羅盤(pán)儀林地測(cè)量-羅盤(pán)儀認(rèn)識(shí)與使用（森林調(diào)查技術(shù)）

森林調(diào)查技術(shù)羅盤(pán)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(pán)儀測(cè)定磁方位角一.羅盤(pán)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(pán)儀視距測(cè)量4.盤(pán)儀測(cè)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(pán)儀各個(gè)部件，熟悉其功能和使用方法；能夠使用羅盤(pán)儀進(jìn)行方位角測(cè)量能夠使用羅盤(pán)儀進(jìn)行視距測(cè)量教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：羅盤(pán)儀的構(gòu)造、功能及其工作原理；羅盤(pán)儀測(cè)量磁方位角的方法步驟和要求能了解羅盤(pán)儀視距測(cè)量原理教學(xué)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)：通過(guò)對(duì)羅盤(pán)儀的認(rèn)識(shí)、方位角的測(cè)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(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力任務(wù)提出以組為單位，在地面用羅盤(pán)儀測(cè)量下圖中直線AB的正反方位角和距離。測(cè)量地面某直線磁方位角要想隨時(shí)隨地確定出過(guò)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(pán)儀（簡(jiǎn)稱(chēng)羅盤(pán)）迅速地定出。常見(jiàn)羅盤(pán)儀：風(fēng)水、地質(zhì)、森林羅盤(pán)儀。因此，羅盤(pán)儀在線路勘查、森林普查、地質(zhì)調(diào)查以及在獨(dú)立測(cè)區(qū)控制網(wǎng)的定向中得到廣泛應(yīng)用。一、羅盤(pán)儀的構(gòu)造羅盤(pán)儀是主要用來(lái)測(cè)量直線的磁方位角的儀器，也可以粗略的測(cè)量水平角和豎直角，還可以進(jìn)行視距測(cè)量。羅盤(pán)儀主要由磁針、刻度盤(pán)、望遠(yuǎn)鏡和水準(zhǔn)器等部分組成，如圖所示：一、羅盤(pán)儀的構(gòu)造1.磁針

磁針為一長(zhǎng)條形的人造磁鐵，置于圓形羅盤(pán)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(pán)盒的玻璃蓋上。一、羅盤(pán)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(cè)量時(shí)，松開(kāi)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(chēng)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(pán)

刻度盤(pán)為一鋁或銅制的圓環(huán)，裝在羅盤(pán)盒的內(nèi)緣。盤(pán)上最小分劃為1°或30ˊ，并每隔10°作一注記?？潭缺P(pán)的注記形式有兩種，如圖1(A)所示，0°—360°是按逆時(shí)針?lè)较蜃⒂浀模芍苯訙y(cè)出磁方位角，故稱(chēng)為方位羅盤(pán)；2.刻度盤(pán)在圖1(B)中，由0°直徑的兩端起，分別對(duì)稱(chēng)地向左右兩邊各刻劃注記到90°，它可直接測(cè)出磁象限角，故稱(chēng)為象限羅盤(pán)。2.刻度盤(pán)刻度盤(pán)及注記形式方位象限3.羅盤(pán)用羅盤(pán)儀測(cè)定磁方位角時(shí)，刻度盤(pán)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(pán)按逆時(shí)針?lè)较蜃⒂洠瑬|西方向的注字與實(shí)地相反。

4.望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡是羅盤(pán)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(chēng)的兩根短橫絲，稱(chēng)為視距絲，用作視距測(cè)量。十字絲的交點(diǎn)與物鏡光心的連線稱(chēng)為視準(zhǔn)軸。十字絲分劃板5.水準(zhǔn)器和球臼在羅盤(pán)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(chēng)氣泡居中，此時(shí)，羅盤(pán)盒處于水平狀態(tài)。5.水準(zhǔn)器和球臼球臼螺旋在羅盤(pán)盒的下方，配合水準(zhǔn)器可使羅盤(pán)盒處于水平狀態(tài)；在球臼與羅盤(pán)盒之間的連接軸上安有水平制動(dòng)螺旋，以控制羅盤(pán)的水平轉(zhuǎn)動(dòng)。5.水準(zhǔn)器和球臼

為了使用方便，羅盤(pán)儀還配有專(zhuān)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(lái)懸掛垂球。學(xué)習(xí)要點(diǎn)：1、為什么要測(cè)定磁方位角？2、什么是磁方位角？3、怎樣用羅盤(pán)儀測(cè)定磁方位角？二、使用羅盤(pán)儀測(cè)定磁方位角在閉合導(dǎo)線測(cè)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(zhǎng)

確定直線與基本方向之間的水平角度稱(chēng)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(guò)地球表面某點(diǎn)的真子午線的切線方向，稱(chēng)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(cè)量方法或用陀螺經(jīng)緯儀測(cè)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(chǎng)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(pán)儀測(cè)定。

DQL-1型森林羅盤(pán)儀DQL-1B型森林羅盤(pán)儀3)坐標(biāo)縱軸方向

我國(guó)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(chēng)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(jiàn)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?lè)较蛄恐林本€的水平夾角，稱(chēng)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(lái)不便，所以在一般測(cè)量工作中，常采用坐標(biāo)方位角來(lái)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(wèn)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(guò)連測(cè)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?lè)较蛄恐猎撝本€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(cè)量方法羅盤(pán)儀安置在待測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)定的具體操作方法如下：2）整平松開(kāi)儀器球形支柱上的螺旋，上、下俯仰度盤(pán)位置，使度盤(pán)上的兩個(gè)水準(zhǔn)氣泡同時(shí)居中，旋緊螺旋，固定度盤(pán)，此時(shí)羅盤(pán)儀主盤(pán)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(pán)儀，使望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)測(cè)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(cè)點(diǎn)上的花桿的最底部。

4）讀數(shù)4）讀數(shù)松開(kāi)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(cè)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(cè)量1.視距測(cè)量的概念視距測(cè)量是根據(jù)幾何光學(xué)和三角測(cè)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(cè)定兩點(diǎn)間水平距離和高差的一種方法。2.視距測(cè)量原理

視距測(cè)量是利用視距絲配合標(biāo)尺讀數(shù)來(lái)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(cè)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