第5章 直线方向的测量

1、第五章：直线方向的测量第五章：直线方向的测量 直线定向直线定向：确定直线的方向，：确定直线的方向，确定直线与确定直线与 一基本方向的夹角一基本方向的夹角 直线定向的直线定向的基本方向基本方向： 1 真子午线方向真子午线方向：过地球上某点及地球的：过地球上某点及地球的 北极和南极的半个大圆北极和南极的半个大圆 2 磁子午线方向磁子午线方向：过地球上某点及地球的：过地球上某点及地球的 磁北极和磁南极的半个大圆磁北极和磁南极的半个大圆 3 坐标纵轴方向坐标纵轴方向：过坐标原点指向北方的：过坐标原点指向北方的 直线直线 5206263438,6371 tan tan 或 kmR R S R BD BD

2、 S 两点真子午线方向间的夹角两点真子午线方向间的夹角 1 ,真子午线方向：真子午线方向： 在不同的点上，真子午线方向是不平行的在不同的点上，真子午线方向是不平行的 2 ,磁子午线方向磁子午线方向 磁偏角磁偏角：同一点的磁子午：同一点的磁子午 线方向与真子午线方向的线方向与真子午线方向的 夹角称为磁偏角，用夹角称为磁偏角，用表表 示。磁子午线北端在真子示。磁子午线北端在真子 午线方向以东时为午线方向以东时为东偏东偏， 为为正正，在西偏时为，在西偏时为西偏西偏， 为为负负。我国磁偏角的变。我国磁偏角的变 化约在化约在6（西北地区）（西北地区） 到到10（东北地区）（东北地区） 磁偏角磁偏角 真子

3、午线 磁子午线 北极 在不同的点上，磁子午线方向是不平行的在不同的点上，磁子午线方向是不平行的 3 坐标纵轴方向坐标纵轴方向 北/x 东/y o I II III IV 在不同的点上，在不同的点上，坐标纵轴方向坐标纵轴方向是平行的是平行的 o A B D S + _ 子午线收敛角子午线收敛角 确定直线方向的方法确定直线方向的方法 方位角方位角: 基本方向基本方向 的北端沿顺时针方的北端沿顺时针方 向量到向量到直线直线的角度的角度 （0360） 基本方向基本方向 确定直线方向的方法确定直线方向的方法 (a)真方位角真方位角：真子午线方：真子午线方 向的北端沿顺时针方向向的北端沿顺时针方向 量到直

4、线的角度量到直线的角度。 (b)坐标方位角坐标方位角：坐标：坐标 纵线方向的北端沿顺纵线方向的北端沿顺 时针方向量到直线的时针方向量到直线的 角度。角度。 (c)磁方位角磁方位角：真子午：真子午 线方向的北端沿顺时线方向的北端沿顺时 针方向量到直线的角针方向量到直线的角 度。度。 直线不同方位间的关系直线不同方位间的关系 真方位角与磁真方位角与磁 方位角的关系方位角的关系 真方位角与坐真方位角与坐 标方位角的关标方位角的关 系系 mabab AA abab aA 象限角象限角 直线直线与与基本方向基本方向构成的构成的锐角锐角（090） IV 北 东 南 西 0 III I II 48北西 68

5、南东 23南西 41北东 直线的正反方位角直线的正反方位角 直线的直线的正方位角正方位角与直线的与直线的反方位角反方位角： 一条直线有正反两个方向，在一条直线有正反两个方向，在起点起点量量 得的直线方向为直线的正方向，相应得的直线方向为直线的正方向，相应 的方位角为的方位角为正方位角正方位角；反之，在；反之，在 在终点量得的直线方向为直线的反方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向，相应的方位角为反方位角。 直线的正反方位角的关系直线的正反方位角的关系 同一直线正反真方位角的关系同一直线正反真方位角的关系 同一直线正反坐标方位角的关系同一直线正反坐标方位角的关系 180

6、 abba 180 AAabba 向 方 线 午 子 真 向 方 轴 纵 标 坐 真子午线方向 坐标纵轴方向 Rab ab Aab Aba ba Rba a b 用罗盘仪测量直线的磁方向用罗盘仪测量直线的磁方向 罗盘仪的构造：由望远镜，磁罗盘仪的构造：由望远镜，磁 针和度盘三部分组成。针和度盘三部分组成。 望远镜望远镜：望远镜是照准设备，：望远镜是照准设备， 它连接在支架它连接在支架1上，支架与度上，支架与度 盘盒盘盒3相连，可随度盘一起转相连，可随度盘一起转 动。动。 磁针：磁针：磁针磁针2支撑在度盘中心支撑在度盘中心 的顶针上，可以自由转动，禁的顶针上，可以自由转动，禁 止时指向磁子午线方

7、向。自动止时指向磁子午线方向。自动 螺旋螺旋4可将磁针托起，保护磁可将磁针托起，保护磁 针和顶针。磁针的南端有一平针和顶针。磁针的南端有一平 衡物，以消除南北磁场差的影衡物，以消除南北磁场差的影 响。响。 用罗盘仪测量直线的磁方向用罗盘仪测量直线的磁方向1 度盘度盘：度盘随望远镜一起转动，度盘：度盘随望远镜一起转动，度盘 最小刻划为最小刻划为1或或1/2。其注记方式有两。其注记方式有两 种：种：0起按逆时针增加至起按逆时针增加至360，称为，称为 “方位罗盘方位罗盘”；零一种把一周分为；零一种把一周分为4个个 象限，象限，0处注有处注有“南南”和和“北北”，90 注有注有“东东”和和“西西”，

8、可直接读出磁，可直接读出磁 象限角，称为象限角，称为“象限罗盘仪象限罗盘仪”。 安置仪器安置仪器：将罗盘安置在直线的起点，：将罗盘安置在直线的起点， 对中，整平后，照准直线的另一端，对中，整平后，照准直线的另一端， 然后放下磁针，当磁针静止后，即可然后放下磁针，当磁针静止后，即可 进行读数。进行读数。 用罗盘仪测量直线的磁方向用罗盘仪测量直线的磁方向3 读数读数：对于方位罗盘，当物镜靠近：对于方位罗盘，当物镜靠近0时，用北时，用北 端直接读出磁方位角；反之，用磁针南端读数。端直接读出磁方位角；反之，用磁针南端读数。 示例示例：如图，过：如图，过a点的真子午线方向为坐标点的真子午线方向为坐标 纵

9、轴方向，在图上画出纵轴方向，在图上画出ab,bc,ca三直线的真三直线的真 方位角和坐标方位角，并列出各边真方位角方位角和坐标方位角，并列出各边真方位角 与坐标方位角的关系与坐标方位角的关系 b a c 北 用陀螺经纬仪测量直线的真方位角 陀螺仪是由陀螺和经纬仪组合而成的一 种定向用仪器。 陀螺仪有两个重要特性： 定轴性定轴性：在无外力作用下，陀螺轴的方 向保持不变。 进动性进动性：陀螺轴受外力作用时，陀螺轴 将按一定的规律产生进动。 陀螺经纬仪的构造1 陀螺经纬仪由以下几 部分组成： （）灵敏部：陀螺仪 的核心部分是陀螺马 达1，安装在陀螺房2 中，通过悬挂柱3由 悬挂带4挂在仪器顶 部，有

10、两根导流丝5 和悬挂带4及旁路结 构为马达供电，悬挂 柱上装有反光镜6。 陀螺经纬仪的构造2 （二）光学观测系统：与支架固连的光标 线7，经过反光棱镜和反光镜反射后，通 过透镜成像在分化板8上。在目镜内可见 到图522的影像。 陀螺经纬仪的构造3 （三）锁紧和限幅装置：用于固定灵敏部和限制 它的摆动。转动仪器的外部手轮，通过凸轮9带 动锁紧装置10升降，使灵敏部被托起（锁紧)或 放下（摆动） 陀螺北方向的测定1 （一)准备工作：在测线的一端，对中整 平，用罗盘仪使望远镜近似指北，观测 目镜与望远镜目镜在同一侧。打开电源 箱，接好电缆，操作钮旋到“照明”位 置，检查电池电压，电表指针应在红区，

11、即可开始工作。 陀螺北方向的测定2 （二）粗定向：可用罗盘使视线大致指北。也可用 陀螺仪按下列方法进行：操作钮旋向“启动”， 指示灯亮。当马达达到额定转速，指示灯灭。稍 后1分钟即可慢慢放下灵敏部，在观测目镜中可 看到光标像在摆动。旋转照准部进行跟踪，使光 标保持与分化板零线重合。当光标出现短暂停留， 表示也到达逆转点，使光标与分化板零线重合， 读取经纬仪水平度盘读数u1 。 当光标到达另一逆转点，读水平度盘读数u2 托起灵敏部，自动陀螺。 取平均，将照准部转到平均直位置。精度3 陀螺北方向的测定3 (三）精确定向（逆转点法） 启动陀螺马达，达到额定转速慢慢放 下，并限幅。 用微动螺旋跟踪，使

12、分化板零线紧跟 光标。 到达逆转点时，读取水平度盘读数 陀螺北方向的测定4 连续跟踪5个逆转点 取5个点的平均值： 321 4 53 3 3 42 2 2 31 1 3 1 22 1 22 1 22 1 NNNN u uu N u uu N u uu N T 三 陀螺经纬仪的检验和校正1 （一）灵敏部零位的检验和校正 悬带零位：在马达没有启动情况下放下灵敏部， 灵敏部因受悬挂带和导流丝的弹性作用下，也 会产生摆动，其平衡位置称悬带零位。该零位 应与分化板上“0”线重合，否则存在零位偏差。 零位检验方法：整平，不启动马达放下灵敏部， 观察光标摆动，当到达端点时，在分化板上读 取5次数，读至0.1

13、格，按下式计算零位偏差 零位偏差应小于0.5格。精密定向前后应进行次项 检验 )343( 12 1 543210 aaaaaa 三 陀螺经纬仪的检验和校正2 （二）仪器常数的测定 测线的陀螺方位角计算：设测线的方向值 为X,陀螺北的方向值为NT,则测线的陀螺方位 角为AT=X-NT 仪器常数测定：可在已知真方位角的直线 上进行，测出该直线的陀螺方位角，则仪器 常数为A-AT 进行测量之前和之后应进行此测定，取平 均值进行陀螺方位角改正. 四 用陀螺经纬仪测量直线方位角的程序 1 在直线起点安置经纬仪，对中整平，盘左盘右一测 回测量直线的方向值X1 2 安置陀螺经纬仪（或罗盘）粗定向 3 测前零

14、位检验 4 逆转点法精密定向，得陀螺北得方向值 5 测后零位检验 6 再盘左盘右一测回测量直线的方向值X2 X2 X1应小于20，最后取均值 7 计算直线的陀螺方位角AT=X-NT 8 计算直线的真位角A=AT+ 方位角测量一般应不少于3次 2 21 XX X 五 记录和计算1 测线 观测者 记录者 日期 仪器 项 目 左方读 数 中值右方读 数 周期测线方向 测 前 零 位 -8.436s测前测后 8.8+0.3(-8.2)盘左184 42 .6盘左184 42 .5 (+8.7)+0.35-8.0盘右 42.5盘右 42.5 +8.6+0.25(-8.1)平均184 42 .55 平均184 42 .5 -(8.2)平均值 184 42.52 平均+0.30 五 记录和计算2 项 目 左方读数中值右方读数周期测线方向 逆 转 点 读 数 358 36.78m45s测线方位角计算 (358 38.0)359 59 .50121.0测线方向值184 42