《地形图测绘与应用》PPT课件

第八章地形图的测绘和应用,地形图的基本知识大比例尺数字化测图方法地形图的应用,平面图：将地面上各种地物的平面位置按一定比例尺、用规定的符号和线条缩绘在图纸上，并注有代表性的高程点，这种图称为平面图。,地形图：如果既表示出各种地物，又用等高线表示出地貌，这种图称为（等高线）地形图。,第一节地形图的基本知识,平面图,城市地形图,影象地图,三维景观图,（一）、地形图的比例尺,定义：地形图上一段直线长度与地面上相应线段的实际水平长度之比,一、比例尺,某区域面积与实地对应区域的投影面积之比的关系式，即,f-地图上某区域的面积，F-实地对应区域的投影面积。,练习一从A点到B点，在图上距离为16.72mm，试问实际距离为多少米？若实际距离为150.23m，图上距离又为多少？（比例尺：1:500）练习二某块地图上面积为32.55mm2，试问实际面积为多少平方米？若实际面积为56.78m2，图上面积又为多少？（比例尺：1:2000）,（二）比例尺分类,按大小大比例尺1500、11000、12000、15000、11万中比例尺12.5万、15万、110万小比例尺125万、150万、1100万,人用肉眼能分辨的最小距离一般为0.1mm，所以把图上0.1mm所表示的实地水平距离称为比例尺精度，即0.1mmM,M为比例尺分母,（三）、比例尺精度,注：比例尺越大，其比例尺精度越高。,地形图图式符号：地物符号地貌符号注记符号,二、地物和地貌的表示方法,（一）地物符号,1.比例符号2.非比例符号3.半比例符号地物注记,1.比例符号：轮廓较大，形状和大小可以按测图比例尺缩小，植被，土壤用符号，边界一般用虚线，房屋可注记结构和层次,2.非比例符号,独立符号：具有特殊意义的地物,轮廓较小时,就采用统一尺寸,用规定的符号来表示。形状以读图方便为准，专门设计符号的定位点：中心、底线的中点、底线拐点。,3.半比例符号,一些线状地物，中心线位置（长度）按比例，宽度不按比例。,地物注记,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，如房屋的结构和层数、地名、路名、单位名、等高线高程和散点高程以及河流的水深、流速等。,（二）地貌符号,地貌是指地面高低起伏，凹凸不平的自然形态。地貌的五种基本状：山、山脊、山谷、鞍部、盆地（洼地）。地形图上表示地貌的方法目前最常用的是等高线法。,三、等高线,（一）等高线的概念地面上高程相等的相邻点所连成的闭合曲线。水面静止的湖泊和池塘的水边线，实际上就是一条闭合的等高线。,山脊,山谷,陡崖,1、等高距h,相邻等高线之间的高差，一般用h表示。在同一幅地形图上，各处的等高距应当相同。,2.等高线平距d,相邻等高线之间的水平距离，一般用d表示，它随着地面的起伏情况而改变。3、地面坡度i：h与d的比值就是地面坡度i,坡度一般以百分率表示，向上为正，向下为负。例如i=+5，或i=-2。,i大,等高线密，山陡；反之,i小,等高线稀，山坡平缓,二、等高线种类,首曲线：基本等高距测绘的等高线。（细实线）计曲线：每隔四条首曲线加粗一条。（粗实线）间曲线：1/2基本等高距。（长虚线）助曲线：1/4基本等高线。（短虚线）,3）典型地貌及其等高线,地貌是地形图要表示的重要信息之一。地貌尽管千姿百态、错综复杂，但其基本形态可以归纳为几种典型地貌：如山头、山脊、山谷、山坡、鞍部、洼地、绝壁等,（2）山脊和山谷,（）分水线和集水线,（）鞍部,鞍部：两个山头之间是鞍部，鞍部又是两个山谷的源头。,梯田梯田是在高山上、山坡上及山谷中经人工改造的地貌。梯田有水平梯田和倾斜梯田两种。测绘时，沿梯坎立标尺，在地形图上一般以等高线、梯田坎符号和高程注记（或比高注记）相配合表示梯田。,4、等高线的特性,（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。,为便于测绘、保管、检索和使用，所有的地形图均须按规定的大小进行统一分幅。并进行有系统的编号。地形图的分幅方法有两种：,梯形分幅法：按经纬线分幅矩形分幅法：按坐标格网线分幅,三、地形图的分幅与编号,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）。,一、测图基本方法,1极坐标法,2直角坐标法,3距离交会法,4方向交会法,5、经纬仪法测图,极坐标法经纬仪测量水平角、视距及目标点的三角高程小平板仪在现场的作用相当于绘图桌，作图时用量角器量出经纬仪测出的水平角，定出目标所在方向线，按比例尺绘出目标点在方向线上的位置。,6、全站仪法测图（数字测图）,二、数字测图系统,数字测图系统,三、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,测记法,3、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。,碎部测量就是测定碎部点的平面位置和高程,A,B,地貌特征点：方向变化和坡度变化的位置,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。,一、地形图的主要用途,第三节地形图的应用,1:500,测量员：绘图员：检查员：,独立直角坐标系,1985国家高程基准,2014年版图式,学生食堂,学生1栋,学生2栋,学生3栋,10,学生区10.0-21.0,桃李路,13,中南路,浙江公路技师学院,密级,可读性：全面客观反映地面情况：地貌、地物、居民地、水系、交通、通讯、管线、农林等多方面信息，作为设计依据。,可量性：提供地面基本数据：点、线、角、高程、方向、面积、坡度等。,多用性：可编绘一系列专题图。,(一)图廓外注记识读,1、图号、图名和邻接图表；2、比例尺、图幅范围、坐标系统、高程系统；3、测图年月和测图单位；4、图的新旧。,一般原则:先图外后图内、先地物后地貌、先注记后符号、先主要后次要。,二、读图方法,(二)地物识读,1、测量控制点2、居民地3、工矿企业建筑4、独立地物5、道路、管线和垣栅6、水系及其附属设施7、植被的分布、类别、面积等8、境界等,主要根据地形图图式进行判读。,(三)地貌识读,主要根据地形图上的等高线进行判读主要包括：地面坡度的变化、地势起伏的大体趋势、是否有山头、鞍部、山脊、山谷及其大致走向等。,地形图的应用,1、确定点的坐标2、确定点的高程3、确定直线的距离、方向、坡度4、确定指定坡度的路线5、绘制确定方向的纵断面图6、确定汇水面积,一、确定点的平面坐标,1:1000,如图：求A点坐标,式中：，该点所在方格西南角坐标；M比例尺分母,考虑图纸伸缩（l格网理论长度10cm）,例,则:,1、图解法（直接量测）,二、确定两点间的水平距离,2、量测坐标计算（解析法）,例：图上量得dab=169.7mm,则AB的实地距离：,例：图上量得,则算得,1:1000,三、确定直线的坐标方位角,1、直接量测,2、量测坐标计算,例：图上量得,例：图上量得,则算得,1:1000,四、确定点的高程,等高线上点的高程，等于该等高线的高程；不在等高线上点的高程，用内插方法求得。,式中,例已知Hm=53m，h=1m量得mF=d1=1m，mn=4mm。,五、确定两点间的坡度,=53.75m,则：,式中：,A，B两点间的高差,A，B两点间的实际水平距离,五、确定两点间的坡度,直线的坡度是指直线两端点间的高差与其平距之比。以i表示坡度，则d:图上线段AB的长度:A、B两端点间的高差D:线段的实地水平距离M:比例尺分母,h,D,A,B,六、在图上设计等坡线等坡线坡度相等的方向路线。例设i=3.3,h=1m,求图中AB之间的等坡线。解由得使圆规两脚尖的距离为图上30m，在图上从A点出发与等高线交点至B点。,七、面积计算用途：房地产计量，国土规划，土石方计量测量方法：利用地形图量测（图解法）实地测量数据（实测法）,计算方法：有规则的几何图形不规则的任意图形精度要求：根据目的和用途的不同而定。,1）、几何图形法,把图形分解成简单的几何形状，计算所有简单几何图形面积之和。,2,3,A=A1+A2+A3,常用几合图形：三角形长方形梯形正方形扇形圆形,2）、坐标计算法（解析法）,1、借助坐标格网图解界址点的坐标。2、再按公式（解析）计算图形的面积。,x,y,坐标计算法公式（解析法）,经整理后得：,任意n边形：,i=1或i=n时，公式出现或,3）、不规则图形面积量算,（一）、网格，网点法,要计算曲线内的面积，先将毫米透明方格纸覆盖在图形上(方格边长一般为lmm、2mm、5mm或1cm)，先数出图形内完整的方格数，然后将不完整的方格用目估法折合成整方格数，两者相加乘以每格所代表的面积值，即为所量图形面积。,（二）、平行线法,在量算面积时，将绘有等间距平行线（1mm或2mm）的透明纸覆盖在图形上，并使两条平行线与图形的上下边缘相切，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。图内平行虚线是梯形的中线。量出各中线的长度，就可以求出图形的总面积。,求积仪有以下特点：自动读数自动计算面积换算面积单位动极式可以扩大求积的范围跟踪放大镜比描迹针使用方便,（三）、求积仪法,动极轴,动极,放大镜,功能键显示窗,跟踪臂,使用方法：1、固定欲测面积的地形图，并将以其放在图形轮廓的中间偏左处，动极轴与跟踪臂大致垂直，放大镜大致放在图形中央。2、在图形轮廓线上标记起点。3、打开电源，手握描迹放大镜，使放大镜中心对准起点，按下“STAR”键后沿图形轮廓线顺时针方向移动。4、准确跟踪一周后回到起点，再按“OVER”键。此时显示器上显示的数值即为所测量的面积。注意：开始测量前，应选择单位：m2或km2。将比例尺分母输入计算器。,八、绘制地形断面图纵断面图是显示沿指定方向地表面起伏变化的剖面图。为了进行填挖土(石)方量的概算、以及合理地确定线路的纵坡等，都需要了解沿线路方向的地面起伏情况，而利用地形图绘制沿指定方向的纵断面图最为简便，因而得到广泛应用。,欲绘AB方向的断面图,3.AB与诸等高线交点的位置垂直投影到下面的图上。4.垂直投影线与下图的高度线得交点。5.连相邻的交点即得断面图。,绘制方法1.定义一坐标系，以高程为纵轴，距离为横轴。,2.连AB直线。,注：高程比例尺一般比平距比例尺大1020倍,例：试沿MN方向绘制断面图（图14-2）,10m,20m,40m,30m,10,20,30,40,高程,水平距离,M,N,九、按限制坡度选择最短路线,在山地或丘陵地区进行道路、管线等工程设计中，常常需要根据设计要求先在地形图上按一定坡度进行路线的选择，选定一条最短路线或等坡度路线。1、根据限制坡度求出相邻等高线之间的最小平距dmin2、以A为圆心，以dmin为半径，找出与相邻等高线的交点3、依次做法，直到终点，依次连接各点,I=h/d,dmin=h/IH-等高距I-设计坡度,十、确定汇水范围,在兴修水库筑坝拦水、道路跨越河流或山谷时修建桥梁或涵洞排水等工程设计中，都需要确定汇水面积。地面上某区域内雨水注入同一山谷或河流，并通过某一断面，这个区域的面积称为汇水面积。确定汇水面积首先要确定出汇水面积的边界线，即汇水范围。汇水面积的边界线是由一系列山脊线(分水线)连接而成的。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)应与山脊线一致，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。,确定汇水范围,如图所示，一条公路经过山谷，拟在m处架桥或修涵洞，其孔径大小应根据流经该处水的流量决定，而水的流量与山谷的汇水面积有关。由图可以看出