土木工程测量-第八章地形图基本知识

第八章地形图基本知识与测绘土木工程测量教学课件按一定的法则，有选择地在平面上表示地球表面各种自然现象和社会现象的图，通称地图，按内容地图可分为普通地图及专题地图。普通地图是综合反映地面上物体和现象一般特征的地图，内容包括各种自然地理要素（如水系、地貌、植被等）和社会经济要素（如居民点、行政区划及交通线路等），但不突出表示其中的某一种要素。专题地图是着重表示自然现象或社会现象中的某一种或几种要素的地图，如地籍图、地质图和旅游图等。地形图是按一定的比例尺，用规定的符号表示地物、地貌平面位置和高程的正射投影图。§8.1地形图的基本知识§8.1.1地形图的分幅和编号1地形图的梯形分幅和编号为便于测绘、管理和使用地形图，需要将各种比例尺的地形图进行统一的分幅和编号。地形图分幅的方法分为两类：①按经纬线分幅的梯形分幅法（国际分幅法）；②按坐标格网分幅的矩形分幅法。前者用于国家基本图的分幅，后者用于工程建设大比例尺的分幅。⑴1:100万地形图的分幅和编号梯形分幅法矩形分幅按国际上的规定，1:100万的世界地图实行统一的分幅和编号。标准分幅的经差是6°，纬差是4°。60°～76°之间双幅合并，即每幅图经差12°，纬差4°。76°～88°之间由四幅合并，即每幅经差24°，纬差4°。＞88°单独为一幅。我国处于纬度60°以下，故没有合幅的问题。§8.1.1地形图的分幅和编号每一幅图的编号由其所在的“横列－纵行”的代号组成。例如北京某地的经度为东经116°24′20″，纬度为39°56′30″，则所在的1:100万图的图号为“J－50”（图7－2）。J-50§8.1.1地形图的分幅和编号1地形图的梯形分幅和编号⑵1:50万、1:25万、1:10万地形图的分幅和编号这三种地图编号都是在1:100万图号后分别加上自己的代号所成。如图7－3所示。每一幅1:100万地形图分为2行2列，共4幅1:50万地形图分别以A、B、C、D为代号，如J-50-A。每一幅1:100万地形图分为4行4列，共16幅1:25万地形图分别以(1)、(2)、…(16)为代号，如J-50-(2)。…J-50-AJ-50-BJ-50-CJ-50-DJ-50-(1)J-50-(16)§8.1.1地形图的分幅和编号1地形图的梯形分幅和编号⑶1:5万、1:2.5万地形图的分幅和编号这种地图编号是从1:10万地形图的图号基础上延伸出来的。如图7－4所示。每幅1:10万地形图分为4幅1:5万地形图，分别以A、B、C、D为代号，其代号是在1:10万地形图图号后加上各自的代号而成，如J－50－5－B。每幅1:5万地形图分为4幅1:2.5万地形图，分别以1,2，3,4为代号。…§8.1.1地形图的分幅和编号1地形图的梯形分幅和编号⑷1:1万地形图的分幅和编号如图7－4所示，每幅1:10万地形图分为8行8列，共64幅1:1万地形图，代号分别以(1)、(2)、(3)…(64)表示。其编号是在1:10万地形图图号后加上各自的代号而成，如J－50－5－(24)。§8.1.1地形图的分幅和编号2矩形分幅和编号为满足工程设计、施工及资源与行政管理的需要所测绘的1:500、1:1000、1:2000和小区域1:5000比例尺的地形图，采用矩形分幅，图幅一般为50cm×50cm或40cm×50cm，以纵横坐标的整公里数或整百米数作为图幅的分界线。50cm×50cm图幅最常用。1:5000→四幅1:2000；1:2000→四幅1:1000；1:1000→四幅1:500。矩形分幅及面积见表8-1-4。矩形分幅的编号，一般采用该图幅西南角的x坐标和y坐标以公里为单位，之间用连字符连接。如3810.0－25.5。编号时，1:5000坐标取至1km;

1:2000、1:1000，坐标取至0.1km；

1:500坐标取至0.01km.小面积测图，还可采用其他方法编号。如行列式或自然序数法。较大测区，测区有多种测图比例尺时，应进行系统编号。1:5001:10001:20001:5000§8.1.1地形图的分幅和编号2矩形分幅和编号某些较大测区，据用户需要，测绘几种不同比例尺的地形图。为便于地形图的测绘管理、图形拼接、编绘、存档管理与应用，应以最小比例尺的矩形分幅地形图为基础，进行分幅与编号。图7－6。地貌——地表面的高低起伏形态，如高山、丘陵、洼地等。地物——地面上各种固定物体，如房屋、道路和农田等。(1)比例尺的种类⑴数字比例尺 d/D=1/M (8-1-1)小比例尺：1:100万、1:50万、1:20万中比例尺：1:5万、1:2.5万大比例尺：1:1万、1:5000、1:2000、1:1000和1:500。地物和地貌统称为地形。平面图、地形图。地形图上任意一线段的长度与地面上相应线段的实际水平长度之比，称为地形图的比例尺。d/D=1/M (8-1-1)⑵图示比例尺为了用图方便，以及减小由于图纸伸缩而引起的使用中的误差，在绘制地形图时，常在图上绘制图示比例尺。（图8－1-5）§8.1地形图的基本知识8.1.2地形图的比例尺§8.1.2地形图的比例尺2比例尺精度一般认为，人的肉眼能分辨的图上的最小距离是0.1mm，因此通常把图上0.1mm所表示的实地水平长度，称为比例尺的精度。据给以的精度，可确定测图时量距应准确到什么程度，例如，测绘1:1000地形图时，其比例尺的精度为0.1m，故量距的精度只需0.1m，小于0.1m的图上表示不出来。另外在设计规定需在图上能量出的实地最短长度时，据比例尺的精度，可确定测图比例尺。如欲使图上能量出图上最短线段长度为0.5m，则采用的比例尺不得小于0.1mm/0.5m=1/5000。比例尺的精度1.00.50.20.10.05比例尺精度(m)1:100001:50001:20001:10001:500比例尺比例尺精度§8.1.3地形图图外注记1图名和图号图名常用本幅图内最著名的地名、村庄或厂矿企业的名称来命名。图号可确定本幅图所在的位置。图名和图号标在北图廓上方中央。说明本幅图与相邻图幅的关系，代索取相邻图幅时使用。标于图廓左上方。内图廓——地形图的主体信息。包括坐标格网或经纬网、地物符号、地貌符号和注记外图廓——为充分反映地形图特性和用图方便而布置的各种说明、注记，统称为说明资料。2接图表3图廓和坐标格网线7.3.3图廓和坐标格网线经度428°45′纬度46°50′22带号482与x轴482kmx坐标位于赤道(y)以北5189km编号§8.1.3地形图图外注记4三北方向线及坡度尺在中小比例尺的南图廓线的右下方，还绘有真子午线、磁子午线和坐标纵轴三个方向之间的角度关系，称为三北方向图。坡度尺——用于地形图上量测坡度的图解。两行数字，上行用坡度角表示的坡度，下行是对应的倾斜百分率表示的坡度。图上等高线间的水平距离§8.1.3地形图图外注记5投影方式、坐标系统、高程系统在中小比例尺的南图廓线的右下方，还绘有标注于外图廓右下方投影方式——正投影坐标系统——1980年国家大地坐标系统、城市坐标系统、独立平面直角坐标系统。高程系统——1985年国家高程基准系统、相对高程6成图方法(和测绘单位)注于外图廓右下方投影方式——航空摄影成图、平板仪测量成图和野外数字测量成图。测绘单位、成图日期。§8.1.3地形图图外注记§8.1.4地形图图式1地物符号⑴比例符号⑵非比例符号⑶半比例符号表8-1－4。地形是地物和地貌的总称。地物是地面上的各种固定性的物体。由于其种类繁多，国家测绘总局颁发了《地形图图式》统一了地形图的规格要求、地物、地貌符号和注记，供测图和识图时使用。2地貌符号地势起伏小，地面倾斜角一般在2°以下，比高一般不超过20m的——平地；地面高低变化大，倾斜角一般在2°～6°，比高不超过150m的——丘陵；高低变化悬殊，倾斜角一般为6°～25°，比高一般在150m以上的——山地；绝大多数倾斜角超过25°的——高山地。表示地貌的方法有多种，对于大、中比例尺主要采用等高线法。对特殊地貌采用特殊符号。§8.1.4地形图图式⒈等高线⑴等高线的定义（图8-1－7）2地貌符号等高线——地面上相同高程的相邻各点连成的闭合曲线，也就是设想水准面与地表面相交形成的闭合曲线。§8.1.4地形图图式⒈等高线2地貌符号⑵等高线的特征①同一条等高线上各点的高程相等；②等高线是闭合曲线，不能中断，不在同一幅图内闭合，则必须在相邻的其他图幅内闭合；③等高线只在绝壁或悬崖处才会重合或相交；④等高线经过山脊或山谷时改变方向，因此山脊与山谷线应和改变方向处的等高线的切线垂直相交，如图7-11所示；⑤在一幅图上，等高线间隔是相同的。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。倾斜平面的等高线是一级间距相等且平行的直线。§8.1.4地形图图式⒈等高线2地貌符号⑶等高线的分类(图8-1-17)①首曲线——基本等高线，是指从高程基准面起算，按规定的基本等高距描绘的等高线，用宽度为0.15mm的细实线表示。②计曲线——从高程基准面起算，每隔四条基本等高线有一条加粗的等高线。为读图方便，计曲线上也注出高程。③间曲线和助曲线——当基本等高线不足以显示局部地貌特征时，按二分之一基本等高距所加绘的等高线，称间曲线，用长虚线表示。按四分之一基本等高距所加绘的等高线，称为助曲线，用短曲线表示。描绘时均可不闭合。§8.1.4地形图图式⒉等高距与等高平距2地貌符号相邻等高线之间的高差称为等高距或等高线间隔，常以h表示。相邻等高线之间的水平距离称为等高线平距，常以d表示。由于同一幅地形图中等高距是相同的，所以等高线平距d的大小与地面坡度有关。等高线平距越小，地面坡度越大；平距越大，则坡度越小；坡度相同，平距相等。根据地形图上等高线的疏、密可判定地面的缓、陡。2,2.52,2.511:50002,2.510.51:2000110.51:100010.50.51:500山地(m)丘陵地(m)平地(m)比例尺大比例尺地形图的基本等高距§8.1.4地形图图式⒊典型地貌的等高线2地貌符号⑴山头和洼地——图7－12、7－13。§8.1.4地形图图式⒊典型地貌的等高线2地貌符号⑵山脊和山谷——山的最高部分为山顶，有尖顶、圆顶、平顶等形态，尖峭的山顶叫山峰。山顶向一个方向延伸的凸棱部分称为山脊。山脊的最高点连线称为山脊线。山脊等高线表现为一组凸向低处的曲线（图7－14）。§8.1.4地形图图式⒊典型地貌的等高线2地貌符号⑶鞍部（图7－16）§8.1.4地形图图式⒊典型地貌的等高线2地貌符号⑷陡崖和悬崖——陡崖是坡度在70°以上或为90°的陡峭崖壁，若用等高线表示将非常密集或重合为一条线，因此采用陡崖符号表示，如图7－17（a)、（b)所示。悬崖是上部突出，下部凹进的陡崖。上部的等高线投影到水平面时，与下部的等高线相交，下部凹进的等高线用虚线表示，如图7－17（c)所示。（1）、图纸选用聚酯薄膜作图纸——厚0.07～0.1mm，伸缩率＜0.3‰、坚韧耐湿、沾污后可洗、着墨后可可直接晒图。§8.2大比例地形图的测绘2、绘制坐标格网每个方格10cm×10cm.⑴对角线法（图8－1）坐标格网尺——高精度金属直尺，6个方孔，尺端圆弧的半径为50×50cm正方形对角线的长度70.711cm。8.2.1测图前的准备工作§8.2.1测图前的准备（2）绘制坐标格网绘好坐标格网后，应进行检查。①将直尺边沿方格对角线方向放置，各方格的角点应在同一条直线上，偏离≤0.2mm。②各个方格的对角线长度应为14.14cm，允许误差±0.2mm；③图廓对角线长度与理论长度之差的允许值为±0.3mm。超过允许值时，应修改或重绘。在坐标格网外边注记坐标值。§8.2.1测图前的准备(3)展绘控制点①确定控制点所在的方格。如A点(764.30,566.15)③按图式要求绘导线点符号,并注记点号和高程（图8－2E点）。②检核——在图上量算相邻控制点之间的距离，与已知距离比较，最大误差图上≤0.3mm，否则重新展绘§8.2.2碎部点平面位置的测绘方法(1)极坐标法测定测站到碎部点方向和测站至后视点(另一控制点)方向间的水平角β，测定测站至碎部点的距离D，便能确定碎部点的平面位置。极坐标法是碎部测量的最基本的方法。§8.2.2碎部点平面位置的测绘方法(2)直角坐标法如图所示，设A、B为控制点，碎部点1、2、3靠近AB。以AB方向为x轴，找出碎部点在AB线上的垂足，用卷尺量出x、y，即可定出碎部点。此法称直角坐标法。适用于靠近控制点的连线，垂距y较短的情况。

(3)经纬仪测绘法1、碎部点的选择碎部测量就是测定碎部点的平面位置和高程。地形图的质量在很大程度上取决于立尺员能否正确合理地选择地形点。地形点应选在地物或地貌的特征点上地物特征点地物轮廓的转折、交叉和弯曲等变化处的点及独立地物的中心点。地貌特征点是控制地形的山脊线、山谷线和倾斜变化线等地性线上的最高、最低点，坡度和方向变化处，以及山头和鞍部等处的点。次要地物特征点主要地物特征点100150250350601001303001530501001:5001:10001:20001:5000最大视距地形点最大间距测图比例尺地形点最大间距和最大视距(一般地区)§8.2.2碎部点平面位置的测绘方法1、碎部点的选择次要地物特征点主要地物特征点7012020050801201530501:5001:10001:2000最大视距地形点最大间距测图比例尺地形点最大间距和最大视距(城镇建筑区)§8.2.2碎部点平面位置的测绘方法测站的测绘工作经纬仪测绘法实质是极坐标法。⑴安置仪器和图板对中、整平、量仪高、测竖盘指标差。⑵定向⑶立尺⑷观测——照准标尺，读取水平角β、视距间隔l、中丝读数s和竖盘读数L。§8.2.2碎部点平面位置的测绘方法

(3)经纬仪测绘法（3）经纬仪测绘法2测站的测绘工作⑸记录——将读数依次记入手簿。对有特殊作用的碎部点，如房角、山头、鞍部等，应在备注在加以说明。⑹计算——按视距测量公式计算平距和高程。⑺展绘碎部点——定出碎部点位、在点右侧注记高程。⑻测站检查在新测站上测试已测过的地形点，检查重复点精度在限差内即可。否则应检查测站点是否展错。在工作中间和结束前，利用时间间隙照准后视点进行归零检查，归零差不应大于4′。检查确认地物地貌无错测或漏测时，方可迁站。（4）平板仪测图1平板仪测图原理平板仪测图是以相似形理论为依据，以图解法为手段，将地面点的位置和高程测绘到平面图纸上而成地形图的技术过程。平板仪测量是我国目前各生产单位测绘大比例尺地形图的一种常用方法。（4）平板仪测图2平板仪的构造平板仪是一种野外直接测绘地形图的仪器。由平板、照准仪和若干附件组成。⑴大平板仪——图8－10。（4）平板仪测图2平板仪的构造⑵小平板仪——图8－11。⑶光电测距平板——图8－12。（4）平板仪测图3平板仪的安置在一个测站上，平板仪的安置包括概略整平、对中、精确整平和定向四项工作。⑴概略整平——用圆水准器将图板整平。⑵对中——使图板上的控制点和地面上的同名点位于同一铅垂线上。对中误差与比例尺大小有关，一般规定为0.005M(cm)，M为比例尺分母。251052.5对中允许误差(cm)1:50001:20001:10001:500比例尺平板仪对中允许误差⑶精确整平——用照准仪水准管精确整平图板。（4）平板仪测图3平板仪的安置⑷定向将照准仪的直尺边紧靠在图上已知直线ab上，转动图板，使照准仪照准地面目标B，然后旋紧水平制动螺旋，固定图板，使图上控制点之间的方向与地面控制点之间方向完全一致。图板定向正确与否对测图精度影响很大。必须操作，并检查。§8.2.5地形图的绘制1地物描绘在测绘地形图时，对地物测绘的质量主要取决于是否正确合理地选择地物特征点，如房角、道路边线的转折点、河岸线的转折点、电杆的中心点等。主要特征点应独立测定，一些次要特征点可采用量距、交会、推平行线等几何作图方法绘出。随测随连，实地对照。一般规定，主要建筑物轮廓线的凹凸长度在图上＞0.4mm时，都要表示出来。§8.2.5地形图的绘制1地物描绘大比例尺测图取点原则：①房屋凹凸转折较多时，可只测定其主要转折角（＞2个），取得有关长度，然后按其几何关系用推平行线法画出其轮廓线。②对圆形建筑物可测定其中心并量其半径绘图；或在其外轮廓测定三点，然后用作图法定出圆心，绘出外廓。③公路在图上应按实测两侧连线绘出；大路或小路可只测其一侧的边线，另一侧按量得的路宽绘出。④道路转折点处的圆曲线边线应至少测定三点（起、终和中点）绘出。⑤围墙应实测其特征点，按半比例符号绘出其外围的实际位置。§8.2.5地形图的绘制2地貌勾绘测出地貌特征点后，即开始勾绘等高线。首先用铅笔轻描山脊线、山谷线等地性线。由于碎部点是选在地面坡度变化处，因此相邻点之间可视为均匀坡度。在相邻碎部点连线上，按平距与高差成比例的关系，内插出两点间各条等高线通过的位置。内插法定出基本等高线的通过点，再将相邻各同高程的点参照实际地貌用光滑曲线进行连接，即勾绘出等高线。勾绘等高线时，要对照实地情况，先画计曲线，后画首曲线，并注意等高线通过山脊线、山谷线的走向。不能用等高线表示的地貌，如悬崖、峭壁、土堆、冲沟、雨裂等，应按图示符号表示。不同比例尺和不同地形，基本等高距也不同。（图8－15、8－16）§8.2.5地形图的绘制2地貌勾绘§8.2.5地形图的绘制3地形图的拼接测区面积较大时，整个测区必须划分为若干幅图进行施测。在相邻图幅连接处，由于测量误差的影响，无论是地物轮廓线，还是等高线往往不能完全吻合。§8.2.5地形图的绘制3地形图的拼接若地物、等高线的接边误差不超过表8-4中规定的地物点平面位置中误差、等高线高程中误差的2×21/2时，则取其平均位置进行改正。若接边误差超过规定限差，应分析原因，到实地测量检查，以便纠正。hh2h/3h/20.15mh2h/3h/2h/3等高线插求点的高程中误差图上0.6mm城镇建筑区、工矿建筑区、平地、丘陵地高程注记点的高程中误差图上0.8mm山地、高山地铺装地面高山地山地丘陵地平地点位中误差地区类别地物点平面位置中误差和地形点高程中误差§8.2.5地形图的绘制4地形图的检查⑴室内检查——图上的地物、地貌是否清晰易读；各种符号注记是否正确；等高线与地形点的高程是否相符，有无矛盾可疑之处；图边拼接有无问题等。如发现错误或疑问，应到野外进行实地检查解决。⑵外业检查①巡视检查②仪器检查§8.2.5地形图的绘制5图的整饰地形图经拼接和检查后，应清绘和整饰，使图面更合理、清晰、美观。先图内后图外，先注记后符号，先地物后地貌，并按规定的图式进行整饰。图上的注记、地物以及等高线圴按规定的图式进行注记和绘制，应注意等高线不能通过注记和地物。最后，应按图式要求写出图名、图号、比例尺、坐标系统及高程系统、施测单位、测绘者及测绘日期等。若系独立坐标，应画出真北方向。6验收§8.2.3全站仪数字化测图1全站型电子速测仪简介全站型电子速测仪（简称全站仪）主要由电子经纬仪、光电测距仪和微处理机组成，可在一个测站上同时测角和测距，并能自动计算出待定点的坐标和高程。可通过传输接口把野外采集的数据终端与计算机、绘图仪连接起来，配以数据处理软件，可实现测图的自动化。电子全站仪是一种可以同时进行角度测量(水平角、竖直角)测量和距离(斜距、平距、高差)测量，由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。只要安置便可完成该站所有的测量工作，故称为“全站仪”。能根据外业观测数据(角度、距离)，实时计算并显示出所需要的测量成果：点与点之间的方位角。平距、高差，或点的三维坐标等。通过输入、输出设备可与计算机交互通讯，使测量数据直接进入计算机，进行计算、编辑和绘图。§8.2.3全站仪数字化测图日本索尼佳公司的SET2000电子全站仪提柄提柄固定螺旋物镜光学对中器目镜显示屏幕软件键圆水准器基座脚螺旋底板横轴中心标志存储卡护盖电池盒键盘强制对中基座制紧杆§8.2.3全站仪数字化测图日本索尼佳公司的SET2000电子全站仪物镜调焦环望远镜目镜电源开关及照明键外接电源扦口管状罗盘扦口垂直制、微动螺旋平盘水准管水平制、微动螺旋通讯接口§8.2.3全站仪数字化测图⑴信息编码2全站仪数字化测图方法进行数字化测图时，必须对所测碎部点和其他地形信息进行编码。编码按照GB14804《1:500、1:1000、1:2000地形图要素分类与代码》进行地形信息编码由4部分组成：大类码、小类码、一级代码、二级代码，分别用1位十进制数字顺序排列⑵野外数据采集要记录测站参数，又要记录距离、水平角和竖直角，同时还要记录编码、点号、连接点和连接线型四种信息。§8.2.3全站仪数字化测图⑶数据处理2全站仪数字化测图方法将野外实测数据输入计算机，计算机用程序对控制点进行平差处理，求出测站点坐标x、y、H，再计算出各碎部点坐标