直线方向的测量

第五章第五章 直线方向的测量直线方向的测量第第 一一节节 直线定直线定向向第二节第二节 罗罗盘仪的构造和盘仪的构造和使使用用本章要求本章要求&教学目的教学目的：掌握直线定向、方位角的概念及方位角的掌握直线定向、方位角的概念及方位角的计算方法；理解方位角和象限角的换算；了解磁偏角计算方法；理解方位角和象限角的换算；了解磁偏角和子午线收敛角的含义及用罗盘仪测定磁方位角的方和子午线收敛角的含义及用罗盘仪测定磁方位角的方法，了解用太阳高度法、陀螺经纬仪法测量直线的真法，了解用太阳高度法、陀螺经纬仪法测量直线的真方位角的过程。方位角的过程。&教学重点教学重点：方位角的概念及坐标方位角的计算方法。方位角的概念及坐标方位角的计算方法。&教学难点教学难点：子午线收敛角、磁偏角的概念；真方位角子午线收敛角、磁偏角的概念；真方位角的测量等。的测量等。l为了确定地面点的平面位为了确定地面点的平面位置，不置，不但要已知直线的但要已知直线的长长度度，并并 且且要已知直线的方要已知直线的方向。向。l直线的方直线的方向向也是确定地面点位也是确定地面点位置置的基本要素之的基本要素之一，一，所以直线方所以直线方向向的测量也是基本的的测量也是基本的测量工作测量工作。l定义定义：确定直线方确定直线方向与标向与标准方准方向向之间的关系之间的关系。第一第一节节 直直线线定向定向直线定直线定向向的目的的目的A(XA,YA)B(XB,YB)XDAB XAB YAB aAB 确定直线方确定直线方向向首先要首先要有一有一个共个共同同的的 基本方基本方向向，此此 外外要要 有一有一定的方法来确定直线定的方法来确定直线与与基本方基本方向向之间的角度关系之间的角度关系。在测量工作中以子午线方在测量工作中以子午线方向向为为 标标准方准方向。向。作为直线定作为直线定向向用的基本方用的基本方向有下列三向有下列三种种：n真真子午线子午线n磁子午线磁子午线n轴子午线轴子午线（坐坐 标标纵轴纵轴）一、一、直线定向的基本方向直线定向的基本方向1 1、真子午线方向、真子午线方向l过地过地球上球上某点及地某点及地球球的的 北北极和南极的半个大极和南极的半个大圆圆称为该点的称为该点的真真子午线子午线。真。真子午线方子午线方向向指指出地面出地面上上某点的某点的真北真北和和 真真南方南方向。向。l地地 球上各球上各点的点的真真子午线都子午线都向向两极收敛两极收敛而而会会集于两极集于两极，在经度在经度不同不同的点的点上，真上，真子午线方子午线方向向互互 不不平行平行。真真子午线方子午线方向向是用是用天文测量方法天文测量方法或或用陀螺经纬仪用陀螺经纬仪测定的测定的。陀螺仪陀螺仪GP1-2AGP1-2A子午线收敛角子午线收敛角 两点两点真真子午线方子午线方向向间的夹角称为间的夹角称为子午线收敛角子午线收敛角。子午线收敛角随纬度的增大子午线收敛角随纬度的增大而而增大增大，并并 与与两点间的距离两点间的距离成成正比正比。2 2、磁子午线方向、磁子午线方向l过地过地球上球上某点及地某点及地球球南南 北北磁极的半个大磁极的半个大圆圆称为该点的磁子午线称为该点的磁子午线。所以所以自由旋转的磁自由旋转的磁针静止针静止下下来所来所指指的方的方向，向，就是就是磁子午线磁子午线方方 向向。l磁子午线方磁子午线方向向可用可用罗罗盘来确定盘来确定。磁子午线方磁子午线方向向可用可用罗罗盘仪测定盘仪测定。DQL-1DQL-1型森林罗盘仪型森林罗盘仪DQL-1BDQL-1B型森林罗盘仪型森林罗盘仪磁偏角磁偏角l地磁的两极地磁的两极与与地地 球球的两极并的两极并不一不一致致，北，北磁极约位于磁极约位于西西经经 100.0，北北纬纬 76.1；南磁极约位于南磁极约位于东东经经 139.4，南纬南纬65.8。l同一同一地点的磁子午线方地点的磁子午线方向与真向与真子午线方子午线方向不一向不一致致，其夹角称为磁偏其夹角称为磁偏角角，用符号用符号表示表示。l磁子午线方磁子午线方向北向北端在端在真真子午线方子午线方向向以以 东东时为时为东东偏偏，定为定为“+”，在在西西时为时为西西偏偏，定为定为“”。l磁偏角的大磁偏角的大小小随地点随地点、时间时间而异，而异，在在 我我国磁偏角的变国磁偏角的变化化约在约在+6(西西北北地区地区)到到-10(东北东北地区地区)之间之间。l由于地由于地球球磁极的位磁极的位置不置不断变动断变动，且，且磁针受局部吸磁针受局部吸引引等影响等影响，所以磁子午线方所以磁子午线方向不向不宜作为精确定宜作为精确定向向的基本方的基本方向。向。但简便但简便，所以在独立的所以在独立的小小区域测量工作中区域测量工作中仍可采用仍可采用 。3 3、坐标纵轴方向、坐标纵轴方向l不同不同点的点的真真子午线方子午线方向或向或磁子午线方磁子午线方向向都是都是不不平行的平行的，这这 使使直线方直线方向向的计算很的计算很不不方便方便。l采用坐采用坐标标纵轴方纵轴方向向作为基本方作为基本方向，向，这样这样各各点的基本方点的基本方向向都是平行的都是平行的，所以所以使使方方 向向的计算十的计算十分分方便方便。l通通常取测区内某常取测区内某一一特定的子午线方特定的子午线方向向作为坐作为坐标标纵轴纵轴，在在 一一定定 范范围内部以坐围内部以坐标标纵轴方纵轴方向向作为基本方作为基本方向。向。l图图 5-3中以过中以过O点的点的真真子午线方子午线方向向作为坐作为坐标标纵轴纵轴，所以任所以任意意点点 A或或B的的真真子午线方子午线方向与向与坐坐 标标纵轴方纵轴方向向间的夹角就是任间的夹角就是任意意点点 与与O点间的点间的子午线收敛角子午线收敛角，当坐当坐标标纵轴方纵轴方向向的的 北北端偏端偏向真向真子午线方子午线方向向以以 东东时时，定为定为“+”，偏偏 向西向西时时 定为定为“”。确定直线方向（确定直线和基本方向之间的确定直线方向（确定直线和基本方向之间的角度关系）有两种方法：角度关系）有两种方法：u 方位角：方位角：由基本方向的指北端起，按顺时针方向由基本方向的指北端起，按顺时针方向量到直线的水平角为该直线的方位角（量到直线的水平角为该直线的方位角（0360）u 象限角：象限角：直线与基本方向构成的锐角。直线与基本方向构成的锐角。二、二、确定直线方向的方法确定直线方向的方法方位角方位角分分为为：l真真方位角方位角：由由 真真子午线方子午线方向向的的 指北指北端起端起，按，按顺时针方顺时针方向向量到直线的水平角量到直线的水平角。l磁方位角磁方位角：由磁子午线方由磁子午线方向向的的 指北指北端起端起，按，按顺时针方顺时针方向向量到直线的水平角量到直线的水平角。l坐坐 标标方位角方位角：由坐由坐标标纵轴方纵轴方向向的的 指北指北端起端起，按，按顺时针方顺时针方向向量到直线的水平角量到直线的水平角。O1、O2、O3和和 O4的方位角的方位角分分别为别为A1、A2、A3和和 A4 各种方位角间的关系各种方位角间的关系l真真方位角方位角与与磁方位角的关系磁方位角的关系 l真真方位角方位角与与坐坐 标标方位角的关方位角的关系系 n由于地面各点的真北（或磁北）方向互不平行，用由于地面各点的真北（或磁北）方向互不平行，用真（磁）方位角表示直线方向会给方位角的推算带真（磁）方位角表示直线方向会给方位角的推算带来不便，所以在一般测量工作中，常采用来不便，所以在一般测量工作中，常采用坐标方位坐标方位角角来表示直线方向。来表示直线方向。n正反坐标方位角正反坐标方位角：一条直线有正反两个方向，在起：一条直线有正反两个方向，在起点量得的直线方向为直线的正方向，相应的方位角点量得的直线方向为直线的正方向，相应的方位角为正方位角；反之，在终点量得的直线方向为直线为正方位角；反之，在终点量得的直线方向为直线的反方向，相应的方位角为反方位角。的反方向，相应的方位角为反方位角。正正、反坐反坐标标方位角的关系方位角的关系n直线直线1-2 ：点点 1是起点是起点，点点 2是终点是终点。12 正正 坐坐 标标方位角方位角；21 反反 坐坐 标标方位角方位角。2121 1212x xy yo ox xx x1 12 2n 直线直线2-1：所以所以一一条直线的正条直线的正、反坐反坐标标方位角互差方位角互差180 坐坐 标标方位角的推算方位角的推算 12已知已知，通，通过连测求得过连测求得12边边 与与23边的连接角边的连接角为为 2 （右角右角）、23边边 与与34边的连接角为边的连接角为3（左角左角），现推算现推算23、34。1234x xx xx x 2323 3434 1212 2 2 3 3前进方向前进方向1234x xx x 2323 1212 2 2 2121前进方向前进方向x x 3434 3 3 3232 由图中由图中分分析可知析可知：推算坐推算坐标标方位角的方位角的通通用公用公式式：注注 意意：计算中计算中，若若 前前360，减减 360；若若 前前360360 （417417 2020 360360）=5757 2020 4545=3434180180 4 4 00（1010 360360）=350350=100100 5050=46=46 180180 125125 1010=100=100 5050 180180 136136 3030=10=57=57 2020 180180 247247 2020 前进方向前进方向象限角象限角：直线与基本方向直线与基本方向构成的锐角称为直线的象构成的锐角称为直线的象限角，并冠以所在象限的限角，并冠以所在象限的名称，以名称，以R表示。表示。直线方向直线方向由方位角由方位角求求象限角象限角R由象限角由象限角R求求方位角方位角 北东（北东（NE）第）第I象限象限南东（南东（SE）第）第II象限象限南西（南西（SW）第）第III象限象限北西（北西（NW）第）第IV象限象限R R180 R 180R360 R 180R 180+R 360R方位角与象限角的关系方位角与象限角的关系第二节第二节 罗盘仪的构造与使用罗盘仪的构造与使用 一、一、罗盘仪罗盘仪的构造的构造 罗罗盘盘 仪仪 是是 利利 用用 磁磁 针针 确确 定定 直直 线线 方方向向的的 一一种种 仪仪 器器，通通常常 用用 于于 独独 立立 测测 区区 的的 近近似似 定定 向向，以以 及及 林林 区区 线线 路路 的的 勘勘 测测 定定 向向。右右图图 为为 DQL-1型型 罗罗盘盘 仪仪 构构 造造 图图。它它 主主 要要由由 望望远远 镜镜、罗罗盘盘 盒盒、基基 座座 三三部部 分分组组成。成。u望远镜望远镜：瞄准设备，观测时用来瞄准直线的方向。瞄准设备，观测时用来瞄准直线的方向。u罗盘盒罗盘盒：罗盘盒有磁针和刻度盘。磁针安装在度盘罗盘盒有磁针和刻度盘。磁针安装在度盘中心顶针上，可自由转动，为减少顶针的磨损，不中心顶针上，可自由转动，为减少顶针的磨损，不使用时可用固定螺旋将磁针升起固定在玻璃盖上。使用时可用固定螺旋将磁针升起固定在玻璃盖上。刻度盘为金属圆盘，全圆刻度为刻度盘为金属圆盘，全圆刻度为360o，最小刻划为，最小刻划为1o，从，从1o起逆时针方向每隔起逆时针方向每隔10o注一数字。注一数字。u基座基座：是一种球臼接头螺旋，摆动罗盘盒使水准器是一种球臼接头螺旋，摆动罗盘盒使水准器气泡居中，再旋紧球臼连接螺旋，度盘处于水平位气泡居中，再旋紧球臼连接螺旋，度盘处于水平位置。置。二、二、罗盘仪罗盘仪的使用的使用1、安安 置罗置罗盘仪于直线的盘仪于直线的一一端点端点上。上。2、对中对中：用垂用垂球球对中对中。3、整平整平：误差误差2。4、用用 望望远镜照准直线的另远镜照准直线的另一一端点端点。5、松松 开开磁针的固定螺旋磁针的固定螺旋，使，使磁针自由转动磁针自由转动，静止时读出磁针静止时读出磁针北北端所端所指指的度盘读数的度盘读数。罗盘读罗盘读数示意数示意图图1.直线定向直线定向确定直线方向与标准方向之间的关系。确定直线方向与标准方向之间的关系。2.标准方向标准方向真子午线方向；磁子午线方向；坐标纵真子午线方向；磁子午线方向；坐标纵轴方向。轴方向。3.坐标方位角坐标方位角以坐标纵轴方向为起始方向顺时针转以坐标纵轴方向为起始方向顺时针转到该直线的水平夹角。到该直线的水平夹角。4.正、反方位角正、反方位角一条直线的正、反坐标方位角相差一条直线的正、反坐标方位角相差180。本本 章章 小小 结结 一、直一、直线线定向定向二、二、罗盘仪罗盘仪及使用及使用罗罗盘仪盘仪使使用方法用方法：在站点安在站点安置罗置罗盘仪盘仪照准目照准目标标松松 开开磁针制动螺旋磁针制动螺旋待磁针静止待磁针静止后后读取读取磁方位角数值磁方位角数值。教材教材P81:1.2.3.5.本本 章章 习题习题