教学要点.docx
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教学要点
教学要点
一、教学内容
（1）图纸的准备，坐标格网的绘制，控制点的展绘；
（2）视距测量；
（3）地形图的测绘；
（4）数字测图的基本内容。
二、重点和难点
（1）重点视距测量的测量和计算方法，地形图的测绘；
（2）难点地形图的测绘。
三、教学要求
（1）了解图纸的准备，坐标格网的绘制，数字测图的基本内容。
（2）掌握视距测量的测量和计算方法，地形图的测绘。
四、教学方法
多媒体教学，课件讲解。
五、思考题与习题
1．视距测量的原理是什么？
2．什么是地物、地貌特征点？
测图时如何选择？
3．简述经纬仪测图法在一个测站上的测绘工作。
4．根据表8-7碎部测量手簿，计算各碎部点的水平距离和高程。
（注：
望远镜视线水平时，盘左位置，竖盘读数为90˚，望远镜视线向上倾斜时，读数减少。
）
表8-7碎部测量手簿
测站：
A测站高程：
+234.50m仪器高：
1.50m后视点：
B
测点
尺间隔
l/m
中丝读数
v/m
竖盘读数
L
垂直角
α
除算高差
h′/m
高差
h/m
水平角
β
水平距离
D/m
高程
H/m
1
0.395
1.50
84°36′
43°30′
2
0.575
1.50
85°18′
69°20′
3
0.614
2.50
93°15′
105°00′
5．何谓数字测图系统？
它包含哪些主要内第一节测图前的准备工作
一、图纸的准备
测绘地形图的图纸，以往都是采用优质绘图纸。
为了减小图纸的变形，将图纸裱糊在锌板、铝板或胶合板上。
目前作业单位多采用聚纸薄膜代替绘图纸。
聚纸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，可直接在图纸着墨，复晒蓝图。
但聚纸薄膜图纸怕折、易燃，在测图、使用和保管时应注意防折防火。
对于临时性测图，应选择质地较好的绘图纸，可直接固定在图板上进行测图。
二、坐标格网的绘制
为了精确地将控制点展绘在测图纸上，首先要在图纸上精确地绘制10cm×10cm的直角坐标方格网。
绘制坐标格网的方法有对角线法、坐标格网尺法及计算机绘制等。
另外，目前有一种印有坐标方格网的聚纸薄膜图纸，使用更为方便。
三、控制点的展绘
根据平面控制点坐标值，将其点位在图纸上标出，称为展绘控制点。
控制点展绘后，应进行检核，用比例尺在图上量取相邻两点间的长度，和已知的距离相比较，其差值不得超过图上的0.3mm，否则应重新展绘。
容？
有什么优点？
第二节视距测量
视距测量是用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。
这种方法具有操作方便、速度快、一般不受地形限制等优点。
虽然精度较低（普通视距测量仅能达到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。
一、视距测量原理
视距测量所用的仪器主要有经纬仪、水准仪和平板仪等。
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平面上的上下两根短丝，它与横丝平行且等距离，如图8-3所示。
视距尺是有刻划的尺子，和水准尺基本相同。
1．视线水平时的水平距离和高差公式
如图8-4所示，在A点安置经纬仪，在B点竖立视距尺，用望远镜照准视距尺，当望远镜视线水平时，视线与尺子垂直。
如果视距尺上M、N点成像在十字丝分划板上的两根视距丝m、n处，那么视距尺上MN的长度，可由上、下视距丝读数之差求得。
上、下视距丝读数之差称为视距间隔或尺间隔，用l表示。
在图8-4中，
为上、下视距丝的间距，
为视距间隔，f为物镜焦距，δ为物镜中心到仪器中心的距离。
由相似△m′Fn′和△MFN可得
即
因此，由图8-4得
令
，则有
（8-1）
式中K——视距乘常数，通常K=100；
C——视距加常数。
式（8-1）是用外对光望远镜进行视距测量时计算水平距离的公式。
对于内对光望远镜，其加常数C值接近零，可以忽略不计，故水平距离为
（8-2）
同时，由图8-4可知，A、B两点间的高差h为
（8-3）
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）。
2．视线倾斜时的水平距离和高差公式
在地面起伏较大的地区进行视距测量时，必须使望远镜视线处于倾斜位置才能瞄准尺子。
此时，视线便不垂直于竖立的视距尺尺面，因此式（8-2）和式（8-3）不能适用。
下面介绍视线倾斜时的水平距离和高差的计算公式。
如图8-5所示，如果我们把竖立在B点上视距尺的尺间隔MN，化算成与视线相垂直的尺间隔M′N′，就可用式（8-2）计算出倾斜距离L。
然后再根据L和垂直角α，算出水平距离D和高差h。
从图8-5可知，在△EM′M和△EN′N中，由于φ角很小（约34′），可把∠EM′M和∠EN′N视为直角。
而∠MEM′=∠NEN′=α，因此
式中M′N′就是假设视距尺与视线相垂直的尺间隔l′，MN是尺间隔l，所以
将上式代入式（8-2），得倾斜距离L
因此，A、B两点间的水平距离为：
（8-4）
式（8-4）为视线倾斜时水平距离的计算公式。
由图8-5可以看出，A、B两点间的高差h为：
式中
h′——高差主值（也称初算高差）。
（8-5）
所以
（8-6）
式（8-6）为视线倾斜时高差的计算公式。
二、视距测量的施测与计算
1．视距测量的施测
（1）如图8-5所示，在A点安置经纬仪，量取仪器高i，在B点竖立视距尺。
（2）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。
（3）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。
（4）根据尺间隔l、垂直角α、仪器高i及中丝读数v，计算水平距离D和高差h。
2．视距测量的计算
例8-1以表8-1中的已知数据和测点1的观测数据为例，计算A、1两点间的水平距离和1点的高程。
解
表8-1为视距测量记录计算表。
表8-1视距测量记录与计算手簿
测站：
A测站高程：
+45.37m仪器高：
1.45m仪器：
DJ6
测点
下丝读数
上丝读数
中丝
读数
v/m
竖盘读数
L
垂直角
α
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l/m
1
2.237
0.663
1.45
874112
+21848
157.14
+6.35
+6.35
+51.72
盘左
位置
1.574
2
2.445
1.555
2.00
951736
-51736
88.24
-8.18
-8.73
+36.64
0.890
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。
因此，读数时注意消除视差，认真读取视距尺间隔。
另外，对于一定的仪器来讲，应尽可能缩短视距长度。
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。
读取竖盘读数时，应严格令竖盘指标水准管气泡居中。
对于竖盘指标差的影响，可采用盘左、盘右观测取垂直角平均值的方法来消除。
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。
因此标尺必须严格铅直（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）大气垂直折光影响由于视线通过的大气密度不同而产生垂直折光差，而且视线越接近地面垂直折光差的影响也越大，因此观测时应使视线离开地面至少1m以上（上丝读数不得小于0.3m）。
（2）空气对流使成像不稳定产生的影响。
这种现象在视线通过水面和接近地表时较为突出，特别在烈日下更为严重。
因此应选择合适的观测时间，尽可能避开大面积水域。
此外，视距乘常数K的误差、视距尺分划误差等都将影响视距测量的精度。
第三节地形图的测绘
在地形图测绘中，决定地物、地貌位置的特征点称为地形特征点，也称碎部点。
测绘地形图就是测定碎部点平面位置和高程。
一、碎部点的选择
碎部点的正确选择，是保证成图质量和提高测图效率的关键。
现将碎部点的选择方法介绍如下：
1．地物特征点的选择
地物特征点主要是地物轮廓的转折点，如房屋的房角，围墙、电力线的转折点、道路河岸线的转弯点、交叉点，电杆、独立树的中心点等。
连接这些特征点，便可得到与实地相似的地物形状。
由于地物形状极不规则，一般规定，主要地物凹凸部分在图上大于0.4mm时均应表示出来；在地形图上小于0.4mm，可以用直线连接。
2．地貌特征点的选择
表8-3碎部点的最大间距和最大视距
测图比例尺
地貌点
最大间距/m
最大视距/m
主要地物点
次要地物点和地貌点
一般地区
城市建筑区
一般地区
城市建筑区
1∶500
1∶1000
1∶2000
1∶5000
15
30
50
100
60
100
180
300
50
80
120
—
100
150
250
350
70
120
200
—
地貌特征点应选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、山脊和山谷的地形变换处、山坡倾斜变换处和山脚地形变换的地方。
此外，为了能真实地表示实地情况，在地面平坦或坡度无明显变化的地区，碎部点的间距、碎部点的最大视距和城市建筑区的最大视距均应符合表8-3的规定。
二、经纬仪测绘法
经纬仪测绘法就是将经纬仪安置在控制点上，测绘板安置于测站旁，用经纬仪测出碎部点方向与已知方向之间的水平夹角；再用视距测量方法测出测站到碎部点的水平距离及碎部点的高程；然后根据测定的水平角和水平距离，用量角器和比例尺将碎部点展绘在图纸上，并在点的右侧注记其高程。
然后对照实地情况，按照地形图图式规定的符号绘出地形图。
具体施测方法如下：
在一个测站上的测绘工作步骤：
1．安置仪器
如图8-7所示，将经纬仪安置在控制点A上，经对中、整平后，量取仪器高
，并记入碎部测量手薄表8-4。
后视另一控制点B，安置水平度盘读为0˚00′，则AB称为起始方向。
将小平板安置在测站附近，使图纸上控制边方向与地面上相应控制边方向大致一致。
并连接图上相应控制点a、b，并适当延长ab线，则ab为图上起始方向线。
然后用小针通过量角器圆心的小孔插在a点,使量角器圆心固定在a点。
表8-4碎部测量手簿
测站：
A定向点：
B仪器高：
1.42m测站高程：
207.40m指标差x=0″仪器：
DJ6
测点
尺间隔
l/m
中丝读数
v/m
竖盘读数
L
垂直角
α
高差
h/m
水平角
β
水平距离
D/m
高程
H/m
备注
1
0.760
1.420
93°28′
-3°28′
-4.59
114°00′
75.7
202.81
房角
2
0.750
2.420
93°00′
-3°00′
-4.92
150°30′
74.8
202.48
山脚
2．立尺
在立尺之前，跑尺员应根据实地情况及本测站测量范围，与观测员、绘图员共同商定跑尺路线，然后依次将视距尺立在地物、地貌特征点上。
现将视距尺立于1点上。
3．观测
观测员将经纬仪瞄准1点视距尺，读尺间隔l、中丝读数v、竖盘读数L及水平角β。
同法观测2、3、…各点。
在观测过程中，应随时检查定向点方向，其归零差不应大于4′。
否则，应重新定向。
3．记录与计算
将观测数据尺间隔l、中丝读数v、竖盘读数L及水平角β逐项记入表8-4相应栏内。
根据观测数据，用视距测量计算公式，计算出水平距离和高程，填入表8-4相应栏内。
在备注栏内注明重要碎部点的名称，如房角、山顶、鞍部等，以便必要时查对和作图。
4．展点
转动量角器，将碎部点1的水平角角值114˚00′对准起始方向线ab，如图8-8所示，此时量角器上零方向线便是碎部点1的方向。
然后在零方向线上，按测图比例尺根据所测的水平距离75.7m定出1点的位置，并在点的右侧注明其高程。
当基本等高距为0.5m时，高程注记应注至厘米；基本等高距大于0.5m时可注至分米。
同法，将其余各碎部点的平面位置及高程，绘于图上。
5．绘图
参照实地情况，随测随绘，按地形图图式规定的符号将地物和等高线绘制出来。
在测绘地物、地貌时，必须遵守“看不清不绘”的原则。
地形图上的线划、符号和注记一般在现场完成。
要做到点点清、站站清、天天清。
为了相邻图幅的拼接，每幅图应测出图廓外5mm。
自由图边（测区的边界线）在测绘过程中应加强检查，确保无误。
三、增补测站点
地形测图时，应充分利用图根控制点设站测绘碎部点，若因视距限制或通视影响，在图根点上不能完全测出周围的地物和地貌时，可以采用测边交会、测角交会等方法增设测站点。
也可以根据图根控制点布设经纬仪视距支导线，增设测站点，为了保证精度，支导线点的数目不能超过两个，布设支导线的精度要求不得超过表8-5的规定。
布设经纬仪视距支导线的方法简便易行，测图时经常利用。
下面就这种方法予以介绍。
如图8-9所示，从图根控制点A测定支导线点1。
经纬仪视距支导线法的具体施测步骤如下：
（1）将经纬仪安置在控制点A上，对中、整平。
用测回法测量AB与A1之间的水平角β一测回，用量角器在图上画出a1方向线。
（2）用视距法测出A、1两点间的水平距离DA1和高差hA1，概略定出1点在图上的位置。
（3）再将经纬仪安置在1点上，在控制点A上立尺，用同样的方法测定两点间的水平距离D1A和高差h1A。
（4）若往、返两次测得距离之差不超过表8-5规定时，取其平均值，按测图比例尺在方向线上定出补充测站1点。
表8-5视距支导线技术要求
测图比例尺
总长/m
最大视距/m
边数
往返距离较差
备注
1∶1000
1∶2000
1∶5000
100
200
400
70
100
250
2
2
2
1/150
当距离小于100m时，按比例100m要求
四、碎部测量的注意事项
（1）施测前应对竖盘指标差进行检测，要求小于1′。
（2）每一测站每测若干点或结束时，应检查起始方向是否为零，即归零差是否超限。
若超限，需重新安置为0˚00′00″，然后逐点改正。
（3）每一测站测绘前，先对在另一控制点所测碎部点的检查和对测区内已测碎部点的检查，碎部点检查应不少于两个。
检查无误后，才能开始测绘。
（4）每一测站的工作结束后，应在测绘范围内检查地物、地貌是否漏测、少测，各类地物名称和地理名称等是否清楚齐全，在确保没有错误和遗漏后，可迁至下一站。
五、地物、地貌的勾绘
在碎部点测绘到图纸上后，需对照实地及时描绘地物和等高线。
1．地物的描绘
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；而河流、道路的弯曲部分，则用圆滑的曲线连接；对于不能按比例描绘的地物，应按相应的非比例符号表示。
2．等高线的勾绘
地貌主要用等高线来表示。
对于不能用等高线表示的特殊地貌，如悬崖、峭壁、陡坎、冲沟、雨裂等，则用相应的图式规定的符号表示。
等高线是根据相邻地貌特征点的高程，按规定的等高距勾绘的。
在碎部测量中，地貌特征点是选在坡度和方向变化处，这样两相邻点间可视为坡度均匀。
由于等高线的高程是等高距的整倍数而所测地貌特征点高程并非整数，故勾绘等高线时，首先要用比例内插法在各相邻地貌特征点间定出等高线通过的高程点，再将高程相同的相邻点用光滑的曲线相连接。
应当指出，在两点间进行内插时，这两点间的坡度必须均匀。
等高线的勾绘方法有比例内插法、图解法和目估法等。
1．比例内插法
2．图解法
3．目估法
用目估法在A、B两点间内插等高线的要领是“取头定尾，中间等分”。
即先按比例关系目估确定A、B点之间首末两条等高线通过的点位a、b，再按“等分中间”的方法内插确定其它等高线通过点。
目估法在现场常用。
第五节数字测图概述
随着科学技术的进步，电子计算技术的迅猛及其向各专业的渗透，以及电子测量仪器的广泛应用，促进了地形测量的自动化和数字化。
测量成果不止是可以绘制在图纸上的地形图（即以图纸为载体的地形信息），而主要是以计算机磁盘为载体的数字地形信息，其提交的成果是可供计算机处理、远距离传输、多方共享的数字地形图。
数字测图是一种全解析的计算机辅助测图方法，与图解法测图相比，其具有明显的优越性和广阔的发展前景。
它将成为地理信息系统的重要组成部分。
一、数字测图系统
数字测图系统是以计算机为核心，连接测量仪器的输入输出设备，在硬件和软件的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、编辑、成图、输出、绘图、管理的测绘系统。
数字测图系统的综合框图如图8-15所示。
用全站仪在测站进行数字化测图，称为地面数字测图。
由于用全站仪直接测定地物点和地形点的精度很高，所以，地面数字测图是几种数字测图方法中精度最高的一种，也是城市大比例尺地形图最主要的测图方法。
若测区已有地形图，则可利用数字化仪或扫描仪将其数字化，然后，再利用数字测图系统将其修测或更新，得到所需的数字地形图。
对于大面积的测图，通常可采用航测方法或数字摄影测量方法，通过解析立体测图仪或数字摄影测量系统得到数字地形图。
地面数字测图系统，其模式主要有两种，即数字测记法模式和电子平板模式。
数字测记法模式为野外测记，室内成图，即用全站仪测量，电子手簿记录，同时配以人工画草图和编码系统，到室内将野外测量数据从电子手簿直接传输到计算机中，再配以成图软件，根据编码系统以及参考草图编辑成图。
使用的电子手簿可以是全站仪原配套的电子手簿，也可以是专门的记录手簿，或者直接利用全站仪具有的存储器和存储卡作为记录手簿。
测记法成图的软件也有许多种。
电子平板模式为野外测绘，实时显示，现场编辑成图。
所谓电子平板测量，即将全站仪与装有成图软件的便携机联机，在测站上全站仪实测地形点，计算机屏幕现场显示点位和图形，并可对其进行编辑，满足测图要求后，将测量和编辑数据存盘。
这样，相当于在现场就得到一张平板仪测绘的地形图，因此，无需画草图，并可在现场将测得图形和实地相对照，如果有错误和遗漏，也能得到及时纠正。
二、数字测图图形信息的采集和输入
各种数字测图系统必须首先获取图形信息，地形图的图形信息包括所有与成图有关的资料，如测量控制点资料、解析点坐标、各种地物的位置和符号、各种地貌的形状、各种注记等。
对于图形信息，常用的采集和输入方式有以下几种：
1．地面测量仪器数据采集输入
应用全站仪或其他测量仪器在野外对成图信息直接进行采集。
采集的数据载体为全站仪的存储器和存储卡，例如，全站仪SET2000即配备相应的存储器和存储卡；也可为电子手簿，如GRE3、GRE4等；或为各种袖珍计算机及便携机，如PCE-500等。
采集的数据可通过接口电缆直接送入计算机中。
2．人机对话键盘输入
对于测量成果资料、文字注记资料等，可以通过人机对话方式由键盘输入计算机之中。
3．数字化仪输入
应用数字化仪对收集的已有地形图的图形资料进行数字化，也是图形信息获取的一个重要途径。
数字化仪主要以矢量数据形式输入各类实体的图形数据，即只要输入实体的坐标。
除矢量数据外，数字化仪与适当的程序配合也可在数字化仪选择的位置上输入文本和特殊符号。
对原有地形图，可用点方式数字化的形式。
点方式为选择最有利于表示图形特征的特征点逐点进行数字化。
4．扫描仪输入
对已经清绘过的地形图，可以利用扫描仪进行图形输入，由专门程序把扫描获得的栅格数据转换为矢量数据，以从中提取图形的点、线、面信息，然后再进行编辑处理。
采用激光扫描仪扫描等高线地形图是最有效的方法，因为等高线地形图绘制精细，并且有许多闭合圈而没有交叉线，故用激光扫描仪扫描时，只要将激光束引导到等高线的起点，激光束会自动沿线移动，并记录坐标，碰到环线的起始点或单线的终点就自动停止，再进行下一条等高线的数字化。
其最大优点是能很快地扫描完一条线，几乎是一瞬间就完成扫描。
同时，扫描得到的数据直接变成符合比例尺要求的矢量数据。
5．航测仪器联机输入
利用大比例尺航摄相片，在航测仪器上建立地形立体模型，通过接口把航测仪器上量测所得的数据直接输入计算机；也可以利用数字摄影测量系统直接得到测区的数字影像，再经过计算机图像处理得到数字地形图及数字地面模型（DTM）。
6．由存储介质输入
对于已存入磁盘、磁带、光盘中的图形信息，可通过相应的读取设备进行读取，作为图形信息的一个来源。
三、图形信息的符号注记
地形图图面上的符号和注记在手工制图中是一项繁重的工作。
用计算机成图不需要逐个绘制每一个符号，而只需先把各种符号按地形图图式的规定预先做好，并按地形编码系统建立符号库，存放在计算机中。
使用时，只需按位置调用相应的符号，使其出现在图上指定的位置。
这样进行符号注记，快速简便。
地形图符号分为比例符号、非比例符号及半比例符号三种。
这些符号的处理方法如下：
1．比例符号的绘制
比例符号主要是一些较大地物的轮廓线，依比例缩小后，图形保持与地面实物相似，如房屋、道路、桥梁、河流等。
这些符号一般是由图形元素的点、直线段、曲线段等组合而成，因而可以通过获取这些图形元素的特征点用绘图软件绘制。
2．非比例符号的绘制
非比例符号主要是指一些独立的、面积较小但具有重要意义或不可忽视的地物，如测量控制点、水井、界址点等。
非比例尺符号的特点是仅表示该地物中心点的位置，而不代表其大小。
对这些符号的处理，可先按照图式标准将符号做好存放于符号库中，在成图时，按其位置调用，绘制于图上。
3．半比例符号的绘制
半比例符号在图上代表一些线状地物，如围墙、斜坡、境界等。
这些符号的特点是在长度上依比例。
在处理这些符号时，可对每一个线状地物符号编制一个子程序，需要时，调用这些子程序，只需输入该线状地物转折处的特征点，即可由程序绘出该线状地物。
4．符号的面填充
地面的植被、土质等按照图式规定绘制一定的代表性符号均匀分布在图上该范围内，这种绘图作业可由绘图软件的“面填充”功能来完成。
5．说明注记
图上的说明注记分为数字注记、字母注记和汉字注记三种。
数字注记和字母注记一般为绘图程序中所固有的，注记比较方便；对于汉字注记，可先建立矢量汉字库，根据汉字特征码进行注记，对于汉化的AUTOCAD软件，则可直接进行汉字注记。
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