测绘仪器

确定两个点的相对位置关系，除要测量这两点间的相关距离外，还需测定这两点所构成的直线的方向。该方向的方向值的测定必须要以某个选定的标准方向为参照。测定直线方向值的过程即是方向测量。

地面点标志

在测量工作开始之前，需要在待测定的点上需要设立标志，然后再进行观测。这些地面点标志可分为临时性和永久性两类。

1、临时性标志

对于精度要求不高，也不需要长期保存的点，视测量现场情况，可以用长约20~30cm，粗3~6cm的木桩打入地中，桩顶钉一小钉作为该点位的标志。为了 便于观测时照准，在临时性点上要设立标杆。如图2-1上设立的是花杆，长2m或3m，其直径3～4cm，杆上涂以20cm间隔的红白漆，以便在远处清晰可 见。

2、永久性标志

需长期保存，精度要求高的点，应用石桩或水泥桩埋设。桩顶应刻有十字作为点的标志。其上一般应设有木制或钢制占标（见图2-2）。

图2-1 临时性标志

图2-2 永久性标志

表示直线方向的方法

1、标准方向

在测量过程中一般采用真北方向、磁北方向或坐标北向为标准方向（见图2-3）

图2-3 三北方向及方位角关系

（1）真北方向（正北方向）

真北方向既真子午线北向，又称正北方向，为过地球上一点指向地球地理北极的方向。由于北极星在天空中的位置变化极其微小，故而，在测量时，通常以指向北极星的方向为真北方向。

（2）磁北方向（磁子午线方向）

磁北方向既磁子午线北向，为过地球上一点指向地球磁北极的方向，亦既磁针静止时，磁北针所指方向。

（3）坐标北向

坐标北向系指我国采用的高斯平面直角坐标系纵轴X轴的正向。在施工测量中，也可采用施工坐标系的X轴正向作为坐标北向。

2、三北方向的关系

由于地球的磁北极与地理北极不一致，因此，在地球任意一点上的磁北方向与真北方向一般说来都不重合，两者所夹角度称磁偏角△。相对真北方向而言，磁北方向在真北方向东边△为正，反之为负。

同时由于各种因素对地磁场的影响，所以各地的磁偏角也是不同的。其变化范围常常有几分至几度不等，即使在同一天内的同一地方，也常常会有几分的变化。我国 各地磁偏角除新疆、南疆的少数地区为东偏外，其它地区的磁偏角均为负值。在测量过程中，选用磁北方向作为标准方向就精度而言是不高的，只能作粗略依据，故 一般只在地质勘探工程及测区不大、精度要求不高的工程测量中采用。

高斯平面直角坐标系的坐标北向与真北方向的夹角为子午线收敛角。相对真北方向而言，坐标北向在真北方向东边时子午线收敛角为正，在西边时为负。

另外，通常将磁北方向与坐标北向的夹角称磁坐偏角，磁北方向在坐标北向东边磁坐偏角G为正，反之为负。

、、三者之间的关系式(见图2-3)为

（2-1）

在同一幅地形图中，有时同时注有三北方向及其关系，以供实际需要选用。

方位角

在测量过程中，地面上任一直线的方向是用方位角来表示的。

方位角系指自选定的标准方向的北端起顺时针转向选定直线的水平夹角。其大小在0~360°之间。如选定的标准方向为磁北方向，则该方位角为磁方位角，用表示；标准方向为正北方向，即为真方位角，表示；标准方向为坐标北向，则为坐标方位角用表示。

由图2-3可知，、、三者之间的关系式为

（2-2）

如已知某地为西偏5°30′，为东偏2°，某直线AB的磁方位角为135°

则该直线的真方位角及坐标方位角分别为

135°+（－5°30′）=129°30′

129°30′－2°30=127°30′

图2-4 正反方位角

对同一直线而言，按直线方向的不同所计算的方位角就有正反方位角之分。如图2-4所示，有某直线段AB，设A为起点，B为终点，则直线方向是A→B，我们就把称为正方位角，称为反方位角，两者相差180°（图2-4中所示为坐标方位角）。由于方位角总是正值，因此正反方位角可用公式表示为

（2-3）

式中的值与的值有关，如果，式中为减号，否则为加。以保证的值域在内。

如图2-5所示，当所测相邻边的水平夹角在前进方向ABC的左边时，叫左转角，以表示。根据可以推算出：

（2-4）

图2-5 方位角计算

当所测相邻边的水平夹角在前进方向ABC的右边时，叫右转角，以表示。同样根据可以推算出：

（2-5）

因此，可将其写成通用公式为：

（2-6）

当然，在上述计算过程中，应保证计算得到的方位角为正值。

用罗盘测磁方位角

1、罗盘仪的构造

罗盘仪的种类很多，但其构造大同小异。我国常用的罗盘有八角罗盘和五四罗盘两种。下面介绍地质工作中常用的八角罗盘。

八角罗盘由磁针、度盘和照准设备等主要配件组成（见图2-6）。磁针中心装有镶有玛瑙的凹圆形轴窝，以便支于度盘中心的钢顶针上，并可灵敏地自由转动。当磁针摆动静止时，其北端即指向磁北方向；在停止使用时，可利用制动器把磁针托起，使其贴紧在玻璃盖上固定之。

图2-6 八角罗盘

由于磁针受磁极引力的影响较大，在北半球的国家里，磁针北端会向下倾斜，不便于测量。所以，一般都在磁针南端绕以铜丝，以使磁针受力平衡，位于水平状态。

罗盘仪的刻度盘是铜或铝制的圆盘，一般最小分划值为1°或30′，按0°→360°逆时针方向刻划，以便于直接读取磁方位角。此外，在度盘上还附有改正螺丝，若转动它，刻度盘就随之而转动，可以起到改正度盘读数的作用。

照准设备为装在0°→180°方向上的一对折叠式觇板，与装在盒盖上的反光镜配合使用。

此外，底盘上还装有圆水准器和倾斜指示器。水准器供安置度盘水平之用，罗盘盒的底面装有操纵测斜指示器的手柄，转动手柄可使管水准器与测斜指示器同时转动，供测倾斜角时使用。

罗盘仪的主要用途是测定精度要求不高的磁北方向、磁方位角和地面坡度的倾斜角。

2、磁方位角的测定方法

图2-7 目标高于水平视线

图2-8 目标低于水平视线

（1）观测目标高于水平视线

从反光镜中可以看到目标，此时把觇板竖直，两手托住罗盘，紧靠观测者腹部，将度盘零度方向对准目标，观察反光镜，保持身体不动，左右移动头部使长觇板像的 中线与反光镜中线重合，再转动身体，直至长觇板和目标的像同时被反光镜中线平分，并保持水准器的气泡居中，即可按磁针北端读取磁方位角，如图2-7所示。

（2）观测目标低于水平视线

测量时将罗盘零刻度线靠向自己，180°刻度线对准目标，并使水准器气泡居中，从长觇板上的尖端经过镜子下方的透明椭圆孔的中线来照准。按磁针南端来读取磁方位角。如图2-8所示。

另外，直接测定各直线的真方位角，属于天文测量的任务。

信息标题：方向与角度测量教程

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