地形图基础知识培训教材.ppt

1、地形图基础知识培训教材,第一章,地形图基础知识,第一章 地形图基础知识,1、地图定义,地图是按照一定的数学法则、运用制图综合理论、应用地图符号系统，将地球表面缩绘于平面上，以达到反映各种自然和社会现象的空间分布、组合、联系、变化和发展的科学作品。,第一章 地形图基础知识,2、地图分类,随着计算机技术和新存储技术的发展，是使地图不仅可以用线划符号表示，还可以用影像、数字的形式表示。 地图按其内容分为普通地图和专题地图两大类。,普通地图是以相对均衡的详细程度表示地球表面各种自然地理现象和社会经济现象的地图，即以居民地、交通网、水系、管线垣栅、地貌、境界、土质与植被等要素作为主要表示对象的地图。其中

2、相对详细表示自然地理和社会经济要素是普通地图称为一览图（或地形图）；内容比较概略，但主要目标很突出，以反映各要素基本分布规律为主的普通地图称为地理图；介于两者之间的普通地图称为地形一览图（或地形地理图）。,第一章 地形图基础知识,A)、普通地图,B)、专题地图,第一章 地形图基础知识,专题地图是根据专业方面的需要，突出反映一种或几种主题要素或现象的地图。其中，主题要素表示的很详细，而其它要素的需要作为地理基础进行选绘。常见的专题地图有：交通图，航海图，旅游图，规划图，地籍图，宗地图等。,3、地图内容,第一章 地形图基础知识,虽然地图的种类很多，内容形式各异，但归纳起来无外乎三要素：数学要素，地

3、理要素、辅助要素。 数学要素是决定图形分布位置和几何精度的数学基础，是地图的“骨架”，其中包括地图投影及坐标网，比例尺，大地控制点等。 地理要素有可将其区分为自然要素，社会要素，及环境要素等。自然要素包括海洋和陆地水系，以及地形地貌，土质植被，资源分布等，社会经济要素包括居民地，交通，行政境界，以及政治，人口，城市，历史文化，经济等方面的现象或物体。环境要素是指人类生活的环境状况，包括自然灾害，自然保护，污染与保护，疾病与医疗等。 辅助要素是为了便于读图与用图而设置的。如图例就是显示地图内容的各种符号的说明，图名，地图编制和出版单位，编图时间和所用编图资料的情况，出版年月，文字说明等。,4、地

4、图比例尺,第一章 地形图基础知识,定义：简单地理解，图上尺寸与相应的实地距离的比值。 地图比例尺常见的有以下几种分类： A: 1：500、1:1000、1:2000 B: 1：5000、1：10000、1：25000、1：50000,5、地图坐标系,第一章 地形图基础知识,地面上的一点的表示方法：空间直角坐标系与地理经纬度,经纬度的概念： 经度：过P点的子午面与通过英国格林尼治天文台的子午面的夹角，称为过P点的地理经度。 纬度：设椭球面上有一点P，通过P点作椭球面的垂线，称之为过P点的法线。法线与赤道面的交角，叫做P点的纬度。 平面上的一点的表示方法：常用1954北京坐标系和1980西安坐标系

5、。,6、地形图的分幅和编号,第一章 地形图基础知识,目前，我国采用的地形图分幅方案，是以1：1000000地形图为基准，按照相同的经差和纬差定义更大比例尺地形图的分幅。一幅百万分之一地形图划分4幅1：500000地形图，每幅为经差3度，纬差2度；一幅百万分之一地形图划分为36幅1：200000地形图，每幅经差1度，纬差40分。 由于南北两半球的经度相同，规定在南半球的图号前加一个S，北半球的图号前不加任何符号。一般来讲，把列数的字母写在前，行数的数字写在后，中间用一条短线连接。,7、地图符号,第一章 地形图基础知识,地图符号是地图的语言，它是表达地图内容的基本手段。地图符号是由形状不同、大小不

6、一和色彩有别的图形和文字组成，注记是地图符号的一个重要部分，它也有形状、尺寸和颜色之区别。在构成地图符号的6个图形变量，即形状、尺寸、方向、亮度、密度和色彩中，尤以图形的形状、尺寸和色彩最为重要，被传统的地图符号理论称之为地图符号的3个基本要素。,8、符号的分类,第一章 地形图基础知识,8.1按符号的定位情况分类,定位符号：是指图上有确定位置，一般不能任意移动的符号，如河流、居民地及边界等，地图上的符号大部分都属于这一类。 说明符号：是指为了说明事物的质量和数量特征而附加的一类符号，它通常是依附于定位符号而存在的，如说明森林树种的符号等。,第一章 地形图基础知识,8.2 按符号所代表的客观事物

7、分布状况分类 面状符号：是一种能按地图比例尺表示出事物分布范围的符号。 点状符号：是一种表达不能依比例尺表示的小面积事物（如油库等）和点状（如控制点）所采用的符号。这种符号一般为不依比例尺符号。 线状符号：是一种表达呈线状或带状延伸分布事物的符号，如河流，其长度能按比例尺表示，而宽度一般不能按比例尺表示，需要进行适当的夸大。因而，线状符号的形状和颜色表示事物的质量特征，其宽度往往反映事物的等级或数值。这类符号能表示事物的分布位置、延伸形态和长度，但不能表示宽度，一般又称为半依比例符号。,9、地形图的内容和表示方法,第一章 地形图基础知识,比例尺是实际的地形情况在图上缩小的程度。因为地面上地形与

8、地物是不可能按实际大小在图上绘出，而必须按一定比例缩小，因此地形图上的比例尺也就是地面上的实际距离缩小到图上距离之比数，一般有数字比例尺，直线比例尺和自然比例尺，往往标注在地形图图名下面或图框下方。 1)、数字比例尺是用分数表示，分子为1，分母表示在图上缩小的倍数，如千分之一则写成1：1000，二千分之一写成1：2000。 2)、线条比例尺或称图示比例尺，标上一个基本单位长度所表示的实地距离。,9.1、地形的符号,第一章 地形图基础知识,A)、等高线的含义及其特征 等高线是地面同一高度相邻点之连线，等高线的特点为：（1）同线等高。即同一等高线上各点高度相同。（2）自行封闭。各条等高线必自行成闭

9、合的曲线，若因图幅所限不在本幅闭合必在邻幅闭合。 （3）不能分叉，不能合并。即一条等高线不能分叉成两条，两条等高线不能合并成一条(悬崖，峭壁例外)。 等高线是反映地形起伏的基本内容，从这一意义上说地形图也就是等高线的水平投影图(当然，还要附加一些内容)。黄海平均海平面是计算高程的起点，即等高线的零点。按此可算出任何地形的绝对高程。,第一章 地形图基础知识,3)、自然比例尺：把图上l厘米相当实地距离多少直接标出，如1厘米=20米。此外，比例尺的精度也是一个重要的概念。 人们一般在图上能分辩出来的最小长度为0.1毫米，所以在图上0.1毫米长度按其比例尺相当于实地的水平距离称为比例尺的精度。例如比例

10、尺为1：1000其0.1毫米代表实地0.1米，故1：1000之地形图其精度为0.1米。 从比例尺的精度看出不同比例尺的地形图所反映的地势的精确程度是不同的，比例尺越大，所反映的地形特征越精确。,第一章 地形图基础知识,等高距切割地形的相邻两假想水平截面间的垂直距离。在一定比例尺的地形图中等高距是固定的。 等高线平距在地形图上相邻等高线间的水平距离，它的长短与地形有关。地形坡缓，等高线平距长，反之则短。,第一章 地形图基础知识,B)、各种地貌用等高线表示的特征 （1）山头与洼地 从下图中可见山头与洼地部是一圈套着一圈的闭合曲线。但它们可根据所注的高程来判别。封闭的等高线中，内圈高者为山峰，如图中

11、A处。反之则为洼地，如图中B处,第一章 地形图基础知识,两个相邻山头间的鞍部，在地形图中为两组表示山头的相同高度的等高线各自封闭、相邻并列，其中间处为鞍部，如图中C处。 两个相邻洼地间为分水岭，在图上为两组表示凹陷的相同高度等高线各自封闭，相邻并列，如图中D处。,第一章 地形图基础知识,（2）山坡 山坡的断面一般可分为直线(坡度均匀)，凸出，凹入和阶梯状四种。其中等高线平距之稀密分布不同。 均匀坡：相邻等高线平距相等。 凸出坡：等高线平距下密上疏。 凹入坡：等高线平距下疏上密。 阶梯状坡：等高线疏密相间，各处平距不一。,第一章 地形图基础知识,（3）悬崖、峭壁 当坡度很陡成陡崖时等高线可重叠成

12、一粗线，或等高线相交，但交点必成双出现。还可能在等高线重迭部分加绘特殊符号。,第一章 地形图基础知识,（4）山脊和山谷 如图所示，山谷和山脊几乎具有同样的等高线形态，因而要从等高线的高程来区分，表示山脊的等高线是凸向山脊的低处，如图中A处，表示山谷的等高线则凸向谷底的高处，如图中B处。,第一章 地形图基础知识,（5）河流 当等高线经过河流时，不能垂直横过河流，必须沿着河岸绕向上游，然后越过河流再折向下游离开河岸，如下图,9.3、读地形图,第一章 地形图基础知识,阅读地形图的目的是了解，熟悉工作区的地形情况，包括对地形与地物的各个要素及其相互关系的认识。因而不单要认识图上的山、水、村庄、道路等地

13、物，地貌现象，而是要能分析地形图，把地形图的各种符号和标记综合起来连成个整体。 读图的步骤如下： A)、读图名：图名通常是用图内最重要的地名来表示。从图名上大致可判断地形图所在的范围。 B)、认识地形图的方向：除了一些图特别注明方向外，一般地形图上方为北，下方为南，右面为东，左面为西。有些地形图标有经纬度则可用经纬度定方向。 C)、认识地形图图幅所在位置：从图框上所标注的经纬度可以了解地形图的位置。,9.2、地物符号,第一章 地形图基础知识,地形图中各种地物是以不同符号表示出来的，有以下三种： （1）比例符号 是将实物按照图的比例尺直接缩绘在图上的相似图形，所以也称为轮廓符号。 （2）非比例符

14、号 当地物实际面积非常小，以致不能用测图比例尺把它缩绘在图纸上，常用一些特定符号标注出来它的位置。 （3）线性符号 长度按比例，而宽窄不能按比例的符号，某种地物成带状或狭长形，如铁路、公路等其长度可按测图比例尺缩绘，宽窄却不按比例尺。 以上三种类型并非绝对不变的，对于采用那种符号取决于图的比例尺，并会在图例中标出。,第一章 地形图基础知识,D)、了解比例尺：从比例尺可了解图面积的大小，地形图的精度以及等高线的距离。 E)、结合等高线的特征读图幅内山脉、丘陵、平原、山顶、山谷、陡坡、缓坡、悬崖等地形的分布及其特征。 F)、结合图例了解该区地物的位置，如河流、湖泊、居民点等的分布情况，从而了解该区

15、的自然地理及经济、文化等情况。,第一章 地形图基础知识,如下图所示为某地区地形图。,第二章,测绘基础知识,1、测绘定义,第二章 测绘基础知识,测绘是测量和地图制图的简称。测量就是获取反映地球形状、地球重力场、地球上自然和社会要素的位置、形状、空间关系、区域空间结构的数据。地图制图是将这些数据经处理、分析或综合后加以表达和利用的一种形式。,11 常规测量,第二章 测绘基础知识,控制测量 碎部测量（测图） 施工测量 变形监测,1.1.1、控制测量,第二章 测绘基础知识,主要任务是建立国家和城市平面控制与高程控制的基础，也是各种工程测图，施工放样，工程监测的主要依据。 控制网的形式：国家三角琐，国家

16、三角网，导线网，工程控制网（测图控制网和施工控制网），专用控制网（监测网等）。,1.1.2 碎部测量（测图）,第二章 测绘基础知识,程序步骤：,确定测区范围（比例尺选择）,控制测量,图根加密,碎部测量（测图，数据采集）,第二章 测绘基础知识,测图的形式一般有两种，室外（传统测图）与室内（航测成图）。 传统测图是一种图解测图的方法，一般有小平板仪测图，经纬仪配平板仪测图，全站仪测图测图。 航测成图的步骤：,外业采集（航拍，卫星扫描，控制点采集）,内定向，外定向，绝对定向（加密）,建立立体模型,碎部测量数据采集,1.1.3 施工测量,第二章 测绘基础知识,就是测量放样，设备安装，变形观测。与测图相

17、反。,1.2 制图,第二章 测绘基础知识,数字化,数据编辑,成果输出,地理数据的符号化，属性数据的信息化,编图（符号规范化，图斑搞得美观点，廓整饰，接边处理，格式转换,打印，刻盘，入库等,2、坐标系,第二章 测绘基础知识,2.1 地面上一点的表示方法 一，空间直角坐标系 二，地理经纬度（什么是经度，纬度，子午面，纬圈) 2.2 平面上一点的表示方法 1954年北京坐标系（坐标原点在北京附近） 1980年西安坐标系（坐标原点陕西省泾和县永乐镇） 地方坐标系 3.3 坐标转换，有三参数(dx,dy,dz),七参数（dx,dy,dz,rox,roy,roz,缩放比例）,3、地图投影（高斯克吕格投影）

18、,第二章 测绘基础知识,定义：地图投影是用数学方法将地球椭球面上的图形转绘到平面上。 分类：几何投影和非几何投影 几何投影:是把椭球面上的经纬线网投影到几何面上，然后把几何面展为平面而得到。 非几何投影:不借助几何面，根据某些条件用数学解析法确定球面与平面之间点与点的函数关系。 高斯克吕格投影：由于这个投影是有德国数学家、物理学家、天文学家高斯于19世纪20年代拟定，后经德国大地测量学家克吕格于1912年对投影公式加以补充，故称为高斯克吕格投影。,第二章 测绘基础知识,分带：投影涉及到变形，地形图采用6度，3度分带。 6度带:是从0度子午线起，自西向东每隔经差6度为一 投影带，全球分为60带，

19、各带的带号用自然序数1,2,3,60表示。即以东经06度为第一带，其中央经线为3E，东经6度12度为第二带，其中央经线为9E，其余类推。 3度带:是从东经1度30分的经线开始，每隔3度为一带，全球划分为120个投影带。,4、高程基准,第二章 测绘基础知识,高程基准 是推算国家统一高程控制网中所有水准高程的起算依据，它包括一个水准基面和一个永久性水准原点。 水准面（液体静止时的重力等位面）。 大地水准面（静止的平均海水面）是经过验潮站长期观测结果计算出来的平均海面。中国以青岛港验潮站的长期观测资料推算出的黄海平均海面作为中国的水准基面，即零高程面。中国水准原点建立在青岛验潮站附近，并构成原点网。

20、用精密水准测量测定水准原点相对于黄海平均海面的高差，即水准原点的高程，定为全国高程控制网的起算高程。 我国采用的高程基准，1954年黄海高程基准,1985年国家高程基准和地方高程基准。,5、误差的概念,第二章 测绘基础知识,误差：测量值与理论值之差，记为v 系统误差与偶然误差 系统误差：测量的误差在大小和符号上变化一致，或按一定规律变化，或保持为常数。 偶然误差：测量的误差在大小和符号上变化不一致，没有规律的，也叫随机误差。 中误差=vv/n 极限误差：不大于2倍中误差 相对中误差：中误差与观测值之比叫做相对中误差,第三章,摄 影 测 量,1. 摄影测量定义,第三章 摄影测量,用摄影影像信息测

21、定目标物的形状、大小、空间位置、性质和相互关系的科学技术。,a)、航空摄影测量：空中由飞机等航空器拍摄地面像片。为使取得的航空像片能用于在专门的仪器上建立立体模型进行量测，摄影时飞机应按设计的航线往返平行飞行进行拍摄，以取得具有一定重叠度的航空像片。按摄影机物镜主光轴相对于地表的垂直度，可分为近似垂直航空摄影和倾斜航空摄影。近似垂直航空摄影主要用于摄影测量目的。,第三章 摄影测量,航空摄影测量的基本作业流程：,航空摄影,影象处理,航片处理,航片扫描,外业控制联测,内业空中三角测量,内业测图,外业调绘,第三章 摄影测量,b)、数字摄影测量：数字摄影测量是以数字影像为基础，通过计算机分析，获取数字

22、图形和数字影像信息的摄影测量技术。具体地说，它是以立体数字影像为基础，由计算机进行影像匹配，自动识别相应像点及坐标，运用电算加密的方法确定所摄物体的三维坐标，并输出数字高程模型和正射数字影像，或图解线划等高线图和带等高线的正射影像图等。,2、摄影测量基本原理 2.1 几个基本概念,第三章 摄影测量,空间后方交会：恢复摄影时的光束，即将空间的模型纳入到大地坐标系中，通过已知的像点坐标及其对应的大地坐标系正反坐标求解出相应的外方位元素（摄站坐标：xs、ys、zs；三个转角：，）； 空间前方交会：在恢复摄影时的光束的前提下，通过共线方程求解出像点对应的大地坐标系下的坐标； 因此，我们要求取地面上的任

23、一点的大地坐标，可通过航空摄影的方式，首先得到该点的像点坐标，再通过相应的投影转换即可求得该点在大地坐标系下的坐标。,第三章 摄影测量,内定向：建立影像扫描坐标与像点坐标的转换关系，求取转换参数； 相对定向：通过量取模型的同名像点坐标，解算两相邻影像的相对位置关系； 绝对定向：通过量取地面控制点对应的像点坐标，解算模型的外方位元素，将模型纳入到大地坐标系中； 核线影像：在一个立体模型中，地面上任意一点与两摄站中心构成的平面（核面）与左右影像面的交线称为左右核线，沿核线方向对原始影像重新采集的影像称为核线影像，由此可见，位于同名核线上的像点，不存在上下视差。,2.2 基本原理,第三章 摄影测量,

24、通过在相邻两张影像上量取至少三对同名点的像点标，可以解算出两相邻像片的相对位置关系；量取的同名点越多，平差后的结果越稳定； 在影像的三度重叠区内选取同名点，可解算出相邻模型间的相对位置关系；量取的同名点越多，平差后的结果越稳定，模型连接越牢固；如此连接可以确定整个航带所有影像的相对位置关系； 在相邻航带间量取同名点，可以确定航带间的连接关系，量取的同名点越多，平差后的结果越稳定，航带越牢固；如此连接可以确定整个测区所有影像的相对位置关系； 若已知部份像点对应到地面的大地控制点坐标（至少两个平高控制点、一个高程控制点），即可将该测区纳入到大地坐标系中（若已知像点对应的大地坐标越多，平差解算的结果

25、将越稳定）；这样，我们可计算出每对像点对应的地面点坐标。,3、4D 产品介绍 3.1 数字高程模型（Digital Elevation Model 简称DEM）,第三章 摄影测量,DEM定义：是地球表面在特定投影平面上按照一定的水平间隔选择地面点的三维坐标集合。 DEM的基本特点：水平间隔可以由用户定义，一般随地貌类型的不同而改变。,第三章 摄影测量,DEM制作过程：可以通过三维采集或等高线内插的方法来采集，三维采集法是现代最为主要的技术方法，一般在摄影测量系统上完成。这种方法需要有同一地区的立体像对，通过影像匹配，自动相关运算识别同名像点得其像点坐标，再经过摄影测量解算得到地面物体的空间三维

26、坐标，从而获得DEM数据；等高线内插方法是将现有地形图扫描矢量化等高线，经过扫描、自动矢量化、内插DEM等一系列处理，来得到DEM数据。 DEM应用：可转换为等高线图、透视图、断面图以及专题图等表现地形特征的数字产品，也可以按照用户的需求计算出体积、空间距离、表面覆盖面积等工程数据和统计数据。,DEM-数字高程模型,第三章 摄影测量,第三章 摄影测量,DEM动态演示,3.2 数字正射影像（Digital Orthophoto Map简称DOM）,第三章 摄影测量,DOM定义：简单地说正射影像就是经过平面纠正以数字形式进行存储的影像地图。 DOM的基本特点：与传统的符号化线划图相比，DOM所表达的信息更为丰富、直观，具有更大的开发应用价值。由于是数字的，在计算机上可局部开发放大，具有很好的判读性能与量测性能和管理性能等。 DOM的制作过程：正射影像制作一