第09章 基础地理信息采集及成图方法

第九章基础地理信息采集及成图方法9.1基础地理信息概述客观性；传输性；共享性适用性；时效性；不完全性信息的本质特征：地理信息：指与所研究对象的空间地理分布有关的信息。地理信息的内容：空间信息（基础地理信息）属性信息地理空间数据与地图地理空间数据：测量所得到的地表的地物和地貌空间位置的数据，是基础地理信息的载体。地图由数学所确定的经过综合概括并用形象符号表示的地球表面在平面上的图形。地形图：表示地表上的地物、地貌平面位置及基本的地理要素且高程用等高线表示的一种普通地图。

地图的内容：数学要素几何要素（地形要素）地图综合地图的分类：纸质地图数字地图、电子地图地形图样例

某城市主要交通图1.比例尺的定义M=称为比例尺分母—Dd

比例尺=——————=—=——=—

图上长度

d11实地水平距离

DD/dM一、地形图的比例尺9.2地形图的基本知识数字比例尺：1500，11000，110000，······

2.比例尺的表示形式

图示比例尺（又称直线比例尺）：标注在图纸的下方，便于用分规直接在图上量取直线段的水平距离，且可以抵消图纸伸缩的影响。

大比例尺地形图：1500>11000>12000>15000>1:10000中比例尺地形图：

12.5万>15万>110万小比例尺地形图：125万>150万>1100万比例尺的大小即比例尺分数值的大小。土木建筑类各专业常使用大比例尺地形图。3.

比例尺的分类和大小图上0.1mm所代表的实地长度（受人眼判断力限制所致）。比例尺比例尺精度（cm）1500

110001200015000110000

51020501004.比例尺精度地形图比例尺的选用比例尺1100001500012000110001500城市总体规划、厂址选择、区域布置、方案比较城市详细规划及工程项目初步设计建筑设计、城市详细规划、工程施工图设计、竣工图用途5.地形图比例尺的选用选用原则：（1）图上的地物、地貌的详细程度和明晰程度能否满足设计要求；（2）图上平面点位和高程的精度是否能满足设计要求；（3）图幅的大小应便于总图设计布局的需要；（4）尽可能选用较小比例尺测图。地物符号地貌符号

《地形图图式》是由国家测绘局统一制定的地物、地貌符号的总称。图式符号分以下两类：地形图的图式符号二、地物符号1.比例符号——轮廓大，按比例缩小。比例符号图例2.非比例符号——轮廓小，重要，用专用符号表示；注意：（1）规则的几何图形符号，以图形几何中心点为实地地物的中心位置；（2）宽底符号（烟囱、水塔等），以符号底部中心为实地地物的中心位置；（3）底端为直角的符号（独立树、路标等），以符号直角顶点为实地地物中心位置；（4）几何图形组合符号（路灯、消火栓等）。以符号下方的图形几何中心为地物的实际中心位置；（5）不规则的几何图形，又没有宽底或直角顶点的符号（山洞、窑洞等），以符号下方两端的中心为实地地物的中心位置。非比例符号图例3.半比例符号——也称线形符号，即长度按比例、宽度不依比例。带状延伸地物。

地名、路名、厂名、河流名等；地面高程注记；植被注记等。4.地物注记——用文字、数字对地形符号加以说明。三、地貌符号——等高线1.等高线的概念2.等高距、等高线平距、地面坡度3.等高线分类4.用等高线表示的几种典型地貌5.等高线的特性地貌是指地球表面的各种起伏形态，它包括山地、丘陵、高原、平原、盆地等。对于大比例尺地形图通常用等高线表示。1.等高线的概念等高线是地面上高程相等的相邻点连接而成的闭合曲线。

水面与山体的交线，投影到水平面上，即为一条等高线。2.等高距、等高线平距、地面坡度

等高距——相邻等高线之间的高差，常以h表示，同一幅地形图中，等高距是相同的。等高线平距——相邻等高线之间的水平距离。常以d表示，等高线平距d的大小反映地面坡度的变化。

由于h为定值，所以i与d成反比，即：

d大（等高线稀如BC间），i小（地面坡度小，缓和）

d小（等高线密如AB间），i大（地面坡度大，陡峭）地面坡度i：多用表示(为地面倾角)d3.典型地貌的等高线（1）山头与洼地及其等高线

地形相反，地貌图相似：都是一组闭合曲线。根据高程注记区分，也可用示坡线指示斜坡向下方向。（示坡线是垂直于等高线的短线，指示的方向是下坡方向。）

示坡线（2）山脊与山谷及其等高线山脊：山的凸棱由山顶延伸至山脚。其最高棱线称为山脊线，又称分水线。其等高线表现为一组凸向低处的曲线,两侧基本对称。山谷：两个山脊之间的凹地为山谷，其最低点连线为山谷线，又称集水线。其等高线表现为一组凸现高处的曲线,两侧基本对称。山谷线山脊线（3）鞍部相邻两个山头间呈马鞍形的低凹部位，一般也是两个山脊和两个山谷的会聚处。鞍部等高线是两组相对的山脊等高线与山谷等高线的对称组合。（4）陡崖、绝壁与悬崖绝壁符号绝壁:上下垂直的陡崖，也称断崖。悬崖:上部突出、下部凹进的陡崖。悬崖用相交等高线表示陡崖:坡度>70°的陡峭崖壁，石质，土质，陡崖符。陡崖符号等高线图例1等高线图示例（1）首曲线——基本等高线，按测图规定的基本等高距勾绘。（3）间曲线——局部加绘，使地貌更祥细。采用1/2等高距，用长虚线表示。注意：在同一幅地形图中间曲线可不闭合（2）计曲线——将高程能被五倍基本等高距整除的等高线加粗，并注记高程。便于读图。4953.等高线分类（1）同一条等高线上高程必相等。（2）等高线是闭合曲线，如不在同一图幅内闭合，则必在图外或相邻的其他图幅中闭合。（3）不同高程的等高线不能相交。但在陡崖或悬崖处才重合或相交，且交点必成双。（4）一幅地形图内等高距相等。等高线平距小，表示坡度陡，平距大则坡度缓，平距相等则坡度相同。（5）等高线与山脊线、山谷线成正交。5.等高线的特性四、地形图的分幅编号与图廓注记便于地形图的测绘、管理与使用。两种分幅方法：梯形分幅——用经线、纬线划分图幅范围。矩形分幅——用纵横坐标格网线划分图幅范围。1.矩形分幅编号与图廓注记——以坐标格网线划分图幅范围，通常使用于1:5000以下的大比例尺地形图分幅。比例尺1:50001:20001:10001:500图幅大小(厘米)40×4050×5050×5050×50实地面积(平方公里)410.250.0625一幅1：5000的图幅所包含本图幅的数目141664400.00450.00500.00550.00600.00650.001：5000.25—0.40250.00300.00350.00400.00450.00500.00采用图幅西南角坐标公里数编号的正方形分幅用图廓西南角坐标公里数编号时x坐标在前，y坐标在后，1：500地形图取至0.01km——0.25－0.40，1：1000、1：2000地形图取至0.1km——10.0－21.0。带状测区或小面积测区，可按测区统一顺序编号，用测区与数字结合的方法，如荷塘-7行列编号法，以字母（如A，B，C…)表示行号，列号用数字1，2，3，4，…编定。如A-4（3）1：500、1：1000、1：2000等大比例尺地形图的图廓及图外注记a.图名、图号b.图幅接合表（接图表）c.内外图廓和坐标网线d.比例尺e.其它图外注记2008年4月测绘本图采用：1954北京坐标系1985国家高程基准，等高距为1mGB/T20257.1-2007国家基本比例尺地图图式第一部分（xx单位）xxx测制2、梯形分幅与编号梯形分幅法：

地图的梯形分幅又称国际分幅，由国际统一规定的经线为图的东西边界，统一规定的纬线为图的南北边界。由于子午线向南北极收敛，因此，整个图幅呈梯形。其划分的方法和编号，随比例尺不同而不同。国家基本地形图就是梯形分幅地形图，包括：1:100万、1:50万、1:25万、1:10万、1:5万、1:2.5万、1:1万、1:5000等。(1)1:100万比例尺地图的分幅和编号1:100万地形图分幅与编号采用国际l:100万地图会议（1913年，巴黎）的规定进行。标准分幅的经差是6°，纬差是4°。1:100万比例尺地图的分幅是从地球赤道（纬度0）起，分别向南北两极，每隔纬差4°为一横行，依次以拉丁字母A、B、C、D、……V表示；由经度180°起，自西向东每隔经差6°为一纵列，依次用数字1、2、3、……、60表示。每幅图的编号，先写出图幅行号（字符码），后面写出图幅列号（数字码）。我国图幅范围在东经72°-138°，行号从A-N，北纬从0°-56°共14行，列号从43-53共11列。

例如：北京某处的纬度为北纬39°56′23″，经度为东经116°22′53″，则所在的1:100万比例尺图的图幅号是J50;合肥某处的纬度为北纬31°53′23″，经度为东经117°16′00″，则所在的1:100万比例图的图幅号是H50。1：100万分幅编号举例梯形分幅与编号

（2）其他比例尺的分幅和编号以1：100万地形图为基础，以不同比例尺分1:100万的行数三位数和列数三位数加以编号。

xxxxxxxxxx

1:100万1:100万比例尺图幅所图幅所的行号的列号代码在行号在列号

CD北京某处的纬度为北纬39°56′23″，经度为东经116°22′53″，则在1：50万的图幅编号为J50B001001;其在1：25万的图幅编号为J50C001002.1:5O万的地形图分幅1：25万的地形图分幅（3）梯形分幅的图外注记识读

（一）图外注记识读

1.图号、图名和接图表

2.比例尺

3.图廓线和坐标格网图廓有内、分、外图廓

4.坐标系统高程系统图式、测图日期测图者梯形分幅的内外图廓（二）三北方向线关系图

三北方向是指真子午线北方向A、磁子午线北方向Am和高斯平面坐标系的纵轴方向（+x）。根据图上的子午线收敛角和磁偏角，进行三者之间的换算。三个方向间的角度关系图一般绘制在中、小比例尺图外图廓下方偏右位置。一、测图前的准备工作二、碎部测量的方法三、地形图的拼接、整饰和检查9.3大比例尺地形图传统测绘方法地形图的传统测绘方法测图方法分类平板仪测图（包括大平板仪与小平板仪测图）小平板仪与经纬仪联合测图经纬仪测图传统航空摄影测量数字化测图方法全站仪野外数字测图数字摄影测量卫星遥感成图地形原图的数字化（数字化仪和扫描仪）一、测图前的准备工作1.图纸的选用（1）磅纸（机械制图用的图纸）(已基本不用）（2）聚脂薄膜——透明、不变形、可洗。坐标格网一般已绘制。聚酯薄膜是一面打毛的半透明图纸，其厚度约为0.07～0.1mm，伸缩率很小，且坚韧耐湿，沾污后可洗，在图纸上着墨后，可直接晒蓝图。但聚酯薄膜图纸易燃，有折痕后不能消除，在测图、使用、保管时要多加注意。2.绘制坐标方格网方格网的大小：50cm40cm或50cm50cm方格的大小：10cm10cm方格网绘制方法：对角线法oa

bcd步骤：（1）画对角线（2）对角线上取等距oa、ob、oc、od（3）连接abcd成矩形（4）沿矩形各边截取10cm等距并标记（5）连接矩形相对边的等距标记成方格网方格网精度要求③各方格的对角线长（141.4mm），误差应0.2mm。超过限差要求，对印有坐标方格网的图纸，应予作废。①方格网对角线长，误差0.3mm；②沿方格网对角线的方格交点，偏离对角线0.2mm；注记坐标格网线的坐标值：根据分幅范围及测图比例尺确定格网线的坐标注记。2.

展绘控制点100.0200.0300.0400.0500.0600.01：1000100.0200.0300.0400.0500.0600.0

例：将控制点A(xA=234.35m,yA=345.50m)；B(xB=510.87m，yB=451.63m)，展绘到测图纸上。作法：①确定A点所在方格；②用比例尺向x方向量34.35m，作标记；③用比例尺向y方向量45.50m，作标记；④连接相应点交点为A；⑤注记点号和该点的高程。⑥同理展绘B点。⑦检查：用比例尺量取AB距离，距离读数与理论值之差图上0.3mm。展控制点100.0200.0300.0400.0500.0600.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0A4.506.45B要使地形图能准确、全面地反映地面的实际状况，碎部点的选择至关重要。1.碎部点的选择对于地物，碎部点应选在地物轮廓线的方向变化处，如房角点，道路转折点以及独立地物的中心点等。一般规定主要地物的凹凸部分在图上大于0.4mm均应表示出来，小于0.4mm的可直接用直线连接。对于地貌，碎部点应选在山脊线、山谷线等地性线上，如山顶、鞍部、山脚及坡地的方向和坡度变化处。二、碎部测量的方法2.碎部点的间距和测量碎部点的最大视距一般地区地形点的最大间距和最大视距城市建筑区的最大视距3.碎部测量的视距测量原理及公式

式中：K—取100，n—上、下丝读数之差，i—仪器高，V—中丝读数。

视距测量：利用测量仪器望远镜中的视距丝并配合视距尺，根据几何光学及三角学原理，同时测定两点间的水平距离和高差的一种方法。（1）视线水平时在已知点A，经视距测量后，可得AB间平距D及B点的高程。式中：K—取100，n—上、下丝读数之差，α—竖直角，i—仪器高，V—中丝读数。（2）视线倾斜时4.经纬仪测绘法（1）配置

工具：经纬仪、图板、塔尺、小钢尺、量角器、三棱尺、计算器、铅笔、橡皮等。人员：一般是观测员、记录计算员、绘图员各1人、立尺员2人。a.安置仪器：在控制点A安置经纬仪，量取仪器高i至厘米；b.定向：后视（盘左瞄准）另一控制点B，度盘置0°00ˊ00”

；c.站准另一控制点C作为检查点，检查AC方向是否正确；d.观测：瞄准碎部点1的水准尺，分别读取上、下丝之差、中丝读数、竖盘读数L、水平角β；e.记录、计算：记录上述观测值，按视距测量公式计算出点1的水平距离D和高程H；f.展碎部点：在图纸上，按β、D，定出点1的位置，并将高程注在碎部点旁。经纬仪法测绘（2）步骤

g.完成一个测站的碎部测量后，在搬站前必须重新检查定向是否正确；并且检查碎部测量是否完全，有无遗漏。h.如需增设测站点，则在搬站前采用极坐标法、交会法、支导线法等，进行增补。i.绘图：（a）地物的描绘——按图式规定。（b）等高线的勾绘。首先描绘出地性线（山脊线、山谷线），再在相邻碎部点之间，按平距与高差成比例的关系，内插出等高线。经纬仪法测绘（续）5.等高线勾绘基本等高距的规定表9-11比例尺丘陵基本等高距（m）山地基本等高距（m）15000.50.5110000.5112000121500025(1)基本等高距的规定地貌特征点反映在图纸上的仅仅是一些不同高程（且大部分不是整米数）和不同位置的点，以及一些地性线的走向。相邻地形点之间坡度相等，因此可用“内插法”勾绘等高线。

步骤：

（１）首先描绘出地性线（山脊线、山谷线）。（2）在地性线上内插出整米等高线通过的位置，即内插点。（3）用光滑曲线将相邻同高的内插点连接成等高线。(2)等高线内插过程

一幅实用的地形图，应能满足准确合理、主次分明、清晰易读的要求。所以必须对实测的众多碎部点按测图比例尺进行加工、清绘。三、地形图的检查、拼接和整饰

地形图测完后，应由上级测绘成果质检部门和用户对成果质量作一次全面检测。包括室内检查和外业检查。（1）室内检查室内检查的内容有：图上地物、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；图边拼接有无问题等。如发现错误或疑点，应野外进行实地检查修改。（2）外业检查外业检查分为巡视检查和仪器设站检查。巡视检查应根据室内检查的具体情况，有计划、有目的地确定巡视路线，进行实地对照查看。主要检查地物、地貌有无遗漏；等高线是否逼真合理；符号注记是否正确等。设站检查（约占每幅图的10%），是针对室内检查和巡查发现的问题，在野外测图控制点上架设仪器进行检查。除对发现的错误进行修正和补测外，还要对本测站所测地形进行抽查和质量评定。1.地形图的检查：地形图的拼接

若测区面积较大，应采用分幅测图，然后拼接。拼接的目的时检查或消除因测量误差和绘图误差引起的相邻图幅衔接处的地形偏差，以确保整个测区地形图的连贯、合理和完整。当图边的拼接误差小于限差（中误差的2√2倍）时平均配赋--即在两图幅图上各改一半。为接边方便，一般规定每幅图的图边应测出图幅外1cm。2.地形图的拼接：

擦掉不必要的点、线、高程、注记等。使图面整洁、规范。包括图内、图外整饰。整饰次序是:先图内，后图外；先注记，后符号；先地物后地貌。3.地形图的整饰:一、概述二、野外数据采集的作业模式及碎部点位信息的采集三、数字地面模型的建立和等高线的绘制四、地形图的处理与输出9.4数字测图方法数字地形图1.数字测图的概念

数字测图（digitalmapping）应包括：全站仪、GPSRTK或其它测量仪器进行野外数字测图；航空摄影、遥感成图。一、概述数字测图系统

数字摄影测量设备

全站仪、GPS等数字化仪扫描仪微机成图软件

电子平板（便携机）PDA

电子手簿

打印机

绘图仪

显示器

（1）自动化程度高（2）精度高数字化测图的精度主要取决于野外对地物地貌点的采集精度，其它因素的影响很小，测点的精度与比例尺大小无关。（3）使用方便可以方便地绘制不同比例尺的地形图或不同用途的专题地图，实现了一测多用，同时便于地形图的管理、检查、修测和更新。（4）为GIS提供基础数据2.数字测图的主要特点1.野外数据采集的作业模式二、野外数据采集的作业模式及碎部点位信息的采集全站仪野外测记式：全站仪+电子手簿+草图电子平板式：全站仪+笔记本电脑GPSRTK测记式1）全站仪野外测记模式

（1）草图法（无码作业）：全站仪采集碎部点的点位信息，自动记录于电子手簿；碎部点的属性信息在现场记录并绘制草图，输入计算机后编辑成图。适用于地形、地物比较复杂的情况，但内业工作量大。测站A

后视B测点P数字测图方法全站仪野外测记式作业步骤①测图准备工作——全站仪的检校。（以TOPCON的GTS330为例）②安置全站仪于测站，量取仪器高，新建或选择数据采集文件进行测站设置。③设置后视，照准后视点；并检核后视点坐标，如与已知坐标相符，则进入下一步，否则查找原因，进行改正。④碎部点的采集：立镜员选点，领尺员绘草图，观测员照准棱镜，按回车键记录数据。⑤领尺员绘草图要记录碎部点的属性信息和连接关系，特别注意记录点号与仪器记录的信息一致。草图草图：是测记法作业模式中，保证数字测图质量的一项重要工作措施。草图的内容包括：

a）地物的相关位置b）地貌的地性线（山脊、山谷）c）点号标记（应与电子手簿一致）d）大量距离记录：丈量法测量e）地理名称及说明注记等通讯接口与通讯电缆电缆数据通讯野外坐标数据文件的下载野外坐标数据文件的格式（CASS5.0）1点点名，1点编码，1点Y（东）坐标，1点X（北）坐标，1点高程…N点点名，N点编码，N点Y（东）坐标，N点X（北）坐标，N点高程示例：（*.DAT无码）1,,394195.72846,3117973.22097,56.447172,,394524.02938,3117834.90272,62.260183,,394518.17510,3117839.08180,62.190194,,394503.82928,3117837.16302,62.297275,,394499.89924,3117831.33849,62.259326,,394476.97153,3117827.87442,62.215457,,394476.75582,3117816.54690,62.055508,,394513.83579,3117814.17656,61.412339,,394510.37570,3117811.11876,61.26336人员安排（3〜4）

测站：1人，测量、记录镜站：1〜3人领尺员：1〜2人，（属于镜站）领尺员的任务：画草图和室内成图，还要负责测站及立尺员的联络，通报信息、点号、点编码等。地物（2）编码法

全站仪采集碎部点坐标和高程的同时对点进行编码，计算机根据地形编码，识别后转换为地形图符号的内部码，以制成地形图。适合简单地形2）电子平板法模式全站仪+PDA（或笔记本电脑）