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1、第五章 直线定向,第一节 三北方向第二节 方位角与象限角第三节 罗盘仪测定磁方位角第四节 陀螺经纬仪测定真方位角,第一节 三北方向,一、基本方向的种类,直线定向：确定一条直线与一基本方向之间的水平角，以表示直线的方向，称为直线定向。,真北方向：过地面某点真子午线的切线方向称为该点的真子午线方向，其北端所示方向，称为真北方向。真北方向可用天文测量方法测定，也可用陀螺经纬仪测定。,第一节 三北方向,一、基本方向的种类,磁北方向：磁针自由静止时所指示的方向称为磁子午线方向，其北端所指方向,称为磁北方向。磁北方向可用罗盘仪测定。坐标北方向：坐标纵轴(X轴)正向所示方向,称为坐标北方向，也称轴北方向。,
2、实用上常取与高斯平面直角坐标系中X轴平行的方向，因此各点的坐标北方向都是相互平行的。真北方向、磁北方向、坐标北方向，这三个基本方向合称为三北方向。,第一节 三北方向,二、三北方相间的关系磁偏角：过一点的真北方向与磁北方向之 间的夹角，用表示。子午线收敛角：过一点的真北方向与坐标 北方向之间的夹角，用表示。符号规定 磁北或坐标北方向在真北方向东侧时，与为正；磁北方向或坐标北方向在真北方向西侧时，与为负。,第二节 方位角与象限角,一、直线定向的表示方法 1.方位角 对某一确定起点的直线，由在该起点处的基本方向起，顺时针至该直线方向的水平角称为该直线的方位角。方位角的取值范围是0360。,真 方 位
3、角:磁 方 位角：坐标方位角：,第二节 方位角与象限角,2.象限角 以基本方向线北端或南端起算，顺时针或逆时针方向量至直线的水平角，称为象限角，用R表示。,第二节 方位角与象限角,二、坐标方位角的计算 正、反坐标方位角,坐标方位角推算,第二节 方位角与象限角,二、坐标方位角的计算 坐标方位角推算,例1：已知 求,解：,第二节 方位角与象限角,解：,二、坐标方位角的计算 坐标方位角推算例2：求图中各边坐标方位角。,第三节 罗盘仪测定方位角,一、罗盘仪 罗盘仪是用来测定磁方位角和水平角的简便仪器。望远镜式罗盘仪,第三节 罗盘仪测定方位角,二、罗盘仪定向原理 罗盘仪的分度盘随着照准设备转动，而磁针静
4、止不动，照准设备的视准轴方向始终与罗盘度盘的南北方向线重合。使用时将罗盘仪置于方向线的一端，用觇板或望远镜瞄准方向线的另一端，读取度盘上磁针所指的读数，即为该方向线的磁方位角或磁象限角。罗盘仪一般用于独立测区的近似定向，以及线路和森林勘测。,第三节 罗盘仪测定方位角,三、罗盘仪定向的操作步骤 用望远镜罗盘仪测定地面一直线的磁方位角或磁象限角，其操作步骤如下：1）在测站上对罗盘仪进行对中整平；2）照准测线另一端目标，注意消除视差。3）松开磁针的固定螺旋，待磁针静止后，磁针北端所指 的数值即为该直线的磁方位角（或磁象限角）。为了消除顶针偏离中心位置所带来的偏心误差，还应读出磁针南端的读数，两端读数
5、的平均值作为观测结果。,第三节 罗盘仪测定方位角,三、罗盘仪定向的操作步骤读 数：如右图罗盘所示磁方位角：,磁象限角,第四节 陀螺经纬仪测定真方位角,一、陀螺经纬仪,J T15型陀螺经纬仪,GYROMAT2000,TDA5005+Y/JTG-1,AGP1,第四节 陀螺经纬仪测定真方位角,一、陀螺经纬仪陀螺仪的基本结构,注：陀螺马达 灵敏部 悬挂带,第四节 陀螺经纬仪测定真方位角,二、陀螺仪定向原理陀螺的两个重要特性定轴性：在没有外力矩的作用下，陀螺转轴的方向始终指向初始恒定方向；进动性：在外力矩作用下，陀螺转轴产生进动，沿最短路程向外力矩的旋转轴所在铅垂面靠拢，直到两轴处于同一铅垂面为止。,第
6、四节 陀螺经纬仪测定真方位角,二、陀螺仪定向原理定向原理 当陀螺仪的陀螺高速旋转，其转轴不在地面真子午线的铅垂面内时，陀螺转轴在地球自转的力矩作用下产生进动，向真子午线和地球自转轴所在的铅垂面靠近，于是陀螺的转轴就可以自动地指示出真北方向。高速旋转的自由陀螺的转轴在惯性作用下不会静止在真北方向，而在真北方向左右摆动(陀螺转轴东西摆动的最大振幅处称为逆转点)。因此，陀螺仪与经纬仪相结合，用经纬仪跟踪光标东西逆转点，并取其平均值，从而可求得真北方向。,第四节 陀螺经纬仪测定真方位角,三、陀螺经纬仪测定真方位角 在待测直线方向的起点架设陀螺经纬仪，对中整平后就可开始测量工作。定 向：确定经纬仪望远镜
7、的大致指向北方。粗略定向：罗盘定向法和逆转点法 精密定向：跟踪逆转点法 计算直线真方位角 定向完毕后，按角度测量的方法测定待测直线方向值，就可由真北方向的观测值计算得到待测直线的真方位角。,第四节 陀螺经纬仪测定真方位角,三、陀螺经纬仪测定真方位角粗略定向 逆转点法 启动陀螺仪，转动经纬仪的照准部进行跟踪，当光标出现短暂定顿时，则跟踪到东（或西）逆转点，此时读取经纬仪水平度盘读数u1，松开制动螺旋，继续按前述方法跟踪西（或东）逆转点，并读取经纬仪水平度盘读数u2，取两次读数的平均值N,即得近似北方向在度盘上的读数：,第四节 陀螺经纬仪测定真方位角,三、陀螺经纬仪测定真方位角精密定向 跟踪逆转点
8、法 经纬仪视准轴指向近似北方向时，固定照准部。启动陀螺仪，在陀螺达到额定转速时，放下陀螺灵敏部，并进行限幅，然后用微动螺旋跟踪光标，连续对东西逆转点跟踪5次，则陀螺所定的真北方向值N为：,第四节 陀螺经纬仪测定真方位角,三、陀螺经纬仪测定真方位角计算直线真方位角 定向完毕后，按角度测量的方法测定待测直线方向值，就可由真北方向的观测值计算得到待测直线的真方位角。,L：直线方向值，是观测N值前后在测站上各用正倒镜照准直线端点观测，取4次观测值的平均值。：仪器常数改正值；v0：陀螺仪悬带零位改正值。,思考题,1.什么是直线定向？直线定向的基本方向有那几种？它们之间存在什么关系？2.何谓磁偏角和子午线收敛角？它们的正负符号是怎样规定的？3.坐标方位角与象限角之间是怎样换算的？4.怎样用罗盘仪测定直线的磁方位角？5.为什么陀螺仪能确定真北方向？6.用陀螺经纬仪怎样测定直线的真方位角？怎样计算测线的坐标方位角？,
