數(shù)字測繪 碎部測量 第一、二章

數(shù)字地形測量學(xué)武漢大學(xué)測繪學(xué)院DigitalTopography第8章碎部測量8.1地形圖的基本知識8.2地形圖的分幅與編號8.3

碎部測圖方法8.4

測定碎部點(diǎn)的基本方法8.5

地物測繪8.6

地貌測繪8.7

地圖符號的自動繪制與曲線光滑的數(shù)學(xué)方法8.8

等高線的自動繪制

8.1

地形圖基本知識一、地圖

傳統(tǒng)概念上的地圖是按照一定數(shù)學(xué)法則，用規(guī)定的圖式符號和顏色，把地球表面的自然和社會現(xiàn)象，有選擇地縮繪在平面圖紙上的圖。普通地圖、專題地圖、各種比例尺地形圖、影像地圖、立體地圖等。現(xiàn)代地圖已出現(xiàn)有縮微地圖、數(shù)字地圖、電子地圖、全息像片等新品種。

地圖的特征包括：由于特殊的數(shù)學(xué)法則而產(chǎn)生的可量測性；由于使用符號表象事物而產(chǎn)生的直觀性；由于制圖綜合而產(chǎn)生的一覽性。按區(qū)域范圍分類：分為世界圖、國家圖、分區(qū)圖、省圖、市縣圖、鄉(xiāng)鎮(zhèn)圖等.一、地圖衛(wèi)星地圖一、地圖一、地圖一、地圖普通地圖是以相對平衡的詳細(xì)程度表示地球表面上的自然地理和社會經(jīng)濟(jì)要素的地圖?；疽匕ǎ壕用竦亍⒔煌ňW(wǎng)、水系、地貌、境界、土質(zhì)植被等。詳細(xì)表示地面的各基本要素的叫地形圖。

專題地圖是以普通地圖作為底圖基礎(chǔ)的，重點(diǎn)反映某一種或幾種專門的要素。依內(nèi)容要素可分為：自然地理圖、社會經(jīng)濟(jì)地圖和工程技術(shù)圖。一、地圖

電子地圖是以地圖數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在適當(dāng)尺寸的屏幕上顯示的地圖。它可實(shí)時地顯示各種信息，具有漫游、動畫、開窗、縮放、增刪、修改、編輯等功能，并可進(jìn)行各種量算、數(shù)據(jù)及圖形輸出打印，便于人們使用。隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，電子地圖將與音像等內(nèi)容結(jié)合起來，極大地豐富地圖的表示內(nèi)容，全方位、多角度地介紹與地理環(huán)境相關(guān)的各種信息，使地圖更富有表現(xiàn)力。

電子地圖與紙質(zhì)地圖相比較有以下特點(diǎn)：（1）電子地圖以計(jì)算機(jī)屏幕為媒介，而傳統(tǒng)地圖一般以紙張作為載體。（2）電子地圖的制作、管理、閱讀和使用能實(shí)現(xiàn)一體化，可以修改。而傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖的生產(chǎn)、管理和使用都是分開的。（3）電子地圖顯示地圖內(nèi)容的詳略程度是可以隨時調(diào)控的，而傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖的內(nèi)容是固定的、不變的。（4）電子地圖能把圖形、圖像、聲音和文字合成在一起，而紙質(zhì)地圖則做不到。（5）電子地圖的使用要依賴專門的設(shè)備，而紙質(zhì)地圖的使用則不需要。（6）電子地圖以分塊分層顯示為主。而傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖以圖幅為單位整頁出版印刷，幅面大，讀圖的整體印象深刻，地理要素相互之間的關(guān)系明白清楚。一、地圖

國家基本地形圖即國家基本比例尺地形圖，簡稱國家基本圖。它是根據(jù)國家頒布的統(tǒng)一測量規(guī)范、圖式和比例尺系列測繪或編繪而成的地形圖，是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和軍隊(duì)作戰(zhàn)的基本用圖，也是編制其它地圖的基礎(chǔ)。各國的地形圖比例尺系列不盡一致。我國規(guī)定1:1萬、1：2.5萬、1:5萬、1:10萬、1:20萬(現(xiàn)已為1:25萬)、1:50萬、1:100萬七種比例尺地形圖為國家基本比例尺地形圖。其測制精度和成圖數(shù)量質(zhì)量是衡量一個國家測繪科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。

一、地圖1、什么是地形圖？地形圖，是普通地圖的一種。按一定的比例,用規(guī)定的符號和法則表示地物、地貌的平面位置和高程的正射投影圖為地形圖.地物：地面各種固定性的物體人工地物：鐵路、房屋、橋梁、大壩等自然地物：江河、湖泊、森林、草地地貌：地面各種高低起伏形態(tài)，如高山、深谷、陡坎、懸崖峭壁和雨裂沖溝等。地物和地貌總稱為地形。

二、地形圖二、地形圖通過野外實(shí)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(diǎn)，這種圖稱為平面圖；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。

二、地形圖

2、地形圖的內(nèi)容：（1）數(shù)學(xué)要素：如比例尺、坐標(biāo)系、高程系等；每幅地形圖測繪完成后，都要在圖上標(biāo)注本圖的投影方式、坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)，以備日后使用時參考。地形圖都是采用正投影的方式完成。坐標(biāo)系統(tǒng)指該幅圖是采用以下哪種方式完成的：1980年國家大地坐標(biāo)系；城市坐標(biāo)系；獨(dú)立平面直角坐標(biāo)系。高程系統(tǒng)指本圖所采用的高程基準(zhǔn)。有兩種基準(zhǔn)：1985年國家高程基準(zhǔn)系統(tǒng)和設(shè)置相對高程（2）地形要素：各種地物、地貌；地物的符號:表示地物的類別、形狀、大小及其位置——比例符號：房屋、大型公路、橋梁、大片植被區(qū)域

——非比例符號：獨(dú)立樹、消防栓、路燈、導(dǎo)航塔或燈

——半比例符號：圍墻、籬笆、通訊、電力、鐵路、供水管線等

2、地形圖的內(nèi)容

地貌形態(tài)多種多樣，對于一個地區(qū)可按其起伏的變化分成以下四種地形類型：地勢起伏小，地面傾斜角一般在2°以下，比高一般不超過200m的，稱為平地；地面高低變化大，傾斜角一般在2°～6°，比高不超過150m的，稱為丘陵地；高低變化懸殊，傾斜角一般為6°～25°，比高一般在150m以上的，稱為山地；絕大多數(shù)傾斜角超過25°的，稱為高山地。地貌符號:地形圖上表示地貌的方法有多種,目前最常用的是等高線法。對于特殊地貌將采用特殊符號表示。二、地形圖

2、地形圖的內(nèi)容（3）注記和整飾要素地名注記：

包括行政區(qū)劃、居民地、道路名稱；河流、湖泊、水庫名稱；山脈、山嶺、島礁名稱等。說明注記：包括文字和數(shù)字注記，用以補(bǔ)充說明對象的質(zhì)量和數(shù)量屬性。

如房屋的結(jié)構(gòu)和層數(shù)、管線性質(zhì)及輸送物質(zhì)、比高、等高線高程、地形點(diǎn)高程以及河流的水深、流速等。二、地形圖圖上任一線段的長度與地面上相應(yīng)線段水平距離的之比，稱為圖的比例尺。比例尺越小,M越大,比例尺越大,M越小,

例如，圖上AB的長度為0.1米，實(shí)地AB的水平距離為100米，則該圖的比例尺為1:1千（或?qū)懗?:1000），不能寫成0.001。同理，實(shí)地測得M、N兩點(diǎn)的水平距離為250m,則在1:1千圖上只能畫0.25m的長度。

國家統(tǒng)一規(guī)定的比例尺有1:100萬、1:50萬、1:25萬、1:10萬、1:5萬、1:2.5萬、1:1萬、1:5千、1:2千、1:1千、1:5百。其中1:2千、1:1千、1:5百的比例尺，稱為大比例尺，其余的比例尺為基本比例尺。三、比例尺

常見的比例尺有:

（1）數(shù)字比例尺：以分子為1的分?jǐn)?shù)形式表示的比例尺。大比例尺：1：500、1：1000、1：2000、1：5000；中比例尺：1：1萬、1：2.5萬、1：5萬、1：10萬；小比例尺：1：25萬、1：50萬、1：100萬。三、比例尺（2）圖示比例尺直線比例尺:在地形圖上繪制一條直線，并把直線分成若干等分段，每個等分段一般為1cm（或2cm）,再將最左邊的一個等分段進(jìn)行10等分(或20等分),并以第10（或第20）等分處的分劃線為零分劃線，然后在零分劃線左右分劃線處，標(biāo)注按數(shù)字比例尺算出的實(shí)際距離，這種比例尺稱為直線比例尺。如下圖所示。直線比例尺可隨著圖紙一起伸縮，在測圖或用圖時可以避免因圖紙伸縮引起的誤差。三、比例尺

直線比例尺：斜線比例尺(復(fù)式比例尺)：04080100204085米01000108642AB（2）圖示比例尺通常人們用肉眼只能分辨出圖上最小的距離為0.1mm，因此在圖上量度和描繪時，也只能達(dá)到圖上0.1mm的正確性。例如，在1:1000的地形圖上量取兩點(diǎn)間的距離時，用眼睛最多只能辨別出0.1mm×1000=0.1m的正確性。不可能辨別到0.01mm×1000=0.01m。同樣，在測繪1:1000比例尺地形圖時，測量水平距離或計(jì)算的數(shù)據(jù)結(jié)果的取位只需精確到0.1m，如果要精確到0.01m,圖上也無法表示出來。同理，如果要求圖上能表示出地面線段精度不小于0.2m，則采用的測圖比例尺應(yīng)不小于1:2000。因此，我們把圖上0.1mm所代表的實(shí)地水平距離稱為比例尺精度。如1:1000地形圖，其比例尺精度為0.1mm×1000=0.1m、1:500地形圖，其比例尺精度為0.05m。各種比例尺的比例尺精度可表達(dá)為

δ＝0.1mm×M式中δ為比例尺精度；M為比例尺的分母。四、比例尺精度比例尺精度其作用：（1）按工作需要，多大的地物須在圖上表示出來或測量地物須精確到什么程度，由此可參考決定圖的比例尺；（2）若比例尺確定，則可以推算出測量地物應(yīng)精確到什么程度。比例尺

1∶5001∶10001∶20001∶50001∶10000比例尺精度/m

0.050.1

0.2

0.5

1.0四、比例尺精度五、地形圖圖式地形圖上表示各種地物和地貌要素的符號、注記和顏色的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)，是測繪和出版地形圖必須遵守的基本依據(jù)之一，是由國家統(tǒng)一頒布執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。

地形圖的圖式是根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各部門的共性要求制定的國家標(biāo)準(zhǔn)，是測制、出版地形圖的基本依據(jù)之一，是識別和使用地形圖的重要工具，也是地形圖上表示各種地物、地貌要素的符號。GB/T20257《國家基本比例尺地圖圖式》現(xiàn)分為4個部分:

---第1部分:1∶5001∶10001∶2000地形圖圖式;

---第2部分:1∶50001∶10000地形圖圖式;

---第3部分:1∶250001∶500001∶100000地形圖圖式;

---第4部分:1∶2500001∶5000001∶1000000地形圖圖式。

地形圖符號包括地物符號、地貌符號和注記符號。五、地形圖圖式（1）地形圖的圖式是國家統(tǒng)一規(guī)定的地形圖符號，地形圖符號包括地物符號、地貌符號和注記符號。（2）地物符號分為比例符號、非比例符號、線狀符號。（3）比例符號可表示地物外輪廓的形狀、大小、位置、與地物外輪廓成相似圖形的符號。（4）非比例符號只表示地物的中心位置的象形符號，不表示地物的形狀和大小。（5）線狀符號只表示線狀物體的長度和中心位置，不表示地物寬度的線形符號，符號的中心線表示線狀物體的中心位置。（6）注記符號是對地物、地貌起補(bǔ)充說明作用的符號，注記符號大多數(shù)是數(shù)字和文字。（7）隨著地形圖采用的比例尺不同，地物采用的符號有所不同。（8）等高線是表示地貌的符號，常用的等高線是首曲線和計(jì)曲線。按規(guī)定的基本等高距勾繪的等高線稱為首曲線。每間隔四條首曲線加粗一條的等高線稱為計(jì)曲線。

8.2

地形圖的分幅與編號為便于測繪、保管、檢索和使用，所有的地形圖均須按規(guī)定的大小進(jìn)行統(tǒng)一分幅。并進(jìn)行有系統(tǒng)的編號。

地形圖的分幅方法有兩種：按經(jīng)緯線分幅的梯形分幅法

按坐標(biāo)格網(wǎng)線分幅的矩形分幅法

8.2

地形圖的分幅與編號梯形分幅：按一定經(jīng)差緯差進(jìn)行分幅。

國家基本比例尺地形圖:1：100萬、1：50萬、1：25萬、1：10萬、1：5萬、1：2.5萬、1：1萬、1：5000采用經(jīng)緯線分幅，地形圖的圖廓由經(jīng)緯線構(gòu)成。均以1∶100萬地形圖為基礎(chǔ),按規(guī)定的經(jīng)差和緯差劃分圖幅。

一、梯形分幅

——梯形分幅：按一定經(jīng)差緯差進(jìn)行分幅。1、1：100萬地形圖的分幅與編號：經(jīng)差6°，緯差4°

從赤道起，每緯差4°為一行，至南、北緯88°各分為22行，依次用大寫拉丁字母（字符碼）A、B、C、……V表示其相應(yīng)行號。從180°經(jīng)線起，自西向東每經(jīng)差6°為一列，共分為60列，依次用阿拉伯?dāng)?shù)字（數(shù)字碼）1，2，3，……60表示其相應(yīng)列號。

一、梯形分幅2、1：50萬～1：5000地形圖的分幅與編號

比例尺1∶100萬1∶50萬1∶25萬1∶10萬1∶5萬1∶2.5萬1∶1萬1∶5000圖幅范圍經(jīng)差6°3°1°30′30′15′7′30″3′45″1′52.5″緯差4°2°1°20′10′5′2′30″1′15″行列數(shù)量關(guān)系行數(shù)12412244896192列數(shù)12412244896192圖幅數(shù)14161445762304921636864一、梯形分幅

J50F020042J50F020042

現(xiàn)行的國家基本比例尺地形圖分幅和編號：新標(biāo)準(zhǔn)以1∶100萬比例尺地形圖為基礎(chǔ)，1∶100萬比例尺地形圖的分幅經(jīng)緯差不變，但由過去的縱行、橫列改為橫行、縱列，它們的編號由其所在的行號（字符號）與列號（數(shù)字）組合而成。北京1∶100萬比例尺地形圖的圖號為J501：50萬-1：5000地形圖的分幅編號以1∶100萬比例尺地形圖為基礎(chǔ)采用行列編號方法，由其所在1∶100萬比例尺地形圖的圖號、比例尺代碼和圖幅的行列號共十位碼組成。

一、梯形分幅

1∶25萬地形圖的編號暈線所示圖號為J50C003003

1：5萬1：1萬1：2.5萬1：5千1：100萬1：50萬1：25萬1：20萬1：10萬國家基本比例尺的圖幅分幅為了滿足工程設(shè)計(jì)、施工及資源與行政管理的需要所測繪的1：500、1：1000、1：2000和小區(qū)域1：5000比例尺的地形圖，采用矩形分幅。

圖幅一般為50cm×50cm40cm×40cm或40cm×50cm，以縱橫坐標(biāo)的整公里整百米數(shù)作為圖幅的分界線。50cm×50cm圖幅最常用。一幅1：5000的地形圖分成四幅1：2000的圖；一幅1：2000的地形圖分成四幅1：1000的地形圖；一幅1：1000的地形圖分成四幅l：500的地形圖。二、矩形分幅

比例尺50×40分幅50×50分幅圖幅大小(cm×cm)實(shí)地面積(km×km)圖幅大小(cm×cm)實(shí)地面積(km×km)

1:500050×40550×501

1:200050×400.850×504

1:100050×400.250×5016

1:50050×400.0550×5064

二、矩形分幅

編號方法

矩形圖幅的編號，一般采用該圖幅西南角的坐標(biāo)和坐標(biāo)以公里為單位，之間用連字符連接。如一圖幅，其西南角坐標(biāo)為X=3810.0km，Y=25.5km，其編號為3810.0-25.5。編號時，1：5000地形圖，坐標(biāo)取至1km；1：2000、1：1000地形圖，坐標(biāo)取至0.1km；1：500地形圖，坐標(biāo)取至0.01km。對于小面積測圖，還可以采用其他方法進(jìn)行編號。例如，按行列式或按自然序數(shù)法編號。對于較大測區(qū)，測區(qū)內(nèi)有多種測圖比例尺時，應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)編號。二、矩形分幅

編號方法1、按西南角坐標(biāo)編號。例某幅1∶1000比例尺地形圖西南角圖廓點(diǎn)的坐標(biāo)x＝83500m、

y＝l5500m，則該圖幅編號為83.5—15.5

二、矩形分幅

2、按流水號編號

按測區(qū)統(tǒng)一劃分的各圖幅的順序號碼，從左到右，從上到下，用阿拉伯?dāng)?shù)字編號。二、矩形分幅

3、按行列號編號將測區(qū)內(nèi)圖幅按行和列分別單獨(dú)排出序號，再以圖幅所在的行和列序號作為該圖幅圖號。二、矩形分幅

4、以1：5000地形圖為基礎(chǔ)編號32-56二、矩形分幅

4、以1：5000地形圖為基礎(chǔ)編號

某些工礦企業(yè)和城鎮(zhèn)，面積較大，而且測繪有幾種不同比例尺的地形圖，編號時是以1：5000比例尺圖為基礎(chǔ)，并作為包括在本圖幅中的較大比例尺圖幅的基本圖號。例如，某1：5000圖幅西南角的坐標(biāo)值x＝20km，y＝10km，則其圖幅編號為“20—10”。這個圖號將作為該圖幅中的較大比例尺所有圖幅的基本圖號。也就是在1：5000圖號的末尾分別加上羅馬字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，就是1：2