第5章直线定向及其距离测量

第五章直线定向

确定地面上两点之间的相对位置，仅知道两点之间的水平距离是不够的，还必须确定此直线与标准方向之间的水平夹角。确定直线与标准方向之间的水平角度积为直线定向。

第一节直线定向

一、标准方向的种类

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，真子午线方向是用天文测量方法或用陀螺经纬仪测定的。

2．磁于午线方向

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。磁子午线方向可用罗盘仪测定。

3．坐标纵轴方向

第一章已述及，我国采用高斯平面直角坐标系，每一6°带或3°带内都以该带的中央子午线为坐标纵轴，因此，该带内直线定向，就用该带的坐标纵轴方向作为标准方向。如假定坐标系，则用假定的坐标纵轴(X轴)作为标准方向。

二、表示直线方向的方法

测量工作中，常采用方位角来表示直线的方向。

由标准方向的北端起，顺时针方向量到某直线的夹角，称为该直线的方位角。

三、几种方位角之间的关系

1．真方位角与磁方位角之间的关系

由于地磁南北极与地球的南北极并不重合，因此，过地面上某点的真子午线方向与磁子午线方向常不重合，两者之间的夹角称为磁偏角δ，磁针北端偏于其子午线以东称东偏，偏于其子午线以西称西偏。直线的真方位角与磁方位角之间可用下式进行换算

δ东偏取正值，西偏取负值。我国磁偏角的变化大约在十6°到一10°之间。

2．真方位角与坐标方位角之间的关系。

第一章中述及，中央于午线在高斯平面上是一条直线，

等角投影就是正形投影。所谓，正形投影，就是在极小的区域内椭球面上的图形投影后保持形状相似。即投影后角度不变形。按投影带不同通常分为6度带和3度带。

作为该带的坐标纵轴，而其它于午线投影后为收敛于两极的曲线，地面点M、N等点的真子午线方向与中央于午线之间的夹角，称为子午线收敛角γ，γ角有正有负。在中央于午线以东地区，各点的坐标纵轴偏在真子午线的东边，γ为正值；在中央于午线以西地区，γ为负值。

真方位角与坐标方位角之间的关系，可用下式进行换算

3．坐标方位角与磁方位角的关系

若已知某点的磁偏角δ与子午线收敛角γ，则坐标方位角与磁方位角之间的换算式为

四、正、反坐标方位角

测量工作中的直线都是具有一定方向的。直线1—2的点1是起点，点2是终点；通过起点1的坐标纵轴方向与直线1—2所夹的坐标方位角α12，称为直线1—2的正坐标方位角。过终点2的坐标纵轴方向与直线2—1所夹的坐标方位角，称为直线1—2的反坐标方位角(是直线2—1的正坐标方位角)。正、反坐标方位角相差180°，即

由于地面各点的真(或磁)于午线收敛于两极，并不互相平行，致使直线的反真(或磁)方位角不与正真(或磁)方位角差180°，给测量计算带来不便，故测量工作中均采用坐标方位角进行直线定向。

五、坐标方位角的推算

为了整个测区坐标系统的统一，测量工作中并不直接测定每条边的方向，而是通过与已知点(其坐标为已知)的连测，以推算出各边的坐标方位角。A、B为已知点，AB边的坐标方位角αAB为已知，通过连测求得A—B边与B—1边的连接角为β，测出了各点的右(或左)角，现在要推算B1、1—2、2—3和3—4边的坐标方位角。所谓右(或左)角是指位于以编号顺序为前进方向的右(或左)边的角度。

第二节用罗盘仪测定磁方位角

一、罗盘仪的构造

罗盘仪的种类很多，其构造大同小异，主要部件有磁针、刻度盘和瞄准设备等，

1．磁针

磁针用人造磁铁制成，其中心装有镶着玛瑙的圆形球窝，在刻度盘的中心装有顶针，磁针球窝支在顶点上。为了减轻顶针尖的磨损，装置了杠扦和螺旋P，磁针不用时，用杠杆将磁针升起，使它与顶针分离，把磁针压在玻璃盖下。

2．刻度盘

刻度盘为铜或铝的圆环，最小分划为1°或30"，按逆时针方向从0°注记到360°。

3．瞄准设备

罗盘仪的瞄准设备，现在大都采用望远镜，老式仪器采用觇板)。

二、用罗盘仪测量定直线的磁方位角

观测时，光将罗盘仪安置在直线的起点，对中，整平(罗盘盒内一般均设有水准器，指示仪器是否水平)，旋松螺旋P，放下磁针，然后转动仪器，通过瞄准设备去瞄准直线另一端的标杆。待磁针静止后，读出磁针北瑞所指的读数，即为该直线的磁方位角。

目前，有很多经纬仪配有罗针，用来测定磁方位角。罗针的构造与罗盘仪相似。观测时，先安置经纬仪于直线起点上，然后将罗针安置在经纬仪支架上。旋转经纬仪大致指向磁北，制动照准部。揿下螺旋P，放下磁针，通过罗针观测量孔观看磁针两端的

象，并旋转经纬仪的水平微动螺旋，使其象上下重合。磁针的象上下重合说明望远镜视准轴平行于碰北方向，已经指北。再拨动水平度盘位置变换轮，使水平度盘读数为零，松开水平制动螺旋，瞄准直线另一端的标杆，所得水平度盘读数，即为该直线的磁方位角。

罗盘仪在使用时，不要使铁质物体接近罗盘，以免影响磁针位置的正确性。在铁路附近及高压线铁塔下观测时，磁针读数会受很大影陶，应该注意避免。测量结束后，必须旋经螺旋只将磁针升起，避免顶针磨损，以保护磁针的灵敏性。

第三节钢尺量距

一、地面上点的标志

要丈量地面上两点间的水平距离，就需要用标志把点固定下来，标志的种类应根据测量的具体要求和使用年限来选择采用。点的标志可分为临时性和永久性两种。临时性标志可采用木桩打入地中，桩顶略高于地面，并在桩顶钉一小钉或画一个十字表示点的位置，如图4-1a)所示。永久性标志可用石桩或混凝土桩，在石桩顶刻十字或在混凝土桩顶埋入刻有十字的

钢柱以表示点位，如图4-1b)所示。

为了能明显的看到远处目标，可在桩顶的点位上竖立标杆，标杆的顶端系一红白小旗，标杆也可用标杆架或拉绳将标杆竖立在点上，如图4-2所示。

二、丈量工具

通常使用的量距工具为钢尺、皮尺、竹尺和测绳，还有测钎、标杆和垂球等辅助工具。

皮尺如图4-3b)所示，钢尺如图4-3a)所示，由带状薄钢条制成，有手柄式和皮盒式两种。长度有20m、30m、50m几种。尺的最小刻划为1cm或5mm或1mm。按尺的零点位置可分为端点尺和刻线尺两种。端点尺是从尺的端点开始，如图4-4a)所示。端点尺适用于从建筑物墙边开始丈量。刻线尺是从尺上刻的一条横线作为起点，如图4-4b)所示。使用钢尺时必须注意钢尺的零点位置，以免发生错误。

标杆又称花杆，长为2m或3m，直径为3～4cm，用木杆或玻璃钢管或空心钢管制成，杆上按20cm间隔涂上红白漆，杆底为锥形铁脚，用于显示目标和直线定线，如图4-5a)所示。

测钎用粗铁丝制成，长为30cm或40cm，上部弯一个小圈，可套入环内，在小圈上系一醒目的红布条，