羅盤儀林地測量（森林調(diào)查技術(shù)課件）

羅盤儀的認(rèn)識(shí)與使用

2.方位角、象限角及兩者之間關(guān)系1.直線定向二.盤儀測定磁方位角一.羅盤儀的構(gòu)造3.用方位角計(jì)算兩直線間的水平夾角三.羅盤儀視距測量4.盤儀測定磁方位角主要內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)能力目標(biāo)：能夠識(shí)別羅盤儀各個(gè)部件，熟悉其功能和使用方法；能夠使用羅盤儀進(jìn)行方位角測量能夠使用羅盤儀進(jìn)行視距測量教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：羅盤儀的構(gòu)造、功能及其工作原理；羅盤儀測量磁方位角的方法步驟和要求能了解羅盤儀視距測量原理教學(xué)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)：通過對(duì)羅盤儀的認(rèn)識(shí)、方位角的測定，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，認(rèn)真負(fù)責(zé)，科學(xué)求實(shí)的態(tài)度，觀察事物，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力任務(wù)提出以組為單位，在地面用羅盤儀測量下圖中直線AB的正反方位角和距離。測量地面某直線磁方位角要想隨時(shí)隨地確定出過地面某點(diǎn)的真子午線方向是非常困難的，而磁子午線方向卻可有裝有磁針的羅盤儀（簡稱羅盤）迅速地定出。常見羅盤儀：風(fēng)水、地質(zhì)、森林羅盤儀。因此，羅盤儀在線路勘查、森林普查、地質(zhì)調(diào)查以及在獨(dú)立測區(qū)控制網(wǎng)的定向中得到廣泛應(yīng)用。一、羅盤儀的構(gòu)造羅盤儀是主要用來測量直線的磁方位角的儀器，也可以粗略的測量水平角和豎直角，還可以進(jìn)行視距測量。羅盤儀主要由磁針、刻度盤、望遠(yuǎn)鏡和水準(zhǔn)器等部分組成，如圖所示：一、羅盤儀的構(gòu)造1.磁針

磁針為一長條形的人造磁鐵，置于圓形羅盤盒的中央頂針上，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，為了避免磁針帽與頂針尖之間的碰撞和磨損。不用時(shí)應(yīng)旋轉(zhuǎn)磁針制動(dòng)螺旋，將磁針抬起并被磁針制動(dòng)螺旋上面的杠桿壓緊在羅盤盒的玻璃蓋上。一、羅盤儀的構(gòu)造1.磁針磁針帽內(nèi)鑲有瑪瑙或硬質(zhì)玻璃，下表面磨成光滑的凹形球面。測量時(shí)，松開磁針制動(dòng)螺旋，使磁針在頂針尖上靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。1.磁針由于磁針兩端受地球磁極的引力不同，使磁針在自由靜止時(shí)不能保持水平，磁針的北端會(huì)向下傾斜與水平面形成一個(gè)夾角，該角稱為磁傾角。

為了消除磁傾角的影響，保持磁針兩端的平衡，常在磁針南端纏上銅絲，這也是磁針南端的標(biāo)志。2.刻度盤

刻度盤為一鋁或銅制的圓環(huán)，裝在羅盤盒的內(nèi)緣。盤上最小分劃為1°或30ˊ，并每隔10°作一注記。刻度盤的注記形式有兩種，如圖1(A)所示，0°—360°是按逆時(shí)針方向注記的，它可直接測出磁方位角，故稱為方位羅盤；2.刻度盤在圖1(B)中，由0°直徑的兩端起，分別對(duì)稱地向左右兩邊各刻劃注記到90°，它可直接測出磁象限角，故稱為象限羅盤。2.刻度盤刻度盤及注記形式方位象限3.羅盤用羅盤儀測定磁方位角時(shí)，刻度盤是隨著瞄準(zhǔn)設(shè)備一起轉(zhuǎn)動(dòng)的，而磁針是靜止不動(dòng)的，在這種情況下，為了能直接讀出與實(shí)地相符合的方位角，應(yīng)將方位羅盤按逆時(shí)針方向注記，東西方向的注字與實(shí)地相反。

4.望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡是羅盤儀的照準(zhǔn)設(shè)備，由物鏡、目鏡和十字絲分劃板三部分構(gòu)成。4.望遠(yuǎn)鏡在十字絲橫絲的上下還有對(duì)稱的兩根短橫絲，稱為視距絲，用作視距測量。十字絲的交點(diǎn)與物鏡光心的連線稱為視準(zhǔn)軸。十字絲分劃板5.水準(zhǔn)器和球臼在羅盤盒內(nèi)裝有一個(gè)圓水準(zhǔn)器或兩個(gè)互相垂直的水準(zhǔn)管，當(dāng)圓水準(zhǔn)器內(nèi)的氣泡位于中心位置，或兩個(gè)水準(zhǔn)管內(nèi)的氣泡同時(shí)被橫線平分時(shí)，稱氣泡居中，此時(shí)，羅盤盒處于水平狀態(tài)。5.水準(zhǔn)器和球臼球臼螺旋在羅盤盒的下方，配合水準(zhǔn)器可使羅盤盒處于水平狀態(tài)；在球臼與羅盤盒之間的連接軸上安有水平制動(dòng)螺旋，以控制羅盤的水平轉(zhuǎn)動(dòng)。5.水準(zhǔn)器和球臼

為了使用方便，羅盤儀還配有專業(yè)的三腳架，架頭上附有對(duì)中用的垂球帽，旋下垂球帽就會(huì)露出連接儀器的螺桿。架頭中心的下面有小鉤，用來懸掛垂球。學(xué)習(xí)要點(diǎn)：1、為什么要測定磁方位角？2、什么是磁方位角？3、怎樣用羅盤儀測定磁方位角？二、使用羅盤儀測定磁方位角在閉合導(dǎo)線測量中，需要三要素：（1）角度：起始邊的磁方位角；相鄰導(dǎo)線邊的夾角（2）導(dǎo)線邊長

確定直線與基本方向之間的水平角度稱為直線定向?；痉较蛘孀游缇€方向磁子午線方向坐標(biāo)縱軸方向1.直線定向1)真子午線方向通過地球表面某點(diǎn)的真子午線的切線方向，稱為該點(diǎn)的真子午線方向。真子午線的切線方向P1P2

真子午線方向是用天文測量方法或用陀螺經(jīng)緯儀測定的。陀螺儀GP1-2A2)磁子午線方向

磁子午線方向是磁針在地球磁場的作用下，磁針自由靜止時(shí)其軸線所指的方向。AP′PP—北極P′—磁北極

磁子午線方向可用羅盤儀測定。

DQL-1型森林羅盤儀DQL-1B型森林羅盤儀3)坐標(biāo)縱軸方向

我國采用高斯平面直角坐標(biāo)系，6°帶或3°帶都以該帶的中央子午線為坐標(biāo)縱軸，因此取坐標(biāo)縱軸線方向作為標(biāo)準(zhǔn)方向。用x表示。xyoP1P2高斯平面直角坐標(biāo)系4)三者之間的關(guān)系上述三種基本方向中的北方向，總稱為“三北方向”；在一般情況下，“三北方向”是不一致的，如圖所示。三北方向示意圖磁偏角的正負(fù)三北方向的關(guān)系關(guān)系磁偏角子午線收斂角磁坐偏角它們的關(guān)系見上圖（一）方位角1.方位角的定義

從直線起點(diǎn)的基本方向北端起，順時(shí)針方向量至直線的水平夾角，稱為該直線的方位角；其角值范圍為0°~360°。12基本方向北端方位角22222什么是磁方位角基本方向真子午線方向磁子午線方向坐標(biāo)縱軸方向真方位角（A）磁方位角（Am）坐標(biāo)方位角（α）2磁北真北坐標(biāo)北AmAα1

由于地面各點(diǎn)的真北（或磁北）方向互不平行，用真（磁）方位角表示直線方向會(huì)給方位角的推算帶來不便，所以在一般測量工作中，常采用坐標(biāo)方位角來表示直線方向。xyoP1P2γγ坐標(biāo)北與真北的關(guān)系2幾種方位角之間的關(guān)系2磁北真北坐標(biāo)北Aα1Am磁偏角δ—真北方向與磁北方向之間的夾角；子午線收斂角γ—真北方向與坐標(biāo)北方向之間的夾角。當(dāng)磁北方向或坐標(biāo)北方向偏于真北方向東側(cè)時(shí)，δ和γ為正；偏于西側(cè)時(shí)，δ和γ為負(fù)。δγ例：已知直線AB的磁方位角A

m=272°12′，A點(diǎn)的磁偏角δ為西偏2°02′，子午線收斂角

為東偏2°01′，求直線AB的坐標(biāo)方位角、真方位角和A點(diǎn)的磁坐偏角各為多少？解：由公式（1-4）可得=272°12′+（－2°02′）－（+2°01′）=268°09′=272°12′+（－2°02′）=270°10′根據(jù)題意δm=－（272°12′－268°09′）=－4°03′(西偏）思考在森林調(diào)查中，已知直線AB的坐標(biāo)方位角為68°30′，A點(diǎn)的子午線收斂角為+3°02′，磁偏角為西偏5°03′，問AB的磁方位角應(yīng)為多少？

3.坐標(biāo)方位角的推算

α12已知，通過連測求得12邊與23邊的連接角為β2（右角）、23邊與34邊的連接角為β3（左角），現(xiàn)推算α23、α34。1234xxxα23α34α12β2β3前進(jìn)方向1234xxα23α12β2α21前進(jìn)方向xα34β3α32由圖中分析可知：推算坐標(biāo)方位角的通用公式：注意：

計(jì)算中，若α前>360°，減360°；若α前<0°，加360°。當(dāng)β角為左角時(shí)，取“＋”；若為右角時(shí)，取“－”。例題：已知α12=46°，β2、β3及β４的角值均注于圖上，試求其余各邊坐標(biāo)方位角。α23=α12＋180°－β24x23146°125°10′5136°30′247°20′解：α34=α23＋180°＋β3=417°20′>360°（417°20′－360°）=57°20′α45=α34＋180°－β4<0°（－10°＋360°）=350°=100°50′=46°＋180°－125°10′=100°50′＋180°＋136°30′=－10°=57°20′＋180°－247°20′前進(jìn)方向（二）象限角某直線的象限角是由直線起點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)方向北端或南端起，沿順時(shí)針或逆時(shí)針方向量至該直線的銳角，用R表示。象限角的角值在0°~90°之間。（北）（西）y（東）（南）xoⅠⅣⅢⅡRO1RO3RO2RO4αO1αO2αO3αO41234（三）方位角α與象限角R的換算直線R與α的關(guān)系O1O2O3O4αO1=RO1αO2=180°－RO2αO3=180°＋RO3αO4=360°－RO4（四）正、反坐標(biāo)方位角的關(guān)系直線1-2：點(diǎn)1是起點(diǎn)，點(diǎn)2是終點(diǎn)。α12—

正坐標(biāo)方位角；α21—

反坐標(biāo)方位角。α21α12xyoxx12直線2-1：所以一條直線的正、反坐標(biāo)方位角互差180o4.磁方位角的測量方法羅盤儀安置在待測直線的起點(diǎn)上，對(duì)中、整平后放松磁針，用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)直線的另一端點(diǎn)，磁針自由靜止后，磁針北端（或南端）所指示的讀數(shù)即為該直線的磁方位角。磁方位角的讀數(shù)A、南端讀取

B、北端讀取其測定的具體操作方法如下：

1）對(duì)中將儀器裝于三腳架上，并掛上錘球后，移動(dòng)三腳架，使錘球尖對(duì)準(zhǔn)測站點(diǎn)，此時(shí)儀器中心與地面點(diǎn)處于同一條鉛垂線上。1）對(duì)中其測定的具體操作方法如下：2）整平松開儀器球形支柱上的螺旋，上、下俯仰度盤位置，使度盤上的兩個(gè)水準(zhǔn)氣泡同時(shí)居中，旋緊螺旋，固定度盤，此時(shí)羅盤儀主盤處于水平位置。

2）整平3）瞄準(zhǔn)目標(biāo)3）瞄準(zhǔn)目標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡調(diào)焦螺旋，使十字絲清晰；轉(zhuǎn)動(dòng)羅盤儀，使望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)測線另一端的目標(biāo)，調(diào)節(jié)調(diào)焦螺旋，使目標(biāo)成像清晰穩(wěn)定，再轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使十字絲對(duì)準(zhǔn)立于測點(diǎn)上的花桿的最底部。

4）讀數(shù)4）讀數(shù)松開磁針制動(dòng)螺旋，等磁針靜止后，從正上方向下讀取磁針指北端所指的讀數(shù)，即為測線的磁方位角；讀數(shù)完畢后，旋緊磁針制動(dòng)螺旋，將磁針頂起以防止磁針磨損。

5）計(jì)算平均磁方位角當(dāng)A、B兩點(diǎn)相距較近時(shí)，其正、反磁方位角應(yīng)相差180°，若不等，不符值（即正反方位角之差值與180°相比較）不得大于±1°，并以平均磁方位角作為該直線的方位角，即三、視距測量1.視距測量的概念視距測量是根據(jù)幾何光學(xué)和三角測量原理，利用望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的視距絲，配合視距尺（或水準(zhǔn)尺），間接測定兩點(diǎn)間水平距離和高差的一種方法。2.視距測量原理

視距測量是利用視距絲配合標(biāo)尺讀數(shù)來完成的。望遠(yuǎn)鏡十字絲環(huán)視距絲對(duì)于倒像望遠(yuǎn)鏡：下絲在標(biāo)尺上的讀數(shù)為a，上絲在標(biāo)尺上的讀數(shù)為b，視距間隔l（l=a-b），則水平距離D有：h2

固定值（約34°23′）l2l112AD1D2ih2通常情況下k=100視準(zhǔn)軸水平時(shí)的視距公式為：測站點(diǎn)到立尺點(diǎn)的高差為：i—儀器高，是樁頂?shù)絻x器水平軸的高度；v—中絲在標(biāo)尺上的讀數(shù)。l1l22h21D1D2Aih2（1）視準(zhǔn)軸水平時(shí)的距離和高差公式（2）視準(zhǔn)軸傾斜時(shí)的距離和高差公式圖中設(shè)則oAiDaa′bBvb′Lhα

原理：傾斜距離L為：或oAiDaa′bBvb′Lh

計(jì)算：水平距離D為：

高差h為：例題：如上圖，在A點(diǎn)量取經(jīng)緯儀高度i=1.400m，望遠(yuǎn)鏡照準(zhǔn)B點(diǎn)標(biāo)尺，中絲、上絲、下絲讀數(shù)分別為v=1.400m，b=1.242m，a=1.558m，α=3°27′,試求A、B兩點(diǎn)間的水平距離和高差。解：1）尺間距2）水平距離3）高差（4）視距測量誤差及注意事項(xiàng)此外還有：標(biāo)尺分劃誤差、豎直角觀測誤差、視距常數(shù)誤差等。

1.讀數(shù)誤差

2.標(biāo)尺不豎直誤差

3.外界條件的影響視距測量差作業(yè)題.測得ΔABC中，AC邊的坐標(biāo)方位角為30°，AB邊的象限角為SE70°，BC邊的坐標(biāo)方位角為320°，求該三角形的各內(nèi)角值分別為多少？

如右圖所示，已知1-2邊的坐標(biāo)方位角及各內(nèi)角值，試計(jì)算各邊的坐標(biāo)方位角，并把他們改算成象限角。小結(jié)1）羅盤儀的構(gòu)造2）羅盤儀測定磁方位角導(dǎo)線點(diǎn)展繪圖解平差面積計(jì)算一導(dǎo)線點(diǎn)展繪在導(dǎo)線點(diǎn)展繪之前，應(yīng)再次檢查羅盤儀導(dǎo)線測量記錄，檢查各邊距離與角度測量是否符合精度要求，整理計(jì)算出各邊的磁方位角、水平距，最后根據(jù)測區(qū)的大小與測量的要求選擇適當(dāng)比例尺，用量角器和帶有比例尺的直尺將導(dǎo)線點(diǎn)依次展繪在毫米方格紙上。羅盤儀導(dǎo)線測量數(shù)據(jù)記錄表測站目標(biāo)方位角°（精確到′）傾斜角°距離(m)備注正反平均斜距平距平均1249°30′229°00′49°15′7°30′8°00′136.3136.7135.1135.4135.3K=23138°00318°30′138°156°00′6°00′90.590.390.089.889.9K=34198°0019°00′198°305°30′5°30′122.1122.5121.5121.9121.7K=45273°3093°30′273°302°30′2°00′105.9105.7105.9105.7105.8K=51348°00168°30′348°152°00′2°00′90.189.990.189.990.0K=所需工具1確定磁北方向一般選擇坐標(biāo)方格紙的縱軸作為磁北方向。確定起點(diǎn)位置2在圖紙左上角繪一條磁北方向線，在圖紙上適當(dāng)位置定出1點(diǎn)(確保整幅圖位于圖紙中央）3根據(jù)各導(dǎo)線邊的平均磁方位角和水平距進(jìn)行展繪。展繪導(dǎo)線點(diǎn)4在圖上量取1’1之間的實(shí)地水平距離量取絕對(duì)閉合差值5絕對(duì)閉合差f與導(dǎo)線全長∑D之比，稱為導(dǎo)線全長相對(duì)閉合差，以K表示，即：

≤1/200計(jì)算導(dǎo)線全長的相對(duì)閉合差值導(dǎo)線點(diǎn)展繪1N2′3′4′5′1′f二圖解平差平差時(shí)應(yīng)將閉合差按各導(dǎo)線點(diǎn)離起點(diǎn)的距離成正比例分配，各點(diǎn)分配值（改正值）一般用圖解法求出。圖解平差的操作過程如下：采用任一較小的比例尺畫出等于導(dǎo)線全長的直線1-1′，在其上按同一比例尺依次截取各邊長得2′、3′、4′、5′、1′各點(diǎn)，并在1′點(diǎn)向上作1′-1的垂線，然后截取1′-1等于絕對(duì)閉合差的圖上長度。連接1′和1構(gòu)成直角三角形11′1,再分別從2′、3′、4′、5′各點(diǎn)向上作1-1′的垂線，與1-1相交得2、3、4、5各點(diǎn)。由相似三角形原理可知，線段2′-2、3′-3、4′-4、5′-5即為相應(yīng)導(dǎo)線點(diǎn)的改正值。22′3′4′5′1′34511圖解平差在圖上，過2′、3′、4′、5′各點(diǎn)，分別沿1′-1方向作閉合差1′-1的平行線，并從各點(diǎn)起分別在平行線上截取相應(yīng)的改正值，得改正后的各導(dǎo)線點(diǎn)位置，如圖中的1、2、3、4、5點(diǎn)，再將它們按順序連接，即得到平差后的閉合導(dǎo)線圖形，如圖（實(shí)線部分）所示。導(dǎo)線點(diǎn)展繪1N2′3′4′5′1′f12354三面積量算

①以上邊展會(huì)出的結(jié)果為例，計(jì)算平差后區(qū)域內(nèi)的面積②先讀出圖形輪廓線包含的整格數(shù)N，再讀出輪廓線內(nèi)不足一整格的讀數(shù)值n，并累計(jì)和得N`；N`=N+n/2③按測圖比例尺計(jì)算出1個(gè)方格所對(duì)應(yīng)的實(shí)地面積S，即：(方格邊長×比例尺分母)2；

④用累計(jì)的總格數(shù)N`乘以1個(gè)方格所對(duì)應(yīng)的實(shí)地面積S，得實(shí)際總面積A。即：式中：A為實(shí)際總面積，d為方格的大?。▎挝粸閙m），M為比例尺分母，N`為總方格數(shù)。問題：1、很難保證精度；2、平差時(shí)計(jì)算出的改正值，很難描繪到導(dǎo)線圖上；3、面積計(jì)算時(shí)，數(shù)格子時(shí)很容易出錯(cuò)，很難一致性保證計(jì)算的精度。基本概念羅盤儀導(dǎo)線測量一基本概念導(dǎo)線：在測區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)若干控制點(diǎn)，將選定的控制點(diǎn)按順序連接起來，組成的連續(xù)折線或多邊形成為導(dǎo)線，導(dǎo)線轉(zhuǎn)折處的控制點(diǎn)則成為導(dǎo)線點(diǎn)。1導(dǎo)線測量：用羅盤儀測定各導(dǎo)線邊得磁方位角，用皮尺丈量（或視距測量）相鄰兩導(dǎo)線點(diǎn)間的距離，最后繪制導(dǎo)線圖，以上工作總稱為導(dǎo)線測量。概念羅盤儀導(dǎo)線按布置形式可分為三種：2附和導(dǎo)線，（如圖3→a→b→6）支導(dǎo)線,（如圖5→①→②）123456ab36①②5羅盤儀導(dǎo)線的布設(shè)形式閉合導(dǎo)線，（如圖1→2→3→4→5→6→1）布置形式二羅盤儀導(dǎo)線測量布設(shè)導(dǎo)線之前，應(yīng)對(duì)測區(qū)進(jìn)行踏查，導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)選在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、點(diǎn)位標(biāo)志易于保存，方便安置儀器的地方，兩點(diǎn)之間應(yīng)通視，導(dǎo)線邊長約50～100m。踏查1現(xiàn)以右圖為例，說明測定各導(dǎo)線邊磁方位角的觀測程序：羅盤儀腳架花桿皮尺記錄本夾及表格裝腳架袋子計(jì)算器所需工具2安裝儀器1點(diǎn)處對(duì)中1點(diǎn)整平放下磁針量儀器高讀方位角讀傾斜角測往距離記錄測12邊的正磁方位角和距離瞄準(zhǔn)2點(diǎn)3測12邊的反磁方位角和返測距離擰緊磁針固定螺旋，一手托著儀器，