罗盘仪林地测量（森林调查技术课件）

罗盘仪的认识与使用

2.方位角、象限角及两者之间关系1.直线定向二.盘仪测定磁方位角一.罗盘仪的构造3.用方位角计算两直线间的水平夹角三.罗盘仪视距测量4.盘仪测定磁方位角主要内容教学目标能力目标：能够识别罗盘仪各个部件，熟悉其功能和使用方法；能够使用罗盘仪进行方位角测量能够使用罗盘仪进行视距测量教学目标知识目标：罗盘仪的构造、功能及其工作原理；罗盘仪测量磁方位角的方法步骤和要求能了解罗盘仪视距测量原理教学目标素质目标：通过对罗盘仪的认识、方位角的测定，培养学生团队协作能力，认真负责，科学求实的态度，观察事物，发现问题、分析问题和解决问题的能力任务提出以组为单位，在地面用罗盘仪测量下图中直线AB的正反方位角和距离。测量地面某直线磁方位角要想随时随地确定出过地面某点的真子午线方向是非常困难的，而磁子午线方向却可有装有磁针的罗盘仪（简称罗盘）迅速地定出。常见罗盘仪：风水、地质、森林罗盘仪。因此，罗盘仪在线路勘查、森林普查、地质调查以及在独立测区控制网的定向中得到广泛应用。一、罗盘仪的构造罗盘仪是主要用来测量直线的磁方位角的仪器，也可以粗略的测量水平角和竖直角，还可以进行视距测量。罗盘仪主要由磁针、刻度盘、望远镜和水准器等部分组成，如图所示：一、罗盘仪的构造1.磁针

磁针为一长条形的人造磁铁，置于圆形罗盘盒的中央顶针上，可以自由转动，为了避免磁针帽与顶针尖之间的碰撞和磨损。不用时应旋转磁针制动螺旋，将磁针抬起并被磁针制动螺旋上面的杠杆压紧在罗盘盒的玻璃盖上。一、罗盘仪的构造1.磁针磁针帽内镶有玛瑙或硬质玻璃，下表面磨成光滑的凹形球面。测量时，松开磁针制动螺旋，使磁针在顶针尖上灵活转动。1.磁针由于磁针两端受地球磁极的引力不同，使磁针在自由静止时不能保持水平，磁针的北端会向下倾斜与水平面形成一个夹角，该角称为磁倾角。

为了消除磁倾角的影响，保持磁针两端的平衡，常在磁针南端缠上铜丝，这也是磁针南端的标志。2.刻度盘

刻度盘为一铝或铜制的圆环，装在罗盘盒的内缘。盘上最小分划为1°或30ˊ，并每隔10°作一注记。刻度盘的注记形式有两种，如图1(A)所示，0°—360°是按逆时针方向注记的，它可直接测出磁方位角，故称为方位罗盘；2.刻度盘在图1(B)中，由0°直径的两端起，分别对称地向左右两边各刻划注记到90°，它可直接测出磁象限角，故称为象限罗盘。2.刻度盘刻度盘及注记形式方位象限3.罗盘用罗盘仪测定磁方位角时，刻度盘是随着瞄准设备一起转动的，而磁针是静止不动的，在这种情况下，为了能直接读出与实地相符合的方位角，应将方位罗盘按逆时针方向注记，东西方向的注字与实地相反。

4.望远镜望远镜是罗盘仪的照准设备，由物镜、目镜和十字丝分划板三部分构成。4.望远镜在十字丝横丝的上下还有对称的两根短横丝，称为视距丝，用作视距测量。十字丝的交点与物镜光心的连线称为视准轴。十字丝分划板5.水准器和球臼在罗盘盒内装有一个圆水准器或两个互相垂直的水准管，当圆水准器内的气泡位于中心位置，或两个水准管内的气泡同时被横线平分时，称气泡居中，此时，罗盘盒处于水平状态。5.水准器和球臼球臼螺旋在罗盘盒的下方，配合水准器可使罗盘盒处于水平状态；在球臼与罗盘盒之间的连接轴上安有水平制动螺旋，以控制罗盘的水平转动。5.水准器和球臼

为了使用方便，罗盘仪还配有专业的三脚架，架头上附有对中用的垂球帽，旋下垂球帽就会露出连接仪器的螺杆。架头中心的下面有小钩，用来悬挂垂球。学习要点：1、为什么要测定磁方位角？2、什么是磁方位角？3、怎样用罗盘仪测定磁方位角？二、使用罗盘仪测定磁方位角在闭合导线测量中，需要三要素：（1）角度：起始边的磁方位角；相邻导线边的夹角（2）导线边长

确定直线与基本方向之间的水平角度称为直线定向。基本方向真子午线方向磁子午线方向坐标纵轴方向1.直线定向1)真子午线方向通过地球表面某点的真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向。真子午线的切线方向P1P2

真子午线方向是用天文测量方法或用陀螺经纬仪测定的。陀螺仪GP1-2A2)磁子午线方向

磁子午线方向是磁针在地球磁场的作用下，磁针自由静止时其轴线所指的方向。AP´PP—北极P´—磁北极

磁子午线方向可用罗盘仪测定。

DQL-1型森林罗盘仪DQL-1B型森林罗盘仪3)坐标纵轴方向

我国采用高斯平面直角坐标系，6°带或3°带都以该带的中央子午线为坐标纵轴，因此取坐标纵轴线方向作为标准方向。用x表示。xyoP1P2高斯平面直角坐标系4)三者之间的关系上述三种基本方向中的北方向，总称为“三北方向”；在一般情况下，“三北方向”是不一致的，如图所示。三北方向示意图磁偏角的正负三北方向的关系关系磁偏角子午线收敛角磁坐偏角它们的关系见上图（一）方位角1.方位角的定义

从直线起点的基本方向北端起，顺时针方向量至直线的水平夹角，称为该直线的方位角；其角值范围为0°~360°。12基本方向北端方位角22222什么是磁方位角基本方向真子午线方向磁子午线方向坐标纵轴方向真方位角（A）磁方位角（Am）坐标方位角（α）2磁北真北坐标北AmAα1

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来不便，所以在一般测量工作中，常采用坐标方位角来表示直线方向。xyoP1P2γγ坐标北与真北的关系2几种方位角之间的关系2磁北真北坐标北Aα1Am磁偏角δ—真北方向与磁北方向之间的夹角；子午线收敛角γ—真北方向与坐标北方向之间的夹角。当磁北方向或坐标北方向偏于真北方向东侧时，δ和γ为正；偏于西侧时，δ和γ为负。δγ例：已知直线AB的磁方位角A

m=272°12′，A点的磁偏角δ为西偏2°02′，子午线收敛角

为东偏2°01′，求直线AB的坐标方位角、真方位角和A点的磁坐偏角各为多少？解：由公式（1-4）可得=272°12′+（－2°02′）－（+2°01′）=268°09′=272°12′+（－2°02′）=270°10′根据题意δm=－（272°12′－268°09′）=－4°03′(西偏）思考在森林调查中，已知直线AB的坐标方位角为68°30′，A点的子午线收敛角为+3°02′，磁偏角为西偏5°03′，问AB的磁方位角应为多少？

3.坐标方位角的推算

α12已知，通过连测求得12边与23边的连接角为β2（右角）、23边与34边的连接角为β3（左角），现推算α23、α34。1234xxxα23α34α12β2β3前进方向1234xxα23α12β2α21前进方向xα34β3α32由图中分析可知：推算坐标方位角的通用公式：注意：

计算中，若α前>360°，减360°；若α前<0°，加360°。当β角为左角时，取“＋”；若为右角时，取“－”。例题：已知α12=46°，β2、β3及β４的角值均注于图上，试求其余各边坐标方位角。α23=α12＋180°－β24x23146°125°10´5136°30´247°20´解：α34=α23＋180°＋β3=417°20´>360°（417°20´－360°）=57°20´α45=α34＋180°－β4<0°（－10°＋360°）=350°=100°50´=46°＋180°－125°10´=100°50´＋180°＋136°30´=－10°=57°20´＋180°－247°20´前进方向（二）象限角某直线的象限角是由直线起点的标准方向北端或南端起，沿顺时针或逆时针方向量至该直线的锐角，用R表示。象限角的角值在0°~90°之间。（北）（西）y（东）（南）xoⅠⅣⅢⅡRO1RO3RO2RO4αO1αO2αO3αO41234（三）方位角α与象限角R的换算直线R与α的关系O1O2O3O4αO1=RO1αO2=180°－RO2αO3=180°＋RO3αO4=360°－RO4（四）正、反坐标方位角的关系直线1-2：点1是起点，点2是终点。α12—

正坐标方位角；α21—

反坐标方位角。α21α12xyoxx12直线2-1：所以一条直线的正、反坐标方位角互差180º4.磁方位角的测量方法罗盘仪安置在待测直线的起点上，对中、整平后放松磁针，用望远镜瞄准直线的另一端点，磁针自由静止后，磁针北端（或南端）所指示的读数即为该直线的磁方位角。磁方位角的读数A、南端读取

B、北端读取其测定的具体操作方法如下：

1）对中将仪器装于三脚架上，并挂上锤球后，移动三脚架，使锤球尖对准测站点，此时仪器中心与地面点处于同一条铅垂线上。1）对中其测定的具体操作方法如下：2）整平松开仪器球形支柱上的螺旋，上、下俯仰度盘位置，使度盘上的两个水准气泡同时居中，旋紧螺旋，固定度盘，此时罗盘仪主盘处于水平位置。

2）整平3）瞄准目标3）瞄准目标转动目镜调焦螺旋，使十字丝清晰；转动罗盘仪，使望远镜对准测线另一端的目标，调节调焦螺旋，使目标成像清晰稳定，再转动望远镜，使十字丝对准立于测点上的花杆的最底部。

4）读数4）读数松开磁针制动螺旋，等磁针静止后，从正上方向下读取磁针指北端所指的读数，即为测线的磁方位角；读数完毕后，旋紧磁针制动螺旋，将磁针顶起以防止磁针磨损。

5）计算平均磁方位角当A、B两点相距较近时，其正、反磁方位角应相差180°，若不等，不符值（即正反方位角之差值与180°相比较）不得大于±1°，并以平均磁方位角作为该直线的方位角，即三、视距测量1.视距测量的概念视距测量是根据几何光学和三角测量原理，利用望远镜内的视距丝，配合视距尺（或水准尺），间接测定两点间水平距离和高差的一种方法。2.视距测量原理

视距测量是利用视距丝配合标尺读数来完成的。望远镜十字丝环视距丝对于倒像望远镜：下丝在标尺上的读数为a，上丝在标尺上的读数为b，视距间隔l（l=a-b），则水平距离D有：h2

固定值（约34°23′）l2l112AD1D2ih2通常情况下k=100视准轴水平时的视距公式为：测站点到立尺点的高差为：i—仪器高，是桩顶到仪器水平轴的高度；v—中丝在标尺上的读数。l1l22h21D1D2Aih2（1）视准轴水平时的距离和高差公式（2）视准轴倾斜时的距离和高差公式图中设则oAiDaa´bBvb´Lhα

原理：倾斜距离L为：或oAiDaa´bBvb´Lh

计算：水平距离D为：

高差h为：例题：如上图，在A点量取经纬仪高度i=1.400m，望远镜照准B点标尺，中丝、上丝、下丝读数分别为v=1.400m，b=1.242m，a=1.558m，α=3°27´,试求A、B两点间的水平距离和高差。解：1）尺间距2）水平距离3）高差（4）视距测量误差及注意事项此外还有：标尺分划误差、竖直角观测误差、视距常数误差等。

1.读数误差

2.标尺不竖直误差

3.外界条件的影响视距测量差作业题.测得ΔABC中，AC边的坐标方位角为30°，AB边的象限角为SE70°，BC边的坐标方位角为320°，求该三角形的各内角值分别为多少？

如右图所示，已知1-2边的坐标方位角及各内角值，试计算各边的坐标方位角，并把他们改算成象限角。小结1）罗盘仪的构造2）罗盘仪测定磁方位角导线点展绘图解平差面积计算一导线点展绘在导线点展绘之前，应再次检查罗盘仪导线测量记录，检查各边距离与角度测量是否符合精度要求，整理计算出各边的磁方位角、水平距，最后根据测区的大小与测量的要求选择适当比例尺，用量角器和带有比例尺的直尺将导线点依次展绘在毫米方格纸上。罗盘仪导线测量数据记录表测站目标方位角°（精确到′）倾斜角°距离(m)备注正反平均斜距平距平均1249°30′229°00′49°15′7°30′8°00′136.3136.7135.1135.4135.3K=23138°00318°30′138°156°00′6°00′90.590.390.089.889.9K=34198°0019°00′198°305°30′5°30′122.1122.5121.5121.9121.7K=45273°3093°30′273°302°30′2°00′105.9105.7105.9105.7105.8K=51348°00168°30′348°152°00′2°00′90.189.990.189.990.0K=所需工具1确定磁北方向一般选择坐标方格纸的纵轴作为磁北方向。确定起点位置2在图纸左上角绘一条磁北方向线，在图纸上适当位置定出1点(确保整幅图位于图纸中央）3根据各导线边的平均磁方位角和水平距进行展绘。展绘导线点4在图上量取1’1之间的实地水平距离量取绝对闭合差值5绝对闭合差f与导线全长∑D之比，称为导线全长相对闭合差，以K表示，即：

≤1/200计算导线全长的相对闭合差值导线点展绘1N2′3′4′5′1′f二图解平差平差时应将闭合差按各导线点离起点的距离成正比例分配，各点分配值（改正值）一般用图解法求出。图解平差的操作过程如下：采用任一较小的比例尺画出等于导线全长的直线1-1′，在其上按同一比例尺依次截取各边长得2′、3′、4′、5′、1′各点，并在1′点向上作1′-1的垂线，然后截取1′-1等于绝对闭合差的图上长度。连接1′和1构成直角三角形11′1,再分别从2′、3′、4′、5′各点向上作1-1′的垂线，与1-1相交得2、3、4、5各点。由相似三角形原理可知，线段2′-2、3′-3、4′-4、5′-5即为相应导线点的改正值。22′3′4′5′1′34511图解平差在图上，过2′、3′、4′、5′各点，分别沿1′-1方向作闭合差1′-1的平行线，并从各点起分别在平行线上截取相应的改正值，得改正后的各导线点位置，如图中的1、2、3、4、5点，再将它们按顺序连接，即得到平差后的闭合导线图形，如图（实线部分）所示。导线点展绘1N2′3′4′5′1′f12354三面积量算

①以上边展会出的结果为例，计算平差后区域内的面积②先读出图形轮廓线包含的整格数N，再读出轮廓线内不足一整格的读数值n，并累计和得N`；N`=N+n/2③按测图比例尺计算出1个方格所对应的实地面积S，即：(方格边长×比例尺分母)2；

④用累计的总格数N`乘以1个方格所对应的实地面积S，得实际总面积A。即：式中：A为实际总面积，d为方格的大小（单位为mm），M为比例尺分母，N`为总方格数。问题：1、很难保证精度；2、平差时计算出的改正值，很难描绘到导线图上；3、面积计算时，数格子时很容易出错，很难一致性保证计算的精度。基本概念罗盘仪导线测量一基本概念导线：在测区范围内布设若干控制点，将选定的控制点按顺序连接起来，组成的连续折线或多边形成为导线，导线转折处的控制点则成为导线点。1导线测量：用罗盘仪测定各导线边得磁方位角，用皮尺丈量（或视距测量）相邻两导线点间的距离，最后绘制导线图，以上工作总称为导线测量。概念罗盘仪导线按布置形式可分为三种：2附和导线，（如图3→a→b→6）支导线,（如图5→①→②）123456ab36①②5罗盘仪导线的布设形式闭合导线，（如图1→2→3→4→5→6→1）布置形式二罗盘仪导线测量布设导线之前，应对测区进行踏查，导线点应选在土质坚实、点位标志易于保存，方便安置仪器的地方，两点之间应通视，导线边长约50～100m。踏查1现以右图为例，说明测定各导线边磁方位角的观测程序：罗盘仪脚架花杆皮尺记录本夹及表格装脚架袋子计算器所需工具2安装仪器1点处对中1点整平放下磁针量仪器高读方位角读倾斜角测往距离记录测12边的正磁方位角和距离瞄准2点3测12边的反磁方位角和返测距离拧紧磁针固定螺旋，一手托着仪器，