第9讲 地形图应用.与数字测图.ppt

1、第九讲 地形图应用及数字化测图 2013.05.16,一、地形图的基本应用,x,y,a,1、求地形图上点的坐标,解析法：先分别求出A、B两点坐标，再计算x、y,B,图解法：直接量取图上距离 d ，再计算AB的实际距离,求地形图上两点的距离,解析法：先分别求出A、B两点坐标，再计算x、y，再反方位角。,B,图解法： 直接量取角度AB,求图上直线的坐标方位角,点在等高线上：点的高程等于点所在等高线的高程 点在等高线间：目估内插法,1,2,3,求地形图上点的高程,5、求地形图上两点的坡度,A,B,A,B,6、按限制的坡度选定最短线路,如图所示。若地形图的比例尺为1：5000，等高距h =2m，今由A

2、点到D点选一条路线，其路线的平均纵坡规定为i=4,相邻等高线间应有的图上距离为：,因其图上距离为10mm，使两脚规开口长度为10mm，从A点起用两脚规画圆弧与较高的等高线上交出1点，再从1点用同法在较高的等高线上交出2点，如此继续下去即得3、4、5D的交点位置。若直线34长度大于两脚规距离，说明34直线坡度小于4，图上可有两条路线可走，最后根据路线的选线设计要求，从中选定一条路线。,二、 图形面积的量算,1、方格纸法数方格的个数，计算面积。 2、平行线法分解成梯形，计算面积。,(方格纸及平行线法计算面积举例),3、解析法,面积公式： 相邻顶点与坐标轴（X或Y）所围成的各梯形面积的代数和。,写成

3、以下四种形式的通用公式：,4,4、求积仪法,（1）机械求积仪,（2）电子求积仪,三、利用地形图绘制某方向的断面图,四、确定汇水面积,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AB段外)应与山脊线（分水线）一致，且与等高级垂直； 2) 边界线是经过一系列的山脊线、山头和鞍部的曲线， 并在河谷的指定断面(公路或水坝的中心线)闭合。,五、 土方量计算,（一）方格网法,填挖方基本平衡时的设计高程,把每一个方格四个顶点的高程相加，除以4，得每一个方格的平均高程；再把n个方格的平均高程加起来，除以方格数n，得设计高程。,即有：,填挖高度h=H地-H设 h正数为挖，负数为填。,计算填、挖

4、方量,（1）方法一（用公式:V=Sh） 1）根据填挖界线，计算那些4个顶点均为正的各个方格的挖方量。 2）计算那些4个顶点均为负的各个方格的填方量。 3）分别计算填挖界线上4个顶点有正有负的方格的挖方量和填方量。 4）将挖方和填方分别相加，得总挖方和总填方。,（2）方法二,角点：V=hA/4 边点：V=h2A/4 拐点：V=h3A/4 中点：V=h4A/4 A为一方格的面积。 再将填方和挖方分开求和V，得总填方和总挖方。,2.基本方法： 1)绘填挖分界线。绘出H=33.17m分界线 2)测算填挖面积。即测算等高线与方格围成的填挖面积。 测算挖的面积是 测算填的面积是 3)计算填挖土方。墩台形体

5、积公式,二、等高线法,1.基本思想：在图中，只要得到高程65m、70m的等高线围成的区域面积S65、S70，则二等高线围成的平面成墩台形体积是,在 AEM和ADN间的,在 EIM和FIL间的,四、断面法,1.基本思想： 从图可见，按AB方向展绘的断面图形象地反映了AB 方向地形断面形态。可以想象，根据这种形态可以测算该断面面积SAB。同理，沿EF 方向展绘的断面图也可以测算断面的面积SEF。如果断面EF与AB之间的间隔距离为L，则这二个断面之间的土方量是 V=1/2(SAB + SEF)L,六、数字高程模型及其应用,（一）数字高程模型的概念 数字高程模型（DEM，Digital Elevati

6、on Model）最初是为了高速公路的自动设计提出来的（Miller，1958）。 数字高程模型是区域地表面中地理对象海拔高程的数字化表达。 DEM可以用于各种线路的设计、各种工程面积、体积、坡度的计算，任意两点间可视性判断及绘制任意断面图。,地表形态表达方式,（二）DEM的应用,可以较好地将地表三维可视化；能够方便地计算坡度、坡向等各种地形因子；求算体积、表面积；制作坡度图、断面图；与其他专题信息进行叠置分析； 规划中的项目选址（道路、水库）、开发建设中土方量计算、通视性的判断. 在防洪减灾方面，DEM是进行水文分析不可或缺的基础：汇水区分析、水系网络分析、淹没分析 它被用于各种线路选线（铁

7、路、公路、输电线）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断及任意断面图绘制。,（三）DEM的数据结构,正方形格网模型（Grid DEM） 不规则三角网模型（TIN DEM）,（四）DEM的数据采集及处理,DEM数据采集方法: 1）直接从地面测量 GPS测量、 全站仪野外测量 2）由摄影测量与遥感方式获取 3）从现有地形图上采集,（五）DEM的数据处理,DEM的建立离不开对离散化的原始数据的处理，即采用数学内插函数获得规则格网点高程从而建立DEM模型。 内插函数方法主要有： 整体内插、 分块内插、 逐点内插。,（五）DEM在线路工程建设中的应用,在公路、铁路等的勘测设计中，

8、通过高精度的数字地形模型，可以绘制各种比例尺的等高线地形图、地形立体透视图，可以绘制地形的三维轴视图和纵、横断面图。确定汇水范围和计算面积。 利用该模型，设计人员可以进行土方量计算与调配、道路的多种方案比较和选择，并通过设计表面模型和DEM的叠加，实现道路的景观模型以及动画演示。,航空影像三维立体景观,用于工程项目中的开挖填方、线路勘测设计、水利建设工程等。,流域水文特征及土木工程,立体计算线路挖土、石方量,第二部分 数字测图,数字测图是在采集解析数据的基础上，依靠地形数据的传输、处理、编辑的平台，产生数字的图形。它的基本特征是数据从采集、传输、处理到图形编辑输出，不需要过多的人工干预，整个过

9、程在人机交互的环境中基本实现自动化。,一、数字测图基本作业模式,由数字工程测绘仪器（全站仪、测距电子经纬仪等）、电子手簿（或笔记本、掌上电脑）、计算机和数字测图软件构成的内外业一体化数字测图作业模式； 由全球定位系统（GPS）实时差分定位装置（RTK）、计算机和数字成图软件构成的GPS数字测图作业模式； 由航片（航空摄影地面影像）或卫片（卫星地面影像）和解析测图仪、计算机（或数字摄影测量系统）组成的数字摄影测图作业模式。 通过对已有的模拟地形图进行数字化来获取数字地形图。,数字测图作业模式,全站仪 + 笔记本电脑(或PDA等）,大比例尺地形图数字测图一般采用的作业模式,全站仪成为大比例尺数字地

10、形测图主要采用的野外数据采集设备 ；基本操作： 设站（测站置程序） 定向（测站定向程序） 极坐标方式逐点进行碎部点测量 存储记录观测数据（角度、距离）以及系统实时计算得出的碎部点坐标（以点为单位存储，点号很重要） 数据端口与计算机通信实现数据传输； 采用配套的地形图成图软件处理生成数字地形图；,数字地形图的特点,（1) 测量精度高 （2) 定点准确 （3) 绘图高效且规范 （4）图幅连接自由 （5) 便于比例尺选择 （6）便于地图数据的更新 （7）便于图形的传输 （8）便于数据共享,二、内外业一体化数字测图,（一）体化数字测图特点 采用数字仪器采集野外地形数据；如全站仪、GPS实时差分（RTK）定位系统、以及目前已经出现的激光扫描仪等； 地形数据从采集、存储、传输、处理到成图、形成“数据流”，对数据的人为干预少； 地形图成图软件系统实现自动展点、自动绘制符号、自动绘制等高线等，少量的人机交互编辑成图,数字化测图对作业员专业理论水平、计算机操作水平提出了更高的要求 测距、测角精度很高,控制点的数量、密度减少。若采用RTK作 业, 由于其作业半径达到数公里, 所以需要的已知点更少 碎部测量时不受图幅边界的限制，外业不采用分幅作业，地形绘制完成后，采用