指南针使用说明

（1.1版）

CDMA事业部网规仿真部

2003年8月4日

1. 指南针的原理和历史

说明：指南针是民间的通常称呼，在军事上正式名称为指北针或军用指北针，在地质上使用的称为地质罗盘仪，本文通称指南针。

1.1. 指南针的原理

指南针是利用地球磁场作用来指示北方的，利用的是磁场同极性相斥、异极性相吸的原理，然后以北方为起始点，定其为零度，顺时针方向依序确定各方位角，可由此来指示方向。定位上必须配合地图的运用来寻求相对位置才能明了自身所处之处。

注意指南针所指的北不是真北，而是磁北，这是因为地球南、北极和地磁南、北极不在一个位置上，而是有一个角度，这个角度叫磁偏角。不同地点的磁偏角一般是不同的，同一地点的磁偏角也因时而变。

1.2. 指南针的历史

指南针是中国古代四大发明之一，也是中国对世界文明发展的一项重大贡献。指南针是利用磁铁在地球磁场中的南北极极性而制成的一种指向仪器，磁石的这种特性，被古人利用来制成指南工具。最早出现的指南工具叫司南，战国时已普遍使用。它是利用天然磁石琢磨而成，样子像一只勺，重心位于底部正中，底盘光滑，四周刻二十四向，使用时把长勺放在底盘上，用手轻拨，使它转动，停下后长柄就指向南方。另外，指南车的发明进一步把这种仪器提升至更高的境界。

但是，用天然磁石琢磨而成的司南，成品较低，磁性较弱。到了宋代，人们发明了人工磁化方法，制造了指南鱼和指南针，而指南针更为简便，更具实用价值。它是以天然磁石摩擦钢针制成，在地磁作用下保持指南性能，以后把它装置在方位盘上，就称为罗盘。这是指南针发展史上的一大飞跃。

沈括对指南针放置方法也作过详细研究，总结出四种不同的方法，并作了比较：

1、 水浮法：把指南针浮在水面以指示方向，至于具体方法，沈括没有说明。到北宋晚期，药物学家寇宗奭的《本草衍义·磁石条》才有介绍，原来是在指南针上穿上灯心草，就可以把针浮起。水浮法的缺点是磁针会随水摇荡不定。

2、 指甲旋定法：把磁针放在指甲上，可以灵活运转，但缺点是容易滑落。

3、 碗唇旋定法：把磁针放在碗口边缘上，也可以旋转自如，但同样易掉落。

4、 悬丝法：取一根新棉丝，用一点蜡粘在磁针中央，悬挂在没有风的地方磁针即可指示方向。比较之下，沈括认为这个方法最为理想。

指南针在公元十一世纪时已是常用的定向仪器。指南针的最大贡献，是大大地促进了航海事业的发展。据考证，公元十一世纪末，指南针就开始用于航海了。大约在十二世纪末到十三世纪初，指南针由海路传入阿拉伯，然后由阿拉伯传入欧洲。

2. 指南针的类型

指南针是我国古代对世界的一大发明，被广泛地用于迷信、航海、军事、探险等活动。真正现代的指南针是西方国家十九世纪研制改进的。我国解放前国民党政府曾根据德国军用指南针研制了“中正式”指南针，目前已成为珍品。建国后我国参照“中正式”研制了五一式指南针，以后又在此基础上简化掉里程表生产了五七式，同时又生产了只有测向功能的五七式怀表型。后来又重新保留了五一式的全部功能并在工艺上加以改进生产了六二式。六二式五功能军用指南针以其设计合理、性能优异、灵敏度高、功能全而受到广大官兵的欢迎。先后有“上”、“云”、“湘”、“40”等几家工厂生产，至今仍是我国军队的主要装备。此后又在六二式的基础上改进了外观工艺，增加了测量距离时可显示行军时间表盘的六五式五功能军用指南针，但由于六二式已大量装备部队，因此装备数量较少。五一式、五七式、六二式、六五式等均采用全金属制造，可折叠，其主要功能为五种，另有多种附加功能，用途广泛。我国近期已开始装备部队的为最新型八〇式五功能军用指南针，其特点是采用了非金属的复合材料，减轻了重量，外观也有所改进。

一般我们说的，都是国产军用或仿军用或完全民用的型号，市面上见得比较多的多为五〇、六二、六五、八〇几种。从六五式来说，军用产品是云南出产的，非常精致，表面喷漆非常好，标记是刻在外壳上的，不是印刷的，但是非常少见。仿军用的一般是江苏太仓测绘仪器厂和哈尔滨光学仪器厂生产的，江苏太仓的做工粗糙了很多，但是功能一样，哈尔滨产的好于江苏太仓产的。民用的很差，标也是标六五，但是很多该有的功能都没有。下面两图为六二式和六五式仿军用指南针的实物图：

六二式指南针

六五式指南针

专业指南针和普通指南针最大的区别在于有无防震措施，例如下图中六五式指南针图中画红圈的位置是用来折叠时抬起磁针防止震动损伤的：

指南针的防震

八〇式和更多国内外先进型号采用充液悬浮的方式同样可以防震，其次充液还有一个好处是指针可以很快静止，不会摆个不停，水平气泡也可以很方便的整合进去。

除了上述介绍的军用指南针以外，还有一种常用的DQY-1型指南针，是哈尔滨光学仪器厂生产的，如下图：

DQY-1型指南针

3. 指南针的结构

3.1. 军用指南针的基本结构

六五式军用指南针主要由指南针、里程计两部分构成，基本组成结构如下图所示：

军用指南针的基本结构

指南针部分由提环、度盘座、磁针、俯仰角度表、测角器等组成。在度盘座上划有两种刻线、外圈为360度分划制，每刻线为1度。内圈为6000（密位）分划制，圆周共刻300刻线，每刻线线值为20（密位），关于密位的概念详见本文后面的附录。度盘内有磁针、测角器、俯仰角度表。磁针是由一种永久磁性的铁器制成，其上涂有荧光剂的一端为磁针“N”极。俯仰角度表的分划单位为度，每刻线为2.5度．可测量俯仰角度是60度。

里程计部分主要由里程分划表、速度时间表、测轮、齿轮指针等组成。里程分划有l: 50000，l: 100000两种比例尺刻度值，1: 100000比例尺每刻线相应代表1公里，1: 50000每刻线相应代表0.5公里，可与具有相应比例或成倍比例的地图配合使用。速度时间表分划有外侧表盘上有13、15、17、19、21、23、25公里/小时，内侧表盘上有10、14、16、18、20、22、24、30公里/小时（以V代表），共15种速度。时间刻度中每一刻线相应代表5分钟（V25为10分钟）。

指南针的侧面有测绘尺，两端为距离估定器（如下图）。估定器两尖端长12.3毫米，照准与准星间长为123毫米，即为尖端长的10倍，利用这个特点，我们可以根据目标的高度估算目标的距离。

距离估定器

3.2. 荧光点

为便于夜间使用，指南针在几个重要部位都有荧光点：可旋转的表盘上，NSWE四个方向有荧光点（白色圆点）；N的方向底盘有一个三角荧光点；指针黑色（北）上也有荧光点；照准和准星上也有荧光点。

3.3. 反光镜

反光镜的用法：手持平举指南针，使反光镜成45度角，通过镜子下面的缺口，将两端的照准和准星对准目标，在镜子上就可以看到指南针的指示和读数，如下图：

反光镜

反光镜在测磁偏角、坡度时很有用。还有一个附带的用途，通过反射光斑，发射求生、联络信号。

3.4. DQY-1型指南针的基本结构

DQY-1型指南针的基本结构

主要性能参数：

1. 长水准器角值：15′±5′/2mm

2. 圆水准器角值：30′±5′/2mm

3. 测角器读数差：≤0.5°

4. 度盘格值： 1°

5. 重量： 0.27kg

6. 尺寸： 80×70×35(mm)

4. 指南针的主要功能和使用方法

本文主要以六五式指南针来介绍军用指南针的主要功能和使用方法。六五式指南针是测定方位、距离、水平、坡度（俯仰角度）、高度、行军间速度及测绘简单地图的一种简易测量器材，为便于夜间使用，在其各相应部位上涂有荧光粉。

另外还介绍了DQY-1型指南针的主要功能。

4.1. 测定方位

1、 测定东南西北方向

1) 打开指南针，使方位指标“△”对准“〇”；

2) 转动指南针，待磁针指北端对准“〇”后，此时所指的方向就是北方，在度盘上就可直接读出所在地的东、南、西、北方向。

2、 标定地图方位

标定地图方位就是利用指南针，使地图上的方位和所在地方位一致：

1) 打开仪器，调整度盘座，使方位指标“△”对准本地区的磁偏角度数；

2) 以测绘尺与地图上的真子午线或坐标纵线（即东、西图廓的内图廓线）相切；

3) 转动地图，使磁针北端指向“O”，则地图上的方位和所在地方位完全一致。

3、 测定磁方位角

1) 测定图上目标的磁方位角

a) 用指南针精确标定地图并保持地图不动；

b) 将测绘尺与所在点和目标点的连线相切，调整度盘座，使指标“△”对准“O”刻划线；

c) 待磁针静止后，其北端所指度盘座上的刻度即为所在点至目标点的磁方位角数值。

2) 测定目标的磁方位角

a) 打开仪器，使方位指标“△”对准“O”并使反光镜与度盘座略成45°；

b) 用大拇指穿入提环，平持仪器，由照准经准星向被测地目标瞄准；

c) 从反光镜中注视磁针北端所对准度盘座上的分划即为所在地目标的磁方位角数值。

4.2. 测量距离

1、 用测绘尺直接量算图上距离

2、 用里程计量读图上距离

1) 先将红色指针归“O”；

2) 平持仪器、把里程计测轮轻放在起点上，沿所量取的路线向前滚动至终点；

3) 根据指针在比例尺上所指的刻线，即可直接读出相应的实地距离。例如在1: 50000地图上由甲点量至乙点，仪器表面上1: 50000比例尺指的是14个刻线，则甲乙两点间的实地距离为7公里。若在1: 100000地图上量得14个刻线、则甲乙两地的距离为14公里。另外，与有相应比例的（如1: 25000）或成倍比例（如1: 20000及1: 500000）的地图也可经换算量读之。

3、 用距离估定器概略测定所在地目标的距离。

仪器上距离估定器两尖端的间隔为照准与准星间距离的1/10，利用相似三角形原理就可测定目标的距离。

1) 已知两目标（物体）与所在点的距离，求此两目标（物体）之间的间隔，可用下列公式：

两目标之间的间隔＝两目标与站立点间的距离×1/10

打开仪器用眼紧靠照准瞄准目标，如两目标（物体）恰好为距离估定器两尖端所夹住，又已知两目标点与所在点之间的距离为100米，则两目标点间的间隔为100×1/10＝10米。其余可按此方法计算。

此外，前方两目标（物体）间的间隔不一定恰好为距离估定器两尖端所夹住，而小于或大于其间隔时，可采用下列公式：

两目标点间的间隔＝两目标与所在点间的距离×1/10×两目标所占两尖端间隔的倍数

例：已知两目标与站立点间的距离为100米，测得两目标间的间隔为距离估定器两尖端间隔的7/10，则两目标间间隔为：100×1/10×7/10＝7米。同样．若两目标间的间隔为距离信定器两尖端间隔的1.5倍、则两目标间的间隔为：100×1/10×1.5＝15米。

2) 已知物体的宽度或两目标之间的间隔，求目标与所在点间的距离，可用下列公式计算：

目标与站立点间的距离＝已知目标的间隔×10

例：已知前方两目标间的间隔为12米，正好为距离估定器两尖端所照准，则目标点与站立点间的距离为：12×10＝120米。

3) 此外，已知目标的间隔，但在瞄准时，小于或大于距离估定器两尖端的间隔，可用下列公式：

目标与所在点的距离＝目标的实际间隔×10/目标占距离估定器两尖端间的间隔的倍数

注：用距离估定器测定所在地目标距离的方法是简便的，但精度不高。

4.3. 行军时间及速度计算

用仪器上的速度时间表，在量取里程的同时，可测定行军所需要的时间或在规定时间内的行军速度、其方法如下：

1、 行军时间计算

打开仪器，使里程表指针归零（表盘红线上）。在求出到达目的地里程的同时，速度时间表便按照1: 100000比例尺里程、指出按13、15、17、19、21、23、25公里/小时（外侧表，顺时针读数），及10、14、16、18、20、22、24、30公里/小时（内侧表，逆时针读数）速度行军各所需时间．若为在l: 50000比例尺地图上所量得里程，则用手指轻拨测轮，使里程减半，指针所指示的速度和时间即为所求。例如：在1: 50000比例图上量得距离为40公里．若按“V20””速度走完全程，求所需时间。首先将指针拨至1: 50000比例尺的20公里处，在V20圈内指针所指即为所求。若规定的速度为表上没有显示之速度，则找出有倍率关系的速度，乘以倍率求得时间，如每小时行军速度为5公里、量得里程为30公里，求时间，便可读：“V10”为3小时，由于“V10”是V5的2倍即将得数乘2或拨测轮使指针指示60公里处读V10得6小时，再如“V6”时可读“V18”，将得数乘3或拨测轮使指针指示90公里处读“V18”得5小时，其余类推。

注意：以上计算均未包括行军休息，调整及道路量取时的坡度和弯曲系数等，在组织行军时，应在表上加入有关数据。

2、 行军速度计算

在求出到达目的地里程的同时，根据要求到达的时限，便可依速度时间计算表选择规定时限内的适当速度（注意：若为1: 50000比例尺的里程应将规定时限加倍进行选择）作为行军速度。

注意：在求行军速度时，同时相应加入有关行军数据再进行计算。

4.4. 测定斜面的坡度（俯仰角度）

打开仪器，使反光镜与度盘座略成45度，侧持仪器，沿照准、准星向斜面边瞄准、并使瞄准线与斜面平行、让测角器（见下图）自由摆动，从反光镜中查看测角器中央刻线在俯仰角度表上所指示的刻度分划值，即为所求的俯仰角度（坡度）。

测角器和俯仰角度表

此功能可用于无线通讯系统中粗略测量天线下倾角。

4.5. 测量目标概略高度

已知目标（物体）与所在点之间的水平距离，先测定目标的俯仰角，再查高度表即可得知目标的高度。

其方法如下：

1. 由地图上或用距离估定器，求得所在地与欲测目标（如山顶、烟囱、塔尖等）的水平距离；

2. 侧持仪器、沿照准、准星向目标顶端瞄准，让测角器自由摆动，看清测角器刻线所指示的俯仰角度值；

3. 查看高度表或用米位公式计算即得高度。例：已知测点至被测物水平距离为100米，用仪器测得俯仰角度为30°然后查高度表，查得被测物高度为57.74米。

4.6. DQY-1型指南针主要功能

DQY-1型指南针主要用于地质和测绘工程上，也可用于无线通讯中，主要功能是测定方位、水平、坡度（俯仰角度），其使用方法与六五式指南针类似，这里只简单介绍一下水准器的使用方法。

水准器的使用方法：

1、 测定方位时使用圆水准器。使指南针水平，直到圆水准器的气泡居中，此时度盘的读数即为测得的方位；使用圆水准器能使方位测量更准确。

2、 测量斜面坡度时使用长水准器。指南针侧边紧贴斜面放置，通过调整度盘座背面的调节器，直到长水准器的气泡居中，此时测量的读数即为该斜面的坡度，测量精度达到0.5度。该功能也常用于无线通讯系统中精确测量天线下倾角。

DQY-1型指南针与六五式军用指南针相比，其主要特点是：

1、 有里程计，不能测量距离、行军时间和速度计算；

2、 没有距离估定器，不能估计目标概略高度和距离；

3、 没有荧光点，不能在夜间使用；

4、 前者的反光镜是玻璃制的，而后者的反光镜是金属制的；

5、 前者测角器最大能够测量90度坡度，精度为0.5度；而后者最大测量60度，精度为1.25度；

6、 前者具有圆水准器和长水准器，而后者没有。

5. 应用：天线方位角的定位方法和下倾角测量

5.1. 规划选点中确定扇区天线的方位角

首先确定扇区的朝向，然后用指南针的刻度盘上的北向对准所确定的方向，此时指北的指针所指的刻度读数就是天线方位角。如下图所示：

5.2. 优化中测量已安装天线的方位角

方法一：用指南针刻度盘的零度线对着天线后平面中轴线（或天线前平面的中轴线），利用天线的中轴线与指南针的照准和准星相重合，以保证指南指针垂直天线平面，指北指针的刻度读数即为天线方向角。若在前平面则减去180度就是天线方位角。

方法二：要测量或者定位天线的方位角，可以间接测量天线后平面底线的方位角，两者相差90度而已（这样可以避免一些特殊情况给我们带来的不便）。假定人正对着天线正前方，就可测量天线后平面底线左向的方位角，那么天线方位角等于天线后平面底线的方位角加上或减去90度。

这里以测量天线后平面底线左向的方位角为例进行说明（如下图所示），那么可以从指南针读出指北度数A就是天线后平面底线左指向的方位角，天线方位角为A减去90度。将指南针的零刻度保持和天线后平面底线一致（当然也可以反向，计算公式则需要根据实际情况而定）。

5.3. 天线下倾角的粗略测量

其原理和使用方法详见前面4.4小节和4.6小节中的坡度测量方法，其中，DQY-1型指南针由于具有长水准器，而且测量精度能够达到0.5度，所以能够较准确地测量天线下倾角。

6. 应用：指南针与地图的配合使用

使用指南针，可使地图和实际地形的方位一致，探知现在你所在地和寻找的目的地的方位。

6.1. 利用指南针探知现在所在位置的步骤

1. 使实际地形和地图方向一致。

2. 在地图上找出两个个可看出的目标物。

3. 将指南针的进行线（或长边）朝向其中的一个目标物。

4. 找到圆圈配合箭号和指针（北）相吻合。

5. 不改变圆圈的方向将其放在地图的北方位置。

6. 指南针的长边之尖端吻合地图上的目标物。

7. 当圆圈的箭号和磁北线延线画一条直线。

8. 针对另一目标依照同样的方法进行，两条线的交错处即是现在所在位置。

6.2. 用指南针探知前进的方向

1. 使连结现在所在位置和目的地的直线吻合指南针的进行线（长边）。

2. 圆圈的箭号和磁北线平行（箭号在地图的上边部分）。

3. 将指南针从地图上拿开，拿在身体前面。

4. 扭转身体直到箭头和指针重叠。

5. 再重叠进行线的方向此即等于地图的目标方向。

7. 指南针使用的注意事项

在指南针的使用、存放、维护和保养过程中，需注意以下事项：

1. 使用时应尽量保持水平；

2. 金属物品会影响指南针的判读，所以在进行定位或判读方向时应尽量远离车辆、照相机或者其它金属的物品。金属干扰可以影响指南针的判读从20度到60度，因此千万要注意。磁电的区域一样会有影响到指南针的准确性。

3. 不要离磁性物质太近；存放指南针的时候要注意存放的位置，不要放在充满电磁效应的地方，例如不要放在音箱喇叭的上面，喇叭上方的电磁场是很强的。另外放在阳光下曝晒会减弱磁针的磁性，对指南针也是不好的。

4. 指南针的四个方向：东(E)、南(S)、西(W)、北(N)，通常被称为方位基点。不要将磁针的S端误作北方，造成180°的方向误差；

5. 掌握活动地区的磁偏角进行校正。

6. 不要用测绘尺敲打物体，以免影响测量精度。

7. 反光镜不要扭弯，以免影响瞄准和看读度盘分划，表面要保持光洁，不要用脏布、手去揩擦。

8. 仪器不用时应关闭，放入盒中；注意不要碰撞。

8. 附录：密位的概念

指南针刻度盘内圈是用密位表示的，了解密位的意义可能会对更好的使用指南针有所帮助。

军事上衡量角度和方向有时候要用到密位，原华约集团国家和中国通常把采用6000密位制，美国等西方国家采用6400密位制，国民党的“中正式”指南针也采用6400密位制。以下谈的密位都采用6000密位制。

1. 密位实际上就是测量角度的单位

把一个圆周分为6000等份，那么每个等份是一密位。密位的记法很特别，高位和低两位之间用一条短线隔开，比如：

1密位写作：0－01

312密位写作：3－12

3000密位写作：30－00

由于一个圆周（360°）等于6000密位，所以容易知道一密位等于0.06度。把密位换算为角度，简单的乘以0.06就可以了。而把角度换算为密位，应该除以0.06或者乘以16.667。

比如：190°＝(190×16.667)≈31－67

　　　40－05＝(4005×0.06)＝240.3°

2. 用密位表示方向角

军事上衡量方向角，以正北为0度，向东度量。用角度制表示为：

北：0°　　　东：90°　 南：180°　　　西：270°

东北：45°　东南：135°　西南：225°　 西北：315°

与此类似的，用密位的表示方向角是：

北：0－00　东：15－00　南：30－00　西：45－00

东北：7－25 东南：22－25 西南：37－25 西北：52－25

3. 1密位＝0.06度＝0.001047…弧度≈0.001弧度。

由于弧度是弧长与半径的比值，而且在角度很小的时候，近似的有弧长≈弦长。所以，一密位可以粗略的看作1000米外，正对观察者的1米长的物体的角度。

例如：为确定站立点位置用指南针测量远处一座电视塔的磁方位角，已知电视塔和观察者的距离是3400米。假设角度测量误差为±2度，问根据测量求得的位置和实际站立点的距离误差最大是多少？

解：2度＝2×16.667≈0－33

　　由于一密位近似于1000米处1米物体的张角，所以

　　误差＝33×(3400/1000)＝112米

即，如果测角误差为2度，判定站立点的误差可达110多米。

指南针使用说明（1.1版）