反坐标方位角
方位角与象限角
直线定向确定地面上两点之间的相对位置，除了需要测定两点之间的水平距离外，还需确定两点所连直线的方向。
一条直线的方向，是根据某一标准方向来确定的。
确定直线与标准方向之间的关系，称为直线定向。
一、标准方向1．真子午线方向通过地球表面某点的真子午线的切线方向，称为该点的真子午线方向。
真子午线方向可用天文测量方法测定。
2．磁子午线方向磁子午线方向是在地球磁场作用下，磁针在某点自由静止时其轴线所指的方向。
磁子午线方向可用罗盘仪测定。
3．坐标纵轴方向在高斯平面直角坐标系中，坐标纵轴线方向就是地面点所在投影带的中央子午线方向。
在同一投影带，各点的坐标纵轴线方向是彼此平行的。
二、方位角测量工作中，常采用方位角表示直线的方向。
从直线起点的标准方向北端起，顺时针方向量至该直线的水平夹角，称为该直线的方位角。
方位角取值围是0˚～360˚。
因标准方向有真子午线方向、磁子午线方向和坐标纵轴方向之分，对应的方位角分别称为真方位角（用A表示）、磁方位角（用A m表示）和坐标方位角（用α表示）。
三、三种方位角之间的关系因标准方向选择的不同，使得一条直线有不同的方位角，如图4-19所示。
过1点的真北方向与磁北方向之间的夹角称为磁偏角，用δ表示。
过1点的真北方向与坐标纵轴北方向之间的夹角称为子午线收敛角，用γ表示。
δ和γ的符号规定相同：当磁北方向或坐标纵轴北方向在真北方向东侧时，δ和γ的符号为“＋”；当磁北方向或坐标纵轴北方向在真北方向西侧时，δ和γ的符号为“－”。
同一直线的三种方位角之间的关系为：（4-14）；（4-15）；（4-16）四、坐标方位角的推算1．正、反坐标方位角如图4-20所示，以A为起点、B为终点的直线AB的坐标方位角αΑB，称为直线AB的坐标方位角。
而直线BA的坐标方位角αBA，称为直线AB的反坐标方位角。
由图4-20中可以看出正、反坐标方位角间的关系为：（4-17）2．坐标方位角的推算在实际工作中并不需要测定每条直线的坐标方位角，而是通过与已知坐标方位角的直线连测后，推算出各直线的坐标方位角。
计算坐标与坐标方位角的基本公式
二 计算坐标与坐标方位角的基本公式控制测量的主要目的是通过测量和计算求出控制点的坐标，控制点的坐标是根据边长及方位角计算出来的.下面介绍计算坐标与坐标方位角的基本公式,这些公式是矿山测量工中最基本最常用的公式.一、坐标正算和坐标反算公式1．坐标正算根据已知点的坐标和已知点到待定点的坐标方位角、边长计算待定点的坐标，这种计算在测量中称为坐标正算。
如图5—5所示，已知A 点的坐标为A x 、A y ，A 到B 的边长和坐标方位角分别为AB S 和AB α，则待定点B 的坐标为AB A B ABA B y y y x x x ∆+=∆+= ｝（5—1） 式中 AB x ∆ 、AB y ∆——坐标增量。
由图5—5可知AB AB AB AB AB AB S y S x ααsin cos =∆=∆ ｝（5—2）式中 AB S ——水平边长； AB α-—坐标方位角.将式（5-2）代入式(5—1），则有AB AB A B ABAB A B S y y S x x ααsin cos +=+= ｝（5—3)当A 点的坐标A x 、A y 和边长AB S 及其坐标方位角AB α为已知时，就可以用上述公式计算出待定点B 的坐标。
式(5—2）是计算坐标增量的基本公式，式(5-3)是计算坐标的基本公式，称为坐标正算公式.从图5—5可以看出AB x ∆是边长AB S 在x 轴上的投影长度,AB y ∆是边长AB S 在y 轴上的投影长度，边长是有向线段，是在实地由A 量到B 得到的正值。
而公式中的坐标方位角可以从0°到360°变化，根据三角函数定义，坐标方位角的正弦值和余弦值就有正负两种情况，其正负符号取决于坐标方位角所在的象限，如图5-6所示。
从式（5—2）知,由于三角函数值的正负决定了坐标增量的正负，其符号归纳成表5—3.图5-5 坐标计算图5—6 坐标增量符号表5—3 坐标增量符号表坐标方位角（°）所在象限坐标增量的正负号⊿x ⊿y0~9090～180180～270270～ⅠⅡⅢⅣ＋－－＋＋＋－－例1 已知A 点坐标A x =100。
测量学名词解释
测量学名词解释：
1、大地水准面：设想一个与静止的平均海水面重合并延伸到大陆内部的包围整个地球的封闭的重力位水准面。
2、绝对高程：地面点沿垂线方向至大地水准面的距离。
3、方位角：地平坐标系的经向坐标，过天球上一点的地平经圈与子午圈所交的球面角。
4、等高线：地图上地面高程相等的各相邻点所连成的曲线。
5、测设：通过用一定的测量方法，按照要求的精度，把设计图纸上规划设计好的建筑物、构筑物的平面位置和高程在地面上标定出来，作为施工的依据。
6、地形图：表示地表上的地物、地貌平面位置及基本的地理要素且高程用等高线表示的一种普通地图。
25．水准点：沿水准路线每隔一定距离布设的高程控制点。
26．水准管轴：水准管两端一般刻有2mm间隔的刻画线，刻画线的中点s称为水准管零点，过零点且与水准管内壁圆弧相切的纵向直线L-L称为水准管轴。
27．水准管分划值：水准管两端一般刻有2mm间隔的刻画线
30．竖盘指标差：当经纬仪置平后，竖盘读数系统零位的偏差。
31．直线定线：在距离测量时，得到的结果必须是直线距离，若用钢尺丈量距离，
丈量的距离一般都比整尺要长，一次不能量完，需要在直线方向上标定一些点，
量工作。
测绘基础：坐标反算
360
( arctan
y AB xAB
)
O
yB
yA y
arctan yAB 360
xAB
⑤特殊方位角—0°
x
xB
B
xAB
xA
A
O
yA yB
坐标反算
xAБайду номын сангаас xB xA 0 yAB yB yA 0
AB 0
y
坐标反算
◇特殊方位角(续)—90°
x
AB
xA
xB
A
B
y AB
O
yA
xAB '
xB
B
y AB
O
yA
yB y
xAB xB xA 0 yAB yB yA 0
tan ' yAB yAB
xAB xAB
' arctan yAB arctan yAB
xAB
xAB
AB
180 ' 180
( arctan
y AB xAB
)
arctan yAB 180 xAB
xA
xB
B
y AB
A AB
O
yB
yA y
AB 270
坐标反算
(3)计算举例
已知A点的坐标为(7915.957, 5317.558)，B点的坐标为
(7815.832,5295.261)，求A点至B点的水平距离DAB和坐标方位 角αAB。
xAB 7815.832 7915.957 100.125m 第 ? 象限 yAB 5295.261 5317.558 22.297m
坐标反算
③ 180°＜αAB＜270°(第Ⅲ象限)
工程测量计算
h1
hAB h a b
水准测量手簿
日期 天气 仪器 地点 观测 记录
测站 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
测点
BMA TP1 TP1
BMA
TP1 TP1 TP2 TP2 TP2 TP2 BB
水准尺读数 后视（a） 前视（b） 1467 1.467 1124 1.124 1385 1.385 1021 1.021 1869 1.869 0943 0.943
四、水准测量的实施
如下图所示，当欲测的高程点B距水准点A较远或高差较大时，安置一次仪器不 能测出A、B两点间的高差，就要分段和连续地进行测量工作。
1、踏勘选点建立标志； 2、拟定水准路线； 3、观测记录
a3 b2 b1
TP2
b3 B
Ⅲ
a2 a1
TP1
h3
hAB
Ⅱ
h2
Ⅰ
A
h1 a1 b1 h2 a 2 b2 h3 a 3 b3
往
593.391
返
593.400
往
491.360
返
497.301
•••
••• ••• ••• ••• ••• ••• ••• •••
11o3249
118.780 1.440 1.502 0.022 +118.740
11o3306
-118.829 1.491 1.400 0.022 -118.716
O D
（2）下半测回
倒镜成盘右，逆时针依次观测A，D，C，B，A。
同理各测回间按1800/N的差值，来配置水平度盘。
B C
零方向 A O D
3．计算、记录
（1）半测回归零差: J2 ≤ 12 " ；J6 ≤ 18 " 。 （2）2C值（两倍照准误差）: 2C=盘左读数－（盘右读数±180°）。 一测回内2C互差：J2≤18 " ；J6不作要求。
方位角
方位角（azimuthangle）：从某点的指北方向线起，依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角，叫方位角。
（一）方位角的种类由于每点都有真北、磁北和坐标纵线北三种不同的指北方向线，因此，从某点到某一目标，就有三种不同方位角。
（1）真方位角。
某点指向北极的方向线叫真北方向线，而经线，也叫真子午线。
由真子午线方向的北端起，顺时针量到直线间的夹角，称为该直线的真方位角，一般用A表示。
通常在精密测量中使用。
（2）磁方位角。
地球是一个大磁体，地球的磁极位置是不断变化的，某点指向磁北极的方向线叫磁北方向线，也叫磁子午线。
在地形图南、北图廓上的磁南、磁北两点间的直线，为该图的磁子午线。
由磁子午线方向的北端起，顺时针量至直线间的夹角，称为该直线的磁方位角，用Aｍ表示。
（3）坐标方位角。
由坐标纵轴方向的北端起，顺时针量到直线间的夹角，称为该直线的坐标方位角，常简称方位角，用a表示。
方位角在测绘、地质与地球物理勘探、航空、航海、炮兵射击及部队行进时等，都广泛使用。
不同的方位角可以相互换算。
军事应用：为了计算方便精确，方位角的单位不用度，用密位作单位。
换算作：360度=6000密位。
（二）三种方位角之间的关系因标准方向选择的不同，使得一条直线有不同的方位角。
同一直线的三种方位角之间的关系为：Ａ＝Ａｍ＋δＡ＝a＋γa＝Ａｍ＋δ－γ（三）坐标方位角的推算1．正、反坐标方位角每条直线段都有两个端点，若直线段从起点1到终点2为直线的前进方向，则在起点1处的坐标方位角a12称为直线12的正方位角，在终点2处的坐标方位角a21称为直线12的反方位角。
a反=a正±180°式中，当a正＜180°时，上式用加180°；当a正＞180°时，上式用减180°。
2．坐标方位角的推算实际工作中并不需要测定每条直线的坐标方位角，而是通过与已知坐标方位角的直线连测后，推算出各直线的坐标方位角。
三种方位角之间的关系
【方位角（azimuthangle）】从某点的指北方向线起，依顺时针方向到目标方向线之间的水平夹角，叫方位角。
（一）方位角的种类由于每点都有真北、磁北和坐标纵线北三种不同的指北方向线，因此，从某点到某一目标，就有三种不同方位角。
（1）真方位角。
某点指向北极的方向线叫真北方向线，而经线，也叫真子午线。
由真子午线方向的北端起，顺时针量到直线间的夹角，称为该直线的真方位角，一般用Ａ表示。
通常在精密测量中使用。
（2）磁方位角。
地球是一个大磁体，地球的磁极位置是不断变化的，某点指向磁北极的方向线叫磁北方向线，也叫磁子午线。
在地形图南、北图廓上的磁南、磁北两点间的直线，为该图的磁子午线。
由磁子午线方向的北端起，顺时针量至直线间的夹角，称为该直线的磁方位角，用A m表示。
（3）坐标方位角。
由坐标纵轴方向的北端起，顺时针量到直线间的夹角，称为该直线的坐标方位角，常简称方位角，用α表示。
方位角在测绘、地质与地球物理勘探、航空、航海、炮兵射击及部队行进时等，都广泛使用。
不同的方位角可以相互换算。
军事应用：为了计算方便精确，方位角的单位不用度，用密位作单位。
换算作：360度=6000密位。
【三种方位角之间的关系】因标准方向选择的不同，使得同一条直线有三种不同的方位角，三种方位角之间的关系如图4-19所示。
Ａ12 为真方位角，A m12为磁方位角，α12为坐标方位角。
过1点的真北方向与磁北方向之间的夹角称为磁偏角（δ），过1点的真北方向与坐标纵轴北方向之间的夹角称为子午线收敛角（γ）。
真方位角Ａ12＝磁方位角A m12＋磁偏角δ＝坐标方位角α12＋子午线收敛角γα12＝A m12＋δ－γ（1）Ａ12＝A m12＋δ（2）Ａ12＝α12＋γ（3）（4）δ和γ的符号规定相同：当磁北方向或坐标纵轴北方向在真北方向东侧时，δ和γ的符号为“＋”；当磁北方向或坐标纵轴北方向在真北方向西侧时，δ和γ的符号为“－”。
同一直线的三种方位角之间的关系为（注意在计算时带上δ和γ的符号）：坐标方位角和大地方位角的关系示意图上式中：γ为平面子午线收敛角，当站点在中央子午线西侧时γ为负,在东侧时为正；δ为Gauss投影的方向改化[1]。
方位角计算公式
辅助 计算
点名 2 BM1 1
2
3
BM2
测站数 3 8 3 4 5
20
表 2-2 附合水准路线计算
观测高差 /m
改正数 /m
改正后高差 /m
4
5
6
+8.364
－ 0.014
+8.350
－ 1.433
－ 0.005
－ 1.438
－ 2.745
－ 0.007
－ 2.752
+4.661
－ 0.008
+4.653
+ 8.847
－ 0.034
一、直线定向
1、正、反方位角换算
对直线
而言，过始点
的坐标纵轴平行线指北端顺时针至直线的夹角
是
的正方位角，而过端点
的坐标纵轴平行线指北端顺时针至直线的夹角
则是
的反方位角，同
一条直线的正、反方位角相差
，即同一直线的正反方位角
＝
(1-13>
上式右
端，若
<
，用“＋”号，若
，用“－”号。
2、象限角与方位角的换算
算
各
待
定
点
的
高
程
。
如上 所述，闭 合水准 路线的 计算方法除高差 闭合差 的计算有 所区别 而外，其余与附 合路线 的计算 完全相 同。
二
、
举
例
1.
附
合
水
准
路
线
算
例
5 / 26
下图 2-18 所示附合水准路线为例，已知水准点 A 、 B 和待定点 1、2、3 将整个路线分为四个测段。
测段号 1 1 2 3
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x
P2
P1 y
o
高斯平面直角坐标系
二、直线方向的表示方法
1、方位角
1）方位角的定义 从直线起点的标准 方向北端起，顺时针 方向量至直线的水平 夹角，称为该直线的 方位角；其角值范围 为 0°~ 360°。
标准方向北端
北
方位角
O 2
1
方位角
2）、方位角的分类
真子午线北方向 真方位角（A）
标 准 方 向
4）容许值规定： 平地，K容=1/3000； 山地，K容=1/1000。 5）精度结果： 若K≤K容 ，则成果为合格。
【案例】 水平距离往测Ｄ往=207.693m， 返测Ｄ返=207.732m。试求： 1、平均值Ｄ均； 2、是否符合精度要求。 解: 1、Ｄ均=(Ｄ往+Ｄ返)/2 =（207.7125+207.732）/2 ≈207.712(m)； 2、∣Ｄ往-Ｄ返∣=0.039(m) K =1/(Ｄ均/ ∣Ｄ往-Ｄ返∣) =1/(207.712 / 0.039) ≈ 1/5326(或：1/5300） 因为K <1/3000，所以成果合格。
已知α12，通过联测求得12边与23边的连接角为 β2 （右角）、 23边与34边的连接角为β3（左角）， 现推算α23、α34。
x
前进方向
4
x
α12 1
2 β2
α23 β3 3
x
α34
由图中分析可知：
x
x
前进方向
4 α34
2 α12 1 β2
α23 α21 β3
x
23 21 2
12 180 2
磁子午线北方向
坐标纵轴北方向
坐标北 真北
磁方位角（Am）
坐标方位角（α）
磁北
α
A
Am
O
P
由于地面各点的真北
（或磁北）方向互不平
γ
x
γ
行，用真（磁）方位角
表示直线方向会给方位
角的推算带来不便，所
以在一般测量工作中， 常采用坐标方位角来表 示直线方向。
P2
P1 y
o
坐标北与真北的关系
3）正、反坐标方位角 直线1-2 ：点1是起点，点2是终点 α12— 正坐标方位角； α21— 反坐标方位角。
陀螺仪GP1-2A
2．磁子午线方向
磁子午线方向是磁针 在地球磁场的作用下，磁 针自由静止时其轴线所指 的方向。
P P´
A
P—北极 P´—磁北极
磁子午线方向可用罗盘仪测定。
DQL-1B型森林罗盘仪
3．坐标纵轴方向
我国采用高斯 平面直角坐标系， 6°带或3°带都以 该带的中央子午线 为坐标纵轴，因此 取坐标纵轴方向作 为标准方向。
§4.2 直线定向
确定直线的方向称为直线定向。通常用直线与标准
方向之间的水平角度来描述直线的方向。 一、标准方向的分类
真子午线方向 磁子午线方向 坐标纵轴方向
1、真子午线方向
通过地球表面某点的真 子午线的切线方向，称为 该点的真子午线方向。
P1
P
2
真子午线的切线方向
真子午线方向是用天文测量 方法或用陀螺经纬仪测定的。
34 32 3(-360 )
23 180 3(-360 )
3
α32
推算坐标方位角的通用公式：
左 前 后 180 右
当β角为左角时，取“＋”；若为右角时，取“－”。
注意：
计算中，若α前>360°，减360°；
若α前<0°，加360°。
建筑工程测量
模块4 距离测量和直线定向
主讲：蒋德兴
课时安排：理论：4学时 实习：2学时
讲授内容：
§4.1 钢尺量距
§4.2
§4.3
直线定向
坐标计算
教学目的：
掌握钢尺一般量距的方法和成果计算；掌握直线定 向的方法；理解标准方向、方位角、象限角的概念， 掌握方位角和坐标的计算 。
确定地面点的基本要素： 角度、距离、高差
案例： 已知α12=46°，β2 、β3及β４ 的角值均注于图上，试求其余各边坐标方位角。
左 解： 前 后 180 右
5
前进方向
xLeabharlann 46°2125°10´
l1
钢 尺 平 量 法 的 示 意 图
l2
l3
l4
q
B
A D
起伏地面
A l1 l2 l3 l4
q
B
D
倾斜地面
3、水平距离计算： 1）单程水平距离（D）
D= n * L+ q
式中：n —尺段数； L— 钢尺的尺长； q —不足一整尺的余长。
2）水平距离的均值Ｄ均 Ｄ均=(Ｄ往+Ｄ返)/2 3）精度评定 相对误差 K =∣Ｄ往-Ｄ返∣/Ｄ均= =1/(Ｄ均/ ∣Ｄ往-Ｄ返∣)
21 12 180
1
x x α12
2
x
α21
直线2-1：点2是起点，点1是终点 12 21 180
o
y
所以一条直线的正、反坐标方位角互差180º 反 正 180
2、 象限角
某直线的象限角是由直线起点的标准方向北端或南端 起，沿顺时针或逆时针方向量至该直线的锐角，用R表示。
(2)经纬仪法 如图所示：
注意事项： 1、经纬仪定线时，要对中、整平； 2、辅助工具可以不用花杆！用测钎或其它细直的亦可， 但不得用标尺； 3、经纬仪定线的精度比较高，只往定线一次即可； 4、工程测量中一般用经纬仪定线。
2、 钢尺量距
钢尺一般量距的方法及基本要求： (1)、直线较长时，必须先直线定线，然后再直线丈量； (2)、两端点要对准； (3)、钢尺要水平； (4)、使用标准拉力； (5)、两端同时读数(估读到mm)； (6)、往、返丈量。
（北） x 4 Ⅳ
αO4
北西
RO4
αO1 RO1
北东
1 Ⅰ y（东）
直线
O1 O2 O3 O4
R与α 的关系 αO1 = RO1 αO2 = 180°－RO2 αO3 = 180°＋ RO3 αO4 = 360°－RO4
（西） 3 Ⅲ
αO3
o
RO3 R O2
αO2
南西 （南）
南东 Ⅱ
2
三、坐标方位角的推算
测量的基本工作： 角度测量、距离测量、高程测量
北 P（
X Y
H）
d
β
h
A（ X Y H ）
距离测量：测量地面两点之间的水平距离。
钢尺量距 距离测量 的方法 普通视距
光电测距
§4.1 钢尺量距
一、钢尺量距的工具
钢尺
钢尺
测 钎 钢尺—端点尺和刻线尺
标 杆
二、 钢尺量距的一般方法 1、直线定线 距离较长时,首先需要在直线方向上标定若干个分 段点，以便分段丈量。标定各尺段端点在同一直线上 的工作称为直线定线。 (1)目估法 如下图所示：需要两个人员、三根花杆、若干测钎。 目估法定线的精度不高，一般要求往、返各定线一次。