礦山測量-第一章地形圖的基本知識

第1章地形圖的基本知識課程主要內(nèi)容：本章主要介紹地形圖的基本知識，地形圖地物、地貌的表示方法，地形圖上注記的內(nèi)容；主要講述經(jīng)緯儀測繪法測大比例尺地形圖測圖前的準備工作、碎部點的選擇和測定方法、地形圖的繪制等。介紹全站儀數(shù)字化測圖方法和數(shù)據(jù)信息處理。基本要求：了解地形圖的基本知識，熟悉地形圖地物、地貌的表示方法和注記的內(nèi)容。掌握經(jīng)緯儀測繪法測大比例尺地形圖步驟和方法。了解全站儀數(shù)字化測圖方法和數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)。第1章大比例尺地形圖的測繪1-1地形圖的基本知識一、基本概念地物：地面上的各種固定物體，如房屋、道路和農(nóng)田等稱為地物；地貌：地表面的高低起伏形態(tài)，如高山、丘陵、洼地等稱為地貌。地形：地物和地貌總稱為地形。平面圖：通過野外實地測繪，將地面上各種地物的平面位置按一定比例尺，用規(guī)定的符號縮繪在圖紙上，并注有代表性的高程點，這種圖稱為平面圖；地形圖：如果既表示出各種地物，又用等高線表示出地貌的圖．稱為地形圖。比例尺：地形圖上一段直線的長度與地面上相應(yīng)線段的實際水平長度之比，稱為地形圖的比例尺。第1章大比例尺地形圖的測繪

二、比例尺的種類

1、數(shù)字比例尺：數(shù)字比例尺一般取分子為l，分母為整數(shù)的分數(shù)表示。設(shè)圖上某一直線長度為d，相應(yīng)實地的水平長度為D，則圖的比例尺為：d/D=1/M如1：5001：10002、圖示比例尺：直線比例尺就是圖示比例尺3、比例尺的種類大比例尺如1：5001：10001：20001：50001：100004、比例尺精度：人們用肉眼能分辨的圖上最小距離為0.1mm，因此一般在圖上量度或者實地測圖描繪時，就只能達到圖上0.1mm的精確性。把圖上0.1mm所表示的實地水平長度稱為比例尺精度．比例尺越大，其比例尺精度也越高．三、地形圖圖外注記為了圖紙管理和使用的方便，在地形圖的圖框外有許多注記，如圖號、圖名、接圖表、圖廓，坐標格網(wǎng)線，北方向線等。見實圖白果樹.dwg1圖名和圖號圖名就是本幅圖的名稱，常用本圖幅內(nèi)最著名的地名、村莊或廠礦企業(yè)的名稱來命名。每幅圖上標注編號可確定本幅地形圖所在的位置，圖名和圖號標在北圖廓上方的中央。

2接圖表說明本圖幅與相鄰圖幅的關(guān)系，供索取相鄰圖幅時使用．通常是中間一格畫有斜線的代表本圖幅，分別注明相應(yīng)的圖號或圖名，并繪注在圖廓的左上方．此外，除了接圖表外，有些地形圖還把相鄰圖幅分別注在東、西、南、北圖廓線中間，進一步表明與四鄰圖幅的相互關(guān)系．3圖廓和坐標格網(wǎng)線圖廓是圖幅四周的范圍線，它有內(nèi)圖廓和外圖廓之分。內(nèi)圖廓是地形圖分幅時的坐標格網(wǎng)或經(jīng)緯線圖廓是距內(nèi)圖廓以外一定距離繪制的加粗平行線，僅起裝飾作用。在內(nèi)圖廓外四角處注有坐標值．并在內(nèi)圖廓線內(nèi)側(cè)，每隔lOcm繪有5mm的十字短線，表示坐標格網(wǎng)線的位置。內(nèi)圖廓以內(nèi)的內(nèi)容是地形圖的主體信息．包括坐標格網(wǎng)或經(jīng)緯網(wǎng)、地物符號、地貌符號和注記。4三北方向線在中、小比例尺的南圖廓線的右下方，還給有真子午線、磁子午線和坐標縱軸(中央子午線)三個方向間的角度關(guān)系，稱為三北方向線。四、地形圖符號

地形-就是地物和地貌的總稱。

地物-指的是地球表面各種自然物體和人工建(構(gòu))筑物；

地貌-是指地球表面高低起伏的形態(tài)。地形測量工作者的任務(wù)，就是把錯綜復(fù)雜的地形測量出來，并用最簡單、明顯的符號表示在圖紙上，最后完成一張與實地相似的地形圖，上述符號稱為地形圖符號。地形圖符號可分為：地物符號、地貌符號和注記符號三大類。地形圖符號的大小和形狀，均視測圖比例尺的大小不同而異。各種比例尺地形圖的符號、圖廓形式、圖上和圖邊注記字體的位置與排列等，都有一定的格式，總稱為圖式。目前我國使用的地形圖圖式是2007版1：500、1：1000、1：2000地形圖圖式。(一)地物符號1、比例符號將地面上實物的輪廓，按測圖比例尺縮小，然后繪制在圖上的符號稱為比例符號，又稱輪廓符號。2、非比例符號當(dāng)?shù)匚锏妮喞苄?，以致于不能按照測圖比例尺縮小，但這些地物又很重要，不能舍掉時，則需按統(tǒng)一規(guī)定的符號描繪在圖上，這種符號稱為非比例符號。非比例符號在地形圖上的位置，必須與實物位置一致，應(yīng)該規(guī)定符號的定位點。3、線狀符號凡是長度能依比例，而寬度不能縮繪的狹長地物符號，稱為線狀符號或半比例符號。這種符號的長度依真實情況測定，而其寬度和符號樣式有專門規(guī)定。

(二)地貌符號最常用的地貌符號是等高線。(三)注記符號注記符號是地物符號和地貌符號的補充說明，可用文字、數(shù)字或線段表示。

、地貌與等高線地貌：是指地面高低起伏的自然形態(tài)．地貌形態(tài)多種多樣，對于一個地區(qū)可按其起伏的變分成以下四種地形類型：平地：地勢起伏小，地面傾斜角一般在2°以下，比高一般不超過20m的；丘陵地：地面離低變化大，傾斜角一般在2°～6°，比高不超過150m；山地：高低變化懸殊，傾斜角一般為6°～25°，比高一般在150m以上的；高山地：絕大多數(shù)傾斜角超過25°的。（一）用等高線表示地貌的原理

就是地面上高程相等的各相鄰點所連成的閉合曲線，也就是水平面(嚴格來說應(yīng)是水準面)與地面相截所形成的閉合曲線。我們?nèi)粘Ｒ姷降某靥粱蛐钏畮斓乃媾c岸邊的交線，就是一條等高線。(二)等高距、等高線平距、地面坡度比例尺平地等高距丘陵等高距山地和高山等高距1：10000.5111：20000.5121：50001251：1000～1：5000各種地形等高距等高距：相鄰等高線之間的高差h，也稱等高線間隔。在同一幅地形圖中，等高距h相等。等高線平距：相鄰等高線之間的水平距離d。等高線平距d隨地面坡度變化而變化。地面坡度i：由于h為定值，所以i與d成反比，即：d大(等高線稀)，i小(地面坡度小,緩和)d小(等高線密)，i大(地面坡度大,陡峭)幾種典型地貌的等高線（四種）⑴山頭與洼地（盆地）地形相反，地貌圖相似；山頭向中心越高，洼地反之。示坡線指向低處，便于區(qū)分。⑵山脊與山谷山脊：向一個方向延伸的高地，其最高棱線稱為山脊線。山脊線等高線由高至低沿山脊線向外凸。山谷：兩個山脊之間的凹地為山谷，其最低點連線稱為山谷線。山谷線的等高線由低至高沿山谷線向里凹。分水線（山脊線）與集水線（山谷線）雨水垂直于等高線、向下坡方向流淌。因此，山脊線成為分水線、山谷線成為集水線。一系列山脊線可作為匯水范圍的邊界線。⑶鞍部兩個山頭間的低凹處，一般也是兩個山脊和兩個山谷的會聚處。⑷絕壁與懸崖(a)陡崖:坡度在70o以上。(b)絕壁:上下垂直的陡崖。也稱斷崖。(c)懸崖:崖口傾斜到陡壁外面而懸空。（三）等高線的種類1、首曲線：按規(guī)定的基本等高距測繪的等高線稱為首曲線。(線粗0.15mm)

2、計曲線：為了用圖方便，每隔四級首曲線描繪一根較粗的等高線，稱為計曲線(或加粗等高線)。地形圖上只有計曲線注記高程，首曲線上不注記高程。(線粗0.25mm)3、間曲線：當(dāng)首曲線不能詳細表示地貌特征時，則需在首曲線間加繪間曲線。其等高距為基本等高距的1/2，故也稱半距等高線，一般用長虛線表示4、助曲線：如采用了間曲線仍不能表示較小的地貌特征時，則應(yīng)當(dāng)在首曲線和間曲線間加繪助曲線。其等高距為基本等高距的1/4，一般用短虛線表示（四）典型地貌的等高線

(1)山頭和洼地如圖所示為山頭和洼地的等高線。山頭與洼地的等高線都是一組閉合曲線，但它們的高程注記不同。內(nèi)圈等高線的高程注記大于外圈者為山頭；反之，小于外圈者為洼地。也可以用坡線表示山頭或洼地。示坡線是垂直于等高線的短線，用以指示坡度下降的方向見圖。

(2)山脊和山谷山的最高部分為山頂，有尖頂、圓頂、平頂?shù)刃螒B(tài)，尖峭的山頂叫山峰。山頂向一個方向延伸的凸棱部分稱為山脊。山脊的最高點連線稱為山脊線。山脊等高線表現(xiàn)為一組凸向低處的曲線見圖。相鄰山脊之間的凹部是山谷。山谷中最低點的連線稱為山谷線，如圖所示，山谷等高線表現(xiàn)為一組凸向高處的曲線。在山脊上，雨水會以山脊線為分界線而流向山脊的兩側(cè)，所以山脊線又稱為分水線。在山谷中，雨水由兩側(cè)山坡匯集到谷底，然后沿山谷線流出，所以山谷線又稱為集水線。山脊線和山谷線合稱為地性線。

(3)鞍部鞍部是相鄰兩山頭之間呈馬鞍形的低凹部位。它的左右兩側(cè)的等高線是對稱的兩組山脊線和兩組山谷線。鞍部等高線的特點是在一圈大的閉合曲線內(nèi)，套有兩組小的閉合曲線。(4)陡崖和懸崖陡崖是坡度在70°以上或為90°的陡峭崖壁，若用等高線表示將非常密集或重合為一條線，因此采用陡崖符號來表示。懸崖是上部突出，下部凹進的陡崖。上部的等高線投影到水平面時，與下部的等高線相交，下部凹進的等高線用虛線表示。（五）等高線的特性(1)在同一條等高線上的各點，其高程相等；(2)等高線必定是一條閉合曲線，不會中斷，由于一幅圖所示的范圍有限，如在本圖幅內(nèi)不閉合，則在相鄰圖幅內(nèi)仍最終自成閉合；(3)一條等高線不能分叉為兩條；不同高程的等高線，不能相交或者合并成一條；在懸崖處的等高線雖然相交，但必須有兩個交點；(4)等高線愈密則表示坡度愈陡，等高線愈稀則表示坡度愈緩，等高線之間平距相等則表示坡度相等；(5)經(jīng)過河流的等高線不能直接跨越而過，應(yīng)該在接近河岸時，漸漸折向上游，直到與河底等高處才能越過河流，然后再折向下游漸漸離開河岸；(6)等高線通過山脊線時，與山脊線成正交，并凸向低處；等高線通過山谷線時，則應(yīng)與山谷線成正交，并凸向高處。六等高線的描繪方法用等高線表示地貌的程序是先測定后繪圖。測定對象是地貌的特征點。所謂地貌特征點是指山頂、鞍部、山脊線與山谷線上的坡度變換點和山腳點、山腳坡度變換點和山坡面傾斜變換點等。將測定的地貌特征點的平面位置按比例尺以垂直投影方法縮繪到圖紙上，并在其旁注記該點高程(高程注記按圖式規(guī)定)。1連接地性線山頂、鞍部、山腳點與地性線，這些地貌因素決定著山脈的大小、形狀和走向。自山頂至山腳用細實線連接山脊線上各變坡點，用細虛線將山谷線上各變坡點連結(jié)。通常地貌形態(tài)是山脊與山谷間隔排列，即兩條分水線夾一條合水線，兩條山谷線夾一條山脊線。2求等高線通過點地性線上各點均為坡度變換點，即相鄰兩點之間為同一坡度。通常變坡點高程不等于基本等高線高程，需要先求出等高線通過點，再求出基本等高線的位置。在兩個變坡點之間的等高線通過點的高程可按比例內(nèi)插求得。3勾繪等高線在繪圖現(xiàn)場圖紙上連接地性線，求等高線通過點與勾繪等高線。應(yīng)邊測邊繪等高線，對照實地勾繪等高線可逼真地顯示地貌形態(tài)，并便于檢查測繪中的各種錯誤。對照實地勾繪等高線時要運用概括原則。山坡面上小起伏與變化，按等高線總體走向進行制圖綜合。如果在平坦地區(qū)測圖，很大范圍內(nèi)繪不出一條等高線。為表示地面起伏，則需用高程碎部點表示。高程碎部點簡稱高程點。平坦地區(qū)有地物時則以地物點高程為高程碎部點，無地物時則應(yīng)單獨測定高程碎部點。1-2常規(guī)測圖方法地形圖測繪是表示地面點位置及各地面點之間相互位置關(guān)系的圖解方法，也是將地面點測量成果圖解地繪在圖上。地形圖測繪分為測量和繪圖兩大步驟。地形圖測繪是對地物、地貌特征點(亦稱碎部點)進行測繪。地形圖測繪亦稱碎部測量，測定出各碎部點的平面位置和高程并按比例縮繪于圖紙上。由于按規(guī)定比例尺縮繪，圖上碎部點連接成圖形與實地碎部點連接圖形呈相似關(guān)系，其相似比值即為地形圖比例尺數(shù)值。一、測圖前的準備工作測圖前，須先踏勘了解測區(qū)的地形，抄錄控制點的平面及高程成果，了解其完好的程度。檢查和校正儀器，準備工具材料，擬定作業(yè)計劃以及在圖紙上繪制坐標格網(wǎng)、圖廓線和展繪控制點。1圖紙地形測圖一般選用一面打毛的乳白色半透明聚脂薄膜圖紙。當(dāng)缺乏聚脂薄膜圖紙時，可選用優(yōu)質(zhì)的繪圖紙作為原圖紙進行測繪。2繪制坐標格網(wǎng)為了準確地將控制點(圖根點)展繪在原圖上，首先要在測圖紙上精確地繪制10cm×10cm的直角坐標方格網(wǎng)。展繪方格網(wǎng)可用直角坐標展點儀、格網(wǎng)尺等專用工具，當(dāng)缺少這類工具時，也可以用比較精確的直尺按對角線法進行。3展繪控制點展繪控制點時，首先確定該點所在的方格，再在方格內(nèi)確定點的精確位置。全部點展繪好后，要用比例尺在圖紙上量取所繪控制點之間的相鄰距離，比較是否與實際距離相符，其限差為±0.3mm，對超過限差的控制點應(yīng)重新展繪。二、

碎部點平面位置的測繪方法1極坐標法如圖所示，測定測站至碎部點方向和測站至后視點(另一個控制點)方向間的水平角β，測定測站至碎部點的距離D，便能確定碎部點的平面位置。這就是極坐標法。極坐標法是碎部測量最基本的方法。

2方向交會法如圖所示，測定測站A至碎部點方向和測站A至后視點方向間的水平角，測定測站B至碎部點方向和測站至后視點方向間的水平角，便能確定碎部點的平面位置。這就是方向交會法。當(dāng)碎部點距測站較遠而測距工具只有卷尺，或遇河流、水田等測距不便時，可用此法。3距離交會法如圖所示，測定已知點1至碎部點M的距離D1，測定已知點2至碎部點M的距離D2，便能確定該碎部點的平面位置。這就是距離交會法。此處已知點不一定是測站點，可能是已測定出平面位置的碎部點。4直角坐標法如圖所示，設(shè)A、B為控制點，碎部點1、2、3靠近AB。以AB方向為J軸，找出碎部點在AB線上的垂足，用卷尺量出x、y，即可定出碎部點。此法稱為直角坐標法。直角坐標法適用于地物靠近控制點的連線，垂距較短的情況。垂直方向可以用簡單工具定出。5方向距離交會法B三、經(jīng)緯儀測繪法（一）碎部點的選擇碎部測量：測定碎部點的平面位置和高程。地形圖的質(zhì)量在很大程度上取決于立尺員能否正確合理地選擇地形點。地形點應(yīng)選在地物或地貌的特征點上。地物特征點：地物輪廓的轉(zhuǎn)折、交叉和彎曲等變化處的點及獨立地物的中心點。地貌特征點：控制地形的山脊線、山谷線和傾斜變化線等地性線上的最高、最低點，坡度和方向變化處，以及山頭和鞍部等處的點。地形點的密度主要根據(jù)地形的復(fù)雜程度確定，也決定于測圖比例尺和測圖的目的。測繪不同比例尺的地形圖，對碎部點間距有不同的限定，對碎部點距測站的最遠距離也有不同的限定。（二）測站的測繪工作經(jīng)緯儀測繪法的實質(zhì)是極坐標法。先將經(jīng)緯儀安置在測站上，繪圖板安置于測站旁邊，用經(jīng)緯儀測定碎部點方向與已知方向之間的水平角，并測定測站到碎部點的距離和碎部點的高程．然后根據(jù)數(shù)據(jù)用半圓儀和比例尺把碎部點的平面位置展繪于圖紙上，并在點的右側(cè)注記高程，對照實地勾繪地形。用電子全站儀代替經(jīng)緯儀測繪地形圖的方法，稱為電子全站儀測繪操作步驟如下：(1)安置儀器量取儀器高i，填入記錄手簿。(2)定向置水平度盤讀數(shù)為0°00′00″，后視另一控制點B。(3)立尺立尺員依次將尺立在地物、地貌特征點上。(4)觀測轉(zhuǎn)照準部，瞄準標尺，讀視距間隔l，中絲讀數(shù)V，豎盤讀數(shù)L和水平角β。（5)記錄將測得的視距間隔、中絲讀數(shù)、豎盤讀數(shù)和水平角依次填入手簿。(6)計算依據(jù)視距Kl，豎盤讀數(shù)L或豎直角a，計算出碎部點的水平距離和高程。(7)展繪碎部點用細針將量角器的圓心插