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摘要：磁偏角测量工作在测绘学科中属于一项冷门工作，但其处于的学术地位又是非常重要。目前专门从事这项研究的科研人员和团队较少，这就造成了一旦需要做这项工作就会遇到一些困难，要么缺设备、要么缺人才。本文主要针对如何快速并准确的测量磁偏角进行探讨，文中使用的是较传统的测量方法，但是又进行了一定的改良，从而较好的完成了这项工作。
关键词：大地测量；地磁场；磁偏角；罗盘仪；中误差
1引言
众所周知，地球被磁场严实的包裹着，我们的生活离不开这个磁场，我们通常把这个磁场称为地磁场。然而地球各个位置的地磁场强度并不一样，这和所在位置的地质环境、水文环境、地形环境及其他不明因素都息息相关，这些影响因素还需要我们不断的研究与探讨。在测量领域我们通常以当地的磁偏角来反应地磁场变化情况。磁偏角测量在航空航天导航领域是一项重要工作，磁偏角测量的准确性直接决定磁航向的精度。地磁导航具有简便、廉价、可靠、不易受干扰等特点，是人类应用最早最普遍的定位定向系统，在早期航海史上发挥了极其重要的作用。即使在卫星导航定位技术高度发达的今天，在航空航海领域也一直把地磁导航作为必备的导航方法。所以在机场、码头等重大工程项目的实施过程中可能需要测量某一特定位置的磁偏角。而磁偏角的测量在实际应用中属于冷门工作，造成仪器设备研发投入不够，专业测量仪器使用成本较高。
本文旨在讨论如何利用最简单的方法测量磁偏角，既节约了成本又能达到相关工程项目的精度要求。
2磁偏角测量理论
磁偏角是磁北方向与真北方向的偏差，即磁子午线与地理子午线之间的夹角。如果磁场强度矢量的指向偏向真北方向以东称东偏，偏向真北方向以西称西偏。磁偏角的测量原理就是在已知真方位角的边上，用地磁观测仪器测量其磁方位角，两者之差，即为设站点的磁偏角。真方位角可以由天文测量方法测定，也可测量坐标进行坐标换算获得。
图（1）三北方向示意图
由图（1）可知，当子午线收敛角为零的时候，磁子午线与坐标纵线的夹角即为磁偏角。更通俗的讲是子午线收敛角为零的时候，某点的坐标方位角与磁方位角的夹角就为磁偏角。那么，我们在计算磁偏角时，尽量选择测量点的经度作为中央经线的经度，这样的话，子午线收敛角为零。
3磁偏角测量
3.1测量方法
本文讲的是如何使用GNSS结合森林罗盘仪测量磁偏角的方法，此法在理论上是最简单最直接的测量方法，但实际应用却不多。此方法的难点在于如何尽可能使指北针真的指向磁北方向，下面就以某工程项目为例来探讨一下磁偏角测量的最简易方法的可行性。
首先采用GNSS设备进行控制点联测，控制点两两组成若干条基线，在基线任意一端架设罗盘仪，然后根据罗盘仪的磁北方向读出基线与磁北方向的夹角。最终，根据三北方向之间的关系就可推算出磁偏角。
由于磁偏角测量要求较高，一般的设备暂时还无法直接满足测量需求，本案采取建立平差模型，最终成果通过多次不同点位的观测进行平差计算的方法。本案中使用的测量仪器主要有罗盘仪、全站仪、GNSS接收机，基本都是常规测量仪器，节省了特殊设备制造与采购成本。其中直接测量设备使用ZCC-SL01罗盘仪为例，其最小显示读数为0.1度。精确到0.1度已能满足大部分工程需求。
3.2数据精度分析
以下数据为某地导航项目中磁偏角测量记录数据。
表（1） 磁偏角测量记录
此表中F0位置为实际需要测量磁偏角的点位，其他点位均在该点1公里范围内，可看作是同一点。根据测量结果可以看出，D0处测得的磁偏角较其他组数据有所偏大，将其与其他组均值相比较差超过0.1度，故这组数据当粗差进行剔除，取剩余所有测量数据的平均值作为测量点磁偏角的最终成果。至此，可认为该点磁偏角为5°13′，即5.2度（偏西）。
此次磁偏角测量的中误差可按下列公式计算，并估算最终磁偏角成果的精度：
（式中：M——测量中误差(′)；n——重复测量次数；∆i——单次测量残差(′)）
由此计算此次磁偏角测量的精度为±3′,这说明测量成果优于0.1度，达到了预期精度要求，说明此法在磁偏角测量方面是可行的。
3.3经验与建议
通过实际操作，得出以下经验与建议，希望对今后其他工程项目或地区的磁偏角测量有所帮助。
（1）罗盘仪磁针受环境影响大，观测前需要现场对其进行严格的检校，并求定仪器常数。
（2）磁针对金属反应灵敏，手机、手表、首饰、金属框眼镜、金属头皮带等都会对观测构成影响，因此观测者在观测过程中应尽量避免携带任何金属物体。
（3）观测地点要选择远离金属、通信设施、输电线路的地点，以减少外界设施对磁针的影响。
（4）每次观测至少选择3个以上的观测地点并且每个观测地点观测次数不得低于3次，以便及时发现因未知的金属设施、通信设施等因素对观测成果产生的粗差影响。
4结语
通过实践，利用此种方法进行磁偏角测量应该是目前最简单直接的方法，但操作过程中必须注意各个环节的影响，对测量结果必须进行有效检核，本文中的数据成果已通过磁导航验证，精度满足了需求。
磁偏角测量是一项复杂而又繁琐的工作，不仅仅需要熟练掌握大地测量学理论知识，还需要保持谨慎细致的工作态度。如何更加精准、快速、更加简便的完成磁偏角测量工作，还需我们测绘科学工作者不断的探索和研究，争取实现磁偏角测量的高精度化、简易化、实时化和智能化。
参考文献
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论文作者:张阳军,梁燕飞,倪章华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
标签：偏角论文; 测量论文; 罗盘仪论文; 子午线论文; 方位角论文; 地磁场论文; 精度论文; 《基层建设》2018年第24期论文;