第八章 地形图的测绘与应用.doc

教 师 授 课 教 案课程名称： 公路工程测量 2013年至2014年第二学期第 次课班级：13-1、13-2、13-3、13-4、13-5 编制日期：20 14 年 月 日教学单元（章节）第八章地形图的测绘与应用目的要求 1、了解比例尺、比例尺精度的概念及转换关系。2、掌握地物和地貌的表示方法。 3、熟悉等高线表示地貌的方法。4、了解地形图分幅与编号的方法。知识要点1、比例尺、比例尺精度的概念及转换关系。2、地物和地貌的表示方法。 3、等高线表示地貌的方法。技能要点 分析问题能力教学步骤介绍地形图的概念及表示方式，了解比例尺、比例尺精度的概念及转换关系。熟悉地物、地貌的表示方法，从而培养学生的识图能力。教具及教学手段采用多媒体课件教学。作业布置情况5题教学反思授课教师： 谢艳 授课日期：2014年 月 日教学内容 第八章 地形图的测绘与应用一、情境导入用PPT播放各种地形图，并做简单讲解，让学生对地形图有一个大致的了解。二、新课教学第一节 地形图及其比例尺 地形图的测绘是遵循测量的基本原则进行的，根据测图目的及测区的具体情况建立平面及高程控制，然后根据控制点进行地物和地貌的测绘，即将地面上的各种地物和地貌，按一定的投影关系，依一定的比例，用规定的符号缩绘在图纸上。一、平面图与地形图（一）平面图当测区面积不大时，可把大地水准面当作平面。将地面上的地物沿铅垂方向投影到水平面上，再按规定的比例和符号缩绘而成的图，称为平面图。平面图能反映实际地物的形状、大小及地物之间的相对平面位置关系。（二）地形图在图上既表示出测区内各种地物的平面位置，又用规定的符号表示出地貌，这样的图称为地形图。地形图既能反映实际地物的形状、大小及地物之间的相对平面位置关系，又能反映地面高低起伏的形态。二、测图比例尺（一）比例尺的概念绘图时不可能将地面上的各种地物按其真实大小描绘在图纸上，而必须按一定的比例缩小后绘制。因此，图上任一线段长度与地上相应线段水平距离之比，称为图的比例尺。式中：d表示图上长度，D表示实际实地长度，为比例尺的分母，表示缩小的倍数。分数值越大（越小），比例尺就越大，反之亦然。根据数字比例尺，可以由图上线段长度求出相应实地线段水平距离；同样由实地水平距离可求出其在图上的相应长度。【例8-1】在11000的地形图上，量得某草坪南边界线长5.5cm，则其实地水平距离为：【例8-2】量得某公园一道路水平距离为480m，绘在12000的地形图上，其相应长度为：（三）比例尺的精度通常情况下，人们用肉眼能分辨的图上最短长度为0.1mm，即在图纸上当两点的长度小于0.1mm时，人眼就无法分辨。因此，把相当于图纸上0.1mm的实地水平距离称为比例尺精度。比例尺精度的概念对测图和用图都具有十分重要的意义。一方面，根据测图的比例尺，确定实地量距时应准确的程度；另一方面，根据要求，选用合适的比例尺。例如，测绘11000比例尺地形图时，实地量距精度只要达到0.1m即可；若测图时要求在图上反映出地面上0.5m的细节，则选用的测图比例尺不应小于15000。三、地物和地貌的表示方法地球表面十分复杂，但总的来说，大致分为地物和地貌两类。地面上具有明显轮廓的固定性物体称为地物，如房屋、河流、森林等。地面上高低起伏的形态称为地貌，如高山、深谷等。地物和地貌合称地形。为便于测图和用图，用各种规定的符号将实地的地物和地貌在图上表示出来，这些符号称为地形图图式。图式是由国家测绘总局统一制定的，它是测绘和使用地形图的重要依据。地形图图式符号：地物符号、地貌符号、注记符号地物符号地形图上用来表示房屋、河流、矿井等固定物体的符号称为地物符号。（一）按地物性质分类按比例关系分类1依比例符号当地物较大时，可将其形状、大小的水平投影按测图比例尺缩绘在图上的符号，称为依比例符号，如房屋、河流、森林等。2非比例符号当地物轮廓很小，但又很重要，在图上无法反映其真实形状和大小时，就采用规定的符号表示，这种符号称为非比例符号，如水井、独立树、纪念碑等。3半比例符号对于一些线状而延伸的地物，其长度能按比例缩绘，但其宽度不能按比例缩绘，这种符号称为半比例符号，如电力线、小路等。地貌符号地形图上用来表示地面高低起伏形态的符号称为地貌符号，通常用等高线表示地貌。因为等高线不仅能表示出地面起伏形状，而且还能科学地表示地面的坡度和地面点的高程及山脉走向。但对梯田、峭壁、冲沟等特殊的地貌，不便用等高线表示时，可根据地形图图式绘制相应的符号。（一）等高线表示地貌的原理等高线是地面上高程相等的相邻点连接而成的闭合曲线。一组等高线，在图上不仅能表达地面起伏变化的形态，而且还具有一定立体感。如图8-2所示，设有一座小山头的山顶被水恰好淹没时的水面高程为50 m，当水位每下降5 m时，坡面与水面的交线即为一条闭合曲线，其相应高程分别为45 m、40 m、35 m等。将这些曲线垂直投影在水平面上，并按一定比例尺缩绘在图纸上，从而得到一组表现山头形状、大小、位置以及它起伏变化的等高线。（二）等高距和等高线平距相邻等高线之间的高差，称为等高距或等高线间隔，在同一幅地形图上，等高距是相同的。相邻等高线间的水平距离，称为等高线平距。坡度与平距成反比，愈大，表示地面坡度愈缓，反之愈陡。用等高线表示地貌，若等高距选择过大，就不能精确显示地貌；反之，选择过小，等高线密集，则失去图面的清晰度。地形类别比例尺基本等高距1:5001:10001:20001:5000平地0.5 m0.5 m1.0 m2.0 m丘陵0.5 m 1.0 m2.0 m5.0 m山地1.0 m1.0 m2.0 m5.0 m高山地1.0m2.0 m2.0 m5.0 m（三）等高线的种类1.首曲线根据基本等高距测绘的等高线称为首曲线，又称基本等高线。故首曲线的高程必须是等高距的整倍数。在图上，首曲线用细实线描绘，如图8-3所示。2计曲线为了读图方便，每隔四根等高线加粗描绘一根等高线，并在该等高线上的适当部位注记高程，该等高线称为计曲线，也叫加粗等高线。3间曲线为了显示首曲线不能表示的详细地貌特征，可按1/2基本等高距描绘等高线，这种等高线叫间曲线，又称半距等高线，在地形图上用长虚线描绘。4助曲线按1/4基本等高距描绘的等高线称为助曲线。在图上用短虚线描绘。间曲线和助曲线都是用于表示平缓的山头、鞍部等局部地貌，或者在一幅图内坡度变化很大时，也常用来表示平坦地区的地貌。间曲线和助曲线都是辅助性曲线，在图幅中何处加绘没有硬性规定，在图幅中也可不需自行闭合。 （四）典型地貌及其等高线地貌形态繁多，但主要由一些典型地貌的组合而成。1山头和洼地（盆地）a）山脊等高线 b）山谷等高线隆起而高于四周的高地称为山；四周高而中间低的地形称为洼地。山头和洼地的等高线均表现为一组闭合曲线。在地形图上区分山头和洼地，可采用高程注记或示坡线的方法。高程注记可在最高点或最低点上注记高程；示坡线是从等高线起向下坡方向垂直于等高线的短截线。示坡线从内圈指向外圈，说明中间高、四周低，故为山头或山丘；示坡线从外圈指向内圈，说明中间低、四周高，故为洼地或盆地。2 山脊和山谷山脊是沿着一定方向延伸的高地，其最高棱线称为山脊线，又称分水线；山脊的等高线是一组向低处凸出的曲线。山谷是沿着一方向延伸的两个山脊之间的凹地，贯穿山谷最低点的连线称为山谷线，又称集水线；山谷的等高线是一组向高处凸出的曲线。 鞍部山脊线和山谷线可显示地貌的基本轮廓，统称为地性线，它在测图和用图中都有重要作用。3鞍部鞍部是相邻两山头之间低凹部位且呈马鞍形的地貌。鞍部（S点处）俗称垭口，是两个山脊与两个山谷的会合处，等高线由一对山脊等高线和一对山谷等高线组成。4峭壁和悬崖峭壁是坡度在70以上的陡峭崖壁，有石质和土质之分。悬崖是上部突出中间凹进的地貌。 悬崖 峭壁5其他地面上由于各种自然和人为的原因而形成的形态还有雨裂、冲沟、陡坎等，这些形态用等高线难以表示，可参照地形图图式规定的符合配合使用。熟悉了典型地貌的等高线特征，就容易识别各种地貌。某地区综合地貌等高线（五）等高线的特性根据等高线的原理和典型地貌的等高线，可概括出等高线的特性如下： （1）同一条等高线上各点的高程都相同; （2）等高线是一条闭合曲线,如果不在同一幅图内闭合,则必定跨越邻幅或许多幅图后闭合; （3）等高线只有在绝壁或悬崖才会重合或相交; （4）等高线与地性线正交； （5）等高线间平距的大小与地面坡度的大小成反比。 （6）等高线跨越河流时，不能直穿而过，要绕经上游通过。三、注记有些地物除了用相应的符号表示外，对于地物的性质、名称等在图上还需要用文字和数字加以注记。文字注记如地名、路名、单位名等，数字注记如房屋层数、等高线高程、河流的水深、流速等。三、归纳小结通过本章的学习，学生应重点理解和掌握下列基本知识与技能： 1、地形图的比例尺为地形图上某线段的长度与实地对应线段的投影长度之比，某种比例尺地形图上0.1mm所对应的实地投影长度，称为这种比例尺地形图的最大精度，或称该地形图比例尺精度。 2、地形图图式中的符号有三种：地物符号、地貌符号、注记符号。 3、地物符号按比例可分为：比例符号、非比例符号和半比例符号。 4、在地形图上，显示地貌最直观的方法是等高线，等高线分类：首曲线、计曲线、间曲线、助曲线。四、作业布置课后练习1、3、5、6五、安全教育 测量人员必须从思想上爱护仪器，养成正确使用仪器的良好习惯，要认真做好记录，要求正确、洁净、干净。对哥项成图要准确、整洁、清晰、美观。测量工作完工后，对内外业资料以及图纸、记录应及时整理存档，以便查阅。 教 师 授 课 教 案课程名称： 公路工程测量 2013年至2014年第二学期第 次课班级：13-1、13-2、13-3、13-4、13-5 编制日期：20 14 年 月 日教学章节第七章 地形图的测绘与应用目的要求1、了解大比例尺数字化测图方法； 2、了解碎步测量的概念及方法； 3、了解地形图的应用； 知识要点1、大比例尺数字化测图 2、地形图的应用技能要点全站仪数据采集教学步骤介绍大比例尺数字化测图的方法及作业模式。详细讲解地形图的各种应用。教具及教学手段仪器构造及使用采用实物加演示的教学方法，其它采用多媒体课件教学。作业布置情况3题教学反思 授课教师： 谢艳 授课日期：2014年 月 日教学内容第八章 地形图的测绘与应用一、情景导入 1、简要复习地物地貌的表示方法的相关内容。 2、回顾控制测量的含义。二、新课教学 第二节 大比例尺数字化测图方法数字化测图就是将采集的各种有关的地物和地貌信息转化为数字形式,通过数据接口传输给计算机进行处理,得到内容丰富的电子地图,需要时由电子计算机的图形输出设备(如显示器、绘图仪)绘出地形图或各种专题地图。大比例尺野外数字测图主要使用全站仪采集数据。 整个工作分为两个阶段： 数据采集（控制测量、地形特征点采集） 内业绘图处理（数据传输、图形绘制和编辑）。数据采集的作业模式野外测量记录 数字测记模式 野外数据采集 电子平板测绘模式数字化测图步骤1、测图准备工作 野外数字化测图前，必须按规范检验所使用的测量仪器， 还需要安装和调试好所有的电子手簿及数字化测图软件，并通过数据接口传输或按菜单提示键盘输入图根控制点的点号、平面坐标（X、Y）和高程（H）。 2、测站设置与检核将电子全站仪安置在测站点上，经对中、整平后量取仪器高；连接电子手簿或便携式计算机，启动野外数据采集软件，按菜单提示键入测站信息。如测站点号、后视点号、检核点点号及测站仪器高等。根据所输入的点号即可提取相应控制点的坐标，并反算出后视方向的坐标方位角，以此角值设定全站仪的水平度盘起始读数。然后用全站仪瞄准检核点反光镜，测量水平角、竖直角及距离，输入反光镜高度，即可自动算出检核点的三维坐标，并与该点已知信息进行比较，若检核不通过则不能继续进行碎步测量。 3、碎步点的信息采集碎部测量就是测定碎部点的平面位置和高程碎部点应选地物、地貌的特征点。对于地物，应选地物轮廓线的变化处，如房角点，道路转折点，交叉点，河岸线转弯点以及独立地物的中心点等。连接这些特征点，便得到与实地相似的地物形状。对于地貌，应选在最能反应地貌特征的山脊线、山谷线等地性线上。如山顶、鞍部、山脊、山谷、山坡、山脚等坡度变化及方向变化处。根据这些特征点的高程勾绘等高线，即可得地貌在图上表示出来。 4、地形图的处理与输出绘制出清晰、准确、符合标准的地形图是大比例尺数字测图的主要目的之一，因此对于地形的处理与输出也就成为数字化测图中一个重要的组成部分。野外数据采集的地物和地貌特征点信息，经过数据处理后形成图形数据文件。其数据是以高斯直角坐标的形式存放的，而图形输出无论在显示器上，还是在绘图仪上，都存在一个坐标转换问题。另外，还有图形的截幅图式符号注记及轮廓整饰等内容，都是计算机绘图不可缺少的内容。 第三节 地形图的应用地形图的阅读1、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。 2、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。 3、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。 4、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。5、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。 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。 地物识读 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。地形图应用的基本内容一、求图上某点的坐标和高程 1确定点的坐标 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 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