第5章 直線方向的測(cè)量

1、第五章：直線方向的測(cè)量第五章：直線方向的測(cè)量 直線定向直線定向：確定直線的方向，：確定直線的方向，確定直線與確定直線與 一基本方向的夾角一基本方向的夾角 直線定向的直線定向的基本方向基本方向： 1 真子午線方向真子午線方向：過(guò)地球上某點(diǎn)及地球的：過(guò)地球上某點(diǎn)及地球的 北極和南極的半個(gè)大圓北極和南極的半個(gè)大圓 2 磁子午線方向磁子午線方向：過(guò)地球上某點(diǎn)及地球的：過(guò)地球上某點(diǎn)及地球的 磁北極和磁南極的半個(gè)大圓磁北極和磁南極的半個(gè)大圓 3 坐標(biāo)縱軸方向坐標(biāo)縱軸方向：過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)指向北方的：過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)指向北方的 直線直線 5206263438,6371 tan tan 或 kmR R S R BD BD

2、 S 兩點(diǎn)真子午線方向間的夾角兩點(diǎn)真子午線方向間的夾角 1 ,真子午線方向：真子午線方向： 在不同的點(diǎn)上，真子午線方向是不平行的在不同的點(diǎn)上，真子午線方向是不平行的 2 ,磁子午線方向磁子午線方向 磁偏角磁偏角：同一點(diǎn)的磁子午：同一點(diǎn)的磁子午 線方向與真子午線方向的線方向與真子午線方向的 夾角稱為磁偏角，用夾角稱為磁偏角，用表表 示。磁子午線北端在真子示。磁子午線北端在真子 午線方向以東時(shí)為午線方向以東時(shí)為東偏東偏， 為為正正，在西偏時(shí)為，在西偏時(shí)為西偏西偏， 為為負(fù)負(fù)。我國(guó)磁偏角的變。我國(guó)磁偏角的變 化約在化約在6（西北地區(qū)）（西北地區(qū)） 到到10（東北地區(qū)）（東北地區(qū)） 磁偏角磁偏角 真子

3、午線 磁子午線 北極 在不同的點(diǎn)上，磁子午線方向是不平行的在不同的點(diǎn)上，磁子午線方向是不平行的 3 坐標(biāo)縱軸方向坐標(biāo)縱軸方向 北/x 東/y o I II III IV 在不同的點(diǎn)上，在不同的點(diǎn)上，坐標(biāo)縱軸方向坐標(biāo)縱軸方向是平行的是平行的 o A B D S + _ 子午線收斂角子午線收斂角 確定直線方向的方法確定直線方向的方法 方位角方位角: 基本方向基本方向 的北端沿順時(shí)針?lè)降谋倍搜仨槙r(shí)針?lè)?向量到向量到直線直線的角度的角度 （0360） 基本方向基本方向 確定直線方向的方法確定直線方向的方法 (a)真方位角真方位角：真子午線方：真子午線方 向的北端沿順時(shí)針?lè)较蛳虻谋倍搜仨槙r(shí)針?lè)较?量到直

4、線的角度量到直線的角度。 (b)坐標(biāo)方位角坐標(biāo)方位角：坐標(biāo)：坐標(biāo) 縱線方向的北端沿順縱線方向的北端沿順 時(shí)針?lè)较蛄康街本€的時(shí)針?lè)较蛄康街本€的 角度。角度。 (c)磁方位角磁方位角：真子午：真子午 線方向的北端沿順時(shí)線方向的北端沿順時(shí) 針?lè)较蛄康街本€的角針?lè)较蛄康街本€的角 度。度。 直線不同方位間的關(guān)系直線不同方位間的關(guān)系 真方位角與磁真方位角與磁 方位角的關(guān)系方位角的關(guān)系 真方位角與坐真方位角與坐 標(biāo)方位角的關(guān)標(biāo)方位角的關(guān) 系系 mabab AA abab aA 象限角象限角 直線直線與與基本方向基本方向構(gòu)成的構(gòu)成的銳角銳角（090） IV 北 東 南 西 0 III I II 48北西 68

5、南東 23南西 41北東 直線的正反方位角直線的正反方位角 直線的直線的正方位角正方位角與直線的與直線的反方位角反方位角： 一條直線有正反兩個(gè)方向，在一條直線有正反兩個(gè)方向，在起點(diǎn)起點(diǎn)量量 得的直線方向?yàn)橹本€的正方向，相應(yīng)得的直線方向?yàn)橹本€的正方向，相應(yīng) 的方位角為的方位角為正方位角正方位角；反之，在；反之，在 在終點(diǎn)量得的直線方向?yàn)橹本€的反方在終點(diǎn)量得的直線方向?yàn)橹本€的反方 向，相應(yīng)的方位角為反方位角向，相應(yīng)的方位角為反方位角。 直線的正反方位角的關(guān)系直線的正反方位角的關(guān)系 同一直線正反真方位角的關(guān)系同一直線正反真方位角的關(guān)系 同一直線正反坐標(biāo)方位角的關(guān)系同一直線正反坐標(biāo)方位角的關(guān)系 180

6、 abba 180 AAabba 向 方 線 午 子 真 向 方 軸 縱 標(biāo) 坐 真子午線方向 坐標(biāo)縱軸方向 Rab ab Aab Aba ba Rba a b 用羅盤儀測(cè)量直線的磁方向用羅盤儀測(cè)量直線的磁方向 羅盤儀的構(gòu)造：由望遠(yuǎn)鏡，磁羅盤儀的構(gòu)造：由望遠(yuǎn)鏡，磁 針和度盤三部分組成。針和度盤三部分組成。 望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡：望遠(yuǎn)鏡是照準(zhǔn)設(shè)備，：望遠(yuǎn)鏡是照準(zhǔn)設(shè)備， 它連接在支架它連接在支架1上，支架與度上，支架與度 盤盒盤盒3相連，可隨度盤一起轉(zhuǎn)相連，可隨度盤一起轉(zhuǎn) 動(dòng)。動(dòng)。 磁針：磁針：磁針磁針2支撐在度盤中心支撐在度盤中心 的頂針上，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，禁的頂針上，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，禁 止時(shí)指向磁子午線方

7、向。自動(dòng)止時(shí)指向磁子午線方向。自動(dòng) 螺旋螺旋4可將磁針托起，保護(hù)磁可將磁針托起，保護(hù)磁 針和頂針。磁針的南端有一平針和頂針。磁針的南端有一平 衡物，以消除南北磁場(chǎng)差的影衡物，以消除南北磁場(chǎng)差的影 響。響。 用羅盤儀測(cè)量直線的磁方向用羅盤儀測(cè)量直線的磁方向1 度盤度盤：度盤隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)，度盤：度盤隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)，度盤 最小刻劃為最小刻劃為1或或1/2。其注記方式有兩。其注記方式有兩 種：種：0起按逆時(shí)針增加至起按逆時(shí)針增加至360，稱為，稱為 “方位羅盤方位羅盤”；零一種把一周分為；零一種把一周分為4個(gè)個(gè) 象限，象限，0處注有處注有“南南”和和“北北”，90 注有注有“東東”和和“西西”，

8、可直接讀出磁，可直接讀出磁 象限角，稱為象限角，稱為“象限羅盤儀象限羅盤儀”。 安置儀器安置儀器：將羅盤安置在直線的起點(diǎn)，：將羅盤安置在直線的起點(diǎn)， 對(duì)中，整平后，照準(zhǔn)直線的另一端，對(duì)中，整平后，照準(zhǔn)直線的另一端， 然后放下磁針，當(dāng)磁針靜止后，即可然后放下磁針，當(dāng)磁針靜止后，即可 進(jìn)行讀數(shù)。進(jìn)行讀數(shù)。 用羅盤儀測(cè)量直線的磁方向用羅盤儀測(cè)量直線的磁方向3 讀數(shù)讀數(shù)：對(duì)于方位羅盤，當(dāng)物鏡靠近：對(duì)于方位羅盤，當(dāng)物鏡靠近0時(shí)，用北時(shí)，用北 端直接讀出磁方位角；反之，用磁針南端讀數(shù)。端直接讀出磁方位角；反之，用磁針南端讀數(shù)。 示例示例：如圖，過(guò)：如圖，過(guò)a點(diǎn)的真子午線方向?yàn)樽鴺?biāo)點(diǎn)的真子午線方向?yàn)樽鴺?biāo) 縱

9、軸方向，在圖上畫出縱軸方向，在圖上畫出ab,bc,ca三直線的真三直線的真 方位角和坐標(biāo)方位角，并列出各邊真方位角方位角和坐標(biāo)方位角，并列出各邊真方位角 與坐標(biāo)方位角的關(guān)系與坐標(biāo)方位角的關(guān)系 b a c 北 用陀螺經(jīng)緯儀測(cè)量直線的真方位角 陀螺儀是由陀螺和經(jīng)緯儀組合而成的一 種定向用儀器。 陀螺儀有兩個(gè)重要特性： 定軸性定軸性：在無(wú)外力作用下，陀螺軸的方 向保持不變。 進(jìn)動(dòng)性進(jìn)動(dòng)性：陀螺軸受外力作用時(shí)，陀螺軸 將按一定的規(guī)律產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)。 陀螺經(jīng)緯儀的構(gòu)造1 陀螺經(jīng)緯儀由以下幾 部分組成： （）靈敏部：陀螺儀 的核心部分是陀螺馬 達(dá)1，安裝在陀螺房2 中，通過(guò)懸掛柱3由 懸掛帶4掛在儀器頂 部，有

10、兩根導(dǎo)流絲5 和懸掛帶4及旁路結(jié) 構(gòu)為馬達(dá)供電，懸掛 柱上裝有反光鏡6。 陀螺經(jīng)緯儀的構(gòu)造2 （二）光學(xué)觀測(cè)系統(tǒng)：與支架固連的光標(biāo) 線7，經(jīng)過(guò)反光棱鏡和反光鏡反射后，通 過(guò)透鏡成像在分化板8上。在目鏡內(nèi)可見 到圖522的影像。 陀螺經(jīng)緯儀的構(gòu)造3 （三）鎖緊和限幅裝置：用于固定靈敏部和限制 它的擺動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)儀器的外部手輪，通過(guò)凸輪9帶 動(dòng)鎖緊裝置10升降，使靈敏部被托起（鎖緊)或 放下（擺動(dòng)） 陀螺北方向的測(cè)定1 （一)準(zhǔn)備工作：在測(cè)線的一端，對(duì)中整 平，用羅盤儀使望遠(yuǎn)鏡近似指北，觀測(cè) 目鏡與望遠(yuǎn)鏡目鏡在同一側(cè)。打開電源 箱，接好電纜，操作鈕旋到“照明”位 置，檢查電池電壓，電表指針應(yīng)在紅區(qū)，

11、即可開始工作。 陀螺北方向的測(cè)定2 （二）粗定向：可用羅盤使視線大致指北。也可用 陀螺儀按下列方法進(jìn)行：操作鈕旋向“啟動(dòng)”， 指示燈亮。當(dāng)馬達(dá)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，指示燈滅。稍 后1分鐘即可慢慢放下靈敏部，在觀測(cè)目鏡中可 看到光標(biāo)像在擺動(dòng)。旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部進(jìn)行跟蹤，使光 標(biāo)保持與分化板零線重合。當(dāng)光標(biāo)出現(xiàn)短暫停留， 表示也到達(dá)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)，使光標(biāo)與分化板零線重合， 讀取經(jīng)緯儀水平度盤讀數(shù)u1 。 當(dāng)光標(biāo)到達(dá)另一逆轉(zhuǎn)點(diǎn)，讀水平度盤讀數(shù)u2 托起靈敏部，自動(dòng)陀螺。 取平均，將照準(zhǔn)部轉(zhuǎn)到平均直位置。精度3 陀螺北方向的測(cè)定3 (三）精確定向（逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法） 啟動(dòng)陀螺馬達(dá)，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速慢慢放 下，并限幅。 用微動(dòng)螺旋跟蹤，使

12、分化板零線緊跟 光標(biāo)。 到達(dá)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，讀取水平度盤讀數(shù) 陀螺北方向的測(cè)定4 連續(xù)跟蹤5個(gè)逆轉(zhuǎn)點(diǎn) 取5個(gè)點(diǎn)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 陀螺經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正1 （一）靈敏部零位的檢驗(yàn)和校正 懸?guī)Я阄唬涸隈R達(dá)沒(méi)有啟動(dòng)情況下放下靈敏部， 靈敏部因受懸掛帶和導(dǎo)流絲的彈性作用下，也 會(huì)產(chǎn)生擺動(dòng)，其平衡位置稱懸?guī)Я阄?。該零?應(yīng)與分化板上“0”線重合，否則存在零位偏差。 零位檢驗(yàn)方法：整平，不啟動(dòng)馬達(dá)放下靈敏部， 觀察光標(biāo)擺動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)端點(diǎn)時(shí)，在分化板上讀 取5次數(shù)，讀至0.1

13、格，按下式計(jì)算零位偏差 零位偏差應(yīng)小于0.5格。精密定向前后應(yīng)進(jìn)行次項(xiàng) 檢驗(yàn) )343( 12 1 543210 aaaaaa 三 陀螺經(jīng)緯儀的檢驗(yàn)和校正2 （二）儀器常數(shù)的測(cè)定 測(cè)線的陀螺方位角計(jì)算：設(shè)測(cè)線的方向值 為X,陀螺北的方向值為NT,則測(cè)線的陀螺方位 角為AT=X-NT 儀器常數(shù)測(cè)定：可在已知真方位角的直線 上進(jìn)行，測(cè)出該直線的陀螺方位角，則儀器 常數(shù)為A-AT 進(jìn)行測(cè)量之前和之后應(yīng)進(jìn)行此測(cè)定，取平 均值進(jìn)行陀螺方位角改正. 四 用陀螺經(jīng)緯儀測(cè)量直線方位角的程序 1 在直線起點(diǎn)安置經(jīng)緯儀，對(duì)中整平，盤左盤右一測(cè) 回測(cè)量直線的方向值X1 2 安置陀螺經(jīng)緯儀（或羅盤）粗定向 3 測(cè)前零

14、位檢驗(yàn) 4 逆轉(zhuǎn)點(diǎn)法精密定向，得陀螺北得方向值 5 測(cè)后零位檢驗(yàn) 6 再盤左盤右一測(cè)回測(cè)量直線的方向值X2 X2 X1應(yīng)小于20，最后取均值 7 計(jì)算直線的陀螺方位角AT=X-NT 8 計(jì)算直線的真位角A=AT+ 方位角測(cè)量一般應(yīng)不少于3次 2 21 XX X 五 記錄和計(jì)算1 測(cè)線 觀測(cè)者 記錄者 日期 儀器 項(xiàng) 目 左方讀 數(shù) 中值右方讀 數(shù) 周期測(cè)線方向 測(cè) 前 零 位 -8.436s測(cè)前測(cè)后 8.8+0.3(-8.2)盤左184 42 .6盤左184 42 .5 (+8.7)+0.35-8.0盤右 42.5盤右 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 記錄和計(jì)算2 項(xiàng) 目 左方讀數(shù)中值右方讀數(shù)周期測(cè)線方向 逆 轉(zhuǎn) 點(diǎn) 讀 數(shù) 358 36.78m45s測(cè)線方位角計(jì)算 (358 38.0)359 59 .50121.0測(cè)線方向值184 42