实验十 地质罗盘及GPS的使用
一、实验目的
认识地质罗盘和常见的手持GPS，学会用地质罗盘仪测定岩层产状要素，并掌握记录产状要素方法。学会用GPS在野外定点和导航。
二、地质罗盘的构造
地质罗盘的主要构件有：磁针、顶针、制动器、方位刻度盘、水准气泡、倾斜仪(桃形针)、底盘等。地质罗盘有多种形式，其内容大同小异。它有以下特点：
1．罗盘安放在长方形底座上，刻度盘上的0～180线(即南北线)平行于底座的长边。 2．方位刻度00～3600，按逆时针方向刻制，东、西的位置和实际位置相反。
3．方位刻度盘的内圈有倾角刻度盘，刻度盘上与东、西线一致的00，与南、北线一致的900。 4．罗盘上常有简易水平仪，可用以粗略测任一目标的仰角或俯角。
三、地质罗盘的使用
1．测量方向：用罗盘测量任一目标的方向时，永远以00(即N方向)对准目标，使水平泡居中，
然后读指北针所指的方位刻度盘上的数字，即为所测目标的方位角。记录有2种方法：(1)角度法，如230；(2)象限角法，如NE60等。
2．在地形图上定点：如果地面有明显标志，很容易在地图上找到所在位置，如果地面附近无明
显的标志，可以利用罗盘测定不在同一方位上的两个目标(如房、塔、山顶三角架等，这些目标物一般是画在地图上的)的方位角。然后在地形图上通过所测的两个目标作出两条方位线，其交点即为所求点的位置。这种方法叫后方交汇法，如果作三条这样方位线还可以校正
图10-1 岩层的产状要素
该点的位置。
0
0
3．测量岩层产状要素：
(1)测量走向；将罗盘长边与（图10-1）层面接触，使罗盘水平，此时罗盘长边与岩层的交线即为走向线；
a代表倾角
指针(两头)所指的度数，即为所求的走向。
(2)测量倾向：将罗盘短边与层面接触，罗盘上00 (即N字)指向岩层的倾斜方向，使罗盘水平。此时指北针所指的度数，即为所求的走向。
(3)测量倾角：将罗盘的长边垂直走向(或平行最大的倾斜线)并立起放在层面上，此时桃形针在刻角度盘上所指的度数，即为所求的倾角。
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走向有两个方向，倾向只有一个方向。倾向与走向的方位角之差为±900。倾角的变化介于00～
900间。如：
走向2350或NE550，倾向1450，倾角<350 在实际工作中，往往只测倾向和倾角就可以了。 (1)在图件上岩层产状用符号表示：如┣350 (长线代表走向，短线代表倾向，数字代表角度)。
(2)野外测定产状时，一定要先从大处着眼，看好大体 总的倾向后才能在局部位置上测量具体数据。注意测量真
图10-1 真倾角α与视倾角γ
倾角（图10-2）。
(3)对于岩石节理、片理、断层等产状要素可用以上方
法同样测量。
四、GPS的使用
1、GPS的概述
GPS全球定位系统由空间卫星群和地面监控系统两大部分组成，除此之外，测量用户当然还应有卫星接收设备。
空间卫星群 GPS的空间卫星群由24颗高约20万公里的GPS卫星群组成，并均匀分布在6个轨道面上，各平面之间交角为60o，轨道和地球赤道的倾角为55o，卫星的轨道运行周期为11小时58分，这样可以保证在任何时间和任何地点地平线以上可以接收4到11颗GPS卫星发送出的信号。 GPS的地面控制系统 GPS的地面控制系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站，主控站的作用是根据各监控站对 GPS的观测数据计算卫星的星历和卫星钟的改正参数等并将这些数据通过注入站注入到卫星中去；同时还对卫星进行控制，向卫星发布指令，调度备用卫星等。监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星工作状态。注入站的作用是将主控站计算的数据注入到卫星中去。GPS地面控制系统主要设立在大西洋、印度洋、太平洋和美国本土。
GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机、气象仪器等组成，其作用是接收GPS卫星发出的信号，利用信号进行导航定位等。在测量领域，随着现代的科学技术的发展，体积小、重量轻便于携带的GPS定位装置和高精度的技术指标为工程测量带来了极大的方便。 2、GPS的应用
利用GPS的定位技术可以准确的确定考察的路线、位置、高度等有关地理信息。也可利用高精度GPS测量地球表层的板块运动。这样有利于确定地层位置和性质。我们使用的的是手持GPS。首先打开开关，进入到主页，然后进入到测量经纬度，同时注意至少有三颗以上的星信息较强，即可以使用该数据。
五、作业
1．室外现场操作地质罗盘的使用功能，并将方法、步骤及结果写在实验报告上。 2．室外现场使用GPS定位和导航，并将方法、步骤及结果写在实验报告上。
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实验十一 地形图的基本知识及地形图判读
一、实验目的
了解地形图的基本知识，初步掌握阅读地形图的方法。
二、实验要求
1、了解地形图的绘制原理、学习地形图的基本要素等内容，初步学会阅读地形图； 2、学习编制地形剖面图。
三、实验内容
（一）地形图的一般知识
1、地形图的概念
在小范围内，可以不考虑地球曲率的影响，而把部分地球（椭球体）表面作为一水平面。此时若将地面上地物的轮廓沿垂线方向投影到水平面上，并按比例尺缩小成相似的图形，这种只表示地物平面位置的图，称平面图。除将地面上的各种地物测绘到图纸上之外，同时还将地面高低起伏的地貌形状用规定的符号表示在图纸上，即为地形图（图11-1）。
2、地形图要素
1）图名：一般以图幅内较大的或较有名的地点或地物的名称来命名，表明图幅所在的地区和类型。
2）图号：可以反映图幅的地理位置。
3）图例：是用各种符号和标记来表示图幅范围内的实际地形、地物等。
4）比例尺：一般把图上的一段线长与其实地上相应的一段水平距离之比称之为比例尺。 5）等高线：就是将地面上高程相等的相邻各点连接而成的闭合曲线。 3、地形图的使用 1）地形图的分隔和编号
根据测量规范，测绘地形图需要按照一定的规则分区分块进行。百万分之一地形图的分幅和编号
图11-1 等高线投影
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是国际统一规定的。每幅均分隔成经度6°和纬度4°的梯形。从赤道纬度4°划线，将南北半球各分为22行，依次编号为A、B、??V；由180°子午线算起，以每隔经度6°划线，将全球划分为60列，自西向东依次编号为1、2、??60。图幅的完整编号以行号在前，列号在后组成。如武汉幅百分之一地形图的图幅编号，据此就是H-50。
将百万分之一地形图的经、纬度各12等分，就得到144幅十万分之一的地形图。其编号是在百万分之一的图幅编号后再加上一个阿拉伯数字，如H-50-49（图11-2）。五万分之一地形图的分幅是以十万分之一地形图为基础4等分，其图幅编号是在十万分之一地形图编号后分别加上甲、乙、丙、丁。万分之一地形的分幅是以十万分之一的地形图为基础，再64等分得到的。其图编号是在十万分之一地形图的编号之后分别加上带括号的阿拉伯数字（1）、（2）、??（64）。如武昌某地的万分之一地形图的图幅呈为H-50-49-（32）。
2）地形图的定向
我国位于北半球。因此，国家出版地形图一般都规定以图廓的纵边向上指北，向下指南；横边则为右东左西。地形图的坐标线，则是按高斯直角坐标系绘制的，故其纵轴与图廓纵边（即地理子午线）之间有一交角。
另外，常在地形图的下方注有该地区地理子午线与磁子午线的交角（磁偏角）关系的图示（图11-3）。如果在该地区进行地质工作，就必须将罗盘测得的方位角数字减去磁偏角，才能读得真正的地理方位角（这是因为我国境内磁偏角一般都西偏，磁偏角取负值的缘故）。在实际工作中，一般每到一地后，地质人员都要先将罗盘刻度按当地磁偏角重新调整好，这样就可以避免每一次测量都要减去磁偏角了。
地形图的定向就是使地形图的图廓纵边与地理子午线的方位一致。这时，地形图上标绘的地形、地物就与实地一一对应了。其具体操作方法是将调整磁偏角后的罗盘放在水平放置的地形图上，使罗盘长边与地形图的图廓纵边平行；然后，将两者一同水平地转动到罗盘北针指示0°为止。这时地形图的方位即与实际地理方位一致。
在地质勘探工作中，地形图的使用是多方面的：
①可以用来了解工作区地形、地物特征和指导工作基本布局；
图11-2 地形图的图幅划分和编号 图11-3真子午线和磁子午线的关系
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②用作地质测量的地形底图和切制地形地质剖面； ③用来测算地下矿体的产状和布置勘探工程等。
（二）读地形图的一般方法和步骤
1、读图廓外要素
主要是读图名、比例尺、图幅代号、接图表、图例，结合经纬度、公里网数据等，了解图的类型、地理位置、精度、图幅内出现的各种地物及标志物等。
2、读图廓内要素
从地形等高线及水系的特征，了解本区地形的相对高差和绝对高差，山脉、河流走向、主要山峰等，对地形总的特征有一个较完整的印象。再看图内植被发育程度，居民点的多少、大小，道路交通及各种公共设施的有无、多少等。
3、在对图区的地形、地物特征的总体了解的基础上，根据需要有重点地、详细地观察分析所要读的内容。
4、等高线所表示的地貌的基本形态。
（三）地形剖面的绘制
编制地形剖面的目的在于更直观地表现出地势的起伏变化。地形剖面的绘制步骤如下： 1、在地形图上标出拟绘剖面的起点与终点（作业用图中的A、A1点），连接为线段A A1，并用短线标出线段A A1与等高线的每一个交点。
2、根据比例尺的大小，考虑到拟切剖面的最大高差，在方格纸上定好水平线段AB的位置（定好位置的A A1线段称作地形基线），使剖面中的最高点和最低点能够恰当地投绘到图纸上。
3、旋转地形图或方格纸，使两条A A1线段平行且使其首尾对齐，然后将地形图上所得至的每一个交点依次按照其高程投影到方格纸上。
4、根据地形的具体起伏规律，用光滑的曲线将方格纸上和各高程点连接起来，就得到地形（剖面）线；然后再对一些特殊地形如陡壁、河床等，按规定的表示方法描绘到图上。
5、地形剖面的整饰。包括定上图名，注明数字和线条比例尺，用箭头加方位角指明剖面方位，在剖面上方注上山岭、河流和村庄的名称，在右下角填绘制责任栏等。
四、实验作业
分析虎山地区地形图（图11-4），完成下列问题。
1、找出图中山峰、山脊、山谷、鞍部、陡崖、河流的位置。
2、根据地形等高线的形态、疏密特点判断山峰或山脊的坡度大小，说明山脊的走向。 3、读出图中最高点、最低点的高程，并说出A、B、C、D、E点的高程。? 4、总结虎山地区地貌整体特征；
5、编制AA1线地形剖面，要求比例尺与地形图一致。
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