确定地面直线与标准北方向间的水平夹角称为直线定向。

1）标准北方向分类——三北方向

（1）真北方向

如图4.23所示，过地表P点的天文子午面与地球表面的交线称为P点的真子午线，真子午线在P点的切线北方向称为P点的真北方向。可以用天文测量法或陀螺仪测定地表P点的真北方向。

（2）磁北方向

在地表P点，磁针自由静止时北端所指方向为磁北方向，磁北方向可用罗盘仪测定。

（3）坐标北方向

称高斯平面直角坐标系+x轴方向为坐标北方向，各点的坐标北方向相互平行。

测量上，称真北方向、磁北方向与坐标北方向为三北方向，在中、小比例尺地形图的图框外应绘有本幅图的三北方向关系图，详细如图10.2所示。

图4.23　APQ与Am PQ的关系图

2）表示直线方向的方法

测量中，常用方位角表示直线的方向。其定义为：由标准北方向起，顺时针到直线的水平夹角，方位角的取值范围为0°～360°。利用上述介绍的三北方向，可对地表任意直线PQ定义下列3个方位角：

①由P点的真北方向起，顺时针到直线PQ的水平夹角，称为PQ的真方位角，用APQ表示；

②由P点的磁北方向起，顺时针到直线PQ的水平夹角，称为PQ的磁方位角，用AmPQ表示；

③由P点的坐标北方向起，顺时针到直线PQ的水平夹角，称为PQ的坐标方位角，用αPQ表示。

3）3种方位角的关系

讨论直线PQ的3种方位角的关系，实际上就是讨论P点三北方向的关系。

（1）APQ与AmPQ的关系

由于地球南北极与地磁南北极不重合，地表P点的真北方向与磁北方向也不重合，两者间的水平夹角称为磁偏角，用δP表示。其正负定义为：以真北方向为基准，磁北方向偏东时，δP＞0；磁北方向偏西时，δP＜0。图4.23中的δP＞0，由图可得

我国磁偏角δP的范围为+6°～-10°。

（2）APQ与αPQ的关系(www.daowen.com)

如图4.24所示，在高斯平面直角坐标系中，P点的真子午线是收敛于地球南北两极的曲线。因此，只要P点不在赤道上，其真北方向与坐标北方向就不重合，两者间的水平夹角称为子午线收敛角，用γP表示。其正负定义为：以真北方向为基准，坐标北方向偏东时，γP＞0；坐标北方向偏西时，γP＜0。图4.24中的γP＞0，由图可得

图4.24　APQ与αPQ的关系图

子午线收敛角γP可按下列近似公式计算

式（4.30）中，L0为P点所在高斯投影带中央子午线的经度；LP，BP分别为P点的大地经度和纬度。γP的精确值请使用高斯投影程序PG2-1.exe计算。

（3）αPQ与AmPQ的关系

由式（4.28）和式（4.29）可得

4）用罗盘仪测定磁方位角

（1）罗盘仪的构造

如图4.25所示，罗盘仪是测量直线磁方位角的仪器。罗盘仪构造简单、使用方便，但精度不高，外界环境对仪器的影响较大，如钢铁建筑和高压电线都会影响其测量精度。当测区内没有国家控制点可用，需要在小范围内建立假定坐标系的平面控制网时，可用罗盘仪测量磁方位角，作为该控制网起始边的坐标方位角；陀螺仪精确定向时，也需要先用罗盘仪粗定向。罗盘仪的主要部件有磁针、度盘、望远镜和基座。

图4.25　罗盘仪

①磁针：磁针11用人造磁铁制成，磁针在度盘中心的顶针上可自由转动。为了减轻顶针的磨损，不用时，应旋转磁针固定螺旋12升高磁针固定杆14，将磁针固定在玻璃盖上。

②水平度盘：用钢或铝制成的圆环，随望远镜一起转动，每隔10°有一注记，按逆时针方向从0°注记到360°，最小分划为1°。水平度盘内装有一个圆水准器或者两个相互垂直的管水准器13，用手控制气泡居中，使罗盘仪水平。

③望远镜：罗盘仪的望远镜与经纬仪的望远镜结构基本相似，也有物镜调焦螺旋4、目镜调焦螺旋5和十字丝分划板等，望远镜的视准轴与水平度盘的0°分划线共面。

④基座：采用球臼结构，松开接头螺旋17，可摆动度盘，使两个管水准气泡居中，度盘处于水平位置，然后拧紧接头螺旋17。

（2）用罗盘仪测定直线磁方位角的方法

如图4.25所示，欲测直线PQ的磁方位角，将罗盘仪安置在直线起点P，挂上垂球对中后，松开球臼接头，用手向前、后、左或右方向摆动水平度盘，使两个管水准器气泡居中；拧紧球臼接头，使仪器处于对中与整平状态；松开磁针固定螺旋，让磁针在顶针上可以自由转动；转动罗盘，用望远镜照准Q点标志；待磁针静止后，按磁针北端所指的度盘分划值读数，即为PQ边的磁方位角值。

使用罗盘仪时，应避开高压电线和避免铁质物体接近仪器，测量结束后应旋紧磁针固定螺旋将磁针固定在玻璃盖上。