第七章++地形图测绘与应用(8节)

第七章地形图测绘与应用,地形图的基本知识地形图图式测图前的准备及平板仪的使用地形测图方法与步骤地形测绘制等地形图的基本应用面积测算,学习要点与课时安排,地物-地面上自然形成的河流、森林等自然物和各种人工建筑物的总称。,地貌-地表的高低起伏的形态。如高山、丘陵、盆地、悬崖、冲沟等；,地形-地物和地貌统称。,7-1地形图的基本知识,地形图是规划、设计与建设工作的基础资料。,一、基本概念,而地物、地貌是地形图所要表示的重要信息。,-在平面图上加上等高线或其它特殊符号来反映地形起伏情况。,平面图-将地物按比例缩绘而成的图。,地形图-,既表示地物平面位置又反映地形起伏情况的图,仅表示地物平面位置,地形图图例：,地形图图例,1.比例尺的定义,指图上某直线长度与地面上相应直线长度之比。,二、比例尺,2.比例尺的分类和大小（1：M）,1500110001200015000大比例尺，地形图11万12.5万15万110万中比例尺，地形图120万150万1100万小比例尺，地图,比例尺的大小即比例尺分数值的大小。,国家基本比例尺地形图：,1500011万12.5万15万110万120万150万1100万,*图的比例尺越大，其表示的地物、地貌越详细，图上点位精度越高；但一幅图所代表的实地面积也愈小，并且测绘的工作量会成倍增加。,*图的比例尺越小，其表示的地物、地貌越粗略,0.1mmM,*根据需要在图上表示的最小尺寸，选用测图比例尺,2、作用：,*根据测图比例尺取舍地物,一、地物符号,-地物、地貌符号的总称。（国家测绘局统一制定）,7-2地形图图式,比例符号-地物的形状和大小均按测图比例尺缩小描绘在图纸上的地物符号。,一般为面状地物。如房屋、运动场、湖泊、田地、林地、花圃等。,房屋,湖泊,青云湖,非比例符号-不依比例缩小，只概括地物形象特征来表示,*一般为点状地物。如控制点、独立树、水塔、烟囱等*定位点,三角点,导线点,电力检修井,独立树,旗杆,*一般为线状地物。如道路、通讯线、管道、垣栅等*定位线,半比例符号-长度依比例缩小，而宽度不能。,铁丝网,篱笆,围墙,窑洞,烟囱,!,二、地貌符号,-表示地貌的符号主要是等高线,1基本原理,等高线-地面上高程相等的相邻点所连成的闭合曲线。,即水平面(严格说应是水准面)与地面相截所形成的闭合曲线。,等高距-相邻等高线之间的高差。,等高线平距-相邻等高线之间的水平距离。,平距越大等高线稀疏坡度越小平距越小等高线稠密越度越大,一个测区内（同一幅地形图）只能采用一个等高距。,首曲线基本等高线，按测图规定的基本等高距勾绘(线粗0.15mm)。,计曲线为便于阅读，每隔5倍基本等高距加粗的等高线，(线粗0.25mm)，并注记高程。,2典型地貌等高线,山头与洼地,山头：指中间高四周低的凸形地貌。,图的特征：一组闭合曲线，高程由里向外递减。,盆地：指四周高中间低的凹形地貌。,图的特征：一组闭合曲线，高程由里向外递增。,-地面上高低变化极其复杂，但可归纳为几种典型地貌：山丘与洼地；山脊与山谷；鞍部；,地形相反，地貌图相似。区分方法：高程注记或示坡线。,山脊与山谷,山脊：向一个方向延伸的高地。其最高棱线称为山脊线（分水线）。一组向坡降方向凸起的曲线,山谷：两个山脊之间的凹地为山谷。其最低点连线为山谷线（集水线）。一组向升坡方向凸起的曲线,图8-7山脊和山谷,鞍部：两个山头间的低凹处，一般也是两个山头和两个山谷的会聚处。,由两个山头和两个山谷等高线对称组合而成。,悬崖、冲沟,特殊地貌:,4等高线的特性,同一条等高线上高程必相等(等高)。,各条等高线必然闭合，如不在本幅图闭合，必定在相邻的其他图幅闭合(闭合)。,等高线一般不能分叉、相交或重合。（仅悬崖处相交，峭壁处重叠）,等高线愈密则表示坡度愈陡，等高线愈稀则表示坡度愈缓。,悬崖处相交,线愈密则坡度愈陡，,线愈稀则坡度愈缓。,等高线通过山脊山谷线时，与山脊山谷线正交。,经过河流的等高线不能直接跨越而过，应终止于河岸线,!,(1)准备图纸和绘方格网,-目的之一：精确展绘控制点,方格的大小：10cm10cm,绘制方法：对角线法。,方格网的大小：40cm50cm或50cm50cm,7-3地形图测绘,一、测图前的准备及平板仪测量,(一)测图前的准备,绘外图廓线用0.5mm粗线绘出。（装饰线）内外图廓线的间距为12mm，用来注记坐标值。,内图廓线,外图廓线,(2)展绘控制点：,注记坐标格网线的坐标值：,设计合适的西南角点坐标，使测区控制点全部落到内图廓内且尽量使之居于图廓正中位置；,例：已知坐标A点（1000.00,1000.00），B点（890.10,1061.36），C点（947.22,1213.88），D点（1074.15,1162.73）。若测图比例尺是1:500，试展绘该四个控制点。,1:500的内图廓实际边长是250m250m，小格网的实际边长是50m50m,而C点（947.22,1213.88），D点（1074.15,1162.73），显然，C、D两点已经在内图廓之外，设计失败。,10501000950900850800,9009501000105011001150,设计西南角点的坐标值：以最小的X和Y为依据。,最小坐标值为：XB=890.05，YA=1000.00。,若该地形图的西南角点设计为（800.00，900.00），,110010501000950900850,98010301080113011801230,若该图的西南角点坐标设计为(850.00，980.00),A点（1000.00,1000.00）B点（890.10,1061.36）C点（947.22,1213.88）D点（1074.15,1162.73）,展绘控制点：,检验：量取相邻控制点间图上距离，和已知距离相比较，最大误差不大于图上0.3mm。,A点（1000.00,1000.00）B点（890.10,1061.36）C点（947.22,1213.88）D点（1074.15,1162.73）,(二)平板仪测量,1、平板仪测量原理,-是一种观测与绘图同时进行的测量方法,-是根据图解的原理测定水平角，所以平板仪测量又称图解测量。,测AB、AC的水平距离和高差.,按比例在ab、ac方向线上截取dAB、dAC长得图上b、c点。同时计算高程注记在b、c点的右侧。,在A点安置附有图纸的水平图板，将地面点A沿铅垂方向投影到图纸上为a点。,过AB、AC方向各作一竖直面交图板于ab、ac。,如图：如何将不等高的A、B、C三点落到图纸上。,2、平板仪的构造：,平板仪：照准仪（望远镜、直尺）平板（图板、脚架）附件（对点器、罗盘盒、圆水准器）,对点器：一个金属支架和一个垂球组成。（对中）圆水准器：（整平）罗盘盒：内装有磁针（定向）,3、平板仪的安置,对中：使图上已知点与地面相应测站点位于同一铅垂线上。,对点误差0.05mmM,比例尺1:5001:10001:2000对点允许误差2.5cm5cm10cm,整平：调脚螺旋使图板水平（上放圆水准器检验）,c,d,定向：使图上的已知方向线与地面上相应的方向线一致或平行。,磁针定向（图上无已知直线）,使图上绘的指北方向与实地北方向一致。,操作:将有磁针的罗盘盒长边与图上绘的指北方向重合，转动图板，直至磁针两端指零。,磁针定向,c,d,大致定向的基础上，再按对中、整平、定向,已知直线定向,操作：将照准仪的直尺边紧贴已知直线，转动图板，直至从望远镜瞄准已知直线的另一端。,定向误差属于系统误差，对点位精度影响较大。用已知直线定向时，用已知直线定向时，定向精度与直线的长度有关，定向直线愈长，定向精度愈高。,4、平板仪测定点位的方法,极坐标法：一个方向和一段距离定个点位。,方向交会法,-量距困难，通视良好,即在两个测站对同一目标瞄出方向线，相交得点的平面位置。,交会角30150,!,某种特种工程(如地下建筑、大桥桥址、水坝坝头设计等)有时还要测绘：比例尺的图。,二、测图方法,在城市和工程规划、设计和施工阶段中都要用到多种比例尺的地形图，如表所示：,地形图测绘（地形测图）,-即以控制点为测站，测定其周围地物地貌特征点的平面位置和高程，并用规定的比例尺和符号绘制成地形图的过程。,地形图测绘的实质：,是对地物、地貌特征点(亦称碎部点)进行测绘。,又称碎部测量,（一）碎部点及其选定,-地物、地貌轮廓线上的特征点及点状地物的中心点,碎部点的选定：,选点原则：用最少的特征点，来最准确地反映地形,碎部点的选择影响到测图精度和测图效率。（选取有效的碎部点）,外形较复杂的房屋,房屋和建筑物,-以房屋墙基角为准进行测量,整排有规律的房屋,地物,道路,-测量边界与路宽；边界不明显时测量中心线,水系,植被区域,-测绘地类界线,如点状地物，碎部点在中心点上。对于无法达到中心点的，则用作图法定中心点。,特殊地物,“地物”取“轮廓转折点”。,地貌,-选择有效的地貌特征点,有效地貌特征点在轮廓线（地性线）上，且在地性线上的一些特殊点位。（如山顶点、鞍部点、山脊线、山谷线、坡度变化处等。,正确判断地性线(山脊线、山谷线)位置，主要是地性线坡度和方向变化处。,正确判断山顶、鞍部、山坡、山脚等位置，以及地性线的坡度和方向变化处。,地貌取“地性线上坡度或方向变化点”。,（二）传统测图方法-碎部测量方法,小平板仪与经纬仪联合测图法：经纬仪与半圆仪联合测图法：大平板仪测图法：,小平板与经纬仪联合测图法：,作业方式：,*小平板安置在控制点上用来照准和测绘方向,*经纬仪安置在平板仪近旁(一般右侧,12米)用来测距离和高差。,方法步骤:,安仪：测站上安置小平板，其附近任选一点A安置经纬仪如图（HA=HA），并量仪高I。,测A点：测定A在图上位置a。,观测：,绘方向：用小平板仪照准1点标尺，绘a1方向。,测距离和高程：用经纬仪瞄准标尺，读上丝、下丝、中丝读数与竖盘读数L.,立尺：立尺员把塔尺立碎部点上。,展碎部点：以a为圆心，以A1的图上距离为半径画弧交a1方向于1点，并在其右侧标注高程,作业人员45人：,司镜各1人，记录计算1人，跑尺12人,合理分工，密切配合,记录、计算：记录上述观测值，按视距测量公式计算出A1的水平距离D和高程h。,地物测绘时的跑尺方法：,跑尺方法,-应与观测员、绘图员事先商量，拟定跑尺方案。,区域法：将测站周围分成几块，一个一个分块测绘；方向顺序法：从基准方向起，水平角由小到大顺时针跑尺；螺旋跑尺法：以测站为中心，由里向外发散或由外向里收缩，一圈一圈地跑尺；,地貌测绘时的跑尺方法：,地性线法（地性线明显）：沿山脊线、山谷线、山脚线跑尺。等高线法（地性线不明显）：沿着同一高度按“之”字形路线跑尺；,要求:测站检查、适时实地勾绘草图,碎部测量记录手簿测区_观测者_记录者_年_月_日天气_仪器型号_,经纬仪测绘法,作业方式,*经纬仪安置在控制点上；*绘图板放置一旁；*经纬仪测角度、距离和高差，在图板上展点。,作业人员45人,司镜1人、绘图1人，记录计算1人，跑尺12人,!,（三）地形图绘制、整饰与清绘,地形图绘制,面状地物：连接轮廓线上相关特征点。（轮廓线）线状地物：连接边线或中线上相关特征点。（边线或中线）点状地物：定出中心点,地物要求随测随绘,地物绘制,2,3,1,4,60,100,80,140,120,160,60,80,120,140,100,3,100.000,100.360,100.230,100.320,100.860,100460,100.180,100.560,100.330,1:200,地貌绘制,-实质就是勾绘等高线,*测绘在图纸上的仅仅是一些不同高程的不同位置的点（称地形点）。*且不是整米数,分两步：,如何利用这些地形点勾绘高程为整米的等高线？,内插点（关键）：即定出相邻地形点之间，整米等高线通过的位置,描绘等高线：即用光滑的曲线将高程相等的等高线点连起来,如图测得地形点分布图如下,内插点方法:,解释法,例：如图，已知等高距为1米，在地形点A、B之间内插整米等高线通过的位置。,先确定有哪些等高线通过计算每米高差的等高线平距,取头定尾即定点1和点7db1=d.(62-61.8)=6.70mm0.2=1.3mmda7=d.(68.51-68)=6.70mm0.51=3.4mm,中间等分即在点1和点7间等分，从而定出点2、点3、点4、点5、点6。,2,3,5,4,7,6,等高线的绘制步骤,2,3,1,4,60,100,80,140,120,160,60,80,120,140,100,3,100.000,100.360,100.230,100.320,100.860,100460,100.180,100.560,100.330,1:200,图的整饰,-擦去不必要的线划、符号和数字，对地物和地貌按规定符号描绘，并加上相关注记使图面清晰、美观合理。,地物：严格按照图式，注意形状、尺寸、大小，线划粗细，密度大小等。,地貌：绘等高线，合理、光滑、顺畅、均匀。,注记,整饰与清绘,2,3,1,4,60,100,80,140,120,160,60,80,120,140,100,100.000,100.360,100.230,100.320,1:200,静心湖,图内标注,注记,主要有名称注记、数字注记、说明注记,字的方向：地名、山名：字顶朝北线状地物：随地物走向高程注记：方向与等高线平行；字头向高处；,注意事项,*主次分明*位置适宜（不掩盖图上重要地物和地貌）*字向正确（直立或斜立，避免有倒立）*字顺正确（从左至右、自上而下）,注记常用字体：地名：宋体或等线体山名：长等线体河流、湖泊：左斜体,99,97,95,96,98,第三小学,袁,河,青,河,图名图号,1：1000,测量员：绘图员：,1985年平板仪测绘法独立平面直角坐标系1985国家高程基准等高距为1m,宜春学院,图外标注,*图名图号-北图廓线上方正中央；图名在上，图号在下。*比例尺-南图廓线下方正中央；*测图说明-在南图廓线的左下方依次标注坐标系统、高程系统及成图方法、测图日期。,坐标系：1980年国家大地坐标系、城市坐标系、独立平面直角坐标系等。高程系：1985年国家高程系、相对高程系等。成图方法：野外经纬仪测图、野外数字测图、航空摄影成图等。,*测图单位-西图廓外左下角标注竖排文字测图单位名称。*测量员、绘图员等-在南图廓线的右下方列表注记测量员、绘图员、检查员等信息；,先图内，后图外；先注记，后符号；先地物，后地貌。,整饰次序:,2,3,1,4,60,100,80,140,120,160,60,80,120,140,100,100.000,100.360,100.230,100.320,1:200,平板仪与经纬仪联合测图法独立平面坐标系假定高程系等高距0.2米,测图员绘图员,09园林工程,静心湖,清绘,-为保存和复制，须在已整饰的铅笔原图上用绘图钢笔着墨。(称底图),清绘的一般顺序：,内图廓线和坐标格网注记测量控制点、界址点、方位标及独立地物房屋、道路、水系及附属设施植被及地类界地貌,地形图的测绘过程,选测图比例尺,准备图纸和打坐标格网,展绘控制点,进行碎部测量获得数据,用图式符号绘图和整饰,图外标注相关信息,!,数字化测图简介,数字化测图:（简称DSM）,以计算机为核心，以全站仪、GPS、数字化仪等为采集工具，外接输入、输出设备，在测图软件的支持下，对地形空间数据进行采集、传输、编辑处理、入库管理和成图输出的过程。,概述,数字地图-以数字形式存储在磁盘或光盘上，用以表达地物、地貌特征点的空间集合形态。,数字化测图系统组成,地面数字测图,地图数字化成图,摄影测量和遥感数字测图。,数字测图的优点,作业效率高,可直接建立数字地图（电字地图），可做为GIS的重要信息源.,便于成果的深加工利用-数字信息可供传输、处理、共享，自动提取面积、方位、坐标、距离，供管理和工程设计人员进行设计使用。,便于成果更新-便于缩放、裁剪、局部更新等处理。,点位精度高,数据输出,准备工作,数据采集,数据输入,数据处理,包括资料准备、控制测量、仪器准备等。（同传统地形测图）,1、准备工作,全站仪数字化测图,2、数据采集,点的属性：告诉计算机这个点是什么点（地物点，还是地貌点，）；点的连接关系：与哪个点相连，以什么形式相连，从而得到相应的地物。,-碎部点的信息采集,三类信息,点的三维坐标；,编码,测定,信息编码-测点的描述,地形码（3或4位）+连接码（4位）+线型码（1位）,整个编码分成几大部分:由三部分组成，码长为8位,*块结构编码,按1：5001：10001：2000地形图图式地形要素分十大类,地形码(3或4位)-测点的属性,第一位表示大类号（10类）,第二、三位表示在大类中的序号,测量控制点,例：105，1表示其在地形图图式中的分类是第1类，为测量控制点类；后两位05表示是测量控制点类的第5类。,*在测图系统中，将地物编码和它的图式符号及汉字说明都存储在计算机内。只要按一个键，编码表就可以显示出来。用光笔或鼠标点中所要的符号，其编码将自动送人测量记录中。,无记忆编码系统,连接码（4位）,-描述某测点与另一测点之间的相对关系,一般定义为：前两位为该测点号，后两位表示与之连接的点号（00表示断点）。,如1110表示该测点号为11，与点号为10的点存在连接关系。,线型码（1位）,-用来表示连线的形式,如0表示非连接；1表示直线连接；2表示曲线连接；3表示圆弧连接。,地形测图信息编码举例：,外业作业方式,电子平板法,测记法(内存法),测记法施测,*仪器观测员（兼记录员）1名*绘草图领镜（尺）员1名*立镜（尺）员12名,作业人员的配置:,其中绘草图领镜员是作业组的指挥者，需技术全面的人担任。,-适宜小面积地形测图。,方式：把野外测得的数据，通过一定的编码方式，直接记录，同时野外现场绘制地形草图，供室内成图时参考对照。,优点：它操作过程简单，无需附带其他电子设备；,-适宜不便野外绘制草图的地形复杂地区,方式：将便携式电脑或电子平板与全站仪直接通讯、现场成图。,电子平板法施测,优点：具有图形直观、准确性强等优点。,观测员1名电子平板（便携机）操作人员1名跑尺员12名,作业人员的配置：,其中电子平板操作员为测图小组的指挥。,全站仪图,*全站仪与计算机进行数据通讯。,3、数据传输,把野外观测数据传输到计算机中（及时，避免数据丢失）。,全站仪通信参数的设置,设量得X=38.6mY=41.3m则XA=700+38.6=738.6mYA=1100+41.3=1143.3m,7-4地形图的基本应用,（一）量测点的坐标,一、一般应用,1图解法：用比例尺直接在图上量测A、B距离2解析法：在图上量测A、B坐标，计算A、B距离,（二）量算水平距离,坐标反算:,1图解法：用量角器量取.2解析法：在图上量测A、B坐标，计算A、B的方位角,（三）确定直线方向,（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,49,（五）确定两点间的坡度,则：,式中：,A、B两点间的高差,A、B两点间的实际水平距离,例已知Hm48m，h=1m量得mF=d1=3m,mn=4mm。,A、B两点间的图上距离,!,例：要在A、B间选定一条满足坡度为的最短路线。,二、限制坡度选择最短路线,先计算坡度为3.33%的等高线间平离d.,解:由,作法：1.在图上连AB直线，与各等高线相交.2.绘制纵横坐标轴横坐标轴表示水平距离，比例与地形图比例尺同。纵坐标轴表示高程，高程比例一般比水平比例大510倍。3.作断面图从A沿AB直线，量与各等高线交点的水平距离标于横轴；取各点的高程为纵坐标，标点位；圆滑连接各点，即为AB线处的断面图。,三.绘制断面图,用途：道路、隧道、管线等工程设计时，进行纵坡设计、边坡设计、土石方量计算等。,水平距离从A沿AB直线量取,四、确定汇水面积,根据汇水面积、最大降雨量计算最大流水量Q根据Q设计桥涵断面。,*汇水面积：将雨水汇集一处某范围的面积。*汇水周界：将雨水汇集一处某范围的边界。,降雨时，雨水是沿山脊向两侧分流的。因此，水库或河道周围地形的山脊线所包围的面积就是该水库或河道的汇水面积。,用途：主要用于铁路、公路桥涵的设计或水库坝址设计,作法：从地形图上设计的坝址一端开始，沿山脊线，经过山顶和鞍部，连续勾出一系列分水线直至坝址的另一端而形成的一条闭合曲线。,规定了设计高程,五、场地平整时填挖边界线确定和土方量计算,整理成水平地,整理成倾斜面,要求土方就地平衡,步骤1)确定填、挖边界线；（高程为50m处的等高线为填、挖边界线）；2)在图上绘方格(22cm),内插各方格顶点高程(实地高程H);3)计算各方格顶点施工高度（即填/挖高度）h=原地面标高-设计标高(挖为+，填为-)：,规定了设计高程,例：某地整理成高程为50m的平地。,（一）方格网法,注：交点右为H、左为h；50m以上挖、以下填。,4）计算填、挖土方量：,要求土方就地平衡（设计高程要计算）,计算填挖平衡下的设计高程方法:,计算各方格的高程Hi：各方格4个顶点高程的平均值。,设计高程H0:各方格高程的平均值。,方法步骤：,2、整理成一定坡度i的倾斜面,2）根据公式计算设计倾斜面等高线间平距；3）绘制设计倾斜面等高线，并内插各方格顶点的设计高程Hi设；4）确定填、挖边界(相同高程的原地面等高线与设计等高线交点的连线)；5）计算施工高度h=Hi-Hi设；6）计算填、挖方量。,1）在地形图上绘制方格网(22cm)；并内插各方格顶点高程(实地高程Hi)；,注：交点左为h，+为挖；-为填。右上为Hi、右下为Hi设.,（二）断面法,如图：若要整成坡度为5%的坡面,2、根据场地边线ABCD，每隔一定间距（0.02米）绘出垂直于左右边线的等距平行线；3、根据画出的平行线，按一定比例绘出各断面图（各断面图的起算高程为其设计高程）4、计算每一断面图上的填挖方面积（Wi为挖方面积；Ti为填）方面积；i表示断面编号）；,方法步骤：,1、计算设计倾斜面等高线平距.,A,64.0,70.0,68.0,74.0,72.0,66.0,A,1,1,66,66,S挖,TA,TAA,T1,T11,WA,W1,5、计算出相邻两断面图间的土方量,挖方量：Vw=1/2(WA+W1)L填方量：VT=1/2(TA+TAA+T1+T11)L,平均断面积法：以相邻两个横断面应填（或挖）的面积平均值乘以该两断面间的距离。,填挖边界线:相同高程的原地面等高线与设计等高线交点的连线.,（三）等高线法,等高线法适用于:地面起伏较大，且仅计算挖方的情况。,、内插求出高程为设计高程的等高线H0（如55m）；求出高于设计高程的各条等高线围成的面积Pi；计算相邻等高线所围面积的平均值P=Pi+Pi+1，则各相邻两等高线之间的土方量为：Ai=Ph；相加求和即得总挖方量A=Ai。,方法步骤：,7-5面积测算,用途：房地产计量，国土规划，土石方计量,面积公式：相邻顶点与坐标轴（X或