量的距離而累積。因此，必須對鋼尺進行檢定，求出其尺長方程式。

②鋼尺傾斜和垂曲誤差。在高低不平的地面上采用鋼尺水平法量距時，鋼尺不水平或中間下垂而形成曲線，都會使測得的長度比實際要大。因此觀測時應注意鋼尺水平。

③定線誤差。丈量時鋼尺沒有準確地沿著所測直線的方向，而使丈量距離是一組折線，造成丈量結(jié)果偏大，這種誤差即為定線誤差。

④拉力誤差。鋼尺在丈量時所受到的拉力應與標準拉力相同。若拉力變化70N，尺長將改變1/10000，故在一般丈量中，保持拉力均勻即可。精密丈量，則需要使用拉力計。

⑤對點與投點、讀數(shù)誤差。由于觀測者之間配合不協(xié)調(diào)導致對點、投點以及由于感官限制，沒有消除視差等原因都會產(chǎn)生誤差，在丈量時，應認真觀測，配合協(xié)調(diào)。

⑥溫度變化的誤差。鋼尺本身長度會隨溫度變化而變化。另外，距離丈量時測定的是空氣溫度而非鋼尺本身溫度。因此，應選擇半導體溫度計直接量測鋼尺本身溫度。

⑦風等條件的影響。因為外界環(huán)境的影響，會在丈量過程中產(chǎn)生誤差，因此應選擇無風的天氣進行觀測。

（2）鋼尺使用注意事項

①丈量工作結(jié)束后，應用軟布擦拭鋼尺，涂上機油。

②鋼尺卷曲時，不可硬拉，以免折斷。

③新購鋼尺必須經(jīng)過嚴格檢定，獲得精確的尺長改正數(shù)。

④盡量避免在人擠車多的地方丈量，以免被壓而折斷。

⑤鋼尺使用時不應全部拉完，以免鋼尺從其圓形盒或金屬架上脫落。比如30m的鋼尺，每個尺段丈量25m左右即可。

⑥精密量距時應使用經(jīng)過檢定的彈簧秤控制拉力。

⑦量距宜選擇在陰天、微風的天氣進行，最好采用半導體溫度計直接測定鋼尺本身的溫度。

⑧在丈量中采用垂球投點，對點讀數(shù)盡量做到配合協(xié)調(diào)。

⑨注意鋼尺的維護：防銹、防折、防碾壓、防地面拖拉。