地形图测绘原理

1,工程测量,第十章地形图测绘原理主讲：王华,主要内容,概述地形图图式碎部测量数字化测图简介,主讲人：王华,2,3,主讲人：王华,1.概述,1.地形图的概念,地形图是普通地图的一种。它是根据正射投影（保角）原理，以一定的测量方法（地形测量或摄影测量），将地球局部表面的自然现状和社会经济状况（即水系、地貌等自然地理要素和居民地、独立地物、道路等社会经济要素）通过概括和取舍，按一定比例缩绘，并用专门的符号表示的平面图形。图上不仅反映出地面物体的形状、大小、位置和相互关系，而且能反映地面的高低起伏状况。,主讲人：王华,4,2.地形图的比例尺,地形图总是依一定比例缩绘而成，其缩小的程度用地形图的比例尺表示。地形图的比例尺是指地形图上任一线段的长度d与地面上相应线段的实际水平长度D之比，用1:M表示，即：1:M=d:DM称为比例尺的分母。比例尺一旦确定，即可进行以下换算：d=D/M及D=Md比例尺有大、中、小三种。小于、等于1:100000时称为小比例尺；1:500001:10000为中比例尺；1:5000、1:2000、1:1000和1:500为大比例尺。一般的建设工程多用大比例尺地形图。,主讲人：王华,6,3.地形图的精度,一般认为，人眼的分辨率为图上的0.1mm，即小于图上0.1mm的线量无法表示、无法分辨。因此，通常将图上0.1mm所对应的实地长度叫做地形图的精度，又称比例尺精度。地形图精度实际上是指因人眼分辨率不够高所引起的实地长度误差mD,其大小为人眼分辨率与比例尺分母的乘积，即：mD=0.1mmM,主讲人：王华,7,4.地形图的图名与图号,一幅图所能包容的实地面积总是有限的。当测区较大时，完整的测区地形图是由多幅图纸上下左右拼接而成的，如下图所示。,主讲人：王华,8,4.地形图的图名与图号,为便于管理和使用地形图，需要给所有的地形图编上图名和图号。,主讲人：王华,9,图名即本幅图的名称，通常以所在图幅内最著名的地名、厂矿名或村庄名来命名，如大王庄、市政府、东风大酒店、发电厂、广东工业大学大学城校区等。图名通常标注在该幅图北图廓上方的正中央。图号是指按一定的分幅方法确定的地形图编号。,图名,图号,4.地形图的图名与图号,所谓分幅，就是划分图幅，即划定各幅图的范围，其方法有梯形分幅、矩形（含正方形）分幅和自由分幅。中、小比例尺的地形图一般按梯形分幅，而大比例尺地形图则多采用矩形（正方形）分幅。工程上用得较多的是矩形（正方形）分幅，规格有40cm50cm和50cm50cm两种。,主讲人：王华,10,4.地形图的图名与图号,主讲人：王华,11,图号,采用矩形（正方形）分幅时，大比例尺地形图的编号一般采用“图幅西南角坐标公里数编号法”，即根据图幅西南角的坐标（x，y）用“xy”作为图幅的编号。如某幅图的西南角坐标为x=21150m,y=31000m，则该幅图的编号为：（21.1531.00）。编号时，比例尺为1：500的地形图，坐标值取至0.01km；1：1000和1：2000的地形图取至0.1km。图号一般标注在该幅图北图廓上方的正中央，位于图名的下面。,4.地形图的图名与图号,主讲人：王华,12,在每幅地形图图廓的左上方，一般都有一个接图表，用来说明本幅图与相邻图幅的关系，供查找相邻图幅时用。中间画有斜线的一格代表本图幅，其余的八格则注明相应图幅的图名或图号（没有相邻图幅时则空缺），如右下图所示。,接图表,13,主讲人：王华,2.地形图的图式,1.概述,地形是地球表面地物和地貌的总称。地物是地表上的固定性物体，如居民地、建筑物、电线杆、道路、江河等；地貌在测绘学中是对地球表面各种起伏形态的通称，按其形状和规模可分为山地、丘陵、高原、平原、盆地等，而在地理学中“地貌”即“地形”。在地形图上用以表示地物、地貌的专门符号和规定称为地形图图式，属于国家标准。地形图图式中的专门符号包括地物符号、地貌符号和注记符号等。,主讲人：王华,14,15,2.地物符号,比例符号：能按规定的比例尺缩绘其实际形状和大小的地物号。用比例符号测绘的地物轮廓往往较大，如房屋、稻田、湖泊等。非比例符号：不能按地物实际占有的空间依规定的比例尺缩绘于地形图上的地物符号，如导线点、水准点、消防栓、路灯、电杆等。此类地物的实际轮廓较小，无法按其大小进行缩绘，但其位置及作用又很重要，必须在图上标出，故只能不考虑其大小，而采用规定的符号表示之。线形符号（又叫半比例符号）：长度可按比例缩绘、但宽度不能依比例尺表示的地物符号，如电力线、通讯线、围墙、小路、田埂等。该类地物符号的中心位置一般为相应地物的实地中心。注记符号（地物注记）：用以说明地物的性质、用途、材料、结构、种类或数量等的文字、数字或专用符号，如、砖3、土2、茶、厂名、道路名、河水流向等。,主讲人：王华,16,17,3.地貌符号,地貌是指地表面的高低起伏状态。,主讲人：王华,18,3.地貌符号,在图上表示地貌的方法有多种，在地形图上通常用等高线表示。1.等高线的概念等高线是由地面上高程相同的相邻点连接而成的连续闭合曲线。等高线上各点的高程相等。下面借助水平面与山头相截时的情形来理解等高线的意义。,主讲人：王华,19,设想有一座位于平静湖水中的小岛（山头），山顶被湖水恰好淹没时的水面高程为80米，然后湖水逐渐下降，山头便会露出水面，出现一条闭合的水与山的交线，曲线上各点的高程是相等的，该曲线称为等高线。假设湖水每降落5米便记录一次山与水交线的平面位置与高程，则可得到一组高程相差5米的等高线：75米、70米、65米、60米。,20,相邻两条等高线之间的高差大小可根据需要或地形确定。,3.地貌符号,2.等高距与等高线平距（1）等高距：相邻等高线之间的高差叫等高距。在前面的举例中，等高距是5米（10米）。实际测绘大比例尺地形图时的等高距可以是5米、2米、1米或0.5米。具体应选用哪种等高距，要根据测图比例尺和测区的地形情况来确定，如教材第217页表10-2所示（规范规定采用的等高距叫基本等高距）。但在同一幅图中，一般只能采用同一种等高距。等高距越小，用等高线表示的地形细部就越详尽；反之则粗糙。（2）等高线平距：相邻等高线之间的水平距离叫等高线平距。等高线平距不是固定的，而是随实地坡度（定义为高差与平距之比）的大小而异。地面坡度越大，相应的等高线平距就越小，反之亦然。因此，可以根据地形图上等高线的疏密判定地面坡度的陡缓。,主讲人：王华,21,22,3.地貌符号,3.等高线的种类（1）首曲线：按基本等高距（即统一规定的等高距）绘制的等高线，其线宽为0.15mm。（2）计曲线：高程能被5倍基本等高距整除的等高线。计曲线需加粗描绘，线宽为0.3mm。为便于判读，计曲线上可注记高程，字头朝高处。相邻两条计曲线之间有4条首曲线。（3）间曲线：按二分之一基本等高距绘制的等高线称之，用线宽为0.15mm的长虚线表示。当首曲线不足以表示地貌的局部特征时（如坡度较缓但不均匀）用之，可以不闭合。,主讲人：王华,23,24,3.地貌符号,4.等高线与地貌的关系,主讲人：王华,25,3.地貌符号,4.等高线与地貌的关系（1）山头与洼地山头与洼地在地形图上都是用近似同心的闭合等高线表示。若内圈闭合曲线的高程比外圈（闭合曲线）大，则为山头；反之，若内闭合曲线的高程小于外圈，则为洼地。有时为便于识读，可用示坡线来区分山头与洼地。示坡线是垂直于等高线的短线，用以指示坡度下降的方向，如下图所示。,主讲人：王华,26,3.地貌符号,4.等高线与地貌的关系（2）山谷与山脊山脊是沿着一个方向延伸的高地，山脊的最高棱线称为山脊线。若一组等高线在弯曲处都是凸向低处，则该组等高线表示的地貌是山脊，如左下图。山谷是沿着一个方向延伸的低洼地，位于两个山脊之间。贯穿山谷最低点的连线称为山谷线。描述山谷的等高线为一组凸向高处的曲线，如右下图。,主讲人：王华,27,3.地貌符号,4.等高线与地貌的关系（3）鞍部鞍部是相邻两山头之间呈马鞍形的低凹部分。用等高线表示鞍部时，是用一组大的闭合曲线套着两组小的闭合曲线，这两组小闭合曲线之间的低处就是鞍部,主讲人：王华,28,3.地貌符号,4.等高线与地貌的关系峭壁：坡度大于70o的陡峭崖壁；陡崖：地表坡度达90o。悬崖的形状如右下图所示。上部的等高线投影到水平面上时会与下部的等高线相交，下部凹进的等高线用虚线表示。,主讲人：王华,29,30,主讲人：王华,3.碎部测量,概述,控制测量工作结束后，就可根据等级控制点和图根控制点（在等级控制点的基础上测设的直接用于测绘地形图的控制点称之。等级低，密度大）测量待测范围内地物、地貌特征点的平面坐标与高程，并按确定的比例尺展绘在图纸上，然后依图式符号连线并绘制成地形图。测绘地形图的方法有经纬仪测绘法、平板仪测绘法、全站仪数字化测绘法和摄影测量方法等。本节主要介绍工程上用得较多的经纬仪（结合绘图板）测绘法。,主讲人：王华,31,1.测量前的准备工作,1.准备图纸、图板目前，各测绘部门采用聚脂薄膜作为野外测图纸。聚脂薄膜的透明度好，伸缩性小，不怕淋雨，结实耐用，厚度约为0.070.1mm，其上刻有内外图廓线以及规格为10cm10cm的正方形格网线，纵向和横向均有5格，故一张薄膜上共有25个方格（也有20个方格，即规格为40cm50cm的），如下图所示。,主讲人：王华,32,1.测量前的准备工作,野外用的绘图板为正方形木版，其尺寸略大于聚脂薄膜，厚度一般为2cm。绘图时，需将聚脂薄膜铺在绘图板上，四周用胶带纸粘牢或用金属夹子夹住。薄膜与图版之间最好铺一张白纸作为底衬。,主讲人：王华,33,1.测量前的准备工作,2.展绘控制点展点前，要按图的分幅位置在聚脂薄膜上标上图号，并将坐标格网线的坐标值注在相应格网边线的外侧。展绘控制点时，一般先根据控制点的坐标值大数确定其所在的方格，然后根据坐标值尾数依比例尺绘出两条与格网线平行的细线，其交点即所展绘的控制点。展绘控制点通常运用复式比例尺或三棱尺，不能用普通直尺。,主讲人：王华,34,1.测量前的准备工作,2.展绘控制点,主讲人：王华,35,1.测量前的准备工作,2.展绘控制点一幅图内的控制点展绘完毕之后，应量出相邻控制点（如AB、AD)之间的距离进行检核，误差不能超过图上0.3mm。,主讲人：王华,36,3.准备仪器工具仪器工具包括J6经纬仪、脚架、标尺（塔尺）、测伞、计算器、大量角器、直尺、两角规、铅笔、小刀、橡皮、小钢尺、大头针（或小针）等,2.碎部测量与碎部点的选择,（一）碎部测量所谓碎部测量是指在测站点（等级控制点或图根点）安置经纬仪，在旁边架设绘图板，测量出测站周围所有的地物、地貌特征点（这些特征点又叫碎部特征点，简称碎部点或细部点）的平面位置和高程，再依选定的比例尺展绘在图纸上。,主讲人：王华,37,1.安置经纬仪：在测站点（例如A）对中（精度要求不高）、整平；量取仪高i（地面标志顶端至仪器横轴的垂距）。2.定向：精确照准另一个已知控制点（例如B），尽量瞄底部；配置水平度盘至0o0000。以第三个方向作检查。3.立尺：立尺员将标尺（塔尺）竖立在所选的碎部点（p）上。,2.碎部测量与碎部点的选择,（一）碎部测量4.观测：转动仪器照准p点标尺，读视距间隔l（下丝读数减上丝读数）、中丝读数v、竖盘读数L和水平度盘读数。5.记录计算：记录上述观测数据后，用计算器计算A至p的平距和p点的高程：DAp=100lcos2(90oL)Hp=HA+DAptg(90oL)+iv6.展绘碎部点（p）：如下图所示，用大头针将量角器的圆心插在图上的测站（a）处，在图板上转动量角器，使量角器上等于水平角读数值的刻划线对准图上的起始方向线（ab），此时，量角器上的零方向便是测站至碎部点的方向；在该方向上量取起点为a（量角器中心）、长度为DAp/M的线段，其端点即为碎部点p在图上的平面位置；用铅笔尖或小针在p点处刺点，再在点的右侧注上高程值（当水平角值大于180时，使用量角器的红色数字和反向的长度刻划！）。以上是一个碎部点的测绘工作，同法可测绘其它碎部点。,主讲人：王华,38,39,量角器上第二排角度注记数为红色。左侧的长度注记也是红色。,2.碎部测量与碎部点的选择,（二）碎部点的选择对于地形测量而言，碎部特征点的选择是一件十分重要的事情（因为实地上并没有标明何处是碎部点。测量上常说“立尺的是师傅”）。地物特征点应选在能代表地物平面位置、反映地物形状或性质的地物轮廓线的方向变化处（如房角点、道路转折点、交叉点、河岸线转弯点等）以及独立地物（如路灯、电杆）的中心点等处。对照实地情况连接这些特征点，便能得到与实地形状相似的地物形状缩小图。地貌特征点应选在能体现地貌形态、反映地貌特征的地形点上，如山顶、鞍部中心点，山脊、山谷上的坡度变化点（即变坡点）以及山坡与平地的交叉处等。根据这些特征点的高程勾绘等高线，即可在图上表示出地貌来。,主讲人：王华,40,2.碎部测量与碎部点的选择,（二）碎部点的选择下图中，房角点1、2、3和道路转折点1、2、3都是地物特征点，即需要立尺的碎部点。,主讲人：王华,41,2.碎部测量与碎部点的选择,（二）碎部点的选择对地貌而言，山顶（2、6）、山谷（3）、山坡坡度变化点（4、5、7）以及山坡与平地的交界点（1、8）等都是特征点。,主讲人：王华,42,3.绘制地形图,（一）地物描绘根据所测碎部点，对照实地的地物形状连线（测不到或可省略不测的点或线，可以采用推平行线、画垂直线或延长线的方法绘制！）。不能按比例绘制的地物，依图式用相应的非比例符号表示。,主讲人：王华,43,19.96,20.05,19.85,砖1,3.绘制地形图,（二）等高线的勾绘等高线是高程相同的相邻点连接而成的闭合曲线，测绘等高线时并不是在实地测出一系列高程相等的地面点之后再将它们连成等高线，而是通过测定若干具有特征意义的地形点（如山顶、山脚、鞍部、变坡点及变向点等）的平面位置和高程，用内插法求等高线的通过点，然后对照地形勾绘等高线。不能用等高线表示的地貌，如悬崖、峭壁、冲沟等则按规定的图式符号表示。由于地貌碎部点是选在地面坡度变化处，因此，相邻两碎部点之间可视为均匀坡度（地表、高差与平距构成直角三角形），根据平距与高差成比例的原理，通过线性内插可以求出各条等高线经过时的位置。,主讲人：王华,44,45,如下图所示，地面上两变坡点A和C的高程分别为207.4米和202.8米，展绘到图纸上为a点和c点；若取基本等高距为1米，则其间有高程为203、204、205、206和207米的五条等高线通过；根据平距与高差成正比的关系，先目估定出高程为203米的m点和207米的q点，然后将mq的间距四等分，便可求得204、205和206米三条等高线的对应点n、o和p。,46,同法定出其它相邻地貌特征点之间相应等高线经过时的位置，再将高程相等的相邻内插点连成光滑的曲线，即为等高线。很显然，测点越多，勾绘的等高线就越准确。,47,绘等高线时，要对照实地地形勾绘等高线的弯曲方向和弯曲程度，不能简单地连成折线，也不能出现等高线相交或中断的情况（但等