第3章卷尺与罗盘仪.ppt
第三章 卷尺丈量与罗盘仪的使用,在测量角度并配合一定的直线长度测量，可以决定地面点的位置，如果不测量角度，只是全面地测量直线的长度，同样也可以确定地面点的位置。所以直线长度测量是全部测量工作的基础。 测量一条直线的长度就是指确定直线两端点间的水平距离。如果两端点的高程不同，则指这两点铅垂线间的水平距离。直接测量两点间距离的方法有：步测法、尺子丈量法、光电测距法、视距尺视距法和横基尺视距法等。,§3-1 卷尺丈量距离 直线丈量就是用已知长度的尺子对一直线进行直接的比较，从而获得直线的长度。卷尺丈量的工具简单，适用于平坦地区的距离测量工作，地形起伏较大的地区则较难开展工作，而且不便于进行长距离的丈量。 所用工具有：钢卷尺（钢尺）或布卷尺（皮尺）、测钎、标杆、垂球、水准器。,平地上丈量距离 1. 定线：很多情况下，卷尺都比要丈量的直线短，这就需要在直线两端的连线上增设若干中间点来标明直线的方向，保证卷尺沿直线方向丈量。把一直线标志在地面上的工作称为直线定线。定线可以在丈量前进行，也可以边丈量边定线。定线工作中所设中间点与其相邻点之间的距离，应稍短于一整尺子的长度。 在野外实际工作中，可以考虑沿道路或地块边缘进行丈量。,使用标杆定线时，首先在直线的两端A、B竖立标杆，然后测量员甲在起点A后方12米处通过标杆A看标杆B，使眼睛于两端点的标杆成一直线。测量员乙持另一标杆在AB之间，按甲的指挥将标杆插在AB连线上的C点，得到中间点C。,2. 丈量：由后尺手手持卷尺始端于端点A，前尺手留一测钎在A点，自己持卷尺末端和10根测钎沿直线方向前进，约行一尺段距离停下，定线后，将卷尺沿直线方向贴在地面上，拉直拉紧；后尺手使卷尺的零点精确对准点A的标志同时喊“拉”，前尺手持一测钎立于卷尺的终点分划线旁，听到喊声，一边拉紧尺子，一边将测钎竖直地插入卷尺终点的地面并喊“好”；然后，后尺手拾起地面测钎与前尺手一同前进，按前述操作方法进行第二尺段的丈量，如此继续到最后。,丈量结束后，后尺手手中的测钎数目表示已丈量了的整尺段数，所余长度不足一整尺段的称余尺段。最后直线全长等于卷尺长度乘以整尺段数再加余尺段长度。 丈量的结果的计算方法为： 卷尺长度×整尺段数余尺段长度 50米×537.5米287.5米 为了防止丈量时发生错误及提高丈量精度，一般都要作往返丈量。最后比较两次丈量的结果，若合乎规定的精度，取其平均数作为最终结果。而且在丈量过程中，可以使用步测法来帮助工作和进行大致的验证。,倾斜地面上丈量距离 在倾斜地面上直接丈量水平距离，通常是循下坡方向进行，其方法基本上与平地丈量方法相同，但要将尺子的一端抬高，使尺子两端高度相同 (可以用目估或用水准器观察) ，尺子终点的位置则用垂球来确定，将垂球对准卷尺终点分划线，让其自由下落，垂球尖在地面戳下的痕迹即为丈量的位置，插上测钎后转入下一尺段的丈量。如果地面倾斜较大，可以将整尺段分为几个碎尺段来丈量。丈量成果的整理与平地上丈量的情况类似。,互不通视的两点间丈量距离 如果A、B间为山岗或建筑物所隔，互不通视：首先在A、B两点竖立标杆，测量员甲在两点之间选择C点立标杆，该位置同时能看见A、B两点的标杆，测量员乙在Ci B连线上确定Ei，测量员丙在Ci A连线上确定Di，并使乙能够看见Di上竖立的标杆，丙能够看见Ei上竖立的标杆，然后甲在Di Ei连线上选择Ci+1，确定C点。,也可以首先在A、B两点竖立标杆，测量员甲、乙分别持标杆立在Ci 、Di点处，测量员甲可以同时看到测量员乙和B点的标杆，测量员乙可以同时看到测量员甲和A点的标杆。甲指挥乙移动手中的标杆，使Ci、Di与B点的标杆成一直线，再由乙指挥甲移动手中的标杆，使Ci+1、Di与B点的标杆成一直线，逐次趋近，直到A、C、D、B在一条直线上。,钢尺丈量距离的误差来源 通常往返两次丈量结果，一股不会绝对相同，说明丈量中有误差存在。丈量中的误差来源有下列几种： (1) 尺长误差； (2) 温度变化的误差； (3) 拉力误差； (4) 丈量本身的误差； (5) 钢尺垂曲的误差； (6) 钢尺不水平的误差； (7) 定线误差。,直线定向的概念 测量工作中，常常需要确定两点间平面位置的相对关系，为此，我们必须同时测量两点之间的距离和两点连线的方向，而一条直线的方向是根据某一基本方向来确定的。直线的定向工作就是确定一条直线与作为定向起始方向线的夹角。测量工作中有三种基本方向： 1. 真子午线方向 真子午线是过地面某点的真子午面与地球表面的交线。真子午线北端所指方向为正北方向，可以用天文测量的方法或用陀螺经纬仪方法测定。,§ 3-3 直线定向,2. 磁子午线方向 磁子午线方向是过地球某点的磁子午线的切线方向，它可以用罗盘仪测定。即当磁针静止时所指的方向为磁子午线方向。其北端所指方向为磁北方向。 3. 坐标纵轴方向 我国地图常采用高斯平面直角坐标系，用三度带或六度带投影的中央子午线作为坐标纵轴。因此在该带内的直线定向，就是用该带的坐标纵轴方向作为基本方向。坐标纵线北端所指方向为坐标北方向。,图中为三个基本方向之间关系的一种情况的三北方向线，地形图图廓下方所绘三北方向中的真子午线，是该图幅所在投影带中间位置的真子午线方向。真子午线与坐标纵线之间的夹角为子午线收敛角（用表示），坐标纵线偏于真子午线以东时为正值，反之为负；磁北线与真子午线之间的夹角为磁偏角（用表示），磁北线偏于真子午线以东时为正值，偏于西者为负值。,直线定向的方法 测量学中一直线的方向经常用方位角来表示的。方位角是从基本方向的北端开始，顺时针方向量到一直线的水平夹角。方位角的数值范围是0°360°。小于等于0°或大于360°的方位角应该通过加或减360°的方法，换算至0°360°的范围内。对应于三个基本方向，方位角也有真方位角、磁方位角和坐标方位角三种情况，而且根据三北方向线的夹角关系，真方位角、磁方位角与坐标方位角之间可以根据需要，进行相互转换。,ABBA±180°,测量学正、反坐标方位角 及其相互关系 以平行于纵坐标轴（坐标纵线）的方向为基本方向的方位角，称为坐标方位角，简称方向角。右图中直线AB，A点为起点，B点为终点。过起点A的坐标纵轴的北方向与直线AB的夹角AB ，称为直线AB的正方位角。过终点B的坐标纵轴北方向，与直线BA的夹角BA ，称为直线AB的反方位角。,由于地面两点的真（磁）子午线不平行，存在子午线收敛角和磁偏角，则真（磁）方位角的正、反方位角不是差180°，而存在收敛角（磁偏角）。而且收敛角随纬度不同而变化，这将给测量计算带来很多不便。所以测量工作中常用坐标方位角进行直线定向。,§ 3-4 罗盘仪的使用 罗盘仪是田野考古工作常用的仪器，无论是调查还是发掘都要使用罗盘仪。罗盘仪根据盘面刻度的不同分为象限罗盘和方位罗盘两种。 用磁针测定直线的方向较方便，但磁针所测定的磁北方向的精度不高。磁针是指向地球的磁北极或磁南极。概略地况，磁北极在北纬74°西经110°附近，磁南极在南纬69°东经114°附近。严格地说，磁极每年在移动的，因此磁偏角在同一地点也不是定值，甚至每天早晚测定的磁偏角也有微小的差异。所以磁偏角有长期变化和周日变化。,我国位子北半球，在使用磁针时，由于受磁北极的引力较大，所以磁针并不水平，而是磁针北端向下倾斜。愈靠近两极，磁针下倾就愈大。磁倾角就是磁针表面与水平面间的夹角。磁针的下倾对实际操作很不方便，所以，在北半球国家都在罗盘仪的磁针南端绕以铜丝，以使磁针受力平衡，处于水平状态。,罗盘是测定直线磁方向的工具，种类很多，但其构造大同小异，都是由磁针、度盘和照准设备等主要配件组成。磁针用人造磁铁制成，当磁针摆动静止时，其北端即指向磁北方向，在停止使用时应利用制动器把磁针托起，使之贴紧在玻璃盖上得以固定。,罗盘仪的刻度盘是铜或铝制的圆盘，一般最小分划值为1°，每10°作一注记。注记的形式有两种：其一按逆时针方向由0°到360°，如图 (a)所示，称为方位罗盘；其二有南北相对两个0°，向两个方向分别注记到90°，如图 (b)所示，称为象限罗盘。在象限罗盘上除注有南北字样外，并注有东西字样。,地质罗盘仪 地质罗盘仪的照准设备安装在0°与180°方向上的一对折叠式觇板，与装在盒盖上的反光镜配合使用。此外，底盘上还装有圆水准器（或管水准器）和倾斜指示器。水准器供安置度盘水平之用。罗盘盒的底面装有操纵测斜指示器的手把，转动手把可使管水准器与测斜指示器同时转动，供测量倾斜角时使用。,(1) 测定磁方位角 当观测目标之仰角小于45°或俯角小于15°时，从反光镜中可看到目标，此时把觇板竖直，两手托住罗盘，紧靠观测者腹部，将度盘零度方向对准目标，并使水准器的气泡居中，直至长规板和目标的象同时被镜面的中线所平分，即可按磁针北端读取磁方位角。 当目标俯角大于15°时，用上述方法不易在镜中看到目标的像，此时就应把罗盘零度方向调转180°，将180°的刻度线对向目标，并使水准器的气泡居中，从长觇板上的尖端经过镜子下方的透明椭圆孔的中线来照准。但此时要按磁针南端来读取磁方位角。,(2) 测量倾斜角 测量倾斜角时，应该拧紧磁针制动螺旋。如果测量一个倾斜边的角度，直接将罗盘侧立于斜边上，用手调动罗盘仪后面的手把，使长盒水准器居中，水准器下的指标所指出的底盘刻线度数即为倾斜角度。,五一式罗盘仪 五一式罗盘仪构造如下图，缺少调测水平部分，即没有长盒水准器和圆盒水准器。其测定倾斜角是依靠重力作用，只要用准星平视镜瞄准目标，倾斜角通过指针自然下垂就可以标出。转动度盘，只需用手拧动盖圈转到所需角度，较之地质罗盘仪简便。注意每次用毕还需拧回来，使“北”方对准“”标记。,五一式罗盘仪比地质罗盘仪多了部分功能：其一是将上盖全部打开后，侧面直尺即可成为10厘米的尺段。其二为测距滑轮，它可以测定比例尺为1:25000、l:50000、1:75000、1:100000的各种地形图上的曲线距离。,使用时，首先将盒外的指针调到红色起始线上，然后将滑轮沿着要测定的线路滚动。从圈内所记的数字即可知线路的距离，单位为公里。当然也可以用它测量其它比例尺地图上的距离，只需进行一些简单的换算就可以得到结果。,
