工程测量(第10章 地形图的测绘和应用)

第10章地形图的测绘和应用峨眉校区§10-1视距测量视距测量是利用经纬仪、水准仪望远镜内的视距丝装置，根据光学原理同时测定距离和高差的一种方法。视距测量具有操作方便、速度快、一般不受地形限制等优点。普通视距测量精度较低，仅能达到1/200~1/300的精度。但能满足测定碎部点位置的精度要求，所以视距测量被广泛地应用于地形测图中。进行视距测量，要用到视距丝和视距尺。视距丝即望远镜内十字丝分划板上的上下两根短丝，它与中丝平行且等距离。视距尺是有刻划的尺子，和水准尺基本相同。nm视距丝十字丝§10-1视距测量视线水平时的水平距离和高差公式ABnmpn′m′MN11121314lmnlFfδdDhvi令则有式中K——视距乘常数，通常K=100；

c——视距加常数，常数c值接近零

。故水平距离为

A、B两点间的高差h为式中i——仪器高（m）；

v——十字丝中丝在视距尺上的读数，即中丝读数（m）。§10-1视距测量视线倾斜时的水平距离和高差公式ABEMNM′N′φll′L＝Kl′Dhh′iivA、B两点间的高差h为：式中h′——高差主值（也称初算高差）。HAHB*视线倾斜时水平距离的计算公式为：视线倾斜时高差的计算公式为：§10-1视距测量视距测量的施测在A点安置经纬仪，量取仪器高，在B点竖立视距尺。盘左（或盘右）位置，转动照准部瞄准B点视距尺，分别读取上、下、中三丝读数，并算出尺间隔l。转动竖盘指标水准管微动螺旋，使竖盘指标水准管气泡居中，读取竖盘读数，并计算垂直角α。§10-1视距测量测站：

测站高程：仪器高：

仪器：测点下丝读数上丝读数

中丝读数v/m竖盘读数L°′″

垂直角°′″

水平距离D/m除算高差h′/m高差h/m高程H/m备注

尺间隔lm视距测量记录与计算手簿A+45.37m1.45mDJ612.2370.6631.451.574874112+21848157.14+6.35+6.35+51.72盘左位置22.4451.5552.000.890951736-5173688.24-8.18-8.73+36.64三、视距测量的误差来源及消减方法

1．用视距丝读取尺间隔的误差读取视距尺间隔的误差是视距测量误差的主要来源，因为视距尺间隔乘以常数，其误差也随之扩大100倍。读数时注意消除视差，认真读取视距尺间隔。

2．垂直角测定误差从视距测量原理可知，垂直角误差对于水平距离影响不显著，而对高差影响较大，故用视距测量方法测定高差时应注意准确测定垂直角。

3．标尺倾斜误差标尺立不直，前后倾斜时将给视距测量带来较大误差，其影响随着尺子倾斜度和地面坡度的增加而增加。标尺必须严格铅直（尺上应有水准器），特别是在山区作业时。

4．外界条件的影响（1）大气垂直折光影响。（2）空气对流使成像不稳定产生的影响。§10-2测图前的准备资料收集了解测区的地理和交通掌握测区的地形特点，做好工作计划；收集测区平面和高程控制点成果的资料，并检查、合适；收集测量规范、细则和图式。§10-2测图前的准备图纸准备大比例尺地形图的图幅大小一般为50cm×50cm、50cm×40cm、40cm×40cm；一般临时性测图，可直接固定将图纸在图板上进行测绘；需要长期保存的地形图，为减少图纸的伸缩变形，通常将图纸裱糊在锌板、铝板或胶合板上。目前各测绘部门大多采用聚酯薄膜代替绘图纸，它具有透明度好、伸缩性小、不怕潮湿、牢固耐用等特点。§10-2测图前的准备绘制坐标格网为了准确地将控制点展绘在图纸上，首先要在图纸上绘制10cm×10cm的直角坐标格网。绘制坐标格网的工具和方法很多，如可用坐标仪或坐标格网尺等专用仪器工具。坐标仪是专门用于展绘控制点和绘制坐标格网的仪器；坐标格网尺是专门用于绘制格网的金属尺。§10-2测图前的准备展绘控制点展绘控制点前，首先要按图的分幅位置，确定坐标格网线的坐标值，也可根据测图控制点的最大和最小坐标值来确定，使控制点安置在图纸上的适当位置，坐标值要注在相应格网边线的外侧。控制点D的坐标，39150002003914000600400800B32.54hfA46.78840008500020040060080020.3423.43DgejiC12.32

27.81碎部测量以控制点为测站，测定周围碎部点的平面位置和高程，并按规定的图示符号绘制成图。方法经纬仪测绘法、大平板仪法经纬仪和小平板联合法全站仪数字化测图航空摄影测量§10-3碎部测量§10-3碎部测量碎部点的选择碎部点应选在地物和地貌的特征点上。地物特征点就是决定地物形状的地物轮廓线上的转折点、交叉点、弯曲点及独立地物的中心点。东大道坚55.405.35§10-3碎部测量碎部点的选择地貌碎部点选择在最能反映地貌特征的山脊线、山谷线等地性线上，如山顶、鞍部、山脊、山脚、谷底、谷口、沟底、沟口、洼地、台地、河川湖池岸旁等的坡度和方向变化处。§10-3碎部测量碎部点的选择

碎部点的密度应该适当，过稀不能详细反映地形的细小变化，过密则增加野外工作量，造成浪费。碎部点在地形图上的间距约为2~3cm，各种比例尺的碎部点间距可参考下表。在地面平坦或坡度无显著变化地区，地貌特征点的间距可以采用最大值。

测图比例尺地形点最大间距/m最

大

视

距

/m主要地物点次要地物点和地形点1:50015601001:1000301001501:2000501802501:5000100300350§10-3碎部测量经纬仪（光电测距仪）测绘法配置工具：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：观测员、记录计算员、绘图员各1人、立尺员2人。§10-3碎部测量经纬仪（光电测距仪）测绘法仪器安置在测站A安置经纬仪，量取仪器高i，填人手簿，在视距尺上用红布条标出仪器高的位置v，以便照准。将水平度盘读数配置为0

，照准控制点B，作为后视点的起始方向，并用视距法测定其距离和高差填人手簿，以便进行检查。当测站周围碎部点测完后，再重新照准后视点检查水平度盘零方向，在确定变动不大于2

后，方能撤站。测图板置于测站旁。§10-3碎部测量经纬仪（光电测距仪）测绘法跑尺在地形特征点上立尺的工作通称为跑尺。立尺点的位置、密度、远近及跑尺的方法影响着成图的质量和功效。立尺员在立尺之前，应弄清实测范围和实地情况，选定立尺点，并与观测员、绘图员共同商定跑尺路线，依次将尺立置于地物，地貌特征点上。§10-3碎部测量经纬仪（光电测距仪）测绘法观测将经纬仪照准地形点P的标尺，中丝对准视仪器高处的红布条（或另一位置读数），上下丝读取视距间隔l，并读取竖盘读数L及水平角

，记入手簿进行计算。将

P、DP、HP报给绘图员，同法测定其它各碎部点。结束前，应检查经纬仪的零方向是否符合要求。§10-3碎部测量点号视距K

l/m中丝读数v水平角

竖盘读数L竖直角

高差h/m水平距离D/m高程/m备注185.01.42160

18

85

48

4

11

6.1884.55213.58水渠213.51.4210

58

81

18

8

41

2.0213.19209.42350.61.42234

32

79

34

10

25

9.0048.95216.40470.01.60135

36

93

42

-3

43

-4.7169.71202.69电杆592.21.0034

44

102

24

-12

25

-18.9487.94188.46测站：A4

后视点：A3

仪器高i:1.42m

指标差x：-1.0′

测站高程H:207.40m地形测量手簿§10-3碎部测量经纬仪（光电测距仪）测绘法绘图根据图上已知的零方向，在A点上按用量角器定出AP方向，并在该方向上按比例尺针刺DP定出P点；以该点为小数点注记其高程HP。同法展绘其它各点，并根据这些点绘图。测绘地物时，应对照外轮廓随测随绘。测绘地貌时，应对照地性线和特殊地貌外缘点勾绘等高线和描绘特征地貌符号。勾绘等高线时，应先勾出计曲线，经对照检查无误，再加密其余等高线。§10-3碎部测量经纬仪（光电测距仪）测绘法为了检查测图质量，仪器搬到下一站时，应先观测前站所测的某些明显碎部点，以检查由两站测得该点的平面位置和高程是否相符。如相差较大，则应查明原因，纠正错误，再继续进行测绘。§10-3碎部测量碎部测量的注意事项(1)观测人员在读取竖盘读数时，要注意检查竖盘指标水准管气泡是否居中。(2)在观测过程中，应随时检查定向点方向，每测20~30点，检查起始方向是否正确，其归零差不应超过4′，否则，应重新定向，并检查已测的碎部点。

§10-3碎部测量碎部测量的注意事项(3)立尺人员应将视距尺竖直，并随时观察立尺点周围的情况，弄清碎部点之间的关系，地形复杂时还需绘出草图，以协助绘图人员做好绘图工作。(4)绘图人员要注意图面正确、整洁、注记清晰，并做到随测点，随展绘，随检查。(5)当该站工作结束时，应检查有无漏测、测错，并将图面上的地物、地性线及等高线与实地对照，及时发现问题，予以纠正。§10-3碎部测量测定碎部点平面位置的基本方法极坐标法直角坐标法角度交会法距离交会法B123β3β2β1AD3D2D1§10-3碎部测量极坐标法abb112β12β1′a河流3§10-3碎部测量角度交会§10-3碎部测量直角坐标法abb1122aD1D1′3§10-3碎部测量距离交会§10-4数字化测图全站仪结合电子平板模式该模式是以便携式电脑作为电子平板，通过通讯线直接与全站仪通讯、记录数据，实时成图。它具有图形直观、准确性强、操作简单等优点，即使在地形复杂地区，也可现场测绘成图，避免野外绘制草图。目前这种模式的开发与研究相对比较完善，由于便携式电脑性能和测绘人员综合素质不断提高，因此它符合今后的发展趋势。§10-4数字化测图直接利用全站仪内存模式该模式使用全站仪内存或自带记忆卡，把野外测得的数据，通过一定的编码方式，直接记录，同时野外现场绘制复杂地形草图，供室内成图时参考对照。它操作过程简单，无需附带其他电子设备；对野外观测数据直接存储，纠错能力强，可进行内业纠错处理。随着全站仪存储能力的不断增强，此方法进行小面积地形测量时，具有一定的灵活性。§10-4数字化测图全站仪加电子手薄或高性能掌上电脑模式该模式通过通讯线将全站仪与电子手薄或掌上电脑相联，把测量数据记录在电子手薄或便携式电脑上，同时可以进行一些简单的属性操作，并绘制现场草图。内业时把数据传输到计算机中，进行成图处理。掌上电脑采用图形界面交互系统，可以对测量数据进行简单的编辑，随着掌上电脑处理能力的不断增强，科技人员正进行针对于全站仪的掌上电脑二次开发工作。§10-4数字化测图全站仪数字化测图主要分为准备工作、数据获取、数据输入、数据处理、数据输出等五个阶段。野外碎部点采集一般用“解算法”进行碎部点测量采集，用电子手薄记录三维坐标（X，Y，H）及其绘图信息。既要记录测站参数、距离、水平角和竖直角的碎部点位置信息，还要记录编码、点号、连接点和连接线型四种信息，在采集碎部点时要及时绘制观测草图。§10-4数字化测图全站仪数字化测图数据传输用数据通讯线连接电子手薄和计算机，把野外观测数据传输到计算机中，每次观测的数据要及时传输，避免数据丢失。§10-4数字化测图全站仪数字化测图过程数据处理数据处理包括数据转换和数据计算。数据处理是对野外采集的数据进行预处理，检查可能出现的各种错误；把野外采集到的数据编码，使测量数据转化成绘图系统所需的编码格式。数据计算是针对地貌关系的，当测量数据输入计算机后，生成平面图形、建立图形文件、绘制等高线。§10-4数字化测图全站仪数字化测图过程图形处理与成图输出编辑、整理经数据处理后所生成的图形数据文件，对照外业草图，修改整饰新生成的地形图，补测重测存在漏测或测错的地方。然后加注高程、注记等，进行图幅整饰，最后成图输出。§10-4数字化测图§10-4数字化测图数字化测图特点：自动化程度高由于采用全站仪在野外采集数据,自动记录存贮,并可直接传输给计算机进行数据处理、绘图,不但提高了工作效率；而且减少了测量错误的发生，使得绘制的地形图精确、美观、规范。同时由计算机处理地形信息，建立数据和图形数据库，并能生成数字地图和电子地图，有利于后续的成果应用和信息管理工作。§10-4数字化测图数字化测图特点：精度高

数字化测图的精度主要取决于对地物和地貌点的野外数据采集的精度,全站仪的解析法数据采集精度则远远高于图解法平板绘图的精度。§10-4数字化测图数字化测图特点：使用方便数字化测图采用解析法测定点位坐标,依据是测量控制点。测量成果的精度均匀一致,并且与绘图比例尺无关，利用分层管理的野外实测数据，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，同时便于地形图的检查、修测和更新。§10-5地物、地貌的描绘

地物描绘地物要按“地形图图式”规定的符号表示。如房屋按其轮廓用直线连接；道路、河流的弯曲部分用平滑的曲线连接；对于不能按比例描绘的地物，应按“地形图图式”规定的非比例符号表示。

§10-5地物、地貌的描绘等高线勾绘地貌主要用等高线来表示。勾绘等高线时，首先轻轻描绘出山脊线、山谷线等地性线，再根据碎部点的高程勾绘等高线。对于不能用等高线表示的特殊地貌，如悬崖、峭壁、土坎、土堆、冲沟、雨裂等，则用图式规定的相应符号表示。

§10-5地物、地貌的描绘等高线的勾绘原理由于相邻两地形点选在地面坡度变化处，可以认为相邻两个地形点间的坡度是均匀的，因此，在图纸上勾绘等高线时，各等高线的位置可以根据点的高程和图上两点间的平距用比例内插法确定。在相邻点间用内插法定出等高线通过的点位。207.4-202.8=4.60.2:4.6=cm:ca求cmca在实际工作中，一般采用目估法勾绘等高线。

等高线的绘制方法：（１）首先描绘出地性线（山脊线、山谷线）。（２）再在相邻碎部点之间内插出等高线。§10-5地物、地貌的描绘勾绘等高线时，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。地形图等高距应根据比例尺的大小和地面起伏情况选定。地形图的拼接

一般规定每幅图的图边应测出图廓外5mm。地物、地貌偏差不超过规定值时，则可取其平均位置，在保持地物、地貌相互位置和走向正确的前提下，改正相邻图幅的地物、地貌位置。§10-6地形图的拼接、检查1.室内检查检查记录、计算有无错误，图根点的数量和地貌点的密度等是否符合要求，综合取舍是否恰当以及接边要符合要求等。2.野外检查

(1)巡视检查沿拟定的路线将原图与实地进行对照，查看地物有无遗漏，地貌是否与实地相符，符号、注记等是否正确，发现问题及时改正。

(2)仪器设站检查仪器设站检查量一般为10％左右。在原已知点（图根点）上设站，重新测定周围部分碎部点的平面位置和高程，再与原图相比，看是否符合要求。

§10-6地形图的拼接、检查§10-6地形图的整饰擦掉不必要的点、线、高程等。使图面整洁、规范。清绘和整饰必须使用地形图图式，使图面更加合理、清晰、美观。顺序：先图内后图外，先地物后地貌，先注记后符号。图内：图廓、坐标格网、控制点、地物、地貌、符号等。

图外：图名、图号、比例尺、平面坐标和高程系统、测绘单位和测绘日期等。§10-6地形图的整饰除公路、河流和等高线注记是随着各自的方向变化外，其他各种注记字向朝北。等高线高程注记字头指向上坡方向，避免倒置。等高线不能通过注记和地物。经过清绘和整饰后，图上内容齐全，线条清晰，取舍合理，注记正确。清绘原图是地形图的最后成果。确定图上点的面坐标10009008007006005001000110012001300140015001：1000

X

Y.A§10-7地形图的应用250024002300220021002000110012001300140010001500Aabcdfgqp§10-7地形图的应用a.点在等高线上，所在等高线高程,HE=51.0m,b.点不在等高线上：1.内插法：HF=Hm+mF/mn×h2.目估确定：

HF=48.3m,

HG=51.9m5251504948•••EFG1:500mn§10-7地形图的应用图上确定某点的高程图上确定两点的距离（1）解析法◆在图上量测A、B坐标，计算A、B距离：（2）图解法◆用比例尺直接量取(XB,YB)(XA,YA)10009008007006005001000110012001300140015001：1000.A.B§10-7地形图的应用（1）解析法◆量测两点坐标，用坐标反算公式计算：

(XB,YB)(XA,YA)10009008007006005001000110012001300140015001：1000.A.B

AB需注意方位角所在象限（2）图解法◆用量角器量取确定图上某直线的坐标方位角§10-7地形图的应用d——图上量得的长度（mm）M——地形图比例尺分母h

——两端点间的高差（m）D——直线实地水平距离（m）坡度有正负号，“＋”——上坡，“－”——下坡常用百分率（%）或千分率（‰）表示。确定图上直线的坡度§10-7地形图的应用10111213141615bcdefghijklBAC按指定方向绘制纵断面图

例：欲绘制直线AB、BC纵断面图§10-7地形图的应用步骤：（1）在图纸上绘出表示平距的横轴PQ；过A点作垂线，作为纵轴，表示高程。注意：平距的比例尺与地形图的比例尺一致；高程比例尺往往比平距比例尺放大10～20倍。（2）在纵轴上标注高程；沿断面方向量取两相邻等高线间的平距，依次在横轴上标出，得b、c、d、…、l及C等点。

如断面过山脊、山顶或山谷等处高程变化点的高程，可用比例尺内插法求得。（3）从各点作横轴的垂线，在垂线上按各点的高程，对照纵轴标注的高程确定各点在剖面上的位置。（4）用光滑的曲线连接各点，即得已知方向线A—B—C的纵断面图。10111213141615bcdefghijklBACAbcdefghiBjklCQP10121416二、按规定坡度选择最短路线

例设从公路旁A点到山头B点选定一条路线，限制坡度为4%，地形图比例尺为1:2000，等高距为1m。AB1234561′2′3′4′5′6′8085公路d

（1）确定线路上最小等高线平距

（2）先以A点为圆心，以d为半径，用圆规划弧，交81m等高线与1点，再以1点为圆心同样以d为半径划弧，交82m等高线于2点，依次到B点。连接相邻点，便得同坡度路线A