第一章工程建设中对地形图的要求与应用

1、 如:隧道和桥梁一般是铁路、公路线上的关键性工程。对于中、小型桥隧 工程，往往先决定线路方向和位置，再考虑地形、地质条件，然后确定 桥梁与隧道的位置。而大型桥隧工程，要考虑地形、地质及水文等条件 来确定它们的位置，然后再决定与它连接路线的走向及位置。对于大型 桥梁，首先在比例尺为110000至150000的地形图上研究，结合实地 踏勘，提出桥址的几个可能的比较方案。在初步设计阶段，其目的是要 对几个可能的比较方案进一步加以比较，以确定一个最优的设计方案。 为此需要提供更为详细的地形、水文及其它资料，作为方案比较的依据， 同时也供设计桥梁及其附属结构物之用。为设计桥梁需要提供的地形资 料有：桥渡

2、线跨河长度、桥址纵断面图、比例尺为12000至110000的 桥渡位置图、比例尺为1500至12000的桥址地形图及水下地形图。 目前工程建设规划设计基本上采用计算机辅助设计，因此， 为工程建设规划设计所提供的地形图也需要是数字地形图。 现在地面测图和摄影测量测图都已采用数字测图方法，测制 的地形图就是数字地形图。对于原来测制在图纸上的地形图 可采用地形图数字化的方法，生成数字地形图。在很多设计 部门已建立了工程信息系统，如城市地理信息系统、矿山地 理信息系统等，测绘资料是工程信息系统的一个子系统。 1-2 大比例尺地形图的精度分析 一现行规范对大比例尺地形图精度的规定 1500、11000、

3、12000地形图平板仪测量规范（GB/T 168191997）规定地形图的精度：图上地物点相对于邻近图根点的 平面位置中误差，不应超过表11的规定。 1500、11000、12000地形图航空摄影测量外业规范（GB7391 87）规定地形图的精度：图上地物点对最近野外平面控制点或平高控制点的平 面位置中误差，不得大于表15的规定。 城镇居住区的地形图，要求提供给各部门使用，保留时间 长达数十年。这种图需经常修测，要求原图精度略有储备。 城镇居住区应保留的建筑物对新建筑物的制约是比较强的， 则要求图面位置较准确，以避免与设计的间距连接关系有 较大的出入。工程建设应用的大比例尺地形图往往用作土 方

4、计算，这要求地表高程点有较高的高程精度。 二、平板仪测图的地形图精度 目前平板仪测图方法已被数字测图方法所代替，原有 的地形图已通过地形图数字化，成为数字地形图保存在 数据库中。这些经地图数字化的地形图，其地形图的精 度仍是平板仪测图方法的精度。 1地形图平面位置的精度 地形图平面位置的精度可用地物点相对于邻近图根点的 点位中误差来衡量。在平板仪测图中，多数的地物点从 图根点上直接测定。在图上，用图根点直接测定的地物 点平面位置的中误差来源主要有：图根点的点位中误差、 图根点测定地物点距离产生的中误差、方向产生的中误 差以及地物点的刺点中误差，则地物点平面位置的中误 差为： 2222 Wtjf

5、c mmmmm 图根点的点位中误差包括图根点的测量中误差和图根点 的展绘中误差，约为0.2。 图根点测定地物点距离产生的中误差，对于不同比例尺、 不同的测量方法、不同的地形情况有所不同，其距离中 误差列于表19 。 图根点测定地物点方向产生的中误差可表示为： 式中，为方向中误差，可取；S为距离。假定，则。 地物点的刺点中误差可取0.2。 综合各项中误差，可得到用图根点直接测定的地物点平面位置的中 误差如表110 。 f m mS 以上得到的地物点平面位置的中误差是指在地形原图（图纸 一般选用聚酯薄膜，其伸缩变形很小）上的中误差，要是工 业企业的设计是在复制图上进行，还应考虑复制过程中图纸 的变

6、形误差。根据生产单位的经验，此项误差大约为0.3mm。 目前平板仪测图方法已很少应用，原有的地形图已通过地形 图数字化，成为数字地形图。经地形图数字化后地物点平面 位置的中误差会适当增大。相对于工作底图，数字化后的线 划误差大约为0.2mm。 2地形图高程的精度 地形图高程的精度，是根据地形图按等高线所求得的任意 一点高程相对于邻近图根点的高程中误差来衡量的。因此， 地形图的高程精度是指等高线所表示的高程精度。影响地 形图高程精度的因素对大比例尺地形图来说，主要有：测 定地形点的高程误差、地形概括误差和勾绘等高线的误差。 这些误差与地面的坡度和地面的起伏不平有关。随着地面 的坡度增大，测量高程

7、误差会显著加大。实际地面是起伏 不平的，而在测图时则将相邻两个地形点间的不规则曲线 视为直线，由此而引起的高程误差称为地形概括误差。地 形点的间距愈大，则地形概括误差就愈大。因此，要提高 地形图高程的精度，除提高测量高程精度外，还要加大地 形点的密度。 根据工程测量规范，等高线高程的中误差可按以下经 验公式计算: 式中，为等高距，为测图比例尺分母，为地面倾斜角。计 算结果见表111。 3 1 0.8 10tan 4 P MHM 为说明工业建设对地形图的要求，这里以工业企业设计用图 为例讨论对地形图的要求。 对于工业企业的设计，地形图主要是用在总平面运输（简称 总图运输）设计部门。该部门的设计任

8、务，就是根据地形图 等各种基础资料和工业企业生产的特点，综合解决主要车间、 辅助车间、动力设施、运输设施、仓库、工程管网以及行政 福利设施等在厂区内的平面与竖向布置。进行这种布置时， 应充分利用场地地形，对原有建筑物、构筑物、运输线路及 树林、耕地等，应尽量保留；地形坡度应能与建（构）筑物 的配置、运输、排水要求的适宜坡度相适应；建（构）筑物 的布置应与场地周围的地形和现有的建筑体群相适应；填挖 方总量最少，并接近平衡。要满足这些要求，作为设计的基 础资料之一的地形图，应该有怎样的质量呢？这可以从地形 图的必要精度，比例尺的合理选择，以及其它一些方面来加 以说明。 一地形图的必要精度 在工业企

9、业的初步设计阶段，在总平面图上要确定和绘出 车间、仓库、动力设施和铁路线等主要建筑物的轮廓位置 和坐标。在竖向布置图上要绘出竖向布置系统，设计地面 连接的方式、场地平土标高、排水坡向、建筑物地坪的高 程以及运输道路的高程等。土方工程图要分别表示出土方 的填、挖量与土方总量。管道总平面图的设计系在建筑物 之间布置和绘出上下水、动力、电力等地面和地下主要管 线的位置与坐标。在施工设计阶段，设计的内容基本上与 初步设计阶段相同，只是比较详细一些。图上要正确地反 映出所有建筑物的形状与平面位置，道路和管线的走向与 坡度，以及各项建筑物的高程等，作为准备施工放样数据 的依据。 总平面图的设计方法一般是：

10、首先按照生产的工艺要求， 将主要建筑物的轮廓位置绘出，然后移动建筑物，在考虑 建筑物布置的合理性和地形条件的情况下，确定建筑物在 地形图上的位置。为满足这一设计要求，地形图上的点位 误差应不大于1。 建筑物的位置确定以后，即可将其绘在地形图上，并在主要 建筑物的方向上，确定、两点（图12）在测量坐标系中的 坐标，与，反算出的方位角，此方向即为施工坐标系中的 轴（或轴）的方向，并取位置适当的一点（例如点）作为施 工坐标系的坐标原点，然后再根据的设计距离计算点的施工 坐标。建筑物其它各点（例如、点等）的施工坐标，则按照 总平面设计的解析数据进行计算。量测设计建筑物与现有地 形地物的相对位置，进行校

11、核。这样在地形图上确定施工坐 标系坐标原点的位置，其允许的误差一般不能大于图上12。 图12 施工坐标系确定 在布置总平面图上的建筑物时，一方面考虑生产的工艺要求， 同时还要考虑到地下管网与运输道路布置的可能性，以及防 火、防水、防震等要求。例如在防火方面，建筑物间应保证 最小有10米的距离。为了节约用地，一般要求尽量地接近容 许的最小距离。当设计的建筑物与现有地形地物发生关系时， 就要量取它们之间的距离，以决定是否满足各项建筑界限的 确定。考虑到地形图的误差与量取误差，设计的建筑物与现 有地形地物的建筑界限，设计时一般留有12的余地。也就 是说在大比例尺地形图上地物的位置误差不应超过1。 当

12、用地紧张，或设计的建筑物与已有建筑物的间距接近规定 的最小距离，或进行较为复杂的工程设计时，就需要施测一 定数量的地物点的解析坐标。例如地下管道之间的距离以及 它们离其它建筑物的距离都比较小（一般电力管道离建筑物 大于0.6，下水管道离建筑物大于2即可），如果原有建筑物 的位置不正确，则有可能将管道布置得小于规定间距，也有 可能将设计的建筑物和平土的高程布置在原有的管道上面。 因此，对于原有建（构）筑物施测的解析坐标，其最大点位 误差不应超过10。 地形图测绘的高程精度要求，应根据竖向布置的设计来分 析。工业场地的竖向布置就是将厂区的自然地形加以平整 改造，以保证生产运输有良好的联系，合理地组

13、织排水， 并且使土方量最小，而填挖方量平衡。 工业场地地面连接的方法一般分平坡法与台阶法二种，其 选择是根据工业企业的性质、总平面布置、厂址的地质构 造以及自然地形等因素综合考虑决定的。利用地形图主要 是量取自然地面的坡度和起伏。对于平地可采用平坡法设 计，对于缓坡可采用平坡法或台阶法设计，对于大坡度地 面则可采用台阶法设计。专用铁路的限制坡度为3，公路 为12。要求最严的是场地排水的最小坡度，其值为0.5。 因此在平坦地区，由地形图上量取地面坡度时，应能保证 满足0.5坡度的要求。按设计要求，地面整平的的宽度不 应小于100，否则应采用台阶法设计。假定，在图上量取坡 度的长度为200，而等高

14、线的高程误差对于坡度的最大影响 小于最小坡度的一半，则考虑工业场地的竖向布置和地面 连接而要求等高线的高程中误差为： mmk18. 0 222 005. 0200 工业场地的竖向布置系统和地面连接方法确定以后，即可对整平的宽度、 坡度和平土高程进行设计。根据排水的要求，主要整平面的坡度一般为 0.51。坡度的确定，还要考虑填挖方量平衡。在工业场地上，除 了整平面所需的挖方外，还有基础地槽、管线地沟、地下室等的挖方余 土。因此，整平面填挖方的比例关系一般为 填方挖方 = 1（0.750.80） 整平面的坡度确定以后，即可计算和平土的高程。如果在0.51的 范围内选不出达到填挖方量平衡的坡度时，则

15、此场地不能用平坡法设计， 应改为台阶法设计。 整平面的坡度和平土高程确定后，即进行建（构）筑物的地坪高程、道 路中心线高程以及工程管网高程的设计。这些高程的设计原则仍然是要 使其尽量与自然地形相适应，考虑到排水条件，室内地坪要高出室外地 面0.150.50左右。因此平坦地区地形图的高程中误差可为0.15，最 大误差应在0.3以内。 各项竖向布置的高程设计完毕以后，应计算土方量，以作为进行投资预 算、施工准备以及论证设计方案的资料。其计算的允许误差为1020。 它要受确定整平坡度、计算土方量方法、施工验收的方法、土的松散系 数以及等高线的高程误差等的影响。一般认为等高线的高程误差对于土 方量的影

16、响应小于5。 在扩建和改建的工业场地上，为了保证现有的建（构）筑物与设计的建 （构）筑物之间的高程联系，对于现有的地坪高程、铁路轨顶和道路中 心的高程以及各种管线连接点的高程等，都要求用直接水准测量的方法 测定。相对于测区内最近的水准点，其高程误差应不超过23。 二地形图的比例尺选择 由于总平面图的设计是在地形图上进行的，所以地形图除了 按一定的要求表示出地面现有的情况以外，同时还要能在图 上进行未来工程的设计。一方面要能表示出设计中所考虑的 最小地形地物，同时还要能绘出设计的最小建（构）筑物， 而保持图面清晰，负荷不至于过大。 1总图运输设计图比例尺与地形图比例尺的关系 总图运输设计在地形图

17、上进行，因此，地形图比例尺应和总 图运输设计图比例尺相一致。而总图运输设计图比例尺的选 定，基本上决定于设计内容的详细程度和建筑密度。 地图的测量精度和地形地物表示的详细程度与地形图比例尺 有关。一般的工业企业的设计，多数系使用比例尺为1 1000的地形图，这种图是设计用的“通用地形图”。比例尺 为11000的地形图，其平面点位的误差基本上在1以内， 在平坦地区高程误差为0.15，可满足一般工业企业的设计 要求。对于管网多或建筑密度大的工业企业的设计可测比例 尺为1500的地形图。工程测量规范中规定，测图的比 例尺根据工程性质、设计阶段和规模大小，可按表112 选 用。 2场地现状条件和面积大

18、小与地形图比例尺的关系 按照设计工作进行的情况，场地现状条件大致可分为两类。 第一类是平坦地区新建的工业场地，第二类是山地或丘陵 地区的工业场地以及扩建或改建的工业场地。 对于第一类工业场地，在建筑区内的原有建筑物大多数要 拆除，总图运输设计受地形、地物的牵制不大，一般可根 据生产工艺流程和运输条件，按设计规程进行布置。设计 所用的地形图比例尺的选择，可依据设计内容和建筑密度 来确定。 第二类工业场地的情况则不相同，它是在满足生产工艺流 程和运输条件的前提下，各项工程建筑物的布置在很大程 度上决定于地形条件。也就是说，总图运输设计受场地现 状条件的影响是比较大的。在这种情况下，对地形图比例 尺的选择，除了考虑设计内容与建筑密度以外，还要使地 形图的精度能满足工业企业的设计要求。 在选择测图比例尺时，工业场地面积的大小也是要考虑的 因素。例如面积在100公顷