第5章 直线方向的测量

第五章：直线方向的测量直线定向：确定直线的方向，确定直线与一基本方向的夹角直线定向的基本方向：1真子午线方向：过地球上某点及地球的北极和南极的半个大圆2磁子午线方向：过地球上某点及地球的磁北极和磁南极的半个大圆3坐标纵轴方向：过坐标原点指向北方的直线两点真子午线方向间的夹角1,真子午线方向：在不同的点上，真子午线方向是不平行的2,磁子午线方向磁偏角：同一点的磁子午线方向与真子午线方向的夹角称为磁偏角，用δ表示。磁子午线北端在真子午线方向以东时为东偏，δ为正，在西偏时为西偏，δ为负。我国磁偏角的变化约在＋6°（西北地区）到－10º（东北地区）磁偏角真子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3坐标纵轴方向北/x东/yoIIIIIIIV在不同的点上，坐标纵轴方向是平行的oABDS+_子午线收敛角确定直线方向的方法方位角:

基本方向的北端沿顺时针方向量到直线的角度（0º~360º）基本方向确定直线方向的方法(a)真方位角：真子午线方向的北端沿顺时针方向量到直线的角度。(b)坐标方位角：坐标纵线方向的北端沿顺时针方向量到直线的角度。(c)磁方位角：真子午线方向的北端沿顺时针方向量到直线的角度。直线不同方位间的关系真方位角与磁方位角的关系真方位角与坐标方位角的关系象限角直线与基本方向构成的锐角（0~90）直线的正反方位角直线的正方位角与直线的反方位角：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，相应的方位角为正方位角；反之，在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。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坐标方位角的关系真子午线方向坐标纵轴方向用罗盘仪测量直线的磁方向罗盘仪的构造：由望远镜，磁针和度盘三部分组成。望远镜：望远镜是照准设备，它连接在支架1上，支架与度盘盒3相连，可随度盘一起转动。磁针：磁针2支撑在度盘中心的顶针上，可以自由转动，禁止时指向磁子午线方向。自动螺旋4可将磁针托起，保护磁针和顶针。磁针的南端有一平衡物，以消除南北磁场差的影响。用罗盘仪测量直线的磁方向1度盘：度盘随望远镜一起转动，度盘最小刻划为1º或1/2º。其注记方式有两种：0º起按逆时针增加至360º，称为“方位罗盘”；零一种把一周分为4个象限，0º处注有“南”和“北”，90º注有“东”和“西”，可直接读出磁象限角，称为“象限罗盘仪”。安置仪器：将罗盘安置在直线的起点，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，即可进行读数。用罗盘仪测量直线的磁方向3读数：对于方位罗盘，当物镜靠近0º时，用北端直接读出磁方位角；反之，用磁针南端读数。示例：如图，过a点的真子午线方向为坐标纵轴方向，在图上画出ab,bc,ca三直线的真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bac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：在无外力作用下，陀螺轴的方向保持不变。

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5－22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，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：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Δ＝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X12安置陀螺经纬仪（或罗盘）粗定向3测前零位检验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X2X2X1应小于20，最后取均值7计算直线的陀螺方位角AT=X-NT8计算直线的真位角A=AT+Δ

方位角测量一般应不少于3次五记录和计算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184º42´.6盘左184º42´.5(+8.7)+0.35-8.0盘右42.5盘右42.5+8.6+0.25(-8.1)平均184º42´.55平均184º42´.5-(8.2)平均值184º42´.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358º36´.78m45s测线方位角计算(358º38´.0)359º59.50´1º21.0´测线方向值184º42.52´358º39´.3359º59.52(1º19.75´)陀螺北方向值359º59.48´(358º40´.35)359º59.42´1º18.5´陀螺方位角184º