地形图的应用.doc

第九章 地形图的应用大比例尺地形图是建筑工程规划设计和施工中的重要地形资料。特别是在规划设计阶段，不仅要以地形图为底图，进行总平面的布设，而且还要根据需要，在地形图上进行一定的量算工作，以便因地制宜地进行合理的规划和设计。9.1 地形图的分幅和编号 为了便于管理和使用地形图，需要将各种比例尺的地形图进行统一的分幅和编号。一类是按经纬线分幅的梯形分幅法(又称为国际分幅)，另一类是按坐标格网分幅的矩形分幅法。 一、地形围的梯形分幅与编号 1、1：1000000比例尺图的分幅与编号 按国际上的规定，1：1000000的世界地图实行统一的分幅和编号。即白赤道向北或向南分别按纬差4分成横列，各列依次用A、BV表示。自经度180开始起算，自西向东按经差6分成纵行，各行依次用l、260表示。每一幅图的编号由其所在的“横列一纵行”的代号组成。例如北京某地的经度为东经1182420，纬度为395630，则所在的1：1000000比例尺图的图号为J50。 2、1：100000比例尺图的分幅和编号 将一幅1：1000000的图，按经差30，纬差20分为144幅1：100000的图。 3、1：50000、1：25000、1：10000图的分幅和编号 这三种比例尺图的分幅编号都是以1：100000比例尺因为基础的。每幅1：100000的图，划分成4幅1：50000的图，分别在1：100000的图号后写上各自的代号A、B、C、D。每幅1：50000的图又可分为4幅1：250000的图，分别以1、2、3、4编号。每幅1：100000图分为64幅1：10000的图，分别以(1)、(2)、(64)表示。 4、1：5000和l: 2000比例尺图的分幅编号 1：5000和1：2000比例尺图的分幅编号是在1：10000图的基础上进行的。每幅1：10000 的图分为4幅1：5000的图，分别在1：10000的图号后面写上各自的代号a、b、c、d。每幅1：5000的因又分成9幅1：2000的图，分别以l、2、9表示，图幅的大小及编 二、地形图的矩形分幅与编号 大比例尺地形图大多采用矩形分幅法，它是按统一的直角坐标格网划分的。采用矩形分幅时，大比例尺地形图的编号，一般采用图幅西南角坐标公里数编号法。其西南角的坐标X35300km，y5310km，所以其编号为“35300531.0”。编号时，比例尺为1：500地形图，坐标值取至001km，而1：1000、1：2000地形图取至01km。 某些工矿企业和城镇，面积较大，而且测绘有几种不同比例尺的地形图，编号时是以1：5000比例尺图为基础，并作为包括在本图幅中的较大比例尺图幅的基本图号。例如，某1：5000图幅西南角的坐标值x20km，y10km，则其图幅编号为“2010”。这个图号将作为该图幅中的较大比例尺所有图幅的基本图号。也就是在1：5000图号的末尾分别加上罗马字、，就是1：2千比例尺图幅的编号。同样，在1：2000图幅编号的末尾分别再加上、，就是1：1000图幅的编号，在1：1000比例尺的图号末尾再加上、，就是1：500图幅的编号。9.2 地形图的阅读一、图名和图号 图名即本幅图的名称，是以所在图幅内最著名的地名、厂矿企业和村庄的名称来命名的。为了区别各幅地形图所在的位置关系，每幅地形图上都编有图号。图号是根据地形图分幅和编号方法编定的，并把它标注在北图廓上方的中央。 二、接图表 说明本图幅与相邻图幅的关系，供索取相邻图幅时用。通常是中间一格画有斜线的代 表本图幅，四邻分别注明相应的图号(或图名)，并绘注在图廓的左上方(见图71)。在 中比例尺各种图上，除了接图表以外，还把相邻图幅的图号分别注在东、西、南、北图廓 线中间，进一步表明与四邻图幅的相互关系。 三、图廓 图廓是地形图的边界，矩形图幅只有内、外图廓之分。内图廓就是坐标格网线，也是图幅的边界线。在内图廓外四角处注有坐标值，并在内廓线内侧，每隔10cm绘有5mm的短线，表示坐标格网线的位置。在图幅内绘有每隔10cm的坐标格网交叉点。外图廓是最外边的粗线。 在城市规划以及给排水线路等设计工作中，有时需用1：10000或1：25000的地形图。这种图的图廓有内图廓、分图廓和外图廓之分。内图廓是经线和纬线，也是该图幅的边界线。内、外图廓之间为分图廓，它绘成为若干段黑白相问的线条，每段黑线或白线的长度，表示实地经差或纬差1。分度廓与内图廓之间，注记了以公里为单位的平面直角坐标值。 四、三北方向关系图 在中、小比例尺图的南图廓线的右下方，还绘有真子午线、磁子午线和坐标纵轴(中央子午线)方向这三者之间的角度关系，称为三北方向图。利用该关系图，可对图上任一方向的真方位角、磁方位角和坐标方位角三者间作相互换算。此外，在南、北内固廓线上，还绘有标志点P和P，该两点的连线即为该图幅的磁于午线方向，有了它利用罗盘可将地形图进行实地定向。五、地形图的识读为了正确地应用地形图，首先要能看懂地形图。地形图是用各种规定的符号和注记表示地物、地貌及其它有关资料。通过对这些符号和注记的识读，可使地形图成为展现在人们面前的实地立体模型，以判断其相互关系和自然形态这就是地形图识读的主要目的。 一、图外注记识读 首先了解测图的年月和测绘单位，以判定地形图的新旧；然后了解图的比例尺、坐标系统、高程系统和基本等高距以及图幅范围和接图表。 二、地物识读 三、地貌识读 在识读地形图时，还应注意地面上的地物和地貌不是成不变的。由于城乡建设事业的迅速发展，地面上的地物、地貌也随之发生变化，因此，在应用地形图进行规划以及解决工程设计和施工中的各种问题时，除了细致地识读地形图外，还需进行实地勘察，以便对建设用地作全面正确地了解。9、3用图的基本内容一、求图上某点的坐标和高程 1确定点的坐标 1:1000 欲确定图上多点的坐标，首先根据固廓坐标注记和点多的图上位置，绘出坐标方格，再按比例尺量取长度。但是，由于图纸会产生伸缩，使方格边长往往不等于理论长度。为了使求得的坐标值精确，可采用乘伸缩系数进行计算。 2确定点的高程 在地形图上的任一点，可以根据等高线及高程标记确定其高程。如果所求点不在等高线上，则作条大致垂直于相邻等高线的线段，量取其线段的长度，按比例内插求得。在图上求某点的高程时，通常可以根据相邻两等高线的高程目估确定。因此，其高程精度低于等高线本身的精度。规范中规定，在平坦地区，等高线的高程中误差不应超过l3等高距，丘陵地区，不应超过12等高距；山区，不应超过一个等高距。由此可见，如果等高距为1m，则平坦地区等高线本身的高程误差允许到0.3m、丘陵地区为0.5m，山区可达1m。所以，用目估确定点的高程是允许的。 二、确定图上直线的长度、坐标方位角及坡度 1确定图上直线的长度 (1)直接量测 用卡规在图上直接卡出线段长度，再与图示比例尺比量，即可得其水平距离。也可以用毫米尺量取图上长度并按比例尺换算为水平距离，但后者受图纸伸缩的影响。 (2)根据两点的坐标计算水平距离 当距离较长时，为了消除图纸变形的影响以提高精度，可用两点的坐标计算距离。 2求某直线的坐标方位角 (1)图解法 如图93，求宜线BC的坐标方位角时，可先过B、C两点精确地作平行于坐标格网纵线的直线，然后用量角器量测BC的坐标方位角。同一直线的正、反坐标方位角之差应为 180。 (2)解析法 先求出B、C两点的坐标，然后再按下式计算BC的坐标方位角，当直线较长时，解析法可取得较好的结果。 3确定直线的坡度 设地面两点间的水平距离为D，高差为h,而高差与水平距离之比称为坡度，以i表示，常以百分率或千分率表示。如果两点问的距离较长，中间通过疏密不等的等高线，则上式所求地面坡度为两点间的平均坡度。 三、 按一定方向绘制纵断面图在各种线路工程设计中，为了进行填挖方量的概算，以及合理地确定线路的纵坡，都需要了解沿线路方向的地面起伏情况，为此，常需利用地形图绘制沿指定方向的纵断面图。 欲沿MN方向绘制断面图，可在绘图纸或方格纸上绘制MN水平线，过M射点作MN的垂线作为高程轴线。然后在地形图上用卡规自M点分别卡出M点至各点的距离，并分别在图上自M点沿MN方向截出相应的点。再在地形图上读取各点的高程，按高程轴线向上画出相应的垂线。最后，用光滑的曲线将各高程线顶点连接起来，即得MN方向的断面图。 断面过山脊、山顶或山谷处的高程变化点的高程，可用比例内插法求得。绘制断面图时，高程比例尺比水平比例尺大10至20倍是为了使地面的起伏变化更加明显。如，水平比例尺是1：2000，高程比例尺为1：200。四、按限制坡度在地形图上选线在道路、管线、渠道等工程设计时，都要求线路在不超过某一限制坡度的条件下，选择一条最短路线或等坡度线。 设从公路上的A点到高地B点要选择一条公路线，要求其坡度不大于5(限制坡度)。设计用的地形图比例尺为1：2000，等高距为1m。为了满足限制坡度的要求，根据计算出该路线经过相邻等高线之间的最小水平距离D于是，以A点为圆心，以D为半径画弧交等高线于点1，再以点1为圆心，以D为半径画弧，交等高线于点2，依此类推，直到B点附近为止。然后连接A、l、2B，便在图上得到符合限制坡度的路线。这只是A到B的路线之一，为了便于选线比较，还需另选一条路线，同时考虑其它因素，如少占农田，建筑费用最少，避开塌方或崩裂地带等，以便确定路线的最佳方案。 如遇等高线之间的平距大于1cm，以1cm为半径的圆弧将不会与等高线相交。这说明坡度小于限制坡度。在这种情况下，路线方向可按最短距离绘出。 五、 确定汇水面积 修筑道路时有时要跨越河流或山谷，这时就必须建桥梁或涵洞；兴修水库必须筑坝拦水。而桥梁、涵洞孔径的大小，水坝的设计位置与坝高，水库的蓄水量等，都要根据汇集于这个地区的水流量来确定。汇集水流量的面积称为汇水面积。 由于雨水是沿山脊线(分水线)向两侧山坡分流，所以汇水面积的边界线是由一系列的山脊线连接而成的。条公路经过山谷，拟在m处架桥或修涵洞，其孔径大小应根据流经该处的流水量决定，而流水量又与山谷的汇水面积有关。量测该面积的大小，再结合气象水文资料，便可进一步确定流经公路M处的水量，从而对桥梁或涵洞的孔径设计提供依据。 确定汇水面积的边界线时，应注意以下几点： 1边界线(除公路段外)应与山脊线致，且与等高线垂直； 2边界线是经过一系列的山脊线、山头和鞍部的曲线，并与河谷的指定断面(公路或 水坝的中心线)闭合。 9.4面积测定 在规划设计中，常需要在地形固上量算一定轮廓范围内的面积。下面介绍几种常用方法 一、透明方格纸法 要计算曲线内的面积，先将毫米透明方格纸覆盖在图形上，数出图形内完整的方格数和不完整的方格数，则面积可按下式计算 二、平行线法 将绘有等距平行线的透明纸覆盖在图形上，使两条平行线与图形边缘相切，则相邻两平行线间截割的图形面积可近似视为梯形。梯形的高为平行线间距A，图形截割各平行线的长度，则各梯形面积分别为： 三、解析法 如果图形为任意多边形，且各顶点的坐标已在图上量出或已在实地测定，可利用各点 坐标以解析法计算面积。 D4D3D1D21312四、求积仪法 求积仅是一种专门供图上量算面积的仪器，其优点是操作简便、速度快、适用于任意 曲线图形的面积量算，且能保证一定的精度。 电子求积仪 电子求积仪是采用集成电路制造的一种新型求积仪。性能优越，可靠性好，操作简便。9、5 平整土地中的土石方估算 在各种工程建设中，除对建筑物要作合理的平面布置外，往往还要对原地貌作必要的改造，以便适于布置各类建筑物，排除地面水以及满足交通运输和敷设地下管线等。这种地貌改造称之为平整土地。 在平整土地工作中，常需预算土、石方的工程量，即利用地形图进行填挖土(石)方量的概算。其方法有多种，其中方格法(或设计等高线法)是应用最广泛的一种。下面分两种情况介绍该方法。 一、要求平整成水平面 假设要求将原地貌按挖填土方量平衡的原则改造成平面，其步骤如下： 1在地形图图上绘方格网 在地形图上拟建场地内绘制方格网。方格网的大小取决于地形复杂程度，地形图比例尺大小，以及土方概算的精度要求。例如在设计阶段采用1：5百的地形图时，根据地形复杂情况，一般边长为10m或20m。方格网绘制完后，根据地形图上的等高线，用内插法求出每一方格顶点的地面高程，并注记在相应方格顶点的右上方。 2计算设计高程 先将每一方格顶点的高程加起来除以4，得到各方格的平均高程，再把每个方格的平均高程相加除以方格总数，就得到设计高程H。 3计算挖、填高度 根据设计高程和方格顶点的高程，可以计算出每一方格顶点的挖、填高度，即： 挖、填高度 = 地面高程一设计高程 将图中各方格顶点的挖、填高度写于相应方格顶点的左上方。正号为挖深，负号为填高 4计算挖、填土方量 挖、旗土方量可按角点、边点、拐点和中点分别按下式列表计算。设每一方格面积为400m2，计算的设计高程是252m，每一方格的挖深或填高数据已分别计算出，并已注记在相应方格顶点的左上方。于是，可分别计算出挖方量和填方量。从计算结果可以看出，挖方量和填方量是相等的，满足“挖、填平衡”