直线定向精品文稿.ppt

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1、直线定向第1页，本讲稿共22页第一节第一节 三北方向三北方向一、基本方向的种类一、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，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，以表示直线的方向，称为称为直线定向直线定向。真北方向真北方向：过地面某点真子午线的切线方向称：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，称为真为该点的真子午线方向，其北端所示方向，称为真北方向。北方向。真北方向可用真北方向可用天文测量天文测量方法测定，也可用方法测定，也可用陀螺经纬陀螺经纬仪仪测定。测定。第2页，本讲稿共22页第一节第一节 三北方向三北方向一、

2、基本方向的种类一、基本方向的种类 磁北方向磁北方向：磁针自由静止时所指示的方向称为磁子午线方向，其：磁针自由静止时所指示的方向称为磁子午线方向，其北端所指方向北端所指方向,称为磁北方向。称为磁北方向。磁北方向可用罗盘仪测定。磁北方向可用罗盘仪测定。坐标北方向坐标北方向：坐标纵轴：坐标纵轴(X轴轴)正向所示方向正向所示方向,称为坐标北方向，也称轴北称为坐标北方向，也称轴北方向。方向。实用上常取与高斯平面直角坐标系中实用上常取与高斯平面直角坐标系中X轴轴平行的方向，因此平行的方向，因此各点的坐标北方向都是相各点的坐标北方向都是相互平行的互平行的。真北方向、磁北方向、坐标北方向，这真北方向、磁北方向

3、、坐标北方向，这三个基本方向合称为三个基本方向合称为三北方向三北方向。第3页，本讲稿共22页第一节第一节 三北方向三北方向二、二、三北方相间的关系三北方相间的关系磁偏角磁偏角：过一点的真北方向与磁北方向之：过一点的真北方向与磁北方向之 间的夹角，用间的夹角，用表示。表示。子午线收敛角子午线收敛角：过一点的真北方向与坐标：过一点的真北方向与坐标 北方向之间的夹角，用北方向之间的夹角，用表示。表示。符号规定符号规定 磁北或坐标北方向在真北方向东侧时，磁北或坐标北方向在真北方向东侧时，与与为正；磁北方向或坐标北方向在真为正；磁北方向或坐标北方向在真北方向西侧时，北方向西侧时，与与为负。为负。第4页，

4、本讲稿共22页第二节第二节 方位角与象限角方位角与象限角一、直线定向的表示方法一、直线定向的表示方法 1.1.方位角方位角 对对某一确定起点的直某一确定起点的直线线，由在，由在该该起点起点处处的基本方向起，的基本方向起，顺时针顺时针至至该该直直线线方向的水平角称方向的水平角称为该为该直直线线的的方位角方位角。方位角的取方位角的取值值范范围围是是00360360。u 真真 方方 位角位角:u 磁磁 方方 位角：位角：u 坐标方位角：坐标方位角：第5页，本讲稿共22页第二节第二节 方位角与象限角方位角与象限角 2.2.象限角象限角 以基本方向以基本方向线线北端或南端起算，北端或南端起算，顺时针顺时

5、针或逆或逆时针时针方向量至直方向量至直线线的水的水平角，称平角，称为为象限角象限角，用，用R表示。表示。第6页，本讲稿共22页第二节第二节 方位角与象限角方位角与象限角二、坐标方位角的计算二、坐标方位角的计算 正、反坐标方位角正、反坐标方位角 坐标方位角推算坐标方位角推算第7页，本讲稿共22页第二节第二节 方位角与象限角方位角与象限角二、坐标方位角的计算二、坐标方位角的计算 坐标方位角推算坐标方位角推算例例1 1：已知：已知 求求解：解：第8页，本讲稿共22页第二节第二节 方位角与象限角方位角与象限角解：解：二、坐标方位角的计算二、坐标方位角的计算 坐标方位角推算坐标方位角推算例例2 2：求图

6、中各边坐标方位角。：求图中各边坐标方位角。第9页，本讲稿共22页第三节第三节 罗盘仪测定方位角罗盘仪测定方位角一、罗盘仪一、罗盘仪 罗盘仪是用来测定磁方位角和水平角的简便仪器。罗盘仪是用来测定磁方位角和水平角的简便仪器。望远镜式罗盘仪望远镜式罗盘仪第10页，本讲稿共22页第三节第三节 罗盘仪测定方位角罗盘仪测定方位角 二、罗盘仪定向原理二、罗盘仪定向原理 罗盘仪的分度盘随着照准设备转动，而磁针罗盘仪的分度盘随着照准设备转动，而磁针静止不动，照准设备的视准轴方向始终与罗盘度静止不动，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。盘的南北方向线重合。使用时将罗盘仪置于方向线的一端，用觇使用时

7、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，即为该方向线的磁针所指的读数，即为该方向线的磁方位角磁方位角或或磁象限磁象限角。角。罗盘仪一般用于独立测区的罗盘仪一般用于独立测区的近似定向近似定向，以及，以及线路和森林勘测。线路和森林勘测。第11页，本讲稿共22页第三节第三节 罗盘仪测定方位角罗盘仪测定方位角三、罗盘仪定向的操作步骤三、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，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：其操作步骤如下：1）在测站上对罗盘仪进行对中整

8、平；）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。）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）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）。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，两端读数的平均值作为观测结果。磁针南端的读数，两端读数的平均值作为观测结果。第12页，本讲稿共22页第三节第三节 罗盘仪测定方位角罗盘仪测定方位角三、罗盘仪定向的操作步骤三、罗盘仪定向的操作

9、步骤读读 数：数：如右图罗盘所示如右图罗盘所示l磁方位角磁方位角：l 磁象限角磁象限角第13页，本讲稿共22页第四节第四节 陀螺经纬仪测定真方位角陀螺经纬仪测定真方位角一、陀螺经纬仪一、陀螺经纬仪J T15型陀螺经纬仪GYROMAT2000TDA5005+Y/JTG-1AGP1第14页，本讲稿共22页第四节第四节 陀螺经纬仪测定真方位角陀螺经纬仪测定真方位角一、陀螺经纬仪一、陀螺经纬仪陀螺仪的基本结构陀螺仪的基本结构注：注：陀螺马达陀螺马达 灵敏部灵敏部 悬挂带悬挂带第15页，本讲稿共22页第四节第四节 陀螺经纬仪测定真方位角陀螺经纬仪测定真方位角二、陀螺仪定向原理二、陀螺仪定向原理陀螺的两个

10、重要特性陀螺的两个重要特性定轴性定轴性：在没有外力矩的作用下，陀螺转：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；轴的方向始终指向初始恒定方向；进动性进动性：在外力矩作用下，陀螺转轴产生：在外力矩作用下，陀螺转轴产生进动，沿最短路程向进动，沿最短路程向外力矩的旋转轴所在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铅垂面靠拢，直到两轴处于同一铅垂面为止。止。第16页，本讲稿共22页第四节第四节 陀螺经纬仪测定真方位角陀螺经纬仪测定真方位角二、陀螺仪定向原理二、陀螺仪定向原理定向原理定向原理 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当陀螺仪的陀螺高速旋转，其转

11、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。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陀螺转轴东西摆动的最大振幅处称为逆转点)。因此，。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，并取其平陀螺仪与经纬

12、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。均值，从而可求得真北方向。第17页，本讲稿共22页第四节第四节 陀螺经纬仪测定真方位角陀螺经纬仪测定真方位角三、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。测量工作。定定 向向：确定经纬仪望远镜的大致指向北方。：确定经纬仪望远镜的大致指向北方。粗略定向：罗盘定向法和逆转点法粗略定向：罗盘定向法和逆转点法 精密定向：跟踪逆转点法精密定向：跟踪逆转点法 计算直线真方位角计算直线真方位角 定向完毕后，按角度

13、测量的方法测定待测直线方向值，就可由定向完毕后，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。真北方向的观测值计算得到待测直线的真方位角。第18页，本讲稿共22页第四节第四节 陀螺经纬仪测定真方位角陀螺经纬仪测定真方位角三、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粗略定向 逆转点法逆转点法u 启动陀螺仪，启动陀螺仪，u 转动经纬仪的照准部进行跟踪，转动经纬仪的照准部进行跟踪，u 当光标出现短暂定顿时，则跟踪到当光标出现短暂定顿时，则跟踪到东（或西）逆转点东（或西）逆转点，此时读取经纬，此时读取经纬仪仪水平度盘读数水平度盘读数u u1 1，

14、u 松开制动螺旋，继续按前述方法跟踪松开制动螺旋，继续按前述方法跟踪西（或东）逆转点西（或东）逆转点，并读取经纬仪，并读取经纬仪水平度盘读数水平度盘读数u u2 2，u 取两次读数的取两次读数的平均值平均值N,即得近似北方向在度盘上的读数：即得近似北方向在度盘上的读数：第19页，本讲稿共22页第四节第四节 陀螺经纬仪测定真方位角陀螺经纬仪测定真方位角三、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精密定向定向 跟踪逆转点法跟踪逆转点法 经纬仪视准轴指向近似北方向时，固定照准部。启动陀螺仪，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

15、限幅，然后用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，连续对东西逆转点微动螺旋跟踪光标，连续对东西逆转点跟踪跟踪5次次，则陀螺所定的，则陀螺所定的真北真北方向值方向值N为：为：第20页，本讲稿共22页第四节第四节 陀螺经纬仪测定真方位角陀螺经纬仪测定真方位角三、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。测值计算得到待测直线的真方位角。L：直线方向值，是观测直线方

16、向值，是观测N N值前后在测站上各用正倒镜照准直线端点观测，取值前后在测站上各用正倒镜照准直线端点观测，取4 4次观测值的平均值。次观测值的平均值。：仪器常数改正值；仪器常数改正值；v0：陀螺仪悬带零位改正值：陀螺仪悬带零位改正值。第21页，本讲稿共22页思考题思考题 1.1.什什么么是是直直线线定定向向？直直线线定定向向的的基基本本方方向向有有那那几几种种？它它们们之之间间存存在在什什么么关关系？系？2.2.何何谓谓磁偏角和子午磁偏角和子午线线收收敛敛角？它角？它们们的正的正负负符号是怎符号是怎样规样规定的？定的？3.3.坐坐标标方位角与象限角之方位角与象限角之间间是怎是怎样换样换算的？算的？4.怎样用罗盘仪测定直线的磁方位角？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？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？角？第22页，本讲稿共22页