工程测量读本最新章节_周建郑著

第三节
直线定向

在测量工作中常常需要确定两点平面位置的相对关系，此时仅仅测得两点间的距离是不够的，还需要知道这条直线的方向，才能确定两点间的相对位置，在测量工作中，一条直线的方向是根据某一标准方向线来确定的，确定直线与标准方向线之间的夹角关系的工作称为直线定向。

一、标准方向线

1.真子午线方向

通过地面上一点并指向地球南北极的方向线，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者陀螺经纬仪测定的。指向北极星的方向可近似地作为真子午线的方向。

2.磁子午线方向

在地球磁场作用下磁针在某点自由静止时其轴线所指的方向（磁南北方向），就是该点的磁子午线方向。磁子午线方向可用罗盘仪测定。

由于地磁两极与地球两极不重合（磁北极约在北纬74°、西经110°附近，磁南极约在南纬69°、东经114°附近），致使磁子午线与真子午线之间形成一个夹角 δ ，称为磁偏角。磁子午线北端偏于真子午线以东为东偏， δ 为正；以西为西偏， δ 为负。

3.坐标纵轴方向

测量中常以通过测区坐标原点的坐标纵轴为准，测区内通过任一点与坐标纵轴平行的方向线，称为该点的坐标纵轴方向。

真子午线与坐标纵轴间的夹角 γ 称为子午线收敛角。坐标纵轴北端在真子午线以东为东偏， γ 为“+”；以西为西偏， γ 为“-”。

图4-14为三种标准方向间关系的一种情况， δ _m 为磁针对坐标纵轴的偏角。

图4-14　三种标

二、方位角

由标准方向的北端起，按顺时针方向量到某直线的水平角，称为该直线的方位角，角值范围为0°～360°。由于采用的标准方向不同，直线的方位角有如下三种。

1.真方位角

从真子午线方向的北端起，按顺时针方向量至某直线间的水平角，称为该直线的真方位角，用 A 表示。

2.磁方位角

从磁子午线方向的北端起，按顺时针方向量至某直线间的水平角，称为该直线的磁方位角，用 A _m 表示。

3.坐标方位角

从平行于坐标纵轴的方向线的北端起，按顺时针方向量至某直线的水平角，称为该直线的坐标方位角，以 α 表示，通常简称为方向角。

三、用罗盘仪测定磁方位角

当测区内没有国家控制点可用，需要在小范围内建立假定坐标系的平面控制网时，可用罗盘仪测定直线的磁方位角，作为该控制网起始边的坐标方位角，将过起始点的磁子午线作为坐标纵轴线。下面介绍罗盘仪的构造和使用方法。

1.罗盘仪的构造

如图4-15所示，罗盘仪（compass）是测量直线磁方位角的仪器，仪器构造简单，使用方便，但精度不高，外界环境对仪器的影响较大，如钢铁建筑和高压电线都会影响其精度。

图4-15　罗盘仪构造

罗盘仪的主要部件有磁针、刻度盘、望远镜和基座，如图4-16所示。

图4-16　罗盘结构

（1）磁针　磁针用人造磁铁制成，磁针在度盘中心的顶针尖上可自由转动。为了减轻顶针尖的磨损，在不用时，可用位于底部的固定螺旋升高杠杆，将磁针固定在玻璃盖上。

（2）刻度盘　用钢或铝制成的圆环，随望远镜一起转动，每隔10°有一注记，按逆时针方向从0°注记到360°，最小分划为1°或30'。刻度盘内装有一个圆水准器或者两个相互垂直的管水准器，用手控制气泡居中，使罗盘仪水平。

（3）望远镜　与经纬仪的望远镜结构基本相似，也有物镜调焦、目镜调焦螺旋和十字丝分划板等，其望远镜的视准轴与刻度盘的0°分划线共面，如图4-15所示。

（4）基座　采用球臼结构，松开球臼接头螺旋，可摆动刻度盘，使水准气泡居中，度盘处于水平位置，然后拧紧接头螺旋。

2.用罗盘仪测定直线磁方位角的方法

欲测直线 AB 的磁方位角，将罗盘仪安置在直线起点 A ，挂上垂球对中，松开球臼接头螺旋，用手前、后、左、右转动刻度盘，使水准器气泡居中，拧紧球臼接头螺旋，使仪器处于对中和整平状态。松开磁针固定螺旋，让它自由转动，然后转动罗盘，用望远镜照准 B 点标志，待磁针静止后，按磁针北端（一般为白色一端）所指的度盘分划值读数，即为 AB 边的磁方位角角值，如图4-17所示。使用时，要避开高压电线和避免铁质物体接近罗盘，在测量结束后，要旋紧固定螺旋将磁针固定。

图4-17　用罗盘仪测定磁

四、正、反坐标方位角

测量工作中的直线都具有一定的方向，如图4-18所示，以 A 点为起点， B 点为终点的直线 AB 的坐标方位角 α _AB ，称为直线 AB 的正坐标方位角。而直线 BA 的坐标方位角 α _BA ，称为直线 AB 的反坐标方位角。同理， α _BA 为直线 BA 的正坐标方位角， α _AB 为直线 BA 的反坐标方位角，由图4-18中可以看出，正、反坐标方位角间的关系为