土木工程测量讲义地形测量

《测量学》第七章

地形测量1124内容提要：◆地形图的基本知识◆地物平面图测绘◆等高线地形图测绘2124§7-1

地形图基本知识一、地形图概述地物

—地面上由人工建造的固定物体例如房屋、道路、桥梁、隧道、人工河岸、树林、边界桩等。地貌—地面上主要由自然力形成高低起伏的连续形态，例如平原、河流、山岭、山谷、斜坡、洼地等。地形

—地物和地貌的总称，按时代的需要，其所含信息将愈来愈丰富。地形图

—表示地物和地貌信息的载体。经典地形图是以图纸上的线条和文字为载体。而现代的地形图是数字地形图，将地形信息以数字形式贮存于光盘等载体，其信息量远比经典的地形图丰富，但必要时仍可和经典地形图一样,用图纸为载体按指定的比例尺打印输出。3124计算机屏幕显示的数字地形图同济大学沪西校区局部天佑楼4124办公楼学生公寓学生公寓教室大楼图书馆城市地形平面图5124农村等高线地形图6124从经典的全人工的白纸测图和绘图,到自动化数据采集和机助成图的数字地形图,其基本原理并未有本质改变：

(1)首先必须进行控制测量,作为整体控制；

(2)按一定的投影方法和数据采集的原则,进行测量；

(4)用行业规范,统一数据采集的内容和精度；

(3)按国家统一规定的符号表示其内容。地形测量原理但白纸测图和数字地图存在的明显差异:

(1)数据采集和成图的方法从全人工,逐步到半自动化和自动化,由此提高工作功效和成品精度；

(2)满足现代化建设日益增多的对地形信息的需求,从提供平面信息为主到全面的空间信息(从二维到三维)。7124（一）比例尺表示方法二、地形图的比例尺M=称为比例尺分母—Dd比例尺=—————=图上长度d

实地长度D

数字比例尺：1:500，1:1000，1:5000，…

105010203040m2cm1:500图示比例尺(直线比例尺)：在地形图上，比例尺的注记方法：定义：8124（三）

城市和工程建设中地形图比例尺的选用比例尺1:100001:50001:20001:10001:500城市总体规划、厂址选择区域布置方案比较城市详细规划及工程项目初步设计建筑设计、城市详细规划工程施工设计、工程竣工图用途（二）

地形图按比例尺分类大比例尺图—

l:500，l:1000,l:2000,l:5000中比例尺图

—

l:1万，1:2.5万,1:5万,1:10万小比例尺图

—

l:20万，1:50万，l:l00万大比例尺图为工程建设所需，中比例尺图为国家基本图,小比例尺图为全国地图、分省、分县图。比例尺越大,一幅图包括的面积越小，而包含的地形信息则较详细。9124(四)地形图的比例尺精度比例尺比例尺精度（cm）1:5001:10001:20001:50001:100005102050100人眼能分辨的图上最小长度为0.1mm,0.1mm乘以比例尺分母所得长度称为“比例尺精度”。10124比例尺精度对于图解地形图(以图纸为载体的图)的测图和图的使用有重要意义。例如，以图解法测绘比例尺为1∶1000的地形图时,10cm以下的长度已无法表示；又例如,要求在图上能反映5cm的细节，则选用的地形图比例尺不应小于1∶500。对于数字地形图，地形信息的数据直接来源于实地测量,不需以图纸为在载体，因而不受比例尺精度的限制。但数字地形信息一旦输出打印在图纸上，则仍应考虑。三、地地形图图图式式为便于于测图图和用用图,在地形形图上上用各各种点点位、、线条条、符符号、、文字字等表表示实实地的的地物物和地地貌,这些线线条和和符号号等统统一代代表地地形图图上所所有的的地形形要素素,总称为为地形图图图式式。《地形图图图式式》是由国国家质质量监监督检检验检检疫总总局与与国家家标准准化管管理委委员会会发布布的““国家家标准准”(GB)，其全名为为《国家基本比比例尺地形形图图式第第1部分：1∶5001∶10001∶2000地形图图式式》，以后简称称《图式》。三类图式符符号：（一）地物物符号，（（二）地貌貌符号，（（三）注记记11124124(二)地貌符号—最常用为等等高线，对对于一些特特殊地貌如如峭壁、冲沟沟等则用专专用符号表表示。(一)地物符号1.比例符号—地物轮廓大大,可按比例缩缩小；例如如房屋、道路、河流流、桥梁、、旱田等。。2.非比例符号号—地物轮廓小小但重要,用专用符号号表示；例如导线点点、水准点点、界址点点、电线杆杆等。3.半比例符号号—也称线形符号,长度可按比比例、宽度度不依比例例。例如围围墙、篱笆笆、边界等等。(三)注记—用文字和数数字对地形形符号加以以说明；例例如地名、路名、、单位名、、房屋结构构和层数、、河流的水水深等。1213124三角点卫星定位位点导线点埋石图根根点水准点常用地形形图图式式一般房屋屋室外楼梯梯简房,台阶廊柱围墙车行桥人行桥级面桥铁路等级公路路等外公路路过街天桥桥内部道路路输电线路路电线铁塔塔配电线路路通讯线路路陡坎加固陡坎坎斜坡加固斜坡坡土堆坑穴(一)典型地貌貌的名称称(二)用等高线线表示的的典型地地貌(三)阴影等高高线(四)等高线特特性四、等高高线14124(一)典型地貌貌的名称称地貌是地地形图要要表示的的重要信信息之一一。地貌貌尽管千千姿百态态、错综综复杂，，但其基基本形态态可以归归纳为几几种典型型地貌，，如山头头、山脊脊、山谷谷、山坡坡、鞍部部、洼地地、绝壁壁等。各种典型地貌的名名称12415(二)用等高线表示地貌貌等高线—地面上高程相等的的相邻点所连接而而成的闭合曲线等高线间隔(等高距)—相邻等高线之间的的高差h（一幅图中h为一常数）等高线平距—相邻等高线之间的水平距离d,(d为一变数,随地面坡度而异））地面坡度—两点间高差与平距之比i16124各种高程的水平面面与地面的相交线将相交线垂直投影影到某一高程的水平面面等高距,等高线平距,地面坡度的关系：：由于h为定值,所以i与d成反比,即：d大(等高线稀),i小(地面坡度缓和)d小(等高线密),i大(地面坡度陡峭)hhhhhh山坡剖面线aid1d2d3d4d5d617124投影在水平面上的的等高线12418比例尺地形类别平地丘陵地山地高山地l:5000.50.50.5或1.01.0l:10000.50.5或1.01.01.0或2.0l:20000.5或1.01.02.02.0表7-3地形图的基本等高高距h(单位:m)图上的等高线分为为：首曲线，计曲曲线，间曲线在图上按基本等高高距描绘的等高线线称“首曲线”,每隔四条首曲线加加粗一条等高线称称“计曲线”，在计曲线上注注有高程。个别地地方坡度较平缓，，用基本等高线不不足以显示局部地地貌特征时，可按按l／2基本等高距用虚线线加绘半距等高线线,称为“间曲线”,间曲线可以仅画出出局部线段。等高线地形图的首首曲线和计曲线12419粗线为计曲线细线为首曲线计曲线上的高程注记12420等高线地形图的的首曲线计曲线线和间曲线首曲线计曲线间曲线(间隔50m)(间隔10m)(间隔5m)1.山头和洼地的等等高线两者都是一组闭闭合曲线,从高程注记可区区分是山头还是是洼地。地形相相反，图形相似似；山头越向中中心越高，洼地地反之。为便于于区分,在曲线突出处加加绘短线—示坡线，示坡线指向低低处。示坡线211242.山脊,山谷和山坡的等等高线山脊的等高线—一组凸向低处的的曲线，其方向向改变处的连线称为山脊线。山脊为山体的的突出部分。山谷的等高线—一组凸向高处的的曲线，其方向向改变处的连线称为山谷线。两个山脊之间间的凹地为山谷谷，其最低点连线即即为山谷线。22124山坡的等高线—山脊山谷的两侧侧一组近似的平行行线(近似于一个倾斜平面)。山坡山坡山坡山脊和山谷山脊线和山谷线线称为地性线，对于正确认识和分分析地形都很重要要。分水线和集水线线12423雨水以山脊线为为分界线,垂直于等高线方方向而向下坡方方向径流。因此此,山脊线成为分水线、山谷线成为集水线。雨水由两侧山山坡流下,汇集到集水线,再向谷口流出,成为山泉和溪流流。分水线和集水线在山区区的工程设计中有重要要意义。山区一系列山脊脊线形成汇水范范围的边界线；；在大的范围内内，某些山脊线线形成河流流域域的分水岭。例如秦岭为黄黄河与长江的分分水岭。山脊线分水线山脊线分水线山谷线集水线3.鞍部的等高线12424典型的鞍部是在相对的两个个山脊和山谷的的会聚处，形如如马鞍。它的左左、右两侧的等等高线是大致相相对称的两组山山脊线和两组山山谷线。山脉的的鞍部称为“岭”。鞍部或岭在在山区道路的选选线中是一个关关节点，越岭道道路常须经过鞍鞍部。鞍部鞍部4.绝壁和悬崖的等等高线12425绝壁为地壳壳断裂裂运动动而产产生近近似于于直立立的山山体(陡岩峭峭壁),等高线线非常常密集集,以致无无法表表示。。《图式》规定,此类地地形可用““陡崖崖”““崩崖崖”等等地形形图符符号表表示。。悬崖为上部部凸出出而下部部凹入入的陡陡崖，等等高线线投影影到水平平面上上会相相交，这这种地地形也也只能用用符号号表示示。陡崖悬崖陡崖符符号等高线线相交交26124综合地地貌等高线线地形图图(四)等高线线的特特性1.同一条条等高高线上上高程程必相相等(等高);2.各条等等高线线应是是闭合合曲线线，如如不在在本幅幅图闭闭合，，必定在在相邻邻的其其他图图幅闭闭合(闭合);3.只有在在绝壁壁悬崖崖处等等高线线才会会相交交(特例相相交);4.等高线线与山山脊线线或山山谷线线成正交(两线正正交);5.同一幅幅图内内等高高距为为定值值，所所以地地面平平缓处处等高线平平距大大、陡陡峭处处平距距小(缓稀,陡密)。27124对于绘绘制等等高线线地形形图或或使用用它,必须掌掌握等等高线线的特特性:五、地地形图图的分分幅和和编号号地形图图的分分幅与与编号号是便便于地地形图图的管管理与与使用用。两种分分幅方方法：：梯形分分幅—按经线线和纬纬线划划分图图幅范范围,用于中中小比例尺尺的国国家基基本图图的分分幅。。矩形分分幅—按纵横横坐标标格网网线划划分图图幅范范围,用于城市大大比例例尺图图的分分幅。。（一））地形形图的的国际际分幅幅和编编号28124按国际际统一一规定定的经经线为为图幅幅的东东西边边界，，纬线线为南南北边界，，并以以1∶100百万比比例尺尺地形形图的的分幅幅为基基本分分幅，，衍生出出其他他比例例尺的的分幅幅。1:100万地图图国际际分幅幅和编编号东半球北纬1:100万比例尺地形形图的国际分分幅和编号29124每幅图的经度度差为6°纬度差为4°每一梯形格为为一幅1∶100万图我国领土在1:100万地图国际分幅的编号48°44°40°36°32°28°24°20°16°12°8°4°84°90°96°102°108°114°120°126°ABCDEFGHIJKLM4950514847464544北京所在1∶100万图幅编号为J50★30124北京上海上海所在1∶100万图幅编号为H511∶50万和1∶10万比例尺的地地形图编号12431每幅1∶100万图分为4幅1∶50万图，每幅经差3°纬差2°该图幅编号为为J50B001002每幅1∶100万图分为144幅1∶10万图，每幅经差30′纬差20′该图幅编号为为J50D0100041:50万～1:5000比例尺图号的的数码构成比例尺1∶5000001∶2500001∶1000001∶500001∶250001∶100001∶5000代码BCDEFGH示例J50B001002J50C003003J50D010010J50E017016J50F042002J50G093004J50H192192地形图比例尺尺代码表32124（二）地形图图的矩形分幅幅和编号大比例尺图(1∶5000以下)以坐标格网线线划分图幅(矩形分幅),图幅的尺寸为为：50cm×50cm，50cm×40cm，40cm×40cm。图幅的编编号与测区的的坐标值联系，便于按按坐标查找图图幅。矩形分分幅又有多种种编号法，例如如：33124图幅西南角坐坐标公里数编编号法基本图幅编号号法3.行列编号法比例尺1:50001:20001:10001:500图幅大小(厘米)40×4050×5050×5050×50实地面积(平方公里)410.250.0625平方公里图幅数

0.25

1

416大比例尺地形形图矩形分幅幅每幅图的面面积：124341.图幅西南角坐坐标公里数编编号法以每幅图的图图幅西南角坐坐标值(x，y)的公里数作为为该图幅的编编号，如下图图所示为1:1000比例尺的地形形图，按图幅幅西南角坐标标公里数编号号法编号。其其中画阴影线线的两幅图的的编号分别为为3.0-1.5和2.5-2.5。图幅西南角点坐标的公里数3.0-1.5图幅西南角点坐标的公里数2.5-2.5ⅠⅡⅢⅣ1:50020-10-Ⅲ-Ⅳ-Ⅰ基本分幅：1:5000,以其西南角行列开始编号,依次为行列号Ⅰ(1行1列)Ⅱ(1行2列)Ⅲ(2行1列)Ⅳ(2行2列)。1:500010111222212020-101:500010111222212020-101:2000ⅠⅡⅢⅣ20-10-ⅠⅠⅡⅢⅣⅠⅡⅢⅣⅠⅡⅢⅣⅠⅡⅢⅣ3.矩形图分幅的的行列编号法法35124§7-2图根控制测量量图根控制测量量—直接为测绘地地形图而进行行的控制测量，分为平平面控制测量量和高程控制测量。测测量方法：导导线测量,水准测量,交会定点,GNSS测量。图根控制点—为其控制点(简称图根点),具有平面坐标(和/或)高程。36124图根控制应尽尽量利用已有有的国家或城城市平面控制制加密建立。。对于独立测测区，图根平平面控制可以以在测区的首首级控制或等等级控制下布布设。图根高高程控制必须须在国家或城城市高程各等等级水准点的的基础上布设设，以取得统统一的高程基基准(城市和工程建建设地区不允允许采用假定定高程)。（一）图根电电磁波测距导导线布设成附合导导线、闭合导导线或导线网网，其主要技技术指标：一、图根平面面控制测量371241:50090080≤1/40001:100018001501:20003000250测图比例尺平均边长(m)导线全长(m)导线全长相对闭合差角度测回(J6)方位角闭合差1表6-3图根电磁波测测距图根导线线的主要技术术指标12438（二）GNSS图根平面控制测量（三）图根交交会定点平面面控制测量用GNSS方法测定图图根点平面面坐标可采采用静态、、快速静态态以及GNSS-RTK定位方法，，作业要求求应按《卫星定位城城市测量技技术规程》执行。GNSS网可采用多多边形环、、附合路线线和插点等等形式；GNSS外业观测应应采用精度度不低于(10mm+2ppm×D)的各种单频频或双频GNSS接收机，GNSS控制网平差计算算采用与地地面数据进进行联合平平差。图根交会定定点可采用用前方交会会、测边交交会、边角角交会、后后方交会等等形式。二、图根高高程控制测测量39124附合路线长

度（km）每公里高差中误差(mm)水准仪级

别水准尺闭合差或往返互差（mm）平地山地8±20DS3双面尺

图根高程控控制测量可可采用水准准测量、电电磁波测距距三角高程程测量和GNSS高程测量方方法进行。。（一）图根根水准测量量图根水准测测量应在城城市三、四四等水准点点下加密。。图根水准准测量的主主要技术指指标见表7-7。表7-7图根水准测测量主要技技术指标注：表中L为水准路线线的总长（（km）；n为测站数。。12440(二)图根电磁波测测距三角高高程测量(三)图根GNSS高程测量仪器类型角度观测距离观测指标差互差（"）垂直角互差（"）对向观测高差互差（mm）三角高程路线闭合差（mm）测角测距Ⅱ级对向1单程12525100×S图根电磁波波测距三角角高程路线线应起讫于于不低于四四等的水准点上,路线中各边边应对向观观测。表7-8图根电磁波波测距三角角高程测量量的技术指指标注：表中S为对向观测测边长(km)；L为三角高程程路线总长长(km)采用GNSS方法布设图图根高程控控制点,可联测不低低于四等水水准的高程程点,通过拟合的的方法确定定图根控制制点的高程程。§7-3地物平面图图测绘一、平板仪仪图解法测测图二、经纬仪仪测记法测测图三、地物测测绘的一般般规定四、图的注注记41124abBA32—图解法测图原理理一、平板仪图解解法测图1bS421241.平板的定位与定定向地面控制点AB,板图纸上按测图图比例尺画出相相应的ab点。定位—使Aa在一铅垂线上,定向—使图上ab平行地面AB2.按极坐标法图上上定点照准仪瞄准目标标,图上画出方向线线；量距工具测量距距离A1,按比例缩为a1,按方向线及图上上距离，在图板上上画出目标点1。3.按相似图形作图图对照实地地物，，将测定的一系列目标点连连线成图。图上得到房屋平面的矩形轮廓二.经纬仪测记法测测图1.观测和记录经纬仪安置在图图根点A,瞄准另一图根点点B,水平度盘定向，，经纬仪瞄准目标标点(1,2,3……),测得方位角；用用安装的测距仪或卷尺量距距、测高差；记记录观测数据。。3.绘图用绘图工具根据据观测数据绘图431242.计算根据观测记录用用极坐标法计算目标点的三三维坐标(故称测记法或测测算法)在图根控制点A上安置经纬仪，，量取仪器高。。瞄准另一图根根控制点B（称为定向点））进行水平度盘盘定向，转动照照准部依次瞄准准地物点1、2、3、…上竖立的觇牌或或棱镜（其高度度为已知，称为为目标高），测测定定向点与地地物点间的水平平角,同时用卷尺或测测距仪测定测站站至地物点的水水平距离及高差差。有了这些数据据以后，就可以以选择一种合适适的方法绘图。。经纬仪测图法法需要把观测数数据记录下来，，根据数据进行行绘图，所以称称为经纬仪测记记法。12444经纬仪测图法是是按极坐标法定定位的原理。用用经纬仪的水平平度盘、竖盘和和安装在经纬仪仪上的测距仪(或用卷尺)测量定点位的必必要数据，然后后用各种作图方方法进行绘图。。经纬仪测记法的的最后阶段,用测距仪测距,用便携机记录和计算，根据数数据在绘图仪上上绘图。需要测绘的地物物：自然地物—河流、湖泊、森森林、草地、陡陡坎的边界等人工地物─房屋屋、铁路、公路路、桥梁、高压压输电线路等12445三、地物测绘的的一般规定地物在地形图图上的表示原原则：凡是能依比例例尺表示的地地物，则测定定其轮廓的几几何图形图形形中加绘地物物属性符号，，例如房屋的的结构和层数数、耕地和树树林的种类等等符号。凡是面积较小小,不能依比例尺尺表示的地物物,则测定其中心心位置，绘以以相应的地物物符号,如导线点、水水准点、界址址点、电线杆杆、消防栓、、水井等。作业规范：地形测量规范范和地形图图图式是测绘地地形图的依据据。12446东大道坚55.405.35地物测绘主要要方法：测定地物几何何形状的特征点。例如：地物物轮廓的转折折点、交叉点点、直线端点点、曲线上的的曲率变化点点、独立地物物的中心点等等。连接相应应的特征点，，得到与实际际地物相似的的图形。房屋轮廓转折折点独立地物中心点曲率变化点直线端点直线端点四、图的注记记（一）注记的的排列形式（1）水平字列—各字中心连线线应平行于南南、北图廓，，由左向右排列列；（2）垂直字列—各字中心连线线应垂直于南南、北图廓，，由上而下排列列；（3）雁行字列—各字中心连线线应为直线且且斜交于南、、北图廓；（4）屈曲字列—各字字边应垂垂直或平行于于线状地物，，且依线状地物物的弯曲形状状而排列。47124（二）注记的的字向（三）名称注注记（四）说明注注记（五）数字注注记48124水平和垂直字字列字头朝北北,雁行字列按右右图所示的光线法则。市县镇村街道道名、政府机机构企业单位名名，一般用水水平字列。建筑结构、道道路等级、路路面材料、土土质、植被名名。控制点点号、、等高线高程程、散点高程程、门牌号码码等。§7-4等高线地形图图测绘一、地形特征点二、地形点的的三维坐标测测定三、等高线绘绘制49124地貌特征点一、地形点选选择选择地貌特征征点：山顶点点、鞍部点、、山脊线和山山谷线上的坡坡度变化处、、山脚线、陡陡崖边缘等。。50124竖立棱镜处为为地貌特征点山脊线山谷线山脚线陡崖边线鞍部山顶二、地形点的的三维坐标测测定地形点必须测测定其三维坐标（x，y，H）,平面上标明点点位,并将点的高程程注记其旁。。点与点之之间用一定的的临时性线条条标明是山脊脊线、山谷线线或是山脚线线（例如，用用点划线表示示山脊线，用用虚线表示山山谷线），用用临时性符号号标明山头和和鞍部等，以以便于正确绘绘制等高线。。51124地形图测绘的的常规方法按按所用的仪器器分为经纬仪测图法法和电子全站仪测测图法等。（一）地形点点的测定方法法（二）地形点点的分布和间间距52124比例尺地形点间距(m)1:5001:10001:2000153050除了必须正确选定地形形特征点,如山头、鞍部部、山脊线和和山谷线上方方向或坡度变变化处的点之之外,如果某处的地地面坡度变化化甚小，地性性线的方向也也没有变化，，但每隔一定定的距离,也要测定地形形点,使其有规定间距且均匀分布，这样才能较精精确地绘制等等高线。表7-9地形点间距规规定三、等高线绘绘制基本等高距的规定比例尺丘陵基本等高距（m）山地基本等高距（m）1:

5000.50.51:

10000.511:

2000121:

50002553124在地形图上为为了能详尽地地表示地貌的的变化情况，，又不使等高高线过密而影影响地形图的的清晰，必须须按规定基本等高距绘制等高线。。对于不能用用等高线表示示的地形，例例如悬崖、峭峭壁、土坎、、土堆、冲沟沟等，应按图图式所规定的的符号表示。。地貌特征点是一些不同高程的散点，大部分位于地性线(山脊线、山谷线）上。等高线绘制62.865.568.561.962.968.263.662.561.864.6相邻地形点之间坡度相等，因此可用“内插法”绘制等高线。首先定出相邻地形形点之间，整米等等高线通过的位置置，即内插点。然后用光滑曲线线连接相同高程的的内插点，完成等等高线勾绘。541242.等高线内插过程等高线绘制55124用内插法求得整米米高程点(内插点)，然后用光滑的曲曲线连接等高的点点，绘制成局部的的等高线地形图。。当地形测量数据通通过计算机绘图时时，则等高线的内内插计算、曲线的的光滑处理和绘制制都可以用编制软件，自动进进行，最后绘制成等高高线地形图一、数字测图概述述§7-5数字地形测量56124数字测图是一种以以电子测量仪器采集集数据，并以计算机辅助成图的方法。与图解法法测图相比，具有有明显的优点。主主要体现在以下几几个方面：（1）测图自动化数字测图的野外数数据采集可实现自自动记录、自动处处理数据、显示图图形。具有效率高高、劳动强度小、、错误出现概率小小、绘制的地形图图精确和规范等特特点；（2）成图数字化用存储器或网络提提供数字地形图，，便于传输和多用用户共享，可以传传输给工程设计单单位直接进行计算算机辅助设计；可可供地理信息系统统建库使用；可以以进行各种修改处处理，可始终保持持数字地形图的现现势性。12457（3）保持测量精度图解法测图的精度度，决定于测图的的比例尺精度（按按比例尺用手工绘绘制的精度），无无论所采用的测量量仪器精度有多高高、测量方法有多多精确，都无济于于事。数字测图则则不然，用高精度测量仪器器采集数据，在记录、储存、、处理、成图的全过过程中，可完全保持原始数据的精精度。数字地形图适应应现代社会经济建设的需需要，如在地籍测量、房产产测量、管网测量、精密工工程测量等方面，都需要高高精度的地形数据。用全站仪进行地形形数据采集二、数字测图系统统58124数字测图系统是以全站仪和计算机机为核心，在相应软件的支支持下,对地形数据进行采采集、传输、编辑辑、成图、输出、、绘图、管理的测测绘系统。用电子全站仪在测测站对周围地形进进行数字化测图，，称为地面数字测图。直接测定地物点点和地形点的细部部，最为详尽，是是几种数字测图方方法中精度最高的的一种，也是城市市大比例尺地形图图测绘的主要方法法。以后以此为主主详细介绍。各种数字测图系统统必须首先获取地地形要素的各种信信息，然后才能据据此成图。地形信信息包括测量控制制点资料、各种地地物和地貌的位置置数据和属性以及及有关的注记等。。地形要素数据采集地面测量仪器数据采集原图数据采集数字化仪数字化扫描仪数字化航空数字摄影测量三、地形要素数据据采集59124地形点编码设计应应遵循的原则如下下:分类应符合国家标标准和测图规范；；2.编码应尽可能简单单,便于记忆和现场操操作；3.不遗漏也不重复,使其具有唯一性。。四、地形点编码60124数字化成图中，测测定地形点后的成成图过程主要由计计算机软件自动完成。因此此，在数字测图时时对于点的描述必必须赋予三类信息,才能完成成自动成成图的工工作:(1)点号；(2)点的三维坐标标（x,y,H）；(3)点的属性性(分类信息息和连线线信息)等。分类码＋＋线线条码＋＋其其他编码码61124按照《国家基本本比例尺尺地形图图图式第第1部分：1:5001:10001:2000地形图图图式》第4部分“4.符号与注注记”中，将将地形符符号分为为九大类(每一大类类中再用用一位至至三位数数字或英英文小写写字母进进行细分分):1.测量控制制点—例：4.1.3导线点，，4.1.6水准点2.水系—例：4.2.1地面河流流，4.2.16池塘3.居民地及及设施—例：4.3.1单幢房屋屋，4.3.87围墙4.交通—例：4.4.1标准轨铁铁路，4.4.4高速公路路5.管线—例：4.5.1.1架空高压压输电线线，4.5.4变电所6.境界—例：4.6.5县界，4.6.7村界，4.6.9开发区界界7.地貌—例：4.7.1等高线线，4.7.3高程点点及其其注记记8.植被与与土质质—例：4.8.1稻田，，4.8.6.2经济作作物地地9.注记—例：4.9.1居民地地名称称，4.9.3.3交通线线名称称12462“六位位地形形编码码法””：前4位数字或或字母母编码码代表表地形形点的的地形形分类类（““分类码码”）：：第1位用数数字1，2，…9表示《图式》中“地地形符符号””的大大类；；编码码第2、3、4位用数数字或或字母母相对对应于于《图式》对每一一大类类中的的细分分,例如：：（一））六位位地形形编码码法《图式》编号“六位位编码码法””前4位4.3.1单幢房房屋31□□4.3.41学校4.4.4高速公公路4.4.15内部道道路4.5.8a给水检检修井井4.3.106路灯341□44□□415□58a□3106说明:编码不不顾及及图式式编号号的第第1位“4”,□为““空””12463地形点点是独立地地物时(例如导导线点点、水水准点点、路路灯等等),只要用用分类类码来来表示示它的的属性性,即可确确定该该地形形点的的地形形分类类及应应采用用的图图式符符号。。如果是是线状或或面状状地物,则本地地形点点必须须与其其他地地形点点相连连,才能形形成一一个完完整的的地物物图形形。需需要明明确本本点与与之相相关连连的点点的连连线次次序（（起点点、中中间点点、终终点、、闭合合到起起点））和连连线种种类(直线、、圆弧弧或样样条曲曲线)。在“六六位地地形编编码法法”中中，第第5、6位为““连线码码”。第5位表示示连线次次序，用一一位英英文大大写字字母作作代码码：B(begin)为连线线起点点；M(mid)连线中中间点点；E（end）为连连线终终点；；C（close）为闭闭合到到起点点；对对于不不需连连线的的独立立地物物点，，则空空缺。。第6位表示示连线种种类,用一位位数字字作代代码：：1”为直线线；““2”为圆弧弧；““3”为样条条曲线线；对对于不不需连连线的的独立立点，，则空空缺。。表7-10地形要要素““六位编编码法法”示例例编码示例示例编码的含义13□□□□导线点(独立点,不需连线)，□代表空格，以下同此31□□B1一般房屋,连线起点,用直线31□□E1一般房屋,连线中点或终点,用直线45□□B1国道（等级公路）,连线起点,用直线45□□E1国道（等级公路）,连线中点或终点,用直线415□B2内部道路,圆弧起点415□M2内部道路,圆弧中点415□E2内部道路,圆弧终点21□□B3河流,连线起点,用样条曲线21□□M3河流,连线中点,用样条曲线21□□E3河流,连线终点,用样条曲线3101B1台阶,连线起点,用直线3101E1台阶,连线中点或终点，用直线3101C1台阶，闭合到起点，用直线64124（二）其它它编码法拼音字母编编码法”的的分类是按按照地形要要素名称的的汉语拼音音的第一个个字母组合合而成。如“一般房房屋”为““YBFW”、“围墙””为“WQ”、“高速公公路”为““GSGL”等。分类码后面面再加连线线信息码。。拼音字母编编码法具有有容易记忆忆的优点，，但是其编编码不能与与国家规定定的《图式》中的编号一一一对应。。拼音字母编编码法：65124五.全站仪野外外数据采集集（一）用全全站仪采集集数据1．野外地形形数据采集集(一般方法)全站仪设置置于控制点点A,经后视定向向，瞄准目目标点P，测得方位位角Az,天顶距Ze和斜距S(观测数据)。66124测站目标全站仪自动动记录点号号和观测数据，，并进行目目标点的三维坐坐标计算，，观测者输入目目标点的代代码，全站仪将点号、坐标标和代码作为该该点的一条条“记录”储于内存。。12467设全站仪直直接瞄准目目标（即目目标高为0）,则目标点相相对于全站站仪横轴中中心的“测站独立坐坐标系”的三维坐坐标：目标高不为为0，则目标点点的Z坐标中应减减去目标高高测站目标顾及全站仪仪横轴中心心的三维坐坐标(xo,yo,zo）,则目标点的的“大地坐标”为：124682.地形点编码码输入用全站仪进进行地形点点数据采集集时，地形形点的编码还必须由观测员判判断和人工工输入。用全站仪仪测量可根根据常用的的地形编码码建立编码库库；在进行地地形测量需需要输入编编码时，可可直接调用用而不必一一一键入。。对于连续续观测的各各点需要输输入相同的的地形编码码时，因为为屏幕保留留上一点的的编码，故故不必重复复输入。在进行细部部点测量时时，应尽可可能按地物的分分类和连线线的次序进进行，这样便于于编码输入入和地物图图形的按编编码自动连连线。下图为编码码示例：其其中有一个个游泳池（分类编码码349□）、一幢房屋（分类编码码为31□□）、一个内部道路（分类编码码为415□）的交叉口口、一个池塘（分类编码码为216□）和一个喷水池（分类编码码为3110）地形测量细细部点编码码示例69124序号：1001编码：349B1游泳池内部道路房屋池塘喷水池序号：1023编码：216B312470全站仪一般可存存储3000个以上细部点的的观测数据（OBS）和点位数据（（POS），另外，配有有的存储卡也可可存储3000个点的数据。当当存储器存满时时，可将当前文文件写到存储卡卡中。对于城市市地区一幅中等等难易程度1:500比例尺的地形图图，其地物特征征点一般不会超超过1000个，因此，仪器器所提供的存储储容量是足够的的。12471六.全站仪和计算机机的数据通讯电子全站仪与计计算机之间的数数据通讯一般都都采用异步串行行传送方式,用RS-232C串行通讯接口和专用通讯电缆进行。在数据通通讯前，还需在在双方设置相同同的通讯参数。进行数据通讯时时的参数设置如如右表:计算机开机后，进入WINDOWS操作系统，执行行“附件”中的的“终端仿真程序”（Terminal.exe），点击菜单项项“窗口”、““设置”、“通通信”。全站仪图全站仪与计算机机用通讯线连接，，进行数据传输。。通讯电缆72124全站仪的通讯接口便携机12473全站仪SET230R在“状态显示””屏幕下按“配配置”软键进入入“配置模式””屏幕，选取““通讯参数”，，显示“通讯参参数设置”屏幕幕，用光标移动动键选取各项通通讯参数，如下下图所示。设置置完成后，按回回车键返回“配配置模式”屏幕幕。按“ESC”键返回“状态态显示”屏幕。。12474在“状态显示””屏幕按“内存存”软键进入““内存模式”屏屏幕，选取“文文件”,显示工作文件管管理的“文件”屏幕(a)；选取“通讯输输出”,显示输出工作文文件选择的“文文件”屏幕(b)；选取要输出的的工作文件后按按回车键，此时时所选文件名右右侧会出现“out”,按OK键确认进入“通通讯输出”屏幕(c),选取需要输出的格格式(SDR)后,按回车键，开始传输数据(d),表示正在发送数数据(┄)表示实时传输的数据个数。。§7-6数字地形测量的的机助成图一、AutoCAD绘图软件和AutoLISP语言二、原始观测数数据的转换三、地形点展绘绘和初步连线四、地形图图式式符号库五、自定义图形形函数六、地物线型定定义文件设置七、等高线自动动绘制75124一、AutoCAD绘图软件和AutoLISP语言AutoCAD是一个通用的计计算机辅助设计计的绘图系统软软件,具有使用方便、、体系开放等特特点,广泛用于机械、、建筑、土木工工程、测绘等领领域。所提供的的丰富绘图命令令和编辑功能，，能成功地应用用于数字地形测测量的机助成图图。76124AutoLISP是一种以解释方方式运行于AutoCAD内部的程序设计计语言,是用于CAD二次开发工具，，具有完备的数数学运算功能和和调用CAD的绘图功能,因此已成为数字字地形测量机助助成图中不可缺缺少的开发工具具。LISP是一种“表结构”语言，其基本本形式为括号中中的表达式：（函数［参数数1］［参数2］…）一对开括号和闭闭括号组成一个个“表”，函数数与参数之间、、参数与参数之之间用一个空格格分开，表中参参数的有无或多多少由函数的性性质所规定。12477参数也可以是是另一个表，，称为“嵌套套结构”。除除了函数可以以互相调用外外，没有其他他任何语句和和过程。因此此，AutoLISP程序是由一个个或多个顺序序排列或多层层嵌套的函数数(表)所组合而成。。执行LISP程序就是调用用一些函数，，函数可再调调用其他函数数。也就是在在对各个函数数求值过程中中实现函数的的功能，进而而实现程序的的计算和绘图图功能。自行开发的AutoLISP程序也可以认认为是AutoCAD软件中增加的的“自定义函数”,如后述的“地地形点展点和和连线程序””、绘制线形形符号的各种种程序、等高高线自动绘制制程序等。在AutoLISP程序中,可以调用AutoCAD所有的绘图功功能,即两者具有良良好的交互性性（interaction）。（函数［参参数1］［参数2］…）二、原始观测测数据的转换换全站仪所记录录的每行字符符串输入计算算机以后，必必须转换为CAD绘图所需要的的数据类型。。78124SET系列全站仪地形测量点位位数据原始记记录为每个观观测点占一行行字符串，内内容包括：采采集方式、点点号、纵坐标标、横坐标、、高程和代码码(分类码连线码码)，共分6个数据段,例如:方式点号纵坐标标横坐标高程代码08TP10011644.8822111.6648.718349B108TP10021634.8392114.6668.720349M108TP10031639.5232130.3348.680349E108TP10041649.5632127.3298.677349C108TP10051626.0862113.9978.510415B108TP10061633.3032137.4498.520415E1………………①②③④⑤⑥12479如上表所示的观测测数据原始记录文文件中的记录格式式：每行的第1～4位为数据采集的方方式，第17～20位为点号（按观测顺序编号号），第21～36位为纵坐标，第37～52位为横坐标,第53～68位为高程,第69～84位为属性编码。记录数据类型为为“字符串”。用AutoCAD绘图时，每点按其其属性依照地形图图图式的分类编号号分层展点、初步步连线和注记。这这一工作可编制名名为“按地形点坐标代码码数据文件画地形形图初级图形程序序”来完成，程序名名为：TOPOLINE.LSP。程序首先将原始始观测记录中的每每个地形点占一行行的字符串，转换换为CAD绘图所需要的数据据类型，并储存于于有关的LISP数表：然后从表中中依次取出，按地地形点分类入层并展点；最后按连线信息息将地形点所构成成的地物图形进行行初步连线。三、地形点展绘和和初步连线地形点展绘和初步步连线的屏幕显示示8012412481四、地形形图图式式符号库库（一）图式符号号库的设设计数字测图图软件的的地形图图图式符符号库是是以国家家标准《图式》为依据的的图形数数据库。。库的功功能首先先是各种种地物符符号的绘绘制,其次是这些符符号的组织、、检索、管理理和应用。通用的CAD图形软件的符符号库系统：：独立符号(点状符号)有一个定位点点,对应一个固定定的、不依比比例尺而变化化的图形符号,如导线点、电电线杆、消防防龙头、水井井等。2.线形符号(线状符号)符号依据定位位线绘制,有比较简单的的简单线型,如简易公路、、乡村小路等等；比较复杂杂的复杂线型型,如围墙等。3.填充符号(面状符号)定位线要求构构成封闭的“面域”,面域内填充表表示地块属性性的图式符号号,如稻田、草地地、树林等。。12482（二）图式符符号库的建立立基于CAD二次开发的测测图软件,在CAD系统中利用提提供用户定义义的图块(block)和填充(hatch)图案的功能建建立图式符号号库。1.图块建立AutoCAD中的图形元素素称为实体,图块是若干实实体的集合,并被赋予一个个名称。该集集合本身也成成为一个实体体,可作为一个整整体进行诸如如插入、拷贝贝、移动、删删除等操作。。图块定义有有一个插入点点,即定位点。例如制作“三三角点”符号号，用Pline命令按照图式式规定的大小小绘制3mm边长的正三角角形，用Point命令在三角形形中心绘制一一个点，并将将其设置为基基点。用“六六位地形编码码法”中的地地形分类编码码“11”为文件名，将将上述绘制图图块存入符号号库指定的目目录中，这样样就完成了三三角点符号的的制作。图式符号库中中常用地形图图符号83124124842.符号填充CAD提供了标准的填充模式式库,但不能满足地形绘图的的需要,CAD也允许建立用户自自己的填充模式式库,因而能够为《图式》中阵列式的面状状符号（例如果果园、竹林、草草坪等）建库。。填充符号库中中的植被与土土质符号12485五、自定义函函数在地形图图式式符号中有一一些符号的基基本图形或细细节虽具有固固定形式、但但其尺寸和形形状随一些参参数而变。对对此需要设计计具有若干参参数的“自定义图形函函数”的AutoLISP程序,以绘制这类图图式符号,称为“CAD参数法绘图”。《图式》中的“围墙””符号分为““a.依比例尺的””和“b.不依比例尺的的”两种。并并规定：围墙墙的宽度在图图上大于0.6mm时，依比例尺尺画两条平行行线，中间在在图上每隔10mm分节（画一小小黑方块）。。围墙的宽度度在图上小于于0.6mm时，不依比比例尺画一一图上0.3mm宽的线条，，也每隔10mm画一小黑方方块。用““b.不依比例尺尺的”画围围墙符号为为例，以围围墙两个端端点的实测测位置及绘绘图比例尺尺为参数，，设计以下下绘制大比比例尺（1:500，1:1000）地形图中中直线围墙的的自定义函函数：12486；《画直线围墙墙的AutoLISP程序》；（指定围墙墙起点和终终点，输入入绘图比例例尺，围墙墙符号宽度度不依比例例尺）(defunc:wq()；画直线围围墙程序（（围墙符号号画于测点点连线左侧侧)(setqPB(getpoint“\n指定围墙起起点:”))；输入起点点的坐标或或捕捉点位位(setqPE(getpoint“\n指定围墙终终点:”))；输入终点点的坐标或或捕捉点位位(setqS(getreal“\n输入绘图比比例尺＝＝”))；1:1000输1,1:500输0.5(seiqW(*0.15S)；单线围墙墙符号宽度度为图上0.3mm，计算其半半宽(setqA(anglePBPE))；按起终点点坐标反算算直线方位位角(setqD(distancePBPE))；按起终点点坐标反算算直线长度度(setqA1(-A(/PI2)))；计算围墙墙垂直方向向的方位角角(if(<A10)(setqA1(+A1(*PI2))))(setqPB1(polarPBA1W)PE1(polarPEA1W))；端点平移移围墙符号号半宽(command““pline”PB1“w””(*0.3S)““”PE1“””)；画围墙单单线符号宽宽0.3mm(setqDM0)；DM为起点至某某分节的长长度(while(<DMD)；围墙单线线符号在图图上每10mm分节，画0.5×0.5小方块(command““pline”PM““w”(*0.5S)“””PM1“”)；画围墙分分节小方块块(setqDM(+DM(*10S)))；计算起点点至分节的的长度(setqPM(polarPBADM)PM1(polarPMA1(*0.8S)))；分节方块块两端坐标标)；Endwhile(princ))；EndProgramm12487类似于围墙属于于线形符号的还还有铁路、栏栅、斜坡、土堤等，均可以设计计成相应的自定定义图形函数,自动绘制的图形形如下：数字地形图的计计算机屏幕显示示88124六、地物线型定定义文件设置89124地形图中的线条条应按《图式》规定的线型来绘绘制。CAD原有的线型定义义文件“acadiso.lin”不能满足地形绘绘图的需要。仿仿照CAD线型设置的方法法，设计名为““地形图图式线线型.lin”的线型定义文件件，加入AutoCAD软件包的Support文件夹中，按需需要调用。地形图图式所需需线型部分示例例：；；虚线*Dash11,0.5--0.5__________内部道道路（（1：500）A,0.5,-0.5*Dash11A,1.0--1.0__________内部道道路（（1：1000）A,1,-1*Dash21,1.0--0.5________房屋建筑虚线（1：500）A,1,-0.5*Dash21A,2.0--1.0_______房屋建筑虚线（1；1000）A,2,-1…12490；；轴线，中心线*Axis42,__.__.__.__道路中心线（1：500）A,2,-0.5,0,-0.5*Axis42A,__.__.__.__道路中心线（1：1000）A,4,-1,0,-1上列语句中,“；”后为注释；；其后，每两行定定义一种线型。其其中第一行“*”后为：线型名及及尺寸、线型示例例、用途说明；第第二行为线型定义义,“A”（Alignment）为落笔画线指令令，后面正数为画画线长度（m）,负数为空隙长度（（m）,数字“0”为一点,数字间用逗号分隔隔。选用地形图式线型型的方法如下：从从AutoCAD的“图层特性管理理器”中打开“线线型选择”对话框框，按“加载”、、“文件（F）”、“地形图式式线型”、“打开开”后的列表中选选择所需线型，按按“确定”调用。。12491七、等高线自动化化绘制野外测定的地貌特特征点一般是不规规则分布的地形点点，根据这些点绘绘制等高线可采用用方网格法和三角网法。三角网法是直接接由不规则分布的的地形点连成不规规则三角形网,再在三角形边上以以内插法求得等高高线通过的点(等值点)；通过对等值点的的追踪、连线、光光滑，绘制成等高高线。下面介绍狄洛尼三角网法。主要步骤：1.构建狄洛尼三角网网2.内插等值点3.追踪和曲线光滑其流程图12492（一）构建狄洛尼尼三角网在狄洛尼法中将离离散分布的地形点点称为“参考点””。构成狄洛尼三三角网时规定：““每个由三个参考点点组成的三角形的的外接圆内都不包包含其他参考点”。Δ1-2-4狄洛尼三角形Δ1-2-3非狄洛尼三角形狄洛尼三角网形成方法：先连两点，要求至第三点的距离离平方和为最小；构成三角形后，作外接圆，检查查圆内应无其他点；；连续构建三角形构成狄洛尼三角角网。构建狄洛尼三角网网93124（二）等值点内插插94124某一高程的等高线通过三角边的点（三）等值点追踪踪和曲线光滑95124等值点追踪曲线光滑曲线光滑12496按狄洛尼三角网法法自动绘制等高线地地形图124971249812499八、机助成图的图图形编辑按成图软件自动生生成地形图的初级级图形,这是一个完全自动动化的过程。屏幕幕上的初级图形虽虽然已经是按地物物分类入层、色彩彩区分、轮廓初具具、可以辨认。但但是，这样的地形形图并不完整，还需要进行人工屏幕编辑。原因是：1.地形数据采集时存在隐蔽区(死角)；2.采集不全符合连线规则，图形轮廓廓不全；3.采集可能有遗漏，，编码可能有错；4.需补注记和地形符号等。房屋仅测3点补绘第4点台阶仅测2点补台阶符号内部道路连线补全混2房屋结构层数注记124100在CAD屏幕按设计的自定定义函数LISP程序制成下拉式菜单,便于图形编辑时使使用124101§7-7城市三维模型构建建一、应用于城市规规划的城市地形三三维模型随着城市发展加快快，信息化建设逐逐步深入和信息量量加大，传统的城城市规划信息系统统由于在地理空间信息三三维表现方面的缺缺陷，已不能满足规划划部门对地形信息息应用的可视化需需求。开始应用虚拟现实(二、城市市建筑的的三维建建模将以往城城市地形形信息以以二维的的平面图图为主（（仅是在在图上注注记房屋屋的结构构和层数数,加注若干干高程点点，以及及在地形形起伏明明显地区区加绘等等高线

1.规划设计模型2.景观模型3.简体模型4.精细模型124102三维可视视化城市市地形模模型改进原有有的城市市地形平平面图(仅注记房房屋的结结构和层层数)124103三、建筑筑物精细细模型的的全站仪仪实测建建模（一）建建筑物三三维建模模的特征征点测定定实测建筑筑物外形形、内部部结构和和细部构构造,应用免棱棱镜电子子全站仪仪进行三三维数据据采集，，必须测定定建筑物物构件的的三维特征征点例如，在在墙脚以以及墙的的顶端测测定的点点，建筑筑物立面面上的门门窗角点点、屋盖盖(屋顶)边缘线和和斜屋盖盖的屋脊脊棱线上上的转折折点都是是建筑物物三维建建模时重重要的特特征点。。墙脚点墙顶点外墙窗角角点124104（二）建建筑物特特征点的的编码设设计建筑物构构件由于于种类繁繁多，特特征点的的空间分分布比较较密集，，采集的的数据应应按建筑筑构件分分类分层层储存,才便于数数据采集集后的图图形处理理。特征征点的代代码采用用“四位编码码法”。其中中第1～2位代码为为建筑构构件的分分类码（在AutoCAD中绘图时时也据此此分层展展点），，取建筑筑构件名名称的汉汉语拼音音首位大大写字母母作为代代码编码第3～4位代码为为连线码码，表示点点的连线线次序和和线条种种类，具具体规定定同地形形绘图的的“六位位地形编编码法””中的第第5～6位。在AutoCAD中编制LISP程序（类类似于前前述地形形绘图程程序“TOPOLINE”），实实现对测测定的建建筑物构构件实现现自动化化展点和和初步连连线。该该LISP程序命名名为“ARCHLINE”(见本书CD-ROM,“6.机助成图图LISP程序及应应用”））124105序号特征点分类编码结构名称显示颜色1QB墙壁品红色（magenta）2MC门窗青色（cyan）3LT楼梯白色（white）4YT阳台红色（red）5DP地坪绿色（green）6TJ台阶黄色（yellow）7LB楼板灰色（8）8LZ梁