第九章 大比例尺地形图测绘及应用.docx

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第九章大比例尺地形图测绘及应用

第九章大比例尺地形图测绘及应用

内容:

理解地形图、比例尺精度、分幅与编号、图名、坐标格网的概念;掌握地物与地貌(地物符号、地貌等高线、注记)的表示方法;掌握利用地形图确定图上点的坐标和高程、距离、方位、坡度、绘制断面图、面积计算和土石方计算等应用;理解视距测量原理;掌握测图前的准备工作、特征点选择、碎部测量的方法(经纬仪测绘法为主);掌握地物描绘、等高线勾绘、地形图的拼接、整饰和检查方面知识;了解数字化测图的基本原理和方法。

重点:

视距测量原理;经纬仪测绘法地形图的方法;地形图的应用。

难点:

视距测量原理;地形图的分幅与编号。

教学方法:

在阐明碎部测量的原理与工作程序、工作方法时,注意其与控制测量的区别。

并针对工程实际,突出重点——经纬仪法,并对大比例尺数字测量进行介绍。

 

地形图的基本知识

一、比例尺的概念

  1、比例尺:

图上一段直线的长度与地面上相应线段的实地水平长度之比,称为该图的比例尺。

  2、比例尺的表示方法:

比例尺的表示方法分为数字比例尺和图示比例尺两种。

(一)数字比例尺

  数字比例尺是用分子为1,分母为整数的分数表示。

设图上一段直线长度为d,相应实地的水平长度为D,则该图的比例尺为:

    

  式中:

M为比例尺分母。

比例尺的大小是根据分数值来确定的,M越小,此分数值越大,则比例尺就越大。

数字比例尺也可以写成1:

500、1:

1000等。

(二)图示比例尺

  图示比例尺有直线比例尺和斜线比例尺等,直线比例尺是最常见的图示比例尺。

  直线比例尺是根据数字比例尺绘制而成。

如1:

1000的直线比例尺,取2cm为基本单位,每基本单位所代表的实地长度为20m。

  图示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。

二、地形图分类(按比例尺)

  通常把1:

500、1:

1000、1:

2000、1:

5000、1:

10000比例尺的地形图称为大比例尺图;1:

2.5万、1:

5万、1:

10万比例尺的地形图称为中小比例尺图;1:

20万、1:

50万、1:

100万比例尺的地形图称为小比例尺图。

三、比例尺的精度

  相当于图上0.1mm的实地水平距离称为比例尺的精度。

比例尺

1:

500

1:

1000

1:

2000

1:

5000

1:

10000

比例尺精度

0.05m

0.1m

0.2m

0.5m

1m

四、地形图的分幅与编号

  各种比例尺的地形图应进行统一的分幅和编号,以便进行测图、管理和使用。

地形图分幅方法分为两类,一类是按经纬线分幅的梯形分幅法,另一类是按坐标格网分幅的矩形分幅法。

(一)梯形分幅与编号

  1)1:

100万比例尺图的分幅与编号

  按国际上的规定,1:

100万的世界地图实行统一的分幅和编号。

即自赤道向北或向南分别按纬差4°分成横列,各列依次用A、B、…、V表示。

自经度180°开始起算,自西向东按经差6°分成纵行,各行依次用1、2、…、60表示。

每一幅图的编号由其所在的"横列一纵行"的代号组成。

例如某地的经度为东经117°54'18″,纬度为北纬39°56'12″,则其所在的1:

100万比例尺图的图号为J-50。

  2)1:

50万、1:

25万、1:

10万比例尺图的分幅和编号

  在1:

100万的基础上,按经差3°、纬差2°将一幅地形图分成四幅1:

50万地形图,依次用A、B、C、D表示。

将一幅1:

100万的地形图按照经差1°30'纬差1°分成16幅1:

25万地形图,依次用[1]、[2]、……[16]表示。

将一幅1:

100万的图,按经差30',纬差20'分为144幅1:

10万的图,依次用1、2、……、144表示。

  3)1:

5万和1:

2.5万比例尺图的分幅和编号

  这两种比例尺图的分幅编号都是以1:

10万比例尺图为基础的,每幅1:

10万的图,划分成4幅1:

5万的图,分别在1:

10万的图号后写上各自的代号A、B、C、D。

每幅1:

5万的图又可分为4幅1:

2.5万的图,分别以1、2、3、4编号。

  4)1:

10000和1:

5000比例尺图的分幅编号

  1:

10000和1:

5000比例尺图的分幅编号也是在1:

10万比例尺图的基础上进行的。

每幅1:

10万的图分为64幅1:

10000的图,分别以

(1)、

(2)、…(64)表示。

每幅1:

10000的图分为4幅1:

5000的图,分别在1:

10000的图号后面写上各自的代号a、b、c、d。

(二)矩形分幅与编号

  大比例尺地形图大多采用矩形分幅法,它是按统一的直角坐标格网划分的。

采用矩形分幅时,大比例尺地形图的编号,一般采用图幅西南角坐标公里数编号法。

编号时,比例尺为1:

500地形图,坐标值取至0.01Km,而1:

1000、1:

2000地形图取至0.1Km。

  1、地物符号

  地面上的地物和地貌,按国家测绘总局颁发的《地形图图式》中规定的符号描绘于图上。

  2、比例符号

  地物的形状和大小均按测图比例尺缩小,并用规定的符号描绘在图纸上,这种符号称为比例符号。

如湖泊、稻田和房屋等,都采用比例符号绘制。

  3、非比例符号

  有些地物,如导线点、水准点和消火栓等,轮廓较小,无法将其形状和大小按比例缩绘到图上,而采用相应的规定符号表示在该地物的中心位置上,这种符号称为非比例符号。

非比例符号均按直立方向描绘,即与南图廓垂直。

非比例符号的中心位置与该地物实地的中心位置关系,随各种不同的地物而异,在测图和用图时应注意下列几点:

  ①规则的几何图形符号,如圆形、正方形、三角形等,以图形几何中心点为实地地物的中心位置;

  ②底部为直角形的符号,如独立树、路标等,以符号的直角顶点为实地地物的中心位置;

  ③宽底符号,如烟囱、岗亭等,以符号底部中心为实地地物的中心位置;

  ④几种图形组合符号,如路灯、消火栓等,以符号下方图形的几何中心为实地地物的中心位置;

  ⑤下方无底线的符号,如山洞、窑洞等,以符号下方两端点连线的中心为实地地物的中心位置。

(三)半比例符号

  地物的长度可按比例尺缩绘,而宽度不按比例尺缩小表示的符号称为半比例符号。

用半比例符号表示的地物常常是一些带状延伸地物,如铁路、公路、通讯线、管道、垣栅等。

这种符号的中心线,一般表示其实地地物的中心位置,但是城墙和垣棚等,地物中心位置在其符号的底线上。

(四)地物注记

  对地物加以说明的文字、数字或特有符号,称为地物注记。

诸如城镇、学校、河流、道路的名称,桥梁的长宽及载重量,江河的流向、流速及深度,道路的去向,森林、果树的类别等,以文字或特定符号加以说明。

五、地貌符号

  地貌的概念:

地貌是指地表面的高低起伏形态,是地形图要表示的重要信息之一,地貌的基本形态可以归纳为几种典型地貌:

①山丘;②洼地;③山脊;④山谷;⑤鞍部;③绝壁等(典型地貌图)

六、等高线的概念

  测量工作中常用等高线来表示地貌。

等高线是地面上高程相同的相邻各点所连接而成的闭合曲线。

水面静止的池塘的水边线,实际上就是一条闭合的等高线。

(一)等高距和等高线平距的概念

  相邻等高线之间的高差称为等高距,常以h表示。

在同一幅地形图上,等高距h是相同的。

相邻等高线之间的水平距离称为等高线平距,常以d表示。

  h与d的比值就是地面坡度:

i=h/(d·M)式中:

M为比例尺分母。

坡度i一般以百分率表示,向上为正、向下为负。

因为同一张地形图内等高距h是相同的,所以地面坡度与等高线平距d的大小有关。

等高线平距越小,地面坡度就越大;平距越大,则坡度越小;平距相等,则坡度相同。

因此,可以根据地形图上等高线的疏、密来判定地面坡度的缓、陡。

(二)等高线的分类

  1、首曲线

  在同一幅图上,按规定的基本等高距描绘的等高线称为首曲线,也称基本等高线,它是宽度为0.15mm的细实线。

  2、计曲线

  凡是高程能被5倍基本等高距整除的等高线,称为计曲线。

为了读图方便,计曲线要加粗(线宽0.3mm)描绘。

  3、间曲线和助曲线

  当首曲线不能很好地显示地貌的特征时,按二分之一基本等高距描绘的等高线称为间曲线,在图上用长虚线表示。

有时为显示局部地貌的需要,按四分之一基本等高距描绘的等高线,称为助曲线,一般用短虚线表示。

间曲线和助曲线可不闭合。

(三)等高线的特性

  为了掌握用等高线表示地貌时的规律性,现将等高线的特性归纳如下:

  1、同一条等高线上各点的高程都相同;

  2、等高线是闭合的曲线,如果不在本幅图内闭合,则必在图外闭合。

  3、除在悬崖和绝壁处外,等高线在图上不能相交,也不能重合。

  4、等高线的平距小,表示坡度陡,平距大表示坡度缓,平距相同表示坡度相等。

  5、等高线与山脊线、山谷线成正交。

 

测图准备工作

一、模拟测图前的准备工作

  1、图纸的选用

  

(1)磅纸(机械制图用的图纸)

  

(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、绘制坐标格网

  

(1)目的:

在图纸上精确绘制10cm×10cm的直角坐标格网。

  

(2)方法分:

  1)坐标格网尺法;

  2)圆规的对角线法;

  3)软件绘制方法。

如:

AutoCAD或CASS软件。

  3、格网的检查和注记

  在坐标格网绘好以后,应立即进行检查:

首先检查各方格的角点应在一条直线上,偏离不应大于0.2mm;再检查各个方格的对角线长度应为141.4mm,容许误差为±0.3mm,图廓对角线长度与理论长度之差的容许误差为±0.3mm;若误差超过容许值则应将方格网进行修改或重绘。

坐标格网线的旁边要注记坐标值,每幅图的格网线的坐标是按照图的分幅来确定的。

  4、展绘控制点

  

(1)按分幅规定或实际需要确定图幅左下角坐标。

  

(2)根据测图比例尺标出对应方格网线坐标。

  (3)确定控制点所在方格。

  (4)精确确定控制点的位置,并标出"+"号。

  最后量取相邻控制点之间的距离和已知的距离相比较,作为展绘控制点的检核,其最大误差在图纸上应不超过±0.3mm,否则控制点应重新展绘。

经检查无误,按图式规定绘出导线点符号,并注上点号和高程,这样就完成了测图前的准备工作。

  测地形图分为:

白纸测图(模拟测图)(analogmap)与数字测图(digitalmap)

二、视距测量(stadiameasurement)原理及公式

  1、视线水平时

    

  式中:

K——取100,n——上、下丝读数之差,

——仪器高,V——中丝读数。

  2、视线倾斜时

    

    

  在已知点A,经视距测量后,可得AB间平距D及B点的高程。

  即:

  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。

[例8-1]在A点架设仪器对B点进行观测,读得上下丝读数之差为0.431,竖直角-2°42′,仪器高1.45m,中丝读数1.211m.求AB间的水平距离和高差。

解:

DAB=100×0.431×COS2(-2°42′)=43.00m

  hAB=43×tg(-2°42′)+1.45-1.211=-1.789m

三、经纬仪法测图(mappingmethodwiththeodolite)

(一)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。

(二)步骤

  1、安置仪器:

在控制点A安置经纬仪,量取仪器高。

  2、定向:

后视(盘左瞄准)另一控制点B,度盘置0°00ˊ00"。

  3、立尺:

立尺员把塔尺立到地形、地貌特征点上:

  

(1)“地物”取“轮廓转折点”;

  

(2)“地貌”取“地性线上坡度或方向变化点”。

  4、观测:

瞄准点1的塔尺,分别读取上、下丝之差、中丝读数、竖盘读数L、水平角β。

  5、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。

  6、展碎部点:

在图纸上,按β、D,定出点1的位置。

  7、绘制地形图(地物和等高线)

  

(1)地物的描绘——按图式规定。

  

(2)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。

  8、地形图的检查、拼接与整饰

 

(1)检查:

包括图面检查、野外巡视检查及设站检查。

(约占每幅图的10%)。

 

(2)接边:

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。

 (3)整饰:

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。

四、大比例尺数字地形图的测量方法简介

  1、工具:

全站仪、棱镜、小钢尺、电子手薄、电脑。

  2、方法:

  

(1)用全站仪采集数据——自动记录在电子手薄中——通过电脑处理,成图。

  

(2)GPS测量:

观测点的视距、竖直角、水平角读数被电子系统自动记录存盘。

记录内容、记录格式、平距、高差计算等可以编成程序,装入GPS电子系统。

对观测点名、观测点地貌特征可设计按键输入,如按A表示水沟,B表示陡坎等等现场可对道路、水沟、河流、电线、陡崖、冲沟、房屋、地貌分界线等人工绘草图。

内业将外业获取的软盘数据作为入口数据.采用大比例尺数字测图软件成图,根据人工草图对道路、水系、电线、冲沟等等进行编辑,充实、完善。

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