地形图的基本知识

1、A.1.1  地形图及其比例尺按一定的数学法则有选择地在平面上表示地球表面各种自然要素和社会要素的图通称为地图。地图可分为普通地图和专题地图，普通地图是综合反映地面上物体和现象一般特性的地图，内容包括各种自然地理要素（如水系、地貌、植被等）和社会要素（如居民点、行政区划及交通线路），但不突出表示其中某一种要素；专题地图则是着重表示自然现象和社会现象的某一种或几种要素的地图，如交通图、水系图等。地形图是按一定的比例，用规定的符号表示地物和地貌的平面位置和高程的正射投影图。地形图是普通地图的一种。如果仅仅表示地物的形状和平面位置，而不表示地面起伏的地图，则称为平面图。图上一段直

2、线长度d与地面上相应线段的实际长度D之比，称为地形图的比例尺。地形图的比例尺分数字比例尺和图示比例尺两种。1.  数字比例尺数字比例尺的定义为                                    

3、60;            (A-1)一般将数字比例尺用分子为1，分母为一个比较大的整数M表示。M越大，比例尺的值越小；M越小，比例尺的值越大。如，1:500大于1:1000。通常称1:500、1:1000、1:2000和1:5000比例尺的地形图为大比例尺地形图，称1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万比例尺的地形图为中比例尺地形图，称1:25万、1:50万和1:100万比例尺的地形图为小比例尺地形图。我国规定1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：25万

4、、1：50万、1：100万七种比例尺地形图为国家基本比例尺地形图，地形图数字比例尺注记在南面图廓外的正中央，见图A-1。城市和工程建设一般需要大比例尺地形图，其中1：500和1：1000比例尺地形图一般用平板仪、经纬仪或全站仪等方法测绘；1：2000和1：5000比例尺地形图一般由1：500或1：1000比例尺地形图缩小编绘而成。大面积1：5001：5000的地形图也可用航空摄影测量方法成图。  图 A-1 地形图上的数字比例尺和图示比例尺 表A-1  地形图比例尺的精度与比例尺的选择比例尺比例尺精度（m）用途1:100001.0城市总体规划、

5、厂址选择、区域布置、方案比较1:50000.51:20000.2城市详细规划及工程项目初步设计1:10000.1建筑设计、城市详细规划、工程施工设计、竣工图1:5000.05 2.  数字比例尺如图A-1所示，图示比例尺绘制在数字比例尺的下方，其作用是便于用分规直接在图上最取直线的水平距离，同时还可以抵消在图上量取长度时图纸伸缩变形的影响。3.  比例尺的精度由于人眼能分辨的图上最小距离是0.1mm,如果地形图的比例尺为1：M，将图上0.1mm所表示的实地水平距离0.1M(mm)称为比例尺的精度。根据比例的精度，可以确定测绘地形图的距离测量精度

6、。例如，测绘1：1000比例尺的地形图时，其比例尺精度为0.1m，故量距的精度只需到0.1m，因为小于实地0.1m的距离在图上表示不出来。又如，当设计规定需要在图上能量出的实地最短长度为0.05m时，则所采用的比例尺不得小于0.1mm/0.05m=1:500。比例尺越大，表示地物和地貌的情况越详细，精度就越高，但测绘工作量和经费也越高。表A-1列出了几种比例尺地形图的比例尺精度，并说明可根据用途来选择地形图比例尺。 A.1.2  地形图图式为了真实又概括地在地形图上表示出复杂的地球表面形状，人们采用一些特定的符号和方法来表示地物和地貌，这些符号和方法就秒为地形图图

7、示。一个国家的地形图图式是统一的，属于国家标准。我国当前使用的1：500、1：1000、1：2000地形图图示（GB/T 79291995），是由国家测绘总局制定、国家技术监督局发布的，1996年5月1日开始实施的，以下简称图式。图式是测图和用图的重要依据，测图和用图时应严格执行图式中的规定。地形图图示中有三类符号：地物符号、地貌符号和注记符号，在绘制和使用这三类符号时，也应认真查阅图式，严格执行。1.  地物符号地物符号分为比例符号、非比例符号和半比例符号。 比例符号。可按测图比例尺缩小，用规定符号画出的地物符号称为比例符号，如房屋、公路、稻田桥梁等。非比例符号。有些地物

8、，如三角点、导线点、水准点、独立树、路灯、检修井等，其轮廓较小，无法将形状和大小按地形图比例尺绘到图上，则不考虑其实际大小，采用规定符号表示。这种符号称为非比例符号。比例符号。对于一些带状延伸地物，如小路、通讯线、管道、垣栅等，长度可按比例缩绘，宽度无法按比例表示的符号称为半比例符号。2.  地貌符号地形图上表示地貌（地面高低起伏）的主要方法是等高线法，所以等高线是常见的地貌符号。3.  注记符号有些地物除了用相应的符号表示外，对于地物的性质、名称、种类等在图上还需要用文字和数字加以注记和说明，如地名、路名、单位名、房屋结构和层数、河流的水流方向、等高线

9、的高程等，这些文字和数字称为注记符号。 A.1.3  等高线1.  等高线的概念与绘制原理等高线是地面高程相等的相邻各点连成的闭合曲线。如图A-2所示，设想有一座高出水面的小岛，与某一静止水面相交形成的水涯线为闭合曲线，曲线形状由小岛与水面相交的位置确定，曲线上各点的高程相等。例如，当水面高为70m时，曲线上任一点的高程均为70m；若水位继续升高至80m、90m，则水涯线的高程分别为80m、90m。将不同高程的水涯线垂直投影到水平面H上，按一定比例尺缩绘在图纸上，就可将小岛用等高线表示在地形图上。这些等高线的形状和高程，客观地反映了小岛的空间形

10、态。这便是等高线的绘制原理。  图A-2 等高线的绘制原理 2.  等高距与等高线平距地形图上相邻等高线间的高差称为等高距，常用h表示。同一幅地形图的等高距应相同，因此地形图的等高距也称为基本等高距。大比例尺地形图常用的基本等高距为0.5m、1m、2m、5m等。等高距越小，表示的地貌越详细；等高距越大，表示的地貌细部越粗略。但等高距太小会使图上的等高线过于密集，从而影响图面的清晰度。因此，在测绘地形图时，应根据测图比例尺、测区地面的坡度情况，按国家规范要求选择合适的基本等高距，见表A-2。表A-2  地形图的基本等高距(m)

11、              比例尺地形类别1：5001：10001：20001：5000平坦地0.50.512丘陵0.5125山地1125高山地1225 等高线平距指的是相邻等高线之间的水平距离，常以d表示。因为同一张地形图内等高距是相同的，所以等高线平距d的大小与地面坡度有关。相邻等高线之间的地面坡度为            

12、                                                  

13、(A-2)式中  h基本等高距；  M地形图的比例尺分母。在同一幅地形图上，等高线平距愈大，表示地貌的坡度愈小；反之，坡度愈大，如图A-3所示。  图A-3  等高线平距与地面坡度的关系3.  等高线的分类等高线分为首曲线、计曲线和间曲线。如图A-4所示。首曲线：按基本等高距测绘的等高线称为首曲线，用0.15mm宽的细实线绘制。计曲线：从零米算起，每隔四条首曲线加粗的一条等高线称为计曲线，用0.3mm宽的粗实线绘制。间曲线：对于坡度很小的局部区域，当用基本等高线不足以反映地貌特征时，可按1/2基

14、本等高距加绘一条等高线，该等高线称为间曲线，用0.15mm宽的长虚线绘制，可不闭合。 图A-4  等高线的分类4.  典型地貌的等高线地球表面高低起伏的形态千变万化，但它们都可由几种典型地貌综合而成。典型地貌主要有山地和洼地、山脊和山谷、鞍部、陡崖和悬崖等。见图A-5所示。  图A-5  综合地貌及其等高线表示山头和洼地图A-6（a）和（b）分别表示山头和洼地的等高线，它们都一组闭合曲线，其区别在于：山头的等高线由外圈向内圈高程逐渐增加，洼地的等高线由外圈向内圈高程逐渐减少，这就可以根据高程注记区分山头和

15、洼地。也可以用示坡线来指示斜坡向下的方向。   (a) 山头               (b) 洼地        图A-6  山头与洼地的等高线              &#

16、160;   图A-7 山脊和山谷的等高线山脊和山谷山坡的坡度与走向发生改变时，在转折处就会出现山脊或山谷地貌（图A-7）。山脊的等高线均向下坡方向凸出，两侧基本对称。山脊线是山体延伸的最高棱线，也称为分水线。山谷的等高线均为凸向高处，两侧也基本对称。山谷线是谷底点的连线，也称集水线。鞍部两个山顶之间的呈马鞍形的低凹部分称为鞍部。鞍部是山区道路选线的重要位置。鞍部左右两侧的等高线是近似对称的两组山脊线和两组山谷线，如图A-8所示。陡崖和悬崖          

17、60;                                         （a）陡崖     (b)陡崖  

18、0;    (c)悬崖        图A-8 鞍部的等高线                     图A-9  陡崖与悬崖的表示5.  等高线的特性同一等高线上各点的高程相等；等高线是闭合曲线，不能中断（间曲线除外），如果不在同

19、一幅图内闭合，则必定在相邻的其他图幅内闭合；等高线只有在陡崖或悬崖处才会重合或相交；等高线经过山崖或山谷时改变方向，因此山脊线与山谷线应和改变方向处的等高线的切线垂直正交，见图A-9（a）；在同一幅地形图内，基本等高距是相同的，因此，等高线平距大表示地面坡度小，等高线平距小则表示地面坡度大；平距相等则坡度相同。也就是说，在同一幅图中，等高线密集的地方坡度较大，而等高线稀疏的地方坡度较小；倾斜平面的等高线是一组间距相等且平行的直线。A.1.4  大比例尺地形图的分幅与编号受图纸尺寸的限制，不可能把测区内的所有地形都绘制在一幅图内，因此，需要分幅测绘地形图。地形图的分幅可分为两

20、大类：一类是按经纬线分幅的梯形分幅法，又称为国际分幅法，由国际统一规定的经线为图的东西边界，纬线为图的南北边界，由于子午线向南北极收敛，因此，整个图幅呈梯形。其划分的方法和编号随比例尺不同而不同。此种分幅一般用于中、小比例尺的地形图分幅。另一种是按坐标格网划分的矩形分幅法，一般用于城市和工程建设中的大比例尺地形图分幅。这里只介绍大比例尺地形图的矩形分幅与编号方法。图式规定：1:5001:2000比例尺地形图一般采用50×50正方形分幅或50×40矩形分幅。地形图编号一般采用图廓西南角坐标公里数编号法，也可选用流水编号法或行列编号法等。采用图廓西南角坐标公里数编号法时，x坐标

21、在前，y坐标在后，中间用“”相连，1:500地形图（西南角坐标）号取至0.01km(如10.4021.75)；1：1000、1：2000地形图（西南角坐标）号取至0. 1km(如10. 021.0)。带状测区或小面积测区，可按测区统一顺序进行编号，一般从左到右，从上到下用数字1、2、3、4编号，这种方法称为流水编号法，如图A-10（a）的“荷塘-7”，其中“荷塘”为测区地名。            （a）流水编号法     &

22、#160;                       （b）行列编号法图A-10  大比例尺地形图的分幅和编号行列编号法一般以代号（如A，B，C、D）为横行，由上到下排列，以数字1、2、3、4为代号的纵列，从左到右来编号，先行后列，如图A-10（b）中的C-4。当地形图采用国家统一坐标系时，图廓间的公里数应根据需要，在Y坐标编号上加500km,再

23、加注带号，如X：4327.8, Y:19235.0, 此处的带号为6°带第19带，y=Y-500=-265.0公里。 A.2  大比例尺地形图传统测绘方法大比例尺地形图可采用传统测绘方法、航空摄影测量成图法和数字测图方法。而传统测绘方法又可分为量角器配合经纬仪测图法、经纬仪配合光电测距测图法、大平板仪测图法和经纬仪配合小平板仪测图法等。仅为学习数字测图技术打基础的需要，这里只介绍一种基本的传统测图方法量角器配合经纬仪测图法。A.2.1  测图前的准备工作完成测区控制测量后，就可以控制点为基准，进行地形测图。测图前应做好下列准备工作。1

24、.  图纸准备进行传统地形图测绘一般采用聚脂薄膜作为图纸来代替白磅纸。聚脂薄膜图纸厚度一般为0.070.1，经过热定型处理后，伸缩率小于0.2。聚脂薄膜图纸具有透明度高、伸缩性小、不怕潮湿等优点。图纸弄脏后，可以水洗，便于野外作业。在图纸上着墨后，可直接晒蓝图。缺点是易燃、易折，在使用与保管时就注意防火防折。2.  绘制坐标方格网聚脂薄膜图纸（或白磅纸图纸）分空白图纸和印有方格网的图纸。印有方格网的图纸又有50×50正方形分幅和50×40矩形分幅两种规格。如果是空白图纸，则需要在图纸上精确绘制坐标方格网，每个方格的尺寸为10×10。绘制方格网的

25、方法有使用AutoCAD绘制法、对角线法和坐标格网尺法等。AutoCAD绘制法：在数字化地形地籍成图系统软件CASS中执行下拉菜单“绘图处理/标准图幅50×50”或“标准图幅50×40”命令，直接生成坐标方格网图形。以完成坐标方格网的绘制工作。对角线法：如图A-11（a），用该法绘方格网时，先用直尺和铅笔在图纸上轻画出两条对角线，设对角线的交点为O。过O点向各对角线截取相同的长度得a,b,c,d 4点，连接a,b,c,d 4点即得一个矩形。再分别由a,b,d三点起，沿ab, ad, bc, dc线每隔10截取等长的诸点，连接相应各点即成坐标格网。（3）坐标格网尺法：坐标格网

26、尺是一根带方眼的金属直尺，如图A-11（b）所示，尺上有间隔10的6个孔，每孔有一个斜边，起孔斜边是直线，其上刻有一细线表示该尺长度的起点，称为零点，其他各孔及末端的斜边是以零点为圆心，以10，20，50及70.711为半径的弧线。长度70.711即是50×50正方形对角线的理论长度。用坐标格网尺绘制坐标格网的步骤如下：                （a）对角线法绘制坐标格网    &

27、#160;               (b)  格网尺                  图A-11 对角线法绘制坐标格网及格网尺  图A-12 格网尺法绘制坐标格网图A-12（a），在图纸下方适当的位置绘一直线，在左端截取一点A，尺子零

28、点对准A，并使尺上各孔的斜边中心通过直线，再沿各孔斜边画短弧线，与直线相交得1，2，3，4，B等5点；图A-12（b），将尺子零点对准B，并使尺子大致垂直于直线AB，再沿各孔的斜边绘5个圆弧短线；图A-12（c），将尺子零点精确对准A，并使尺子末端与右边最上的短线相交得C点，连接BC即得格网右边各点； 图A-12（d），尺子零点对准A，并使尺子大致垂直于AB直线，沿各孔斜边画短弧线；图A-12（e），将尺子零点精确对准C，并目估使尺子平行于直线AB，再沿各孔斜边画短弧线，第5根弧线与左边最上的短弧线相交得D点，连接AD，BD即得50×50的正方形；图A-12（f），将上、下

29、和左、右相应的各点连接即成10×10的坐标格网。 为了保证坐标格网的精度，无论是印有坐标格网的图纸还是自己绘制的坐标格网的图纸，都应进行以下各项检查：将直尺沿方格的对角线方向放置，同一条对角线方向的方格角点应位于同一直线上，偏离不应大于0.2；检查各个方格的对角线长度，其长度与理论值141.4之差不应超过0.2；检查图廓对角线长度，与理论值70.711之差不应超过0.3。如果超过规定则应重新绘制，对于印有坐标方格网的图纸，则应作废。3.  展绘控制点 图A-13  展绘控制点 根据图根平面控制点的坐标值，将其点位在图纸上标出

30、，称为展绘控制点。展点时，应先根据控制点的坐标，确定其所在的方格。例如，A点的坐标为（X=214.60,Y=256.78m）,由图可知，A点在方格1、2、3、4内。从1、2点分别向右量取，定出a、b两点；从2、4点分别向上量取 ，定出a、d两点。直线ab与cd的交点即为A点的位置。用上述同样的方法展绘图幅内的所有控制点。然后，要认真检查。在图上分别量取已展控制点之间的距离，与化算成图纸上距离的已知边长或根据两点坐标计算所得的两点之间水平距离相比较，其最大误差不得超过图上的0.3，否则应重新展绘。为保证地形图精度，测区内应有一定数目的图根控制点。城市测量规范规定，测区内解析图根点的个数应不少于表

31、A-3的要求。表A-3  一般地区解析图根点的个数测图比例尺图幅尺寸(cm)解析图根点(个数)1：50050×5081：100050×50121：200050×5015 A.2.2  一种传统的碎部测量方法量角器配合经纬仪测图法测图时，将安置仪器的图根控制点称为测站点。量角器配合经纬仪测图法的原理，其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点上，绘图板安置于测站旁，用经纬仪测定碎部点的方向与已知方向之间的夹角、测站点至碎部点的距离和碎部点的高程。然后根据测定数据和测图比例尺，通过一定的计算，用量角器和

32、直尺等工具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图。 图A-14 量角器配合经纬仪测图如图A-14所示，A，B两点为已知图根控制点，测量并展绘碎部点1的过程如下。1.安置仪器观测员安置经纬仪于测站点A（设其高程为146.80m）上，最取并记录仪器高i(1.61m)；将绘图板置于测站旁。2.定向观测员将经纬仪盘左后视另一图根控制点B，置水平度盘读数为0°0000,然后再找一个固定、清晰的目标C（或者是另一个控制点）进行瞄准读数，作为检查方向。绘图员对应在展绘好图根控制点的图纸上用铅笔轻轻连结AB两点作为零方向。3.立尺立尺员依次将尺立在地物、地

33、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.观测观测员转动经纬仪照准部，瞄准立在碎部点1 的标尺，读视距间隔l (29.0cm),中丝读数v (1.61m)，竖盘读数L (87°15)及水平角 (59°15)。观测时，竖盘与水平度盘读数只需读到分。5.记录、计算记录员将测得的视距、中丝读数、竖盘读数及水平度盘读数依次填入记录手簿见表A-4。计算出测站点至碎部点的水平距离D及高程。计算步骤如下：1号碎部点的竖直角：测站点至1号碎部点的距离：测站点至1号碎部点的高差：1号碎部点的高程：表A-4

34、60; 碎部测量记录手簿        HA=146.80m，i=1.61m测点视距间隔×100  (m)中丝读数（m）水平角（ ° ）竖盘读数（ ° ）竖直角（°）水平距离(m)高差(m)高程(m)164。61.6159 1587 152 4564.53.10149.92 6.展绘碎部点绘图员用细针将量角器的圆心准确固定在图上测站点A处，转动量角器，将量角器上等于水平角 (59°15)的刻划线对准起始方向线AB（如图A-15），此时量角器的零方向便是碎部点1和A点连线的方向，然后用测图比例尺测得的水平距离求得测站点至碎部点的图上距离，在该方向上定出点1的位置，并在点的右侧注明其高程。同法，测出其余各碎部点的平面位置与高程，展绘于图上，并随测随绘等高线和地物。观测过程中应适时地对检查方向进行观测以检查度盘位置是否发生变化。 图A-15 展绘碎部点量角器配合经纬仪测图法一般需要4个人操作，其分工是：1人观测，1人记录，1人绘图，1人立尺。若测区较大，可分成若干图幅，分别测绘，最后拼接成全区地形图。为了相邻图幅的拼接，每幅图应测出内图廓外510。A.2.3  地形图的绘制在外业