المحاضرة-2-قياس-الأطوال-والمسافات

1. د . حامد عبدالقادرضوقسم الهندسةكلية الهندسة المعمارية– جامعة سبها علم المساحةSurveying

2. Details of Lecturer • Course Lecturer: Dr. H.A. ALGASSI • Email: Agassi78@gmail.com, • Tel. No. : 00218944233827

3. المحاضرة الثانية قياس الأطوال والمسافات Length and Distance Measurement

4. مفردات محاضرة اليوم • الباب الأول : مقدمة عامة عن قياس الأطوال والمسافات • الباب الثانى : الطرق المباشرة لقياس الأطوال • الباب الثالث : الطرق الغير مباشرة لقياس المسافات • الباب الرابع : الأدوات المساعدة فى أعمال قياس الأطوال • الباب الخامس : الخطوات العملية لقياس الأطوال • الباب السادس : بعض الأعمال الحقلية باستخدام الشريط • الباب السابع : العقبات والعوائق والأخطاء فى قياس الأطوال

5. الباب الأول مقدمة عامة عن قياس الأطوال والمسافات

6. 1.1 تعريف الطول والمسافةDefinition of Length and Distance • يعتبر قياس الأطوال والمسافات هو أساس كل الأعمال المساحية حيث تقاس فىالطبيعة وتظهر المساقط الأفقية لها على اللوحات المساحية . • تعريف الطول : هو البعد بين طرفى هدف مقاس على سطح محدد ، وهو أحدالأركان الأساسية للأشكال ثلاثية الأبعاد ( طول – عرض – ارتفاع ). • تعريف المسافة : هو البعد بين هدفين فى الفراغ . • علما بأن كثيرمن المراجع المساحية لا تفرق كثيرا بينهما

7. 2.1 الفرق بين أعمال الرصد وأعمال القياسObservation vs. Measurement • أعمال الرصد : هى الأعمال التى تتم للحصول على قيمة منفردة واحدةمباشرة وبدون تصحيح من الجهاز أو الأداة المساحية . مثل قراءةواحدة لمسافة بالشريط أو زاوية واحدة بالتيودوليت . • أعمال القياس : هى الأعمال التى تتم (قبل وأثناء وبعد ) عملية الرصدللحصول على القيمة المساحية النهائية (الأقرب للقيمة الحقيقية ). • أعمال قبل الرصد : المعايرة - ضبط الجهاز على النقطة ..... • أعمال أثناء الرصد : التوجيه – شد الشريط – قراءة الجهاز ...... • أعمال بعد الرصد : أخذ متوسطات للأرصاد – جداول الحسابات ..... • الشخص العادى يستطيع القيام بأعمال الرصد بسهولة ولكن مهندسالمساحة فقط هو الذى يستطيع القيام بأعمال الرصد والقياس الصحيح .

8. 3.1 طرق قياس الأطوال والمسافات • توجد طرق مختلفة لقياس الأطوال والمسافات وتختلف فيما بينها تبعا للأدوات • والأجهزة المستخدمة وسرعة القياس والدقة الناتجة من الطريقة المستخدمة . • وبصفة عامة يمكن تقسيم طرق القياس الى : • الطرق المباشرة للقياس (قياس الأطوال ) • Direct Methods of Measuring Lengths • الطرق الغير مباشرة للقياس ( قياس المسافات ) • Indirect Methods of Measuring Distances

9. الباب الثانى الطرق المباشرة لقياس الأطوال Direct Methods of Measuring Lengths

10. 0.2 الطرق المباشرة لقياس الأطوال Direct Methods of Measuring • تنقسم طرق القياس المباشر الى طرق تقريبية وطرق دقيقة: • القياس بالخطوة Pacing • عداد السيارة Car Odometer • عجلة القياس Measuring Wheel • الجنزير Chain • الشريط Tape

11. 1.2 القياس بالخطوة PACING • طريقة أساسية وتقريبية لقياس أطوال الخطوط . • لا تحتاج مهارة من الراصد . • طريقة جيدة للتحقق من الطول المقاس بطرق أخرى . • تستخدم فى أعمال الاستكشاف المبدئى . • تصلح للخرائط ذات المقياس الصغير . • الدقة تصل من 50/1 الى 100/1

12. 2.2 عداد السيارة Car Odometer • الفكرة الأساسية هى حساب الطول من عدد لفات الإطار . • سهل الاستخدام ولا يحتاج لتقنية فى التشغيل ويستخدم فى أعمال الاستكشاف والقياس التقريبى للحدود والمسافات الكبيرة نسبيا . • يمكن من خلاله التحقق من الطول المقاس بوسيلة أخرى . • يقيس مسار السير الفعلي فى المرتفعات والمنخفضات ولذلك لا يمكن تحديد المسقط الأفقي للطول . • الدقة تصل الى 50/1

13. 3.2 عجلة القياسMeasuring Wheel • تعتمد على نفس تقنية عداد السيارة . • وسيلة اقتصادية لقياس الأطوال . • الدقة تتوقف على طبوغرافية الأرض ، ولذا لا يمكن الحصول على المسقط الأفقى . • -يستخدم فى أعمال الاستكشاف والقياس التقريبى لأطوال الحدود والأطوال الكبيرة . • تستخدم فى أعمال الحصر بالمشروعات ذات الامتداد الطولى وخاصة أعمال الطرق . • الدقة تصل الى 200/1

14. 4.2 الجنزير Chain • طريقة قديمة للقياس المباشر للأطوال بدقة عالية . • الطول 20 متر وهذا يمثل وحدة القياس الأساسية فى علم المساحة . • يتكون من 100 سيخ من الصلب والسيخ يسمى عقلة ، حيث طول العقلة الواحدة 20 سم. • تتصل كل عقلة بالأخرى بواسطة 3 حلقات من الصلب ، ويتدلى من الحلقة الوسطى علامة نحاسية تدل على التدريج . • ينتهى طرفى الجنزير بمقبضين من النحاس . • من عيوبه ثقل وزنه وصعوبة فرده وتجميعه فى الموقع . • الدقة تصل من 500/1 الى 1000/1

15. 5.2 الشريط Tape • طريقة حديثة لقياس الأطوال بدقة . • أطواله عادة تكون ( 1 – 2 -3 -4 – 5 للمعماريين ) أو ( 10-20 -30 -40 – 50 -100) • يسمى الشريط تبعا للمادة المصنوع منها وينقسم الى : • شريط تيل Linen Tape (cloth) • شريط معدنى (فايبرجلاس Metallic (Fiberglass) ( • شريط صلب Steel Tape • شريط إنفار Invar Tape • شريط صلب جيبى Pocket Steel Tape • شريط قياس رقمى Digital Measuring Tape • الشريط الدوار Rolling Tape • تصل الدقة بعد التصحيحات من 1000/1 الى 5000/1 والقياسات الدقيقة بشريط الانفار تصل من 10000/1 الى 300000/1

16. 1.5.2 شريط تيل Linen Tape (cloth) • نسيجه مصنوع من الكتان وموجود داخل حافظة جلدية قوية . • عرضة يتراوح من 12 -15 مم • أطواله تتراوح من 10 إلى 30 متر. • يمكن إعادة لفه داخل العلبة فى حالة عدم الاستخدام . • التدريج يبدأ من حلقة معدنية مثبته فى بدايته . • يحدث به انكماش إذا تعرض للرطوبة . • يتغير طول الشريط تبعا لقوة الشد أثناء القياس .

17. 2.5.2 شريط معدنى (فايبرجلاس Metallic (Fiberglass) ( • صورة محسنة من الشريط التيل حيث أن نسيجه مصنوع من الكتان أيضا ولكن مدعم من الداخل بأسلاك من النحاس المرن . • عرضة حوالى 16 مم، وله عدة أطوال مختلفة . • التدريج يبدأ من حلقة معدنية مثبته فى بدايته . • لا يحدث به انكماش إذا تعرض للرطوبة . • لا يتغير طول الشريط كثيرا بقوة الشد أثناء القياس .

18. 3.5.2 شريط صلب Steel Tape • مصنوع من الصلب المرن . • معرض للصدأ فى حالة تعرضه للرطوبة . • عرضه من 6 - 10مم ، وله عدة أطوال مختلفة • معامل تمدده قليل ولذلك طوله لايتأثر بالشد أثناء القياس. • سهل الكسر والانحناء ولذا يفضل عدم استخدامه فى قياس الطرق أثناء سير المركبات . • يستخدم فى الأعمال المساحية المطلوب فيها دقة عالية .

19. 4.5.2 شريط إنفار Invar Tape • مصنوع من سبيكة لا تصدأ مكونة من 46 % من الصلب و 36 % من النيكل . • معامل تمدده قليل جدا، ولذلك طوله لا يتأثر بالشد أثناء القياس . • عرضه 6 مم، وله عدة أطوال مختلفة . • يستخدم فى الأعمال المساحية المطلوب فيها دقة عالية جدا. • سهل الكسر والانحناء ولذا يجب استخدامه بعناية . • يستعمل فى قياس خطوط القاعدة الخاصة بشبكة المثلثات .

20. 5.5.2 ترقيم وتدريج الشريطTape Marking and Graduation • التدريج : أصغر وحدة على الشريط ، قد تكون سنتيمترات أو ملليمترات . • الترقيم : القيم المكتوبة على الشريط وقد يكون مرقم الى أمتار صحيحة وديسيمترات وسنتيمترات أو يضاف على هذا الملليمترات . • قبل بدأ استخدام الشريط يجب معرفة نقطة البداية ومعرفة طريقة ترقيم الشريط . • بالنسبة لبداية الترقيم فقد تكون من بداية الحلقة المعدنية أو من آخرها أو يبدأ الترقيم مثلا بعد 10 سم .

21. 6.5.2 أمثلة لبداية ترقيم الشريطTape Zero Point

22. 7.5.2 الشريط الصلب الجيبىPocket (Handy) Steel Tape • شريط من الصلب طوله من 1 – 10 م . • يستخدم لرفع التفاصيل البسيطة . • يستخدم لرفع المقاسات الداخلية والخارجية . • مزود بمثبت للمسافة Lock • قطاعه العرضي منحنى لتلافى الانحناء

23. 7.5.2 الشريط الدوار Rolling Tape • يستخدم لقياس الأطوال على الحوائط والأسطح . • المدى يصل الى 30 متر ،ويمكنه تقسيم الطول المقاس حتى 10 أقسام . • يصدر صوت تحذيرى فى حالة الإنحراف عن الخط المستقيم • يحتفظ بالقراءات فى ذاكرة داخلية ومزود بآلة حاسبة لتجميع المسافات . • مزود بشاشة رقمية LCD Display

24. 7.5.2 شريط قياس رقمى Digital Measuring Tape • عبارة عن شريط صلب بطول 5 م. • عرضه يتراوح من 16-19مم ويقرأ حتى 1مم. • سهل الاستخدام ومزود بذاكرة لحفظ القياسات . • من الممكن إضافة عرض العلبة في حالة القياس الداخلي . • يعمل تلقائيا بمجرد فرد الشريط ويغلق أيضا تلقائيا عند إدخال الشريط بالكامل فى العلبة .

25. الباب الثالث الطرق الغير مباشرة لقياس المسافات Indirect Methods of Measuring Distances

26. 3.0 الطرق الغير مباشرة لقياس المسافات Indirect Methods of Measuring Distances • تنقسم الطرق الغير مباشرة الى : • قياس تاكيومترى Optical Distance Measurement (ODM) • وقياس إليكترونى Electromagnetic Distance Measurement (EDM) • والقياس الإليكترونى ينقسم الى : • ذراع القياس Subtence Bar • شعرات الإستاديا Stadia • الأجهزة الإليكترونية لقياس المسافات Electronic Distance Meters (EDM) • محطة الأرصاد المتكاملة Total Station • أجهزة قياس المسافات اليدوية Hand-held Distance Meter

27. 3.1 ذراع القياسSubtence Bar • تعتبر من الأدوات ذات الدقة العالية لقياس المسافة وكانت تستخدم في قياس طول خط القاعدة في شبكات المثلثات • تعتبر من الطرق القديمة وتم إحلالها بطرق أحدث . • عبارة عن ذراع معدني بداخله شريط بطول 2م مصنوع من مادة الإنفار(مادة ذات معامل تمدد صغير جدا). • يوضع ذراع القياس على أحد طرفى الخط وفى وضع متعامد على اتجاه الخط وجهاز تيودوليت على الطرف الآخر . • يتم قياس الزاوية الأفقية المحصورة بين طرفى الذراع . • يتم استنتاج المسافة من المعادلات الرياضية . • الدقة تصل الى 3000/1

28. 3.2 شعرات الإستاديا Stadia Hairs • تعتبر من الأدوات ذات الدقة العالية لقياس المسافة وكانت تستخدم في قياس طول خط القاعدة في شبكات المثلثات • يمكن باستخدام ميزان وقامة مدرجة استنتاج المسافة الأفقية بين نقطتين. • كما يمكن باستخدام جهاز التيودوليت وقامة مدرجة لإستنتاج المسافة ( الأفقية -الرأسية - المائلة ) بين نقطتين. • تستخدم كثيرا في أعمال الرفع الطبوغرافي . • الدقة تصل من 250/1 الى 1000/1

29. 3.3 الأجهزة الإليكترونية لقياس المسافاتElectronic Distance Meters (EDM) • منذ الخمسينات بدأ التفكير في استخدام الأجهزة الإليكترونية لقياس المسافات ، حيث استخدمت موجات الضوء والموجات الكهرومغناطيسية والأشعة تحت الحمراء وأخيرا أشعة الليزر . • هذه الأجهزة لا تغنى عن استخدام الشريط . • تستخدم هذه الأجهزة للمسافات الطويلة وفى حالة وجود عوائق (مثل قياس المسافة بين طرفي نهر ). • كانت تستعمل بصفة مستقلة أو يمكن تركيبها على تيودوليت لقياس المسافات والزوايا. • الأجهزة التي تعمل بالأشعة يطلق عليها اسم الديستومات Distomat - • الدقة تصل الى ± (5 مم + 5جزء فى المليون * المسافة )

30. 3.4 نظرية عمل أجهزة قياس المسافات الإليكترونية • النظرية الأساسية لعمل هذا النوع من الأجهزة يعتمد على : • يوضع الجهاز على أحد طرفى الخط المراد قياس طوله • يوضع على الطرف الآخر من الخط عاكس Reflector • يقوم الجهاز بإرسال الأشعة الى العاكس الذى يعيد بثها الى الجهاز . • يقوم الجهاز بمعرفة سرعة الأشعة S بحساب المسافة وزمن إرسالها واستقبالها Δt

31. 3.5 أمثلة لأجهزة قياس المسافات الإليكترونية

32. 3.6 محطة الرصد المتكاملة Total Station • تم دمج أجهزة قياس المسافات الإليكترونية مع أجهزة التيودوليت الرقمية المستخدمة لقياس الزوايا وذلك لقياس الزوايا والمسافات إليكترونيا. • مزودة بوحدة مايكرو كمبيوتر Micro processor لإجراء العمليات الحسابية الخاصة بالبرامج المساحية الحقلية . • تمتاز بوجود كروت الذاكرة Memory Card التى تستعمل كوحدات تخزين للبيانات الحقلية . • تمتاز بإمكانية نقل البيانات من وإلى الحاسب الشخصى . • بعض الأجهزة الحديثة تقيس المسافة بدون عاكس Reflector less – • الدقة قد تصل الى ± ( 1مم + 1 جزء فى المليون * المسافة ).

33. 3.7 أمثلة لمحطة الرصد المتكاملة

34. 3.8 أجهزة قياس المسافات اليدوية • ينقسم هذا النوع من الأجهزة إلى : • أجهزة تعمل بالموجات فوق الصوتية- Ultrasonic Waves • أجهزة تعمل بأشعة الليزر Laser Distance Meter

35. 1.8.3 أجهزة تعمل بالموجات فوق الصوتية Ultrasonic Waves • ذات مدى من 0.5 - 12 م (بالعاكس تصل الى 25 م ) • لذا تصلح لأعمال الرفع الداخلى للفراغات . • بعضها مزود بشعاع ليزر Laser pointer - للتوجيه على الهدف • بعضها لا يقيس إلا فى الوضع المتعامد على السطح . • مزود بآلة حاسبة لاستنتاج مساحة وحجم الفراغ وذلك بعد قياس طول وعرض وارتفاع الفراغ . • الدقة ± 1 سم.

36. 2.8.3 أجهزة تعمل بأشعة الليزر Laser Distance Meter • ذات مدى من 0.05 الى 100 م (بالعاكس الى 200 م) • تقيس المسافة الى الهدف مباشرة (عدم وجود شرط التعامد ) • تصلح لقياس الارتفاعات التى من الصعب الوصول إليها (أبراج الكهرباء – أسقف المصانع – المبانى العالية ) • تصلح للاستخدام فى تركيب المنشآت المعدنية الدقيقة . • يطلق على أشهر الأجهزة منها اسم DISTO • الدقة ± 1.5 مم، وأقل قراءة للجهاز 1مم

37. الباب الرابع الأدوات المساعدة فى أعمال قياس الأطوال Taping Accessories

38. 4.0 الأدوات المساعدة فى أعمال قياس المسافات Taping Accessories • أثناء عمليات قياس الأطوال يحتاج مهندس المساحة إلى بعض الأدوات المساعدة مثل : • الشوك • الشواخص • الأوتاد • خيط الشاغول

39. 4.1 الشوكChaining Pins • الشوك هى أسياخ من الصلب يتراوح قطرها من 3-6 مم وطولها يتراوح من 40-20 سم • أحد طرفيها مدبب والاخر على شكل حلقة ليسهل وضعها فى الإصبع ثم غرسها فى الأرض. • تستعمل لتحديد النقط الهامة على الطول المقاس (مثلا كل 20 م ). • من الممكن تثبيت حلقة الشريط بالشوكة .

40. 4.2 الشواخص Range Pole (Range Rod) • عبارة عن قائم خشبى – معدنى أو فيبر جلاس ذو مقطع دائرى أو ثمانى الشكل . • القطر يتراوح من 3- 6 سم والطول من 2- 5 م • قد يكون قطعة واحدة أو متداخل (تليسكوبى ). • ينتهى أحد طرفية بسن معدنى مدبب يسمى كعب الشاخص . • تلون باللونين الأبيض والأحمر كل 50 سم وذلك لتسهيل الرؤية . • يستخدم لتحديد خطوط السير أو يثبت على نقطة مساحية . • من الممكن تثبيته بحامل ثلاثى .

41. 4.3 الأوتاد المساحية Survey Pegs (Pickets) • قطع من الخشب اسطوانية أو منشوريه . • القطر يتراوح من 3 – 6 سم والطول من 20- 30 سم. • ينتهى أحد طرفية بسن مدبب لتسهيل غرسه بالأرض وذلك باستخدام مطرقة . • فى الأراضي الصلبة يمكن استخدام زوايا حديدية أو مسامير صلب بدلا منها. • تستعمل فى تحديد مواضع نقاط القياس الثابتة .

42. 4.4 خيط الشاغول Plumb Bob • عبارة عن ثقل معدنى مخروطى الشكل معلق بخيط متين . • يستخدم خيط الشاغول فى عملية التسامت أى تعيين المسقط الأفقى للنقطة ( اتجاه الجاذبية ). • يستخدم لتحديد رأسية أركان المبانى والمآذن والأعمدة . • يستخدم فى حالة قياس الطول بالشريط أو الجنزير على أرض منحدرة .

43. الباب الخامس الخطوات العملية لقياس الأطوال Taping Procedures

44. 5.0 الخطوات العملية لقياس الأطوال Taping Procedures • تتوقف طريقة قياس الأطوال تبعا لطبوغرافية (تضاريس ) الأرض. وتنقسم إلى : • القياس على أرض مستوية . • القياس على أرض منحدرة . وينقسم الى: • أرض منتظمة الانحدار . • أرض غير منتظمة الانحدار

45. 5.1 القياس على أرض مستوية • الخط أقصر من طول الشريط المستخدم : • حيث يمثل الطول بالقراءة المباشرة للشريط . • الخط أطول من طول الشريط : • حيث يتم توجيه الخط من طرفيه . • نبدأ من النقطة الأولى ونفرد الشريط بالكامل (الطرحة ) فى اتجاه الخط ثم نثبت شاخص أو شوكة . • نكرر العمل في اتجاه الخط ، ويتبقى فى آخر الخط طول أقل من طول شريط كامل . • طول الخط النهائي = عدد الأطوال الصحيحة (الطرحات ) + آخر طول

46. 5.1 القياس على أرض منحدرة • أولاً: القياس على أرض منتظمة الانحدار • فى هذه الحالة يمكن اتباع إحدى الطرق الأتية : • قياس البعد الرأسى : • وفيها يتم قياس الطول المائل م والبعد الرأسى ع . • يتم حساب الطول الأفقى ف من القانون • ف = م – (ع2 / 2 م ) ن • بمعرفة درجة الانحدار : • درجة الانحدار هى النسبة بين البعد الرأسى والطول الأفقي • يتم حساب الطول الأفقي ف من القانون • ف = م – (م/ 2 ن2 ) 1 م

47. 5.1 القياس على أرض منحدرة • بقياس زاوية ميل الأرض : • يستخدم جهازى ميزان ابنى اليدوى Abney hand level و جهاز الكلينوميتر Clinometerلقياس زاوية الميل وتعتبر هذه الأجهزة قديمة نسبيا .

48. 5.2 القياس على أرض غير منتظمة الانحدار • تسمى الطريقة المستخدمة ”بطريقة السلم “. • يفرد الشريط أفقيا بكامل طوله من نقطة أحتى نقطة ج1 • باستخدام خيط الشاغول نسقط نقطة ج1الى نقطة جوهكذا. • الطول الأفقى الخط ا ب = مجموع الأطوال الأفقية

49. الباب السادس بعض الأعمال الحقلية باستخدام الشريط

50. 6.1 إسقاط الأعمدة من نقطة على خط خارجة عنه :