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確定兩個(gè)點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系，除要測量這兩點(diǎn)間的相關(guān)距離外，還需測定這兩點(diǎn)所構(gòu)成的直線的方向。該方向的方向值的測定必須要以某個(gè)選定的標(biāo)準(zhǔn)方向?yàn)閰⒄?。測定直線方向值的過程即是方向測量。

地面點(diǎn)標(biāo)志

在測量工作開始之前，需要在待測定的點(diǎn)上需要設(shè)立標(biāo)志，然后再進(jìn)行觀測。這些地面點(diǎn)標(biāo)志可分為臨時(shí)性和性兩類。

1、臨時(shí)性標(biāo)志

對(duì)于精度要求不高，也不需要長期保存的點(diǎn)，視測量現(xiàn)場情況，可以用長約20~30cm，粗3~6cm的木樁打入地中，樁頂釘一小釘作為該點(diǎn)位的標(biāo)志。為了 便于觀測時(shí)照準(zhǔn)，在臨時(shí)性點(diǎn)上要設(shè)立。如圖2-1上設(shè)立的是花桿，長2m或3m，其直徑3～4cm，桿上涂以20cm間隔的紅白漆，以便在遠(yuǎn)處清晰可 見。

2、性標(biāo)志

需長期保存，精度要求高的點(diǎn)，應(yīng)用石樁或水泥樁埋設(shè)。樁頂應(yīng)刻有十字作為點(diǎn)的標(biāo)志。其上一般應(yīng)設(shè)有木制或鋼制占標(biāo)（見圖2-2）。

圖2-1 臨時(shí)性標(biāo)志

圖2-2 性標(biāo)志

表示直線方向的方法

1、標(biāo)準(zhǔn)方向

在測量過程中一般采用真北方向、磁北方向或坐標(biāo)北向?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)方向（見圖2-3）

圖2-3 三北方向及方位角關(guān)系

（1）真北方向（正北方向）

真北方向既真子午線北向，又稱正北方向，為過地球上一點(diǎn)指向地球地理北極的方向。由于北極星在天空中的位置變化極其微小，故而，在測量時(shí)，通常以指向北極星的方向?yàn)檎姹狈较颉?/p>

（2）磁北方向（磁子午線方向）

磁北方向既磁子午線北向，為過地球上一點(diǎn)指向地球磁北極的方向，亦既磁針靜止時(shí)，磁北針?biāo)阜较颉?/p>

（3）坐標(biāo)北向

坐標(biāo)北向系指我國采用的高斯平面直角坐標(biāo)系縱軸X軸的正向。在施工測量中，也可采用施工坐標(biāo)系的X軸正向作為坐標(biāo)北向。

2、三北方向的關(guān)系

由于地球的磁北極與地理北極不一致，因此，在地球任意一點(diǎn)上的磁北方向與真北方向一般說來都不重合，兩者所夾角度稱磁偏角△。相對(duì)真北方向而言，磁北方向在真北方向東邊△為正，反之為負(fù)。

同時(shí)由于各種因素對(duì)地磁場的影響，所以各地的磁偏角也是不同的。其變化范圍常常有幾分至幾度不等，即使在同一天內(nèi)的同一地方，也常常會(huì)有幾分的變化。我國 各地磁偏角除新疆、南疆的少數(shù)地區(qū)為東偏外，其它地區(qū)的磁偏角均為負(fù)值。在測量過程中，選用磁北方向作為標(biāo)準(zhǔn)方向就精度而言是不高的，只能作粗略依據(jù)，故 一般只在地質(zhì)勘探工程及測區(qū)不大、精度要求不高的工程測量中采用。

高斯平面直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)北向與真北方向的夾角為子午線收斂角。相對(duì)真北方向而言，坐標(biāo)北向在真北方向東邊時(shí)子午線收斂角為正，在西邊時(shí)為負(fù)。

另外，通常將磁北方向與坐標(biāo)北向的夾角稱磁坐偏角，磁北方向在坐標(biāo)北向東邊磁坐偏角G為正，反之為負(fù)。

、、三者之間的關(guān)系式(見圖2-3)為

（2-1）

在同一幅地形圖中，有時(shí)同時(shí)注有三北方向及其關(guān)系，以供實(shí)際需要選用。

方位角

在測量過程中，地面上任一直線的方向是用方位角來表示的。

方位角系指自選定的標(biāo)準(zhǔn)方向的北端起順時(shí)針轉(zhuǎn)向選定直線的水平夾角。其大小在0~360°之間。如選定的標(biāo)準(zhǔn)方向?yàn)榇疟狈较?，則該方位角為磁方位角，用表示；標(biāo)準(zhǔn)方向?yàn)檎狈较颍礊檎娣轿唤牵?img alt="" src="https://img77.asia-eur.cn/mt0024/5/20210921/637678565515563853209.jpg" />表示；標(biāo)準(zhǔn)方向?yàn)樽鴺?biāo)北向，則為坐標(biāo)方位角用表示。

由圖2-3可知，、、三者之間的關(guān)系式為

（2-2）

如已知某地為西偏5°30′，為東偏2°，某直線AB的磁方位角為135°

則該直線的真方位角及坐標(biāo)方位角分別為

135°+（－5°30′）=129°30′

129°30′－2°30=127°30′

圖2-4 正反方位角

對(duì)同一直線而言，按直線方向的不同所計(jì)算的方位角就有正反方位角之分。如圖2-4所示，有某直線段AB，設(shè)A為起點(diǎn)，B為終點(diǎn)，則直線方向是A→B，我們就把稱為正方位角，稱為反方位角，兩者相差180°（圖2-4中所示為坐標(biāo)方位角）。由于方位角總是正值，因此正反方位角可用公式表示為

（2-3）

式中的值與的值有關(guān)，如果，式中為減號(hào)，否則為加。以保證的值域在內(nèi)。

如圖2-5所示，當(dāng)所測相鄰邊的水平夾角在前進(jìn)方向ABC的左邊時(shí)，叫左轉(zhuǎn)角，以表示。根據(jù)可以推算出：

（2-4）

圖2-5 方位角計(jì)算

當(dāng)所測相鄰邊的水平夾角在前進(jìn)方向ABC的右邊時(shí)，叫右轉(zhuǎn)角，以表示。同樣根據(jù)可以推算出：

（2-5）

因此，可將其寫成通用公式為：

（2-6）

當(dāng)然，在上述計(jì)算過程中，應(yīng)保證計(jì)算得到的方位角為正值。

用羅盤測磁方位角

1、羅盤儀的構(gòu)造

羅盤儀的種類很多，但其構(gòu)造大同小異。我國常用的羅盤有八角羅盤和五四羅盤兩種。下面介紹地質(zhì)工作中常用的八角羅盤。

八角羅盤由磁針、度盤和照準(zhǔn)設(shè)備等主要配件組成（見圖2-6）。磁針中心裝有鑲有瑪瑙的凹圓形軸窩，以便支于度盤中心的鋼頂針上，并可靈敏地自由轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)磁針擺動(dòng)靜止時(shí)，其北端即指向磁北方向；在停止使用時(shí)，可利用制動(dòng)器把磁針托起，使其貼緊在玻璃蓋上固定之。

圖2-6 八角羅盤

由于磁針受磁極引力的影響較大，在北半球的國家里，磁針北端會(huì)向下傾斜，不便于測量。所以，一般都在磁針南端繞以銅絲，以使磁針受力平衡，位于水平狀態(tài)。

羅盤儀的刻度盤是銅或鋁制的圓盤，一般最小分劃值為1°或30′，按0°→360°逆時(shí)針方向刻劃，以便于直接讀取磁方位角。此外，在度盤上還附有改正螺絲，若轉(zhuǎn)動(dòng)它，刻度盤就隨之而轉(zhuǎn)動(dòng)，可以起到改正度盤讀數(shù)的作用。

照準(zhǔn)設(shè)備為裝在0°→180°方向上的一對(duì)折疊式覘板，與裝在盒蓋上的反光鏡配合使用。

此外，底盤上還裝有圓水準(zhǔn)器和傾斜指示器。水準(zhǔn)器供安置度盤水平之用，羅盤盒的底面裝有操縱測斜指示器的手柄，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄可使管水準(zhǔn)器與測斜指示器同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，供測傾斜角時(shí)使用。

羅盤儀的主要用途是測定精度要求不高的磁北方向、磁方位角和地面坡度的傾斜角。

2、磁方位角的測定方法

圖2-7 目標(biāo)高于水平視線

圖2-8 目標(biāo)低于水平視線

（1）觀測目標(biāo)高于水平視線

從反光鏡中可以看到目標(biāo)，此時(shí)把覘板豎直，兩手托住羅盤，緊靠觀測者腹部，將度盤零度方向?qū)?zhǔn)目標(biāo)，觀察反光鏡，保持身體不動(dòng)，左右移動(dòng)頭部使長覘板像的 中線與反光鏡中線重合，再轉(zhuǎn)動(dòng)身體，直至長覘板和目標(biāo)的像同時(shí)被反光鏡中線平分，并保持水準(zhǔn)器的氣泡居中，即可按磁針北端讀取磁方位角，如圖2-7所示。

（2）觀測目標(biāo)低于水平視線

測量時(shí)將羅盤零刻度線靠向自己，180°刻度線對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，并使水準(zhǔn)器氣泡居中，從長覘板上的經(jīng)過鏡子下方的透明橢圓孔的中線來照準(zhǔn)。按磁針南端來讀取磁方位角。如圖2-8所示。

另外，直接測定各直線的真方位角，屬于天文測量的任務(wù)。

信息標(biāo)題：方向與角度測量教程

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