《地形图知识与测绘》PPT课件

1地图投影,地球椭球体表面是个曲面，而地图通常是二维平面，因此在地图制图时首先要考虑把曲面转化成平面。然而，从几何意义上来说，球面是不可展平的曲面。要把它展成平面，势必会产生破裂与褶皱。这种不连续的、破裂的平面是不适合制作地图的，所以必须采用特殊的方法来实现球面到平面的转化。,一、地图投影的概念,地图投影就是研究将地球椭球体面上的经纬线网按照一定的数学法则转移到平面上的方法及其变形问题。其数学公式表达为：,地图投影的定义：,数学解析法,几何透视法,数学解析法是在球面与投影面之间建立点与点的函数关系，通过数学的方法确定经纬线交点位置的一种投影方法。,几何透视法是利用透视的关系，将地球体面上的点投影到投影面（借助的几何面）上的一种投影方法。,二、地图投影的基本方法,地图投影的方法很多，但用不同的投影方法得到的经纬线网形式不同。下图是几种不同投影的经纬线网形状：,（1）地图投影变形的概念,三、地图投影的变形,地球仪上的经纬线的长度的特点：,第一，纬线长度不等第二，在同一条纬线上，经差相同的纬线弧长相等第三，所有经线长度相等,地球仪上的经纬线网格面积的特点：,第一，在同一纬度带内，经差相同的球面网格面积相等第二，在同一经度带内，纬度愈高，网格面积愈小,地球仪上的经纬线角度的特点：,地球仪上经线和纬线处处都呈直角相交，表明没有角度变形。,地图投影变形是球面转化成平面的必然结果，没有变形的投影是不存在的。对某一地图投影来讲，不存在这种变形，就必然存在另一种或两种变形。但制图时可做到：在有些投影图上没有角度或面积变形;在有些投影图上沿某一方向无长度变形。,（2）变形椭圆,指地球椭球体面上的一个微小圆，投影到地图平面上后变成的椭圆，特殊情况下为圆。可证明球面上的一个微小圆，投影到平面上之后是个椭圆。,通过变形椭圆与微分圆的比较，可以说明投影变形的性质和大小。变形椭圆不仅在性质不同的投影中表现为不同的形状和大小，而且在同一投影中的不同部位的各点上，也表现为不同的形状和大小。,在分析地图投影时，可借助对变形椭圆和微小圆的比较，说明变形的性质和大小。椭圆半径与小圆半径之比，可说明长度变形。很显然，长度变形随方向的变化而变化，其中有一个极大值，即椭圆长轴方向，一个极小值，即椭圆短轴方向。这两个方向是相互垂直的，称为主方向。椭圆面积与小圆面积之比，可说明面积变形。椭圆上两方向线的夹角和小圆上相应两方向线的夹角的比较，可说明角度变形。,（3）长度比和长度变形,长度比是投影面上一微小线段ds和椭球面上相应微小线段ds之比。用公式表达为：,=ds/ds,长度比用于表示投影过程中，某一方向上长度变化的情况。1，说明投影后长度拉长，1:10万中比例尺：1：10万1：M1:100万小比例尺：1：M1:100万,比例尺形式：数字比例尺（用分子为1的分数形式表示）,也可写成如下形式：1：500、1：1000、1：2000、1：5000、1：10000、1：25000等,文字比例尺,亦称说明式比例尺，如五万分之一。,图示比例尺,直线比例尺：普遍采用,复式比例尺：,斜线比例尺：地图量算工具,地图比例尺的作用,比例尺决定着地图图形大小比例尺反映地图的量测精度比例尺决定着地图内容的详细程度,地形比例尺的精度（地形图精度）概念：相当于图上0.1mm的实地水平距离。,比例尺的精度对实际工作的意义：确定测图精度；确定测图比例尺。,下表为几种比例尺的比例尺精度：,根据比例尺精度，一方面可以确定在地形图测绘时量距可以准确到何种程度，另一方面还可根据实际所需的量距精度来确定测图比例尺的大小。,3地图的分幅和编号,制图时需要将制图区域划分为若干块，分别绘制在合适幅面的图纸上，并以一定规律编注每幅图的号码。作用：测制地图的需要；印刷地图的需要；管理发行的需要；用图的需要；,地图的分幅和编号,地图的分幅和编号,通常由国家主管部门制定统一的图幅分幅和编号系统；地图分幅形式：梯形分幅（经纬网）矩形分幅（坐标格网）,以具有一定经纬差的梯形划分图幅，其图廓由经纬线构成；适合较大区域的较小比例尺的地图分幅。目前世界上许多国家的地形图和小比例尺地形图所采用的主要分幅形式。我国基本比例尺地形图，以国际1：100万比例尺地形图统一分幅为基础，按照一定的经纬差划分图幅范围逐级分幅，使相邻比例尺地形图数目成简单的倍数关系。,一、经纬线分幅（梯形分幅）与编号：,（一）1：100万地图的分幅与编号,行号：从赤道起算，每纬差4为一行，至南、北纬88各分为22行，依次用大写拉丁字母(字符码)A,B,C.V表示其相应行号;从180经线起算，自西向东每经差6为一列，全球分为60列，依次用阿拉伯数字(数字码)1,2,3,.60表示其相应列号。由经线和纬线所围成的每一个梯形小格为一幅1:100万地形图。编号由该图所在的行号与列号组合而成，如北京所在的1:100万地形图的图号为J50,我国地处东半球赤道以北，图幅范围在经度72-138、纬度0-56内；包括行号为A，B，C，N的14行、列号为43，44，53的11列。,（二）1：50万、1：25万、1：10万地形图的分幅与编号,在1：100万图上，按经差3纬差2分成四幅1：50万地形图，编为A、B、C、D，如J-50-A；按经差130纬差1分成16幅1：25万地形图，编为1、.16，如J-50-2；按经差30纬差20分成144幅1：10万地形图，编为1、.144，如J-50-1。既后三种比例尺各自独立地与1：100万地图的图号联系。,1：10万图上每经差15纬差10分成四幅1：5万地形图，编为A、B、C、D，如J-50-1-A,1：50万、1：25万、1：10万地形图的分幅与编号,1：5万图上每经差730纬差5分成四幅1：2.5万，编为1、2、3、4，如J-50-1-A-1,1：10万图上每经差345纬差230分成64幅1：1万地形图，编为(1)、.(64)，如J-50-1-(1),1：1万图上每经差152纬差115分成四幅1：5000地形图，编为a、b、c、d，如J-50-1-(1)-a,1：100万,1：50万,1：25万,1：20万,1：10万,1：2.5万,1：5万,1：5000,1：1万,4,16,36,144,4,9,4,64,4,4,4,A、B、C、D,1、216,A、B、C、D,1、2、3、4,（1）、（2）（64）,a、b、c、d,我国基本比例尺地形图的分幅编号系统,1、2144,1:500000-1:5000地形图的编号均以1:100万地形图编号为基础，采用行列编号方法;分别用三位阿拉伯数字(数字码)表示，不足三位者前面补零;各比例尺地形图分别采用不同的字符作为其比例尺的代码;1:500001:5000地形图的图号均由其所在1：100万地形图的图号、比例尺代码和各图幅的行列号共十位码组成。,（三）新的地形图的分幅与编号,地图分幅和编号,J50BOO1002,J50C003003,有关计算,1：1000000,其他基本比例尺,例子,经度1143345“,纬度392230”的某点为例，计算各比例尺地形图的编号？1:500000：J50B0010011:250000：J50C0010011:100000：J50D0020021:50000：J50E0040031:25000：J50F0080051:10000：J50G0150191:5000：J50H030019,（二）矩形分幅与编号,每幅地图的图廓都是一个矩形，相邻图幅是以直线划分的。图幅的图廓线平行于纵、横坐标轴线的直角坐标格网线。一般适合较小区域的大比例尺地图；图幅大小见下表:,也可采用自然序数式编号法(从左到右、从上到下),大比例尺地形图的编号一般采用图廓西南角坐标编号。x-y单位：km1:500取至0.01km，1:1000、1:2000取至0.1km,1:15000取至1km.也可以如右图所示的方式,4地形图图式,一、概念由国家测绘主管部门制订并颁发的在地形图中用于表示地球表面的专门符号规定。目前在用的大比例尺地形图图式为：1:5001:10001:2000地形图图式二、地物符号地物是地形图中最重要的内容之一，在图式中地物符号占有最多的内容。,地形图图式,例：地物符号（一）,地物符号（二）,地物符号（三）,地物符号的分类：分为比例符号、非比例符号与半比例符号。(1)比例符号：形状大小可按比例尺缩绘在图上；(2)非比例符号：无法将其形状和大小按比例注在图上，则不考虑其实际大小而采用规定的符号表示。(3)半比例符号（线性符号）：长度可按比例表示宽度不按比例表示；其次，还有注记符号（为表示地物的名称、种类、特征等，对地物加以说明所采用的文字、数字或特有的符号）,四、地貌符号:,在地形图上地面高低起伏变化常用等高线表示，等高线是最常见的地貌符号。,1、等高线的概念是地面上高程相等的各相邻点连成的闭合曲线。,2、等高距和等高线平距相邻等高线之间的高差称为等高距，用h表示。相邻等高线之间的水平距离称为等高线平距d。根据平距可判断坡度大小。平距小，坡度陡；平距大，坡度缓。,3、等高线种类：为充分表示出地貌特征和用图方便，等高线分为首曲线、计曲线、间曲线和助曲线。,(1)首曲线（基本等高线）：在同一幅图上，按规定的等高距描绘的等高线，它是宽度为0.15mm的细实线。(2)计曲线（加粗等高线）：加粗（0.3mm）。为了读图方便，凡是高程能被5倍基本等高距整除的等高线加粗描绘为计曲线.如10米，15米。(3)间曲线（半距等高线）：当首曲线不能显示地貌的特征时按1/2基本等高距描绘的等高线称为间曲线。在图上用长虚线表示。如11.5米，13.5米。（4）助曲线（辅助等高线）：有时为显示局部地貌的需要，按1/4基本等高距描绘的等高线称为助曲线。一般用短虚线表示。,4各种地貌的等高线表示,4、各种地貌等高线的表示形式,山脊、山谷等高线的表示形式,峭壁等高线的表示形式：,鞍部等高线的表示形式：,盆地等高线的表示形式：,5、等高线的特性,（1）同一等高线上个点的高程都相等。(2）等高线应是闭合曲线，若不在本图幅内闭合，就必在邻幅或经几个图幅后闭合。(3）除了悬崖和绝壁处，等高线在图上不能相交或重合。(4）等高线与山脊线和山谷线成正交，即山脊线和山谷线应垂直于等高线转折点的切线。(5）在同一幅图上等高距相同。因此等高线密(平距小)表示地面坡度陡；等高线疏(平距大)，则地面坡度缓。,五、地形图的图外注记,1、图廓和坐标格网2、图名、图号和接图表3、三北方向线4、比例尺、坡度尺,地形图的图名、图号、图廓及接合图表,图名：通常以图幅内最著名的地名、厂矿企业或村庄的名称作为图名。标注在北图廓外上方中央。图号：图幅相应分幅方法的编号（区别各幅地形图所在的位置），标注图名的下方。,分幅方法,1：500地形图的图幅一般为50cm50cm，一幅图所含实地面积为0.0625km2，1km2的测区至少要测16幅图纸。需要将地形图分幅和编号，以便于测绘、使用和保管。大比例尺地形图常采用正方形分幅法，它是按照统一的直角坐标纵、横坐标格网线划分的。,编号方法,坐标编号法：西南角坐标的公里数为编号（x-y）。如：1：1000地形图西面角坐标为x=15.0km，y=10.0km，因此，编号为“15.0-10.0”。编号时1：500地形图坐标取至0.01km，1：1000、1：2000地形图取至0.1km。数字顺序编号法如果测区范围比较小，图幅数量少，可采用数字顺序编号法（1，2,3,4.）。,图廓和接合图表,图廓：地形图的边界线，有内、外图廓线之分。内图廓就是坐标格网线，也是图幅的边界线，用0.1mm细线绘出。在内图廓线内侧，每隔10cm，绘出5mm的短线，表示坐标格网线的位置。外图廓线为图幅的最外围边线，用0.5mm粗线绘出。内、外图廓线相距12mm，在内外图廓线之间注记坐标格网线坐标值,接合图表：作用：说明本幅图与相邻图幅之间的关系，便于索取相邻图幅。表示方法：在图幅左上角列出相邻图幅图名，斜线部分表示本图位置。,图廓和接合图表,5地形图的测绘,地形图的测绘,地物和地貌的测绘是以控制点为基础进行的。因此在测图之前首先在测区要建立平面和高程控制网。每幅图中控制点应具有一定的密度,要根据测图比例尺和地形复杂的程度而定.当测区内已有的控制点不能满足测图需要时，可以在控制点的基础上加密图根点，加密图根点的方法有导线测量，经纬仪交会及视距导线等方法增设测站.,平坦开阔地区图根点的密度,大比例尺地形图的测绘指比例尺为1:5001:1000比例尺地形图。(一）测图前准备工作测图前需踏勘了解测区的地形。抄录控制点的平面及高程成果，了解其完好的情况。检查和矫正仪器。准备工具材料，拟订作业计划及准备图纸，绘制坐标格网，展绘控制点等工作。1、图纸准备:目前测绘部门大多采用聚脂薄膜,其厚度为0.07-0.1mm,聚脂薄膜具有透明度好,伸缩性好,不怕潮湿,牢固耐用等优点.,2、绘制坐标格网,为了准确地将图根控制点展绘在图纸上首先要在图纸上精确地绘制1010厘米地直角坐标格网.绘制坐标格网可用:绘图仪,坐标仪,坐标格网尺等专用工具.（1）坐标格网尺介绍:是一种带有防眼的金属直尺,尺上有间隔为10厘米的六个小孔,每孔有一斜面,起始孔斜面边缘为一直线,其上刻有一细线表示该尺长度的起始点(0点).其各孔以及末端的斜面是以零点为圆心,各以10厘米,20厘米,.50厘米以及70.711厘米为半径的圆弧.70.711是边长为50厘米的正方形对角线长度,可以用它直接绘制5050厘米的正方形,以及1010厘米的方格网.,（2）使用坐标格网尺绘制方格网,在图之下方绘一条直线,左端取一点A使格网尺的零点对位A,并使尺上各孔的斜面中心通过该直线,然后沿孔斜线画短弧与直线相交定出5个点,最右端点为B将尺子零点对准A,并使尺子大致与AB直线垂直,在沿各孔画短弧,定尺子各点.将尺子零点仍对准B,使尺子末端斜边缘与左边最上短弧线相交,得D点,连接AD定出各点.将尺子零点对准B点,使尺子大致与AB线垂直,再沿各孔画短弧线.将尺子零点对准A点并使尺子末端斜边缘与右边最上短弧线相交,得C点,连接BC定出各点。连接DC即得50厘米50厘米的正方形。将上下左右相应的各点相连得10厘米10厘米的坐标格网。,（3）使用圆规、直尺绘制坐标格网,3、格网检查:检查方法：将直尺边沿方格的对角线方向放置。各方格的角点应在一条直线上，偏离不应大于0.2毫米；再检查各个方格的对角线，长度应为14.14厘米，容许误差为0.2毫米；5050厘米的正方形对角线长度为70.711厘米，容许误差为0.3毫米；线粗0.1毫米,各个方格边长容许误差0.2毫米。检查合格后方可进行控制点展绘。,4、控制点的展绘,展绘A，B，控制点：确定控制点所在方格（依据坐标系统）分别从MK向上量取X坐标差，从MN向右量取Y坐标差。连接ab，cd两直线，交点即为控制点A在图上位置，按上述方法将其它各控制点都展绘在图纸上。,控制点展绘检查：相邻两控制点之间距离和实际测量距离相比较，其最大误差在图纸上不应超过0.3毫米，否则应重新展绘。注控制点符号，点号，高程。上述工作是测图前的准备工作，准备完毕开始测图。,（二）碎部测量图根点：图根控制点碎部测量依据、基准点。碎部点：碎部特征点地物特征点和地貌特征点。地物特征点反映地物的平面位置、形状、性质等；地貌特征点也称地形点，主要体现地貌形态、性质等。碎部测量的几种方法：经纬仪测绘法（光学速测法）,光电测距仪测绘法,小平板仪与经纬仪联合测图法,全站仪测绘法、大平板仪、数字测图等。,（1）视距测量,定义：利用望远镜中的视距丝装置(上、下丝)，根据几何光学原理，同时测定地面两点间的水平距离和高差的方法。特点：操作简单、快速，受地形条件限制小，量距精度为1/2001/300，但能满足地形测量中碎部测量的精度要求。,仪器中心至物镜光心的距离，常数值,1、视线水平时距离与高差计算公式：,m,n,A,B,F,N,M,p,d,f,n,m,对于内调焦望远镜，一般有K=100,C=0,i仪器高,v中横丝在尺上的读数,m,n,A,B,D,F,N,M,p,d,f,l,n,m,2、视线倾斜时距离与高差的计算公式,h初算高差，在QJO中，h=Dtg,O,D,M,Q,N,B,A,J,N,l,D,M,3.视距测量方法,竖盘水准管气泡居中，竖盘读数(L),安置仪器,量仪高i,上、中、下三丝,计算、D、h,读数(l、v),（2）经纬仪测绘法:经纬仪测绘法的实质是按极坐标定点进行测图，观测时先将经纬仪安置在测站上，绘图板安置于测站旁，用经纬仪测定碎部点的方向与已知点方向之间的夹角，然后根据测定资料用量角器和比例尺把碎部点的位置展绘在图纸上，并在点的右侧注明其高程，再对照实地描绘地形。此法操作简单，灵活，适于各类地区的地形图测绘。,经纬仪测绘碎部步骤：,（1）安置仪器：安置仪器于测站点（控制点）上，量取仪器高，填入手簿中。（2）定向：后视另一控制点，置水平度盘读数为00000（3）立尺：立尺员依次将尺立在地物、地貌特征点上。立尺前，立尺员应弄清实测范围和实地情况，选定立尺点，并与观测员、绘图员共同商定跑尺路线。,（4）观测：转动照准部，瞄准点的标尺，读视距间隔l，中丝读数，竖盘读数L及水平角。（5）记录：将测得的视距间隔，中丝读数竖盘读数及水平角依次填入手簿。（对有特殊作用的碎部点应在备注外加以说明）（6）计算：依视距l，竖盘读数或竖角，用计算器计算出碎部点的水平距离和高程。（7）展绘碎部点D=Klcos2Hi=H0+1/2Klsin2+i-v,（三）地形图的绘制包括地物、地貌的绘制，图幅的拼接及图面的整饰等。,（1）地物绘制若干碎部点测好之后，应随即用铅笔勾绘起来，地物的勾绘是简单的，如房子就随测随绘。道路，河流的弯曲部分则要逐点连成光滑曲线；水井，独立树等地物可在图上标明，其中心位置，画个记号待将来整图时再用规定符号表示。,（2）地貌绘制用等高线表示，绘制等高线常用的方法有：目估法，图解法,目估法就是用目估的方式取头，定尾，中间等分确定图上等高距为米，例对，两点进行目估，两点在图上平距毫米。相应高差为.米。按在同一坡度线上高差与平距成正比例的关系内插，先定出米，米首尾等高线的位置，因点和米等高线的高差为0.9米，则0.9:5.4d:28。即d=4.7毫米。从点向点方向量4.7毫米即得米等高线位置。同理定出米等高线的位置.0.5:5.4=d:图上的距离,图解法图解内插等高线是利用一组在透明纸上绘出的等高线间隔并行线来进行的。取小块透明纸在上面绘出一些等间距的并行线，在每条并行线的两端注上0到10的数字，把这块透明纸复在图纸上。使高程为143.1米的点对准并行线上的3.1，然后以点为圆心，转动透明纸并使高程为148.5米的点对准并行线上的8.5。沿直线与并行线的交点，4、5点，用圆规尖刺到图上，即得144米，145米，146米，147米，148米等高线经过处。最后对照实际地貌将相邻的等高程点用光滑的曲线连接起来便是等高线。,6数字测图,（一）定义：数字测图（digitalsurveyingandmapping，简称DSM）是一种解析、机助的测图方法，它以野外观测数据为基础，通过解析计算，将地物地貌特征点用数字的形式表达。测量成果是地形特征点的数字集合形态，不仅是绘制在纸上的地形图，更重要的是提交可供传输、处理、共享的数字地形信息，即