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§9-2地形图的基本知识§9-3大比例尺地形图的传统测绘方法§9-4数字化地形图概述§9-1基础地理信息概述一.信息与地理信息二.地理空间数据与地图一.信息与地理信息◆客观性◆传输性◆共享性◆适用性◆时效性◆不完全性1.信息：客观事物在人们大脑中的反映。2.地理信息：与空间地理分布有关的信息。二.地理空间数据与地图1.地理空间数据：地球表面上地物和地貌空间位置的数据。2.地图：由数学所表达的经过综合概括并用特定符号表示的地球表面地物和地貌在平面上的图形。◆数学要素◆地形要素◆地图综合一.概述二.地形图的比例尺三.地形图的图式符号四.等高线五.地形图的分幅§9-2地形图的基本知识地形图——按一定的投影方法和比例关系，将地面上所有的地物、地貌的平面位置和高程，经综合取舍、用规定的符号表示的正射投影图。图上仅表示地物，而无等高线表示的地貌时，也称平面图或地物图。投影方法：按正形投影方法；比例关系：按测图比例尺；地物：地面上所有有明显轮廓的，固定性的，自然或人工建筑的物体。(如：房屋、道路、河流、田野、森林······。)地貌：地面的起伏状态。(高山、丘陵、平原、洼地，等。)一.概述综合取舍：可选择欲反映的信息，可满足众多方面的要求(制成多种地图产品)。规定的符号：由国家测绘局统一制定各地物、地貌表示在地形图上的符号，即《地形图图式》。运用图式符号，使地形图形象生动(相似性)，简单明了。（我国目前使用由国家技术监督局发布的《地形图图式》，编号“GB/T7929-1995”，1996年5月1日实施）3.地形图图例(扫描下半部分即可)P219图8-3地形图（一）地形图图例地形图（二）图9-1城市地形图◆比例尺的定义◆比例尺的表示方法◆比例尺的分类与大小◆比例尺精度◆比例尺选用二.地形图的比例尺1.比例尺的定义M=称为比例尺分母Dd—比例尺=————=—=——=—图上长度d11实地长度DM(9-2-1)D/d数字比例尺：1500，11000，15000，······

2.比例尺的表示形式105010203040m2cm1500图示比例尺(直线比例尺)：3.比例尺的分类和大小150011000120001500011万大比例尺地形图

12.5万15万110万中比例尺地形图

125万150万1100万小比例尺地形图*比例尺的大小即比例尺分数值的大小。*图的比例尺越大，其表示的地物、地貌越详细，图上点位精度越高；但一幅图所代表的实地面积也愈小。并且测绘的工作量会成倍增加。——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）15001100012000150001100005102050100表9-14.比例尺精度5.地形图比例尺的选用*主要考虑实用、经济地形图比例尺的选用表9-2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、竣工图用途三.地形图的图式符号《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(见书178页表9-2)。图式符号分以下三类：

(一)地物符号

(二)地貌符号

(三)注记(一)地物符号1.比例符号——轮廓大，按比例缩小；3.半比例符号——也称线形符号，即长度按比例、宽度不依比例。四类专用符号：

几何图形符号，地物中心即几何图形中心；宽底符号，底线中心即地物中心；直角形底符号，其直角顶即地物中心；

几何图形组合符号，以符号下方的图形几何中心；不规则几何图形符号，其下方端点连线中心即地物中心。2.非比例符号——轮廓小，重要，用专用符号表示；图式1图式2(二)、地貌符号——等高线。(三)、注记——用文字、数字对地形符号加以说明。地名、路名、厂名、河流名等；地面高程注记；植被注记等。四.等高线(一)用等高线表示地貌的原理(二)等高距、等高线平距、地面坡度(三)等高线分类(四)用等高线表示的典型地貌(五)等高线特性(一)用等高线表示地貌的原理等高线——地面上高程相等的相邻点所连接而成的闭合曲线。(二)等高距、等高线平距、地面坡度d1d2d3d4d5d6等高距——相邻等高线之间的高差h，也称等高线间隔。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。●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)hhhhhh山坡线i地面坡度i：(为地面倾角)（9-2-2）i=—hd=tan

测绘地形图时，要根据测图比例尺、测区地面的坡度情况和按国家规范要求选择合适的基本等高距，见下表。

比例尺地形类别1500110001200015000平坦地0.50.512丘陵0.5122山地1125高山地1225等高线图例(三)用等高线表示的几种典型地貌地貌的基本组成P222图8-51.山头与洼地地形相反，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。示坡线2.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。山脊线山谷：两个山脊之间的凹地为山谷，其最低点连线为山谷线。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。雨水流淌方向分水线与集水线

3.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。4.绝壁与悬崖(a)陡崖:坡度在70º以上。(a)符号表示符号表示(b)(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。等高线表示(c)(四)等高线分类1.首曲线——基本等高线，按测图规定的基本等高距勾绘(线粗0.15mm)。3.间曲线、助曲线：局部加绘，使地貌更详细。间曲线——1/2等高距，用长虚线表示。助曲线——1/4等高距，用短虚线表示。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(线粗0.25mm)，并注记高程。便于读图。(四)等高线分类3.间曲线、助曲线：局部加绘，使地貌更详细。

(五)等高线的特性1.同一条等高线上高程必相等(等高)。2.各条等高线必然闭合，如不在本幅图闭合，必定在相邻的其他图幅闭合(闭合)。3.只有在悬崖处，等高线才相交，但交点必成双(不相交)。4.同一幅图内等高距为定值，所以地面缓和处等高线平距大、陡峭处平距小(稀缓密陡)。5.与山脊线、山谷线成正交。五.地形图的分幅与编号便于地形图的管理与使用。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。统一编号或根据实际需要编号。(一)梯形分幅和编号梯形分幅法：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。1、1:100万比例尺地图的分幅和编号（1）梯形分幅以1:100万地形图为基础，实行全球统一的分幅和编号。标准分幅的经差是6°，纬差是4°。（2）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；（3）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。下图所示为东半球北纬1:100万地图的国际分幅和编号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J-50J50B001001J50C001002(二)正方形分幅法用于大比例尺地形图

1．分幅基础（1︰5000）

2．图幅编号：采用图廓西南角坐标公里数或整百米数编号法。1:500～1:2000大比例尺地形图的矩形分幅和编号1.《1:5001:10001:2000地形图图式》(GB/T7929-1995)规定：测绘的1:500、1:1000、1:2000和小区域1:5000比例尺的地形图，采用50×50cm正方形分幅或40×50cm矩形分幅；2.地形图编号一般采用图廓西南角坐标公里数或整百米数编号法。3.采用图廓西南角坐标公里数编号法时X坐标在前，Y坐标在后，1:500地形图取至0.01km(如10.40-21.75)，1:1000、1:2000地形图取至0.1km(如10.0-21.0),1:5000地形图，坐标取至lkm。4.如一图幅，其西南角坐标为X＝3810.0km，Y＝25.5km，其编号为3810.0-25.5。比例尺图幅大小(厘米)实地面积(平方公里)图幅数1:500040×40411:200050×50141:100050×500.25161:50050×500.062564采用图幅西南角坐标公里数编号的正方形分幅基本分幅：

1:50001:500030-40303132404241ⅠⅡⅢⅣ1:2000图幅编号为30-40-Ⅰ1:200030-40-Ⅰ1:500～1:2000矩形分幅和编号1:20001:20001:200030-40-Ⅲ30-40-Ⅳ30-40-Ⅱ1:500030-40303132404241ⅠⅡⅢⅣⅡⅢⅣⅠ1:2000图幅编号为30-40-ⅠⅠⅡⅢⅣ1:200030-40-Ⅰ1:500～1:2000矩形分幅和编号ⅠⅡⅢⅣ1:10001:10001:10001:10001:10001:10001:10001:10001:10001:10001:10001:10001:10001:10001:10001:1000该1:1000图幅编号为30-40-Ⅱ-Ⅱ1:500030-40303132404241ⅠⅡⅢⅡⅢⅣ1:2000图幅编号为30-40-ⅠⅠ1:1000图幅编号为30-40-Ⅱ-Ⅱ1:200030-40-ⅠⅢⅣ1:500～1:2000矩形分幅和编号ⅡⅡⅢⅣⅠⅡⅢⅣⅡⅠⅠⅠⅠⅡⅢⅢⅣⅣⅣⅠⅡⅢⅣⅡⅠⅠⅠⅠⅡⅢⅢⅣⅣⅢⅢ1:1000ⅡⅡⅣⅣ1:500图幅编号为30-40-Ⅳ-Ⅲ-Ⅰ例：某小测区1:1000地形图的任意分幅和编号方法。(三)任意分幅在较小测区内，为减少破幅数，可采用任意分幅。任意分幅时，图幅大小一般仍按标准，编号以实用为标准。20004000350030002500100015002000250030003500130023002.3-2.32.3-2.83.3-1.33.3-1.83.3-2.33.3-2.82.8-1.3◆按原分幅为20幅◆按现分幅为12幅3.地形图内容（1）图名、图号（2）接图表（3）内外图廓和坐标网线（4）其他图外注记（三）地形图的平面坐标与高程系统1、地形图的平面坐标系统2、地形图的高程系统对于1:1万或更小比例尺的地图，通常采用国家统一的高斯平面坐标系，如“1954北京坐标系”或“1980西安坐标系”。城市地形图一般采用以通过城市中心的某一子午线为中央子午线的任意带高斯平面坐标系，称为城市独立坐标系。当工程建设范围比较小时，也可采用把测区作为平面看待的假定平面直角坐标系。1、地形图的平面坐标系统2、地形图的高程系统高程系统一般使用“1956年黄海高程系”或“1985国家高程基准”。但也有一些地方高程系统，如上海及其临近地区即采用“吴淞高程系”，广东地区有采用“珠江高程系”等。各高程系统之间只需加减一个常数即可进行换算。地形图采用的坐标系和高程系统在南图廓外的左下方用文字说明。§9-3大比例尺地形图的传统测绘方法一.地形图的成图过程二.测图前的准备工作三.绘制坐标方格网四.展绘控制点9.3.1测图前的准备工作一.地形图及成图方法

目前，计算机技术迅速发展。几乎所有用图单位都需要数字化地形图，以便用计算机进行对图纸的专业管理、规划和设计等。即使供张贴、悬挂的图纸(主要指全国地图、省图，等)，以及交通图、旅游图等，也主要通过用数字化地形图编绘而成。因此，现在各测绘部门都生产数字化地形图。

以前，测绘部门提供的地形图就是图纸——经制版、印刷的地图或地形图；或者是由透明原图晒成的蓝图(多用于规划及工程设计等，作为设计图纸的基础)。

地形图使用于国防建设和国民经济建设的各个领域，而各行业对所用图纸的要求也不相同。地形图的成图地形图的成图方法

由于目前还处于新老技术的交替阶段(新技术还在不断发展)，加之各地发展尚不平衡，所以地形图的成图过程，实际主要指测绘过程，还使用多种方法。

地形图成图过程主要分为常规的地面测图与航空测图两大类。地面测图又由传统的平板仪测图向新技术的数字化测图发展；航空测图方法也由传统的航空摄影像片成图向微波的遥感信息成图和数字摄影成图发展。地面测图平板仪测图数字化测图航空测图航空摄影像片成图彩色摄影(像片)成图红外摄影成图雷达摄影成图光谱摄影成图数字摄影测量成图1.一般准备工作

资料：控制点成果，图式，测图规范仪器工具：平板仪、经纬仪、水准仪、皮尺等(根据测图方法)，并作检验校正。绘图工具：比例尺、分规、三角板、铅笔、半圆仪等2.图纸的准备二.测图前的准备工作绘图纸；聚脂薄膜厚度0.1mm，0.07mm，0.05mm。一面打毛。优点：伸缩极小，不怕水，透明，可直接上墨线、晒图；缺点：易燃，易折，会老化。三.绘制坐标方格网三.绘制坐标方格网方格网的大小：40cm50cm或50cm50cm方格的大小：10cm10cm目的：精确展绘控制点方格网绘制方法：对角线法——用金属直尺绘制oa

bcd画对角线取等距oa=ob=oc=od连接abcd成矩形沿各边截取10厘米等距标记连接相应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。

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；方格网线条要求

方格网线条粗0.1～0.15mm，要使用5H、6H

绘图铅笔绘制。四.展绘控制点1.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。1:10000.50.5100090080070060050050060070080090010006.45BA4.501:10000.50.510009008007006005005006007008009001000例：将控制点A(xA=647.43m,yA=634.52m)；B(xB=913.46m,yB=748.63m),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47.43m，作标记；③用比例尺向y方向量34.52m，作标记；④连接相应点交点为A；⑤注记点号。⑥同理展绘B点。2.展绘控制点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。9.3.2碎部点测定的基本方法一.碎部点的选择◆地物特征点：地物轮廓线的转折处、转向处，或地物的几何中心等。东大道坚55.405.35地貌特征点P242图8-38

地貌特征点：山顶点、鞍部点、山脊线、山谷线、坡度变化处等。——测定碎部点的三要素：水平角(或水平方向)，水平距离D，高差h。从而，在图上逐点标出测点的平面位置和高程。二.碎部点的测定◆测定碎部点平面位置的基本方法：①极坐标法②方向交会法③距离交会法④直角支距法⑤方向距离交会法2.方向交会法2.方向交会法：(1、2)◆量距困难，通视良好。◆在两个测站对同一目标瞄出方向线，相交得点的平面位置。◆交会角

30°γ150°S1S2S3S43.距离交会法3.距离交会法：(S1、S2)

◆通视困难，量距方便。◆从两个已测定的地物点出发，量两段距离S1、S2交得一点的平面位置。已测房屋待测房屋MN◆注意，交会角301504.直角支距法4.直角支距法：

●根据基线AB,量取地物点的直角支距,得到地物点的平面位置。AB123x1y1x2y2x3y3●注意：

定直角要准。5.方向距离交会法5.方向距离交会法(，D)

：◆量距较困难，但通视良好。◆方向从测站瞄出，距离从一已测定的地物点出发量取。◆注意：交角要小。D2D1已测待测三.地形图测绘的基本方法三.地形图测绘的基本方法(一).小平板仪配合皮尺法(二).小平板仪与经纬仪联合测图法(三).大平板仪测图法(四).经纬仪(量角器)测图法(五).光电测距仪测图法(六).数字化测图1.地形图测绘的基本方法(一).小平板仪配合皮尺法(一).小平板仪配合皮尺法——主要适用于1:500平面图测绘●特点：小平板仪安置在控制点上；测点方向：用照准仪瞄；测点距离：用皮尺丈量；地面标高：用水准仪测定散点标高。ab321BA作业人员至少三人：跑点、量距、绘图。平面图测绘作业要点●平面图测绘作业要点：◆特征点选择正确，不遗漏，不重复；◆跑点次序“从近到远，从左到右(逆时针)”；◆测完一个地物，再测另一个地物，便于绘图员连线；◆读距者读距准确、响亮、及时；◆绘图员动作连贯：瞄测点方向、画方向线、比例尺卡距、刺点、连线；◆搬站前要检查，连线是否正确？是否漏测地物内容？以便及时纠正或补测。(二).小平板仪与经纬仪联合测图法(二).小平板仪与经纬仪联合测图法特点：小平板仪安置在控制点上；经纬仪安置在平板仪近旁(一般右侧,23米)测点方向：用照准仪瞄；视距测量得；测点距离测点标高测站安置:小平板仪安置好后,任选一点A’安置经纬仪,求出视线高。并在图上标出经纬仪位置a’，作为测图时距离的出发点。采用方向距离交会法。地貌、地物均可测绘。地形图(地貌)测绘作业注意●地形图(地貌)测绘作业注意：正确测定地性线(山脊线、山谷线)位置，主要是地性线坡度和方向变化处。正确测定山顶、鞍部、山坡、山脚等位置，以及坡度的变化处。测定地物点最大视距比例尺视距最大长度(米)150050110008012000150表9-6地形点间距和最大视距比例尺地形点间距(米)视距最大长度(米)表9-71500157011000301201200050200视距最大长度和地形点密度规定见下表测站作业注意：测站作业注意●测站作业注意：◆作测站检查；定向检查、视线高检查。◆作每个测点的视距测量记录，便于检查、更正点位。◆图上刺点后，标注点位高程。◆标出地性线，便于勾绘等高线。◆在测站完成计曲线勾绘(部分等高线可回室内勾绘)。★作业人员45人：绘图1人，司镜1人，记录计算1人，跑尺12人。(三).大平板仪测图法(三).大平板仪测图法◆测点方向：用照准仪瞄；用照准仪视距测量得；◆测点距离◆测点标高●特点：大平板仪安置在控制点上大平板仪测图特点：★作业人员34人：测量、绘图1人，记录计算1人，跑尺12人。(四).经纬仪(量角器)测图法(四).经纬仪(量角器)测图法◆测点方向：用经纬仪读水平角；用经纬仪视距测量得；◆测点距离◆测点标高●特点：经纬仪安置在控制点上；小平板仪放置一旁(不安置,仅起绘图板作用)。●作业人员45人：司镜1人、绘图1

人，记录计算1

人，跑尺12人。◆绘图:用量角器量出测点方向,沿量角器直尺边刺点。作业特点●作业特点：◆不足：由于量角器(也叫半圆规)最小角度分划为

30或20，用此法测图，测点方向的精度一般只能达到5。此外，由于半圆规中心小孔磨损，也影响刺点精度。◆优点：操作方便，速度快。特别当竖直角较大时，瞄方向比照准仪方便；◆记入电子手簿可实现地形图测绘半自动化。(五).光电测距仪测图法(五).光电测距仪测图法光电测距仪测图法特点：●特点：用光电测距仪的照准仪代替大平板仪的照准仪，测点放杆棱镜。其余与大平板仪测图法相同。◆如使用电子手簿，进行半自动化绘图，测图精度将高于前述所有测图方法。三.图的拼接、检查和整饰9.3.3地形图的拼接、检查和整饰(一).图的拼接即相邻图幅的接边。由于测量误差，使相邻两幅图边同一线条不重合。如偏差在允许范围内，要将线条接顺。数字化地形图测绘时，不受图廓线限制，但相邻测站的内容须衔接，一般在CAD图上由人工修饰。图幅划分通过软件完成。接边误差规定

接边误差规定表9-9地物点点位中误差地区分类点位中误差(图上mm)建筑区、平地及丘陵地0.5山地及旧街坊内部0.75表9-10等高线高程中误差地形分类平地丘陵地山地高山地高程中误差(等高距)1/31/22/31平面与高程的接边误差，不应大于上表中规定中误差的2倍。

2二.等高线勾绘等高线勾绘(一).基本等高距的规定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）15000.50.5110000.51120001215000251.基本等高距的规定2.等高线内插过程◆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。◆首先定出相邻地形点之间，整米等高线通过的位置，即内插点。◆然后用光滑曲线连接相同高程的内插点，完成等高线勾绘。2.等高线内插过程(二).等高线勾绘原理(二).等高线勾绘原理设：量得图上：ab=25mm

而AB高差：h=3.6mab25d=h=3.6=6.94mm则1米高差的等高线平距为：a1′=0.4d=2.8mm

4′b=0.2d=1.4mm三等分1′4′，得2′、3′P244图8-401.等高线勾绘原理(计算法)例：如图，已知等高距为1米，在地形点A、B之间内插整米等高线通过的位置。666564632.图解法透明纸法111098765432102.图解法——透明纸法11109876543210原理：一组等间隔的平行线切割直线得等线段。方法：