第七讲 碎部测量.ppt

第七讲地形图的测绘 1 了解地形测图的概念 2 熟悉地形测图的基本原理 3 掌握全站仪在一个测站测图的方法步骤 重点 后视定向的意义过程 难点 全站仪野外数据采集 地形图测绘在控制测量之后 以控制点为测站 测定其周围的地物 地貌的特征点的平面位置和高程 按测图比例尺缩绘在图纸上 并根据地形图图式规定的符号 勾绘出地物 地貌的位置 形状和大小 形成地形图 测绘地形图的方法 经纬仪测绘法 小平板仪与经纬仪联合测绘法 大平板仪测绘法 航空摄影测量 全站仪测图 传统 第一节碎部测量的基本方法 一 极坐标法定义根据测站点上的一个已知方向 测定所求点方向与已知方向的夹角和测站点至所求点的距离 从而确定所求点位置的一种方法 测图时展点方法 按碎部点坐标直接展绘在测图纸上 根据水平角和水平距离用图解法将碎部点直接展绘在图纸上 如图 A B为地面上的两个已知点 欲测定碎部点 房角点 1 2 n的坐标 可以将仪器安置在A点 以AB方向作为零方向 观测水平角 1 2 n 测定距离S1 S2 Sn 即可利用极坐标计算公式计算碎部点i i 1 2 n 的坐标 原理图解 特点极坐标法是一种非常灵活的也是最主要的测绘碎部点的方法 适用于通视良好的开阔地区 碎部点的位置都是独立测定的 因此不会产生误差积累 工具经纬仪 平板仪全站仪测图原理也是极坐标法 不同的是它可以直接测定并显示碎部点的坐标和高程 极大提高了碎部点的测量速度和精度 在大比例尺数字测图中被广泛采用 3 坐标测量 coordinatemeasuring 1 功能 测出目标点的 X Y H 2 原理1 平面坐标 X Y 测量原理 2 高程 Z 测量原理 二 方向交会法定义又称角度交会法 是分别在两个已知测点上对同一碎部点进行方向交会以确定碎部点 工具经纬仪适用情况用于测绘目标明显 距离较远 易于瞄准的碎部点 如电杆 水塔 烟囱等地物 原理如图 a A B为已知点 为测定河流对岸的电杆1 2 在A点测定水平角 1 2 在B点测定水平角 1 2 利用前方交会公式计算1 2点的坐标 也可以利用图解法 根据观测的水平角或方向线在图上交会出1 2点 如图 b 三 距离交会法定义测量两已知点到碎部点的距离来确定碎部点位置的一种方法 工具皮尺适用情况当碎部点到已知点 困难地区也可以为已测的碎部点 的距离不超过一尺段 地势比较平坦且便于量距时可采用 如城市大比例地形图测绘 地籍测量时 常采用这种方法 碎部点的高程可以根据三角高程测量的方法测定 城市地区可以用水准测量的方法测定 原理如图 a 所示 A B为已知点 P为测定碎部点 测量距离S1 S2后 利用距离交会公式计算P点坐标 也可以利用图解法 利用圆规根据水平距离 在图上交会碎部点 如图 b 四 勘丈支距法定义通过测定碎部点到已知基线的垂距以及已知点到垂足的距离 来确定待测碎部点位置的方法 工具皮尺适用情况适用于隐蔽狭小的城市街区测图 原理如图所示 A B为两已知控制点 距离为DAB 野外勘丈待测点P到基线AB的垂距DKP和A到垂足K的距离DAK 利用公式计算K点坐标 也可以利用图解法直接绘出 第二节大比例尺地形图传统测绘方法 一 测图前的准备工作1 室内整理资料 控制点 已有地形图 勾绘出测图范围 2 野外实地踏勘 了解测区地形特点 考察图根控制的布设条件3 绘制整个测区的展点网图 并在网图上绘注测区中图的分幅和编号 4 定出本测区的施测方案和技术要求 5 准备测量仪器设备 6 准备测图板 1 图纸准备 图纸安置1 临时性测图可将图纸直接固定在图板上 2 长期保存的地形图 可将图纸裱糊在锌版 铝板或胶合板上 可选用图纸类型1 磅纸 机械制图用的图纸 2 聚脂薄膜 透明 不变形 可洗 2绘制坐标格网 方格网规格 40cm 50cm或50cm 50cm方格的大小 10cm 10cm 1 对角线法 e f 2 格网的检查要求 格网交点应在一条直线上 偏离不应大于0 2mm 每格长度误差也不应超过0 2mm 小方格对角线长度 14 14cm 误差不应超过0 3mm 3 展绘控制点 1 确定格网线的坐标和注记 2 确定控制点所在的方格 按比例尺展出 3 检查 在图上量取相邻控制点间的距离 其与理论值之差 图上0 3mm 例 展绘控制点A 647 43 634 52 4 50 B 913 46 748 63 6 45 0 5 0 5 1000900800700600500 5006007008009001000 闭合导线数据 附合导线数据 二 碎部点测绘1 碎部点的选择 碎部点就是地物和地貌的特征点 地物的特征点就是决定地物 顶面 形状的地物轮廓线上的转折点 交叉点 弯曲点及独立地物的中心点 地貌碎部点是山脊线 山谷线等地性线上最能反映地貌特征的点 如山顶 鞍部 山脊 山脚 谷底 谷口 沟底 沟口 洼地 台地 河川湖池岸旁等的坡度和方向变化处 1 地物 取 轮廓转折点 2 地貌 取 地性线上坡度或方向变化点 1 分类自然地物 如河流湖泊 独立岩石 土质植被等 人工地物 如房屋 铁路 高压线 桥梁 境界等 所有地物都用相应的符号表示在地形图上 2 地物的测绘 2 地物在地形图上表示的原则能依比例尺表示的地物 将它们的顶面轮廓特征按几何相似缩绘在地形图上 如房屋 河流 运动场等 有些还要在边界范围内绘上相应的说明符号 如森林 草地等 不能依比例尺表示的地物 用特定的地物符号表示在地物的中心位置或中心线上 如水塔 烟囱 单线道路 单线河流等 3 精度要求地物轮廓线不外乎折线和曲线 选点时 并不是选得愈密愈好 应根据地形图图式的要求合理选择地物的特征点 轮廓线上的凸凹长度大于0 4mm时都要表示 如1 500测图时 大于0 2m的凸凹都要表示 1 2000则是大于0 8m的凸凹全要表示 如图所示 若 小于图上的0 4mm 则 a 图中的C点和 b 图中的M N点都不必立尺 可直接将A B连成直线 4 地物描绘 地物要按地形图图式规定的符号表示 房屋轮廓线用直线连接起来 道路 河流的弯曲部分则要逐点连成光滑的曲线 不能依比例描绘的地物 应按规定的非比例符号表示 3 等高线勾绘 1 地貌表示方法 等高线2 等高线勾绘步骤首先轻轻描绘出山脊线 山谷线等地性线 再根据碎部点的高程内插勾绘等高线 不能用等高线表示的特殊地貌 如悬崖 峭壁 土坎 土堆 冲沟 雨裂等 用图式规定的相应符号表示 测地貌碎部点时 地貌点选在地面坡度变化处 故两相邻地貌点间的坡是等齐坡 即过这两点间的等高线平距相等 插绘等高线时 相邻地貌点间所通过的各条等高线的位置 可根据两点间的高差和图上平距 用比例内插法确定 3 内插勾绘等高线的原理 如图所示 地性线上两相邻点A B的高程分别为42 7m和47 6m 若地形图等高距为1m 则A B间共有43m 44m 45m 46m 47m等五条等高线通过 原理图示 AB间的坡度是均匀的 故其间穿过的五条等高线平距相等 4 两相邻点间插绘等高线过程 1 确定两条边缘等高线的位置本例中 边缘等高线即43m 47m两条 AB高差为4 9m 量得其对应的图上平距长度49mm A到43m和B到47m等高线的高差为0 3m和0 6m 由相似三角形原理 可计算出A点到43m等高线和B点到47m等高线的平距x1和x2 x1 49 0 3 4 9 3mmx2 49 0 6 4 9 6mm x2 x1 2 确定其他等高线位置根据x1和x2可在AB直线上截取43m和47m等高线的通过点c和g 然后再将c g两点之间的距离4等分 就可得到44m 45m 46m等高线所通过的点d e f x2 x1 解析法相当麻烦和费时实际作业一般采用目估内插法来确定等高线通过的点 即先目估确定靠近两端点的等高线通过点 然后在其间目估等分其它等高线通过点 目估法十分简单和迅速 但不易掌握 要反复练习 才能熟练 准确 5 等高线的绘制方法 首先描绘出地性线 山脊线 山谷线 在相邻碎部点之间内插出通过等高线位置 3 以山脊线和山谷线为依据 用圆滑的曲线连接相邻同高点 4 加粗计曲线 6 等高线测绘注意事项 1 不要等到把全部等高线通过点都求出后再勾绘等高线 应边求等高线通过点边勾绘等高线 在两相邻地性线之间求得等高线通过的点之后 应立即根据实地情况 将同高的点子连起来 先画计曲线 后画首曲线 并注意等高线通过山脊线 山谷线的走向 2 测绘地貌时 除测绘地性线上的地貌特征点外 还应考虑地形点密度和最大视距 增加或减少地貌点 一般要求在图上地貌点间距为2cm 3cm 地貌点过密或过稀不仅会使勾绘等高线困难 而且不利于准确表示地貌 城市测量碎部点的最大间距和最大视距 如果用视距法测量距离 应限制视距长度 视距长度与测图比例尺有关和地物的重要程度有关 如果采用测距仪测距 碎部点的距离一般没有限制 只需考虑测图时展点方便 3 平坦地区很大范围内绘不出一条等高线 需用高程碎部点表示地面起伏 高程碎部点简称高程点 有地物时以地物点高程为高程碎部点 无地物时则应单独测定高程点 4 当测站点 解析点 密度不够或地形复杂和隐蔽时 可采用支导线的方法增补临时测站点 其测量的技术要求规范上有详细的规定 三 经纬仪测绘法 mappingmethodwiththeodolite 一 原理过程极坐标法定点1 先将经纬仪安置在测站上 绘图板安置于测站旁 2 用经纬仪测定碎部点的方向与已知方向之间的夹角 再根据视距测量原理测站点至碎部点的距离和碎部点的高程 3 用量角器和比例尺根据测得的角度和距离数据把碎部点的位置展绘于图纸上 并在点的右侧注明其高程 再对照实地描绘地形 视距测量 stadiameasurement 原理及公式视线水平时 K 取100 l 上 下丝读数之差 i 仪器高 v 中丝读数 视线倾斜时 为水准尺与视线垂直时的尺间隔 1 视距公式 2 高差公式 二 配置1 工具 经纬仪 图板 塔尺 小钢尺 量角器 三棱尺 计算器 铅笔 橡皮等 2 人员 观测员 记录计算员 绘图员各1人 立尺员2人 1 安仪 在控制点A安置经纬仪 量取仪器高 2 定向 后视 盘左瞄准 控制点B 度盘置零 三 一个测站上的测绘工作步骤 在立尺之前 立尺员应根据实地情况及本测站实测范围 选定立尺点 并与观测员 绘图员共同商定跑尺路线 然后依次将视距尺立在地物 地貌的特征点上 3 立尺 立尺员把塔尺立到地形 地貌特征点上 4 观测观测员转动经纬仪照准部 瞄准1点视距尺 读尺间隔n 中丝读数l 竖盘读数及水平角 同法观测2 3 各点 5 记录与计算 H测点 H测站 h HA H视 4 6 展碎部点 在图纸上 按 D 定出点1的位置 用量角器和三棱尺将碎部点的位置展绘在图纸上 并注以高程 注意为检查测图质量 仪器搬到下一站时 应先观测前站所测的某些明显碎部点 以检查由两站测得该点的平面位置和高程是否相符 如相差较大 则应查明原因 纠正错误 再继续进行测绘 7 碎部测量的注意事项 1 观测人员在读取竖盘读数时 要注意检查竖盘指标水准管气泡是否居中 2 在观测过程中 应随时检查定向点方向 每测20 30点 检查起始方向是否正确 其归零差不应超过4 否则 应重新定向 并检查已测的碎部点 3 立尺人员应将视距尺竖直 并随时观察立尺点周围的情况 弄清碎部点之间的关系 地形复杂时还需绘出草图 以协助绘图人员做好绘图工作 4 绘图人员要注意图面正确 整洁 注记清晰 并做到随测点 随展绘 随检查 5 当该站工作结束时 应检查有无漏测 测错 并将图面上的地物 地性线及等高线与实地对照 及时发现问题 予以纠正 四 地形图的拼接 检查与整饰 1地形图的拼接地形图是分幅测绘的 为了保证相邻图幅的相互拼接 一般规定每幅图的图边应测出图廓外5mm 由于测绘误差的存在 在图廓边界处 相邻两图幅的地物和等高线不能完全吻合 规范规定 相邻两图幅的地物偏差不应超过规定点位中误差的倍地物 地貌偏差不超过规定值时 则可取其平均位置 在保持地物 地貌相互位置和走向正确的前提下 改正相邻图幅的地物 地貌位置 地物点点位中误差 等高线插求点的高差中误差 地形图拼接如图所示 目前常用聚脂薄膜测图 图幅拼接时利用其自身的透明性 让相邻两图幅的相应边迭合在一起 如在允许误差范围内 则在其中一幅改正其地物 地貌的位置 另一幅可根据改正后的图边进行改正 四个图角的拼接也按上述方法重复进行接图 2地形图的检查 1 室内检查检查记录 计算有无错误 图根点的数量和地貌点的密度等是否符合要求 综合取舍是否恰当以及接边要符合要求等 2 野外检查 1 巡视检查沿拟定的路线将原图与实地进行对照 查看地物有无遗漏 地貌是否与实地相符 符号 注记等是否正确 发现问题及时改正 2 仪器设站检查仪器设站检查量一般为10 左右 在原已知点 图根点 上设站 重新测定周围部分碎部点的平面位置和高程 再与原图相比 看是否符合要求 3 地形图的整饰 内容 擦掉不必要的点 线 高程等 使图面整洁 规范 目的 清绘和整饰必须使用地形图图式 使图面更加合理 清晰 美观 顺序 先图内后图外 先地物后地貌 先注记后符号 图内 图廓 坐标格网 控制点 地物 地貌符号等 图外 图名 图号 比例尺 平面坐标和高程系统 测绘单位和测绘日期等 地形图整饰好之后 按地形图图式对铅笔原图进行着墨描绘 称为地形图清绘 清绘时注意地物地貌的位置 内容和种类不得更改和增减 注记清绘公路 河流和等高线注记随着各自符号的方向变化 等高线高程注记字头指向上坡方向 避免倒置 其他各种注记均字向朝北 等高线不能压盖注记和地物 4 清绘 经过清绘和整饰后 图上内容齐全 线条清晰 取舍合理 注记正确 清绘原图是地形图的最后成果 使用地图数字化技术 可省去手工清绘工序 提高作业效率和经济效益 同时 可得到数字形式的地形图 用于地理信息系统建库 第三节数字化测图技术介绍 数字测图的实质 将模拟的图形转换为数字形式 输入到地图数据库中 然后经过制图软件处理 形成绘图数据文件 得到由磁盘 磁带 光盘等存贮介质保存的电子地图 需要时可以借助图形输出设备得到地形图或各种专题地图 特点 点位精度高 便于成果更新 避免因图纸伸缩带来的各种误差能输出各种比例尺的地形图或专题图 便于成果的深加工利用以获得各类专题图 可以作为地理信息系统重要的信息源 数字测图系统 digitalsurveyingandmapping 是以计算机为核心 在外连输入输出设备硬 软件的支持下 对地理空间数据进行采集 输入 成图 输出 管理的测绘系统 包括地形数据采集 数据处理与成图 绘图与输出三大部分 一 数字化测图系统及其组成 1 数字化测图系统组成硬件其配置与数字化测图的作业模式有关 主要包括全站仪 数据记录器 电子手簿 计算机主机 便携机或台式机 绘图仪 打印机 数字化仪 扫描仪 立体坐标量测仪 解析测图仪以及其它输入输出设备 软件数字测图系统的关键 一个完整的数字测图系统应具有数据采集 数据输入 数据处理 成图 图形编辑与修改以及图形输出等功能 数字化测图系统的组成框架 2 地图数据库是地图信息的载体 它是以数字的形式将 一幅 地图的诸内容要素以及它们之间的相互关系有机地组织起来 并存贮在具有直接存取性能的介质上的一组关联的数据文件的总称 3 地图图形数据格式矢量数据是图形的离散点坐标的有序集合 它以 x y 坐标来精确地表示点位 能精确地定义图形实体的位置 长度 大小以及它们之间的复杂的拓扑关系 如野外采集的数据和手扶跟踪数字化采集的数据 栅格数据是图形像元按网格形式的集合 每一像元的位置由行号和列号确定 其表示精度取决于像元的大小 如由栅格扫描数据和卫星遥感数据 二 碎部点数据结构 1 碎部点数据必须包括的信息数字测图是由计算机软件根据采集的碎部点的信息自动处理绘出地形图 所采集的碎部点必须包括3类信息 位置 X Y X 三维坐标 标明点号 属性信息地形编码 连接信息连接点点号和连接线型 2 地形编码体系及其设计的原则绘图软件绘图时 是根据碎部点的属性信息来判断碎部点属哪类特征点 相应地采用图式中哪些符号来表示 因此 必须根据地形图图式设计一套完整的地物编码体系 并要求编码和图式符号一一对应 设计原则 符合国标图式分类 符合地形图绘图规则 简练 便于操作记忆 比较符合测量习惯 便于计算机处理 3 地形编码的方法 1 顺序式字符串 编码拼音编码 变长编码 三位 四位 五位数字编码等 三位数字编码 以国标 1 5001 1000 1 2000地形图图式 GB9729 87 一书为依据进行设计的 编码的第一位为类别码 代表上述十大类中的一类 第二 三位为顺序号 即地物符号在某大类中的序号 如 101编码表示测量控制点类中的第二个符号 即三角点 地形要素分为十大类 1 测量控制点 2 居民地 3 工矿企业建筑物和公共设施 4 独立地物 5 道路及附属设施 6 管线及垣栏 7 水系及附属设施 8 境界 9 地貌与土质 10 植被 地形编码列表 而国家标准 1 5000 1 00000地形要素分类与代码GB T15660 1995 简称GB T15660 1995编码 采用四位数字编 顺序式字符串 编码不是特别便于记忆 但便于计算机处理 2 助记式字符串 编码适用于野外测图 采用实体名称汉语拼音的第一个字母或关键字汉语拼音字母与实体在同类中的顺序数字的组合方式 如坚固房屋 普通房屋 简单房屋 建筑中房屋 破坏房屋 篷房及温室花房的地形编码分别为F1 F2 F3 F4 F5 F6 上述两种方法可结合使用 野外用后者 室内用前者 只要建立二者间对应关系和一个转换模块来实现相互间转换即可 3 CASS地形信息编码CASS将编码分为线面状地物代码 点状地物代码和关系码三类 各类的操作码由三位组成 第一位为英文字母 大小写均可 后二位是数字 0 99 其中的无效零可省去 例如F00 F01 F06与F1 F2 F6等价 线面状地物符号代码表 点状地物符号代码表 1 点状地物符号代码表 续 描述连接关系的符号含义 测量独立地物时 只要用该点的地形编码来表明其属性即可 测线状或面状地物 需要标明本点与哪点相连 以什么线型相连 所谓线型是指直线 曲线或圆弧线等 线型通常也用数字码表示 如1为直线 2为曲线 3为圆弧 4 实测属性码操作 三 野外数据采集方法 野外数据采集包括两个阶段 控制测量方法与传统的测图中的控制测量基本相似 但以导线测量为主的测定控制点位置 碎部点数据采集与传统的作业方法有较大的差别 这里主要介绍采用全站仪进行碎部点数据采集的两种方法 1 测记法 草图法 数据采集1 定义用全站仪在野外测定碎步点点位 记录于电子手簿或其他存储器 通过手工草图或编码记录绘图信息 输入计算机 经人机交互编辑成图 2 采集作业组人员构成仪器观测员1人 绘草图领尺 镜 员1 2人 立尺 镜 员1 3人 其中绘草图领尺员是作业组的核心 指挥者 3 作业组的仪器配备 全站仪1台 电子手簿1台 通讯电缆1根 对讲机1副 单杆棱镜1 2个 皮尺1把 4 作业步骤 1 将作业区的已知点成果输入电子手簿按下 MENU 键 在 菜单 模式下 选择 数据采集 F1 输入测量和坐标文件名 按 确认 再逐一输入已知图根控制点的点号和坐标值 检查后 确认 2 绘制测区主要地物分布草图绘草图领尺员了解测站周围地貌 地物分布 并及时勾绘一份含主要地物 地貌的草图 也可在放大的旧图上勾绘 以便观测时标明所测碎部点的位置及点号 3 安置仪器仪器观测员在测站点上架好仪器 量取仪器高 并输入测站坐标 仪器高 棱镜高等数据 具体操作如下 在 数据采集 菜单下按 F1 输入测站点点号 仪器高等 仪器会自动显示该点坐标 如正确 按 F4 确认 4 设置后视在 数据采集 模式下 按 F2 进入 设置后视点 按 F4 进入设置后视点模式 再按 F1 输入点号 并确认 再输入点编码和目标高 然后按 F3 照准后视方向 在 角度 平距和坐标 三个选项中任选一个 仪器寄存测量结果 5 采集碎部点 在 数据采集 模式下 按 F3 进入 测量点 菜单 依次输入点号 编码 目标高 并确认 立镜员选点 观测员照准棱镜 按 F3 选择坐标测量模式 角度 平距 坐标 系统将自动测量该点的坐标 按回车记录信息 领尺员将该点标注在草图上 实习五1 1000平面图测绘 实习目的 掌握碎部测量的原理和方法 原理 极坐标法工具 全站仪和棱镜 皮尺 卷尺步骤 测前准备 控制测量 控制点计算和展绘 建立测量文件 输入已知数据 了解测区情况 绘制区域草图 安置仪器于测站 输入测站 仪高数据 后视定向输入后视点数据 照准后视 碎部点数据采集照准碎部点 获得其坐标 绘制于网格图上 本次实习需测得碎部地物类型及编码 1 面状地物 测定其顶面轮廓的转折点