矿山测量-第一章地形图的基本知识

第1章地形图的基本知识课程主要内容：本章主要介绍地形图的基本知识，地形图地物、地貌的表示方法，地形图上注记的内容；主要讲述经纬仪测绘法测大比例尺地形图测图前的准备工作、碎部点的选择和测定方法、地形图的绘制等。介绍全站仪数字化测图方法和数据信息处理。基本要求：了解地形图的基本知识，熟悉地形图地物、地貌的表示方法和注记的内容。掌握经纬仪测绘法测大比例尺地形图步骤和方法。了解全站仪数字化测图方法和数据信息处理技术。第1章大比例尺地形图的测绘1-1地形图的基本知识一、基本概念地物：地面上的各种固定物体，如房屋、道路和农田等称为地物；地貌：地表面的高低起伏形态，如高山、丘陵、洼地等称为地貌。地形：地物和地貌总称为地形。平面图：通过野外实地测绘，将地面上各种地物的平面位置按一定比例尺，用规定的符号缩绘在图纸上，并注有代表性的高程点，这种图称为平面图；地形图：如果既表示出各种地物，又用等高线表示出地貌的图．称为地形图。比例尺：地形图上一段直线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。第1章大比例尺地形图的测绘

二、比例尺的种类

1、数字比例尺：数字比例尺一般取分子为l，分母为整数的分数表示。设图上某一直线长度为d，相应实地的水平长度为D，则图的比例尺为：d/D=1/M如1：5001：10002、图示比例尺：直线比例尺就是图示比例尺3、比例尺的种类大比例尺如1：5001：10001：20001：50001：100004、比例尺精度：人们用肉眼能分辨的图上最小距离为0.1mm，因此一般在图上量度或者实地测图描绘时，就只能达到图上0.1mm的精确性。把图上0.1mm所表示的实地水平长度称为比例尺精度．比例尺越大，其比例尺精度也越高．三、地形图图外注记为了图纸管理和使用的方便，在地形图的图框外有许多注记，如图号、图名、接图表、图廓，坐标格网线，北方向线等。见实图白果树.dwg1图名和图号图名就是本幅图的名称，常用本图幅内最著名的地名、村庄或厂矿企业的名称来命名。每幅图上标注编号可确定本幅地形图所在的位置，图名和图号标在北图廓上方的中央。

2接图表说明本图幅与相邻图幅的关系，供索取相邻图幅时使用．通常是中间一格画有斜线的代表本图幅，分别注明相应的图号或图名，并绘注在图廓的左上方．此外，除了接图表外，有些地形图还把相邻图幅分别注在东、西、南、北图廓线中间，进一步表明与四邻图幅的相互关系．3图廓和坐标格网线图廓是图幅四周的范围线，它有内图廓和外图廓之分。内图廓是地形图分幅时的坐标格网或经纬线图廓是距内图廓以外一定距离绘制的加粗平行线，仅起装饰作用。在内图廓外四角处注有坐标值．并在内图廓线内侧，每隔lOcm绘有5mm的十字短线，表示坐标格网线的位置。内图廓以内的内容是地形图的主体信息．包括坐标格网或经纬网、地物符号、地貌符号和注记。4三北方向线在中、小比例尺的南图廓线的右下方，还给有真子午线、磁子午线和坐标纵轴(中央子午线)三个方向间的角度关系，称为三北方向线。四、地形图符号

地形-就是地物和地貌的总称。

地物-指的是地球表面各种自然物体和人工建(构)筑物；

地貌-是指地球表面高低起伏的形态。地形测量工作者的任务，就是把错综复杂的地形测量出来，并用最简单、明显的符号表示在图纸上，最后完成一张与实地相似的地形图，上述符号称为地形图符号。地形图符号可分为：地物符号、地貌符号和注记符号三大类。地形图符号的大小和形状，均视测图比例尺的大小不同而异。各种比例尺地形图的符号、图廓形式、图上和图边注记字体的位置与排列等，都有一定的格式，总称为图式。目前我国使用的地形图图式是2007版1：500、1：1000、1：2000地形图图式。(一)地物符号1、比例符号将地面上实物的轮廓，按测图比例尺缩小，然后绘制在图上的符号称为比例符号，又称轮廓符号。2、非比例符号当地物的轮廓很小，以致于不能按照测图比例尺缩小，但这些地物又很重要，不能舍掉时，则需按统一规定的符号描绘在图上，这种符号称为非比例符号。非比例符号在地形图上的位置，必须与实物位置一致，应该规定符号的定位点。3、线状符号凡是长度能依比例，而宽度不能缩绘的狭长地物符号，称为线状符号或半比例符号。这种符号的长度依真实情况测定，而其宽度和符号样式有专门规定。

(二)地貌符号最常用的地貌符号是等高线。(三)注记符号注记符号是地物符号和地貌符号的补充说明，可用文字、数字或线段表示。

、地貌与等高线地貌：是指地面高低起伏的自然形态．地貌形态多种多样，对于一个地区可按其起伏的变分成以下四种地形类型：平地：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；丘陵地：地面离低变化大，倾斜角一般在2°～6°，比高不超过150m；山地：高低变化悬殊，倾斜角一般为6°～25°，比高一般在150m以上的；高山地：绝大多数倾斜角超过25°的。（一）用等高线表示地貌的原理

就是地面上高程相等的各相邻点所连成的闭合曲线，也就是水平面(严格来说应是水准面)与地面相截所形成的闭合曲线。我们日常见到的池塘或蓄水库的水面与岸边的交线，就是一条等高线。(二)等高距、等高线平距、地面坡度比例尺平地等高距丘陵等高距山地和高山等高距1：10000.5111：20000.5121：50001251：1000～1：5000各种地形等高距等高距：相邻等高线之间的高差h，也称等高线间隔。在同一幅地形图中，等高距h相等。等高线平距：相邻等高线之间的水平距离d。等高线平距d随地面坡度变化而变化。地面坡度i：由于h为定值，所以i与d成反比，即：d大(等高线稀)，i小(地面坡度小,缓和)d小(等高线密)，i大(地面坡度大,陡峭)几种典型地貌的等高线（四种）⑴山头与洼地（盆地）地形相反，地貌图相似；山头向中心越高，洼地反之。示坡线指向低处，便于区分。⑵山脊与山谷山脊：向一个方向延伸的高地，其最高棱线称为山脊线。山脊线等高线由高至低沿山脊线向外凸。山谷：两个山脊之间的凹地为山谷，其最低点连线称为山谷线。山谷线的等高线由低至高沿山谷线向里凹。分水线（山脊线）与集水线（山谷线）雨水垂直于等高线、向下坡方向流淌。因此，山脊线成为分水线、山谷线成为集水线。一系列山脊线可作为汇水范围的边界线。⑶鞍部两个山头间的低凹处，一般也是两个山脊和两个山谷的会聚处。⑷绝壁与悬崖(a)陡崖:坡度在70º以上。(b)绝壁:上下垂直的陡崖。也称断崖。(c)悬崖:崖口倾斜到陡壁外面而悬空。（三）等高线的种类1、首曲线：按规定的基本等高距测绘的等高线称为首曲线。(线粗0.15mm)

2、计曲线：为了用图方便，每隔四级首曲线描绘一根较粗的等高线，称为计曲线(或加粗等高线)。地形图上只有计曲线注记高程，首曲线上不注记高程。(线粗0.25mm)3、间曲线：当首曲线不能详细表示地貌特征时，则需在首曲线间加绘间曲线。其等高距为基本等高距的1/2，故也称半距等高线，一般用长虚线表示4、助曲线：如采用了间曲线仍不能表示较小的地貌特征时，则应当在首曲线和间曲线间加绘助曲线。其等高距为基本等高距的1/4，一般用短虚线表示（四）典型地貌的等高线

(1)山头和洼地如图所示为山头和洼地的等高线。山头与洼地的等高线都是一组闭合曲线，但它们的高程注记不同。内圈等高线的高程注记大于外圈者为山头；反之，小于外圈者为洼地。也可以用坡线表示山头或洼地。示坡线是垂直于等高线的短线，用以指示坡度下降的方向见图。

(2)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见图。相邻山脊之间的凹部是山谷。山谷中最低点的连线称为山谷线，如图所示，山谷等高线表现为一组凸向高处的曲线。在山脊上，雨水会以山脊线为分界线而流向山脊的两侧，所以山脊线又称为分水线。在山谷中，雨水由两侧山坡汇集到谷底，然后沿山谷线流出，所以山谷线又称为集水线。山脊线和山谷线合称为地性线。

(3)鞍部鞍部是相邻两山头之间呈马鞍形的低凹部位。它的左右两侧的等高线是对称的两组山脊线和两组山谷线。鞍部等高线的特点是在一圈大的闭合曲线内，套有两组小的闭合曲线。(4)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，因此采用陡崖符号来表示。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。（五）等高线的特性(1)在同一条等高线上的各点，其高程相等；(2)等高线必定是一条闭合曲线，不会中断，由于一幅图所示的范围有限，如在本图幅内不闭合，则在相邻图幅内仍最终自成闭合；(3)一条等高线不能分叉为两条；不同高程的等高线，不能相交或者合并成一条；在悬崖处的等高线虽然相交，但必须有两个交点；(4)等高线愈密则表示坡度愈陡，等高线愈稀则表示坡度愈缓，等高线之间平距相等则表示坡度相等；(5)经过河流的等高线不能直接跨越而过，应该在接近河岸时，渐渐折向上游，直到与河底等高处才能越过河流，然后再折向下游渐渐离开河岸；(6)等高线通过山脊线时，与山脊线成正交，并凸向低处；等高线通过山谷线时，则应与山谷线成正交，并凸向高处。六等高线的描绘方法用等高线表示地貌的程序是先测定后绘图。测定对象是地貌的特征点。所谓地貌特征点是指山顶、鞍部、山脊线与山谷线上的坡度变换点和山脚点、山脚坡度变换点和山坡面倾斜变换点等。将测定的地貌特征点的平面位置按比例尺以垂直投影方法缩绘到图纸上，并在其旁注记该点高程(高程注记按图式规定)。1连接地性线山顶、鞍部、山脚点与地性线，这些地貌因素决定着山脉的大小、形状和走向。自山顶至山脚用细实线连接山脊线上各变坡点，用细虚线将山谷线上各变坡点连结。通常地貌形态是山脊与山谷间隔排列，即两条分水线夹一条合水线，两条山谷线夹一条山脊线。2求等高线通过点地性线上各点均为坡度变换点，即相邻两点之间为同一坡度。通常变坡点高程不等于基本等高线高程，需要先求出等高线通过点，再求出基本等高线的位置。在两个变坡点之间的等高线通过点的高程可按比例内插求得。3勾绘等高线在绘图现场图纸上连接地性线，求等高线通过点与勾绘等高线。应边测边绘等高线，对照实地勾绘等高线可逼真地显示地貌形态，并便于检查测绘中的各种错误。对照实地勾绘等高线时要运用概括原则。山坡面上小起伏与变化，按等高线总体走向进行制图综合。如果在平坦地区测图，很大范围内绘不出一条等高线。为表示地面起伏，则需用高程碎部点表示。高程碎部点简称高程点。平坦地区有地物时则以地物点高程为高程碎部点，无地物时则应单独测定高程碎部点。1-2常规测图方法地形图测绘是表示地面点位置及各地面点之间相互位置关系的图解方法，也是将地面点测量成果图解地绘在图上。地形图测绘分为测量和绘图两大步骤。地形图测绘是对地物、地貌特征点(亦称碎部点)进行测绘。地形图测绘亦称碎部测量，测定出各碎部点的平面位置和高程并按比例缩绘于图纸上。由于按规定比例尺缩绘，图上碎部点连接成图形与实地碎部点连接图形呈相似关系，其相似比值即为地形图比例尺数值。一、测图前的准备工作测图前，须先踏勘了解测区的地形，抄录控制点的平面及高程成果，了解其完好的程度。检查和校正仪器，准备工具材料，拟定作业计划以及在图纸上绘制坐标格网、图廓线和展绘控制点。1图纸地形测图一般选用一面打毛的乳白色半透明聚脂薄膜图纸。当缺乏聚脂薄膜图纸时，可选用优质的绘图纸作为原图纸进行测绘。2绘制坐标格网为了准确地将控制点(图根点)展绘在原图上，首先要在测图纸上精确地绘制10cm×10cm的直角坐标方格网。展绘方格网可用直角坐标展点仪、格网尺等专用工具，当缺少这类工具时，也可以用比较精确的直尺按对角线法进行。3展绘控制点展绘控制点时，首先确定该点所在的方格，再在方格内确定点的精确位置。全部点展绘好后，要用比例尺在图纸上量取所绘控制点之间的相邻距离，比较是否与实际距离相符，其限差为±0.3mm，对超过限差的控制点应重新展绘。二、

碎部点平面位置的测绘方法1极坐标法如图所示，测定测站至碎部点方向和测站至后视点(另一个控制点)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。这就是极坐标法。极坐标法是碎部测量最基本的方法。

2方向交会法如图所示，测定测站A至碎部点方向和测站A至后视点方向间的水平角，测定测站B至碎部点方向和测站至后视点方向间的水平角，便能确定碎部点的平面位置。这就是方向交会法。当碎部点距测站较远而测距工具只有卷尺，或遇河流、水田等测距不便时，可用此法。3距离交会法如图所示，测定已知点1至碎部点M的距离D1，测定已知点2至碎部点M的距离D2，便能确定该碎部点的平面位置。这就是距离交会法。此处已知点不一定是测站点，可能是已测定出平面位置的碎部点。4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J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。此法称为直角坐标法。直角坐标法适用于地物靠近控制点的连线，垂距较短的情况。垂直方向可以用简单工具定出。5方向距离交会法B三、经纬仪测绘法（一）碎部点的选择碎部测量：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：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。地形点的密度主要根据地形的复杂程度确定，也决定于测图比例尺和测图的目的。测绘不同比例尺的地形图，对碎部点间距有不同的限定，对碎部点距测站的最远距离也有不同的限定。（二）测站的测绘工作经纬仪测绘法的实质是极坐标法。先将经纬仪安置在测站上，绘图板安置于测站旁边，用经纬仪测定碎部点方向与已知方向之间的水平角，并测定测站到碎部点的距离和碎部点的高程．然后根据数据用半圆仪和比例尺把碎部点的平面位置展绘于图纸上，并在点的右侧注记高程，对照实地勾绘地形。用电子全站仪代替经纬仪测绘地形图的方法，称为电子全站仪测绘操作步骤如下：(1)安置仪器量取仪器高i，填入记录手簿。(2)定向置水平度盘读数为0°00′00″，后视另一控制点B。(3)立尺立尺员依次将尺立在地物、地貌特征点上。(4)观测转照准部，瞄准标尺，读视距间隔l，中丝读数V，竖盘读数L和水平角β。（5)记录将测得的视距间隔、中丝读数、竖盘读数和水平角依次填入手簿。(6)计算依据视距Kl，竖盘读数L或竖直角a，计算出碎部点的水平距离和高程。(7)展绘碎部点用细针将量角器的圆心插