地形圖的測(cè)繪與應(yīng)用

地形圖的測(cè)繪與應(yīng)用\o"技術(shù)"技術(shù)2008-07-0709:55:15閱讀292評(píng)論0

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訂閱內(nèi)容：理解地形圖、比例尺精度、分幅與編號(hào)、圖名、坐標(biāo)格網(wǎng)的概念；掌握地物與地貌（地物符號(hào)、地貌等高線、注記）的表示方法；掌握利用地形圖確定圖上點(diǎn)的坐標(biāo)和高程、距離、方位、坡度、繪制斷面圖、面積計(jì)算和土石方計(jì)算等應(yīng)用；理解視距測(cè)量原理；掌握測(cè)圖前的準(zhǔn)備工作、特征點(diǎn)選擇、碎部測(cè)量的方法（經(jīng)緯儀測(cè)繪法為主）；掌握地物描繪、等高線勾繪、地形圖的拼接、整飾和檢查方面知識(shí)；了解數(shù)字化測(cè)圖的基本原理和方法。重點(diǎn)：視距測(cè)量原理；經(jīng)緯儀測(cè)繪法地形圖的方法；地形圖的應(yīng)用。難點(diǎn)：視距測(cè)量原理；地形圖的分幅與編號(hào)。教學(xué)方法：在闡明碎部測(cè)量的原理與工作程序、工作方法時(shí)，注意其與控制測(cè)量的區(qū)別。并針對(duì)工程實(shí)際，突出重點(diǎn)——經(jīng)緯儀法，并對(duì)大比例尺數(shù)字測(cè)量進(jìn)行介紹?！?.1地形圖的基本知識(shí)一、比例尺的概念1、比例尺：圖上一段直線的長(zhǎng)度與地面上相應(yīng)線段的實(shí)地水平長(zhǎng)度之比，稱為該圖的比例尺。2、比例尺的表示方法：比例尺的表示方法分為數(shù)字比例尺和圖示比例尺兩種。(一）數(shù)字比例尺數(shù)字比例尺是用分子為1，分母為整數(shù)的分?jǐn)?shù)表示。設(shè)圖上一段直線長(zhǎng)度為d，相應(yīng)實(shí)地的水平長(zhǎng)度為D，則該圖的比例尺為:式中:M為比例尺分母。比例尺的大小是根據(jù)分?jǐn)?shù)值來(lái)確定的，M越小，此分?jǐn)?shù)值越大，則比例尺就越大。數(shù)字比例尺也可以寫成1：500、1：1000等。（二）圖示比例尺圖示比例尺有直線比例尺和斜線比例尺等，直線比例尺是最常見(jiàn)的圖示比例尺。直線比例尺是根據(jù)數(shù)字比例尺繪制而成。如1：1000的直線比例尺，取2cm為基本單位，每基本單位所代表的實(shí)地長(zhǎng)度為20m。圖示比例尺標(biāo)注在圖紙的下方，便于用分規(guī)直接在圖上量取直線段的水平距離，且可以抵消圖紙伸縮的影響。二、地形圖分類（按比例尺）通常把1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:10000比例尺的地形圖稱為大比例尺圖；1:2.5萬(wàn)、1:5萬(wàn)、1:10萬(wàn)比例尺的地形圖稱為中小比例尺圖；1:20萬(wàn)、1:50萬(wàn)、1:100萬(wàn)比例尺的地形圖稱為小比例尺圖。三、比例尺的精度相當(dāng)于圖上0.1mm的實(shí)地水平距離稱為比例尺的精度。比例尺1:5001:10001:20001:50001:10000比例尺精度0.05m0.1m0.2m0.5m1m四、地形圖的分幅與編號(hào)各種比例尺的地形圖應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)一的分幅和編號(hào)，以便進(jìn)行測(cè)圖、管理和使用。地形圖分幅方法分為兩類，一類是按經(jīng)緯線分幅的梯形分幅法，另一類是按坐標(biāo)格網(wǎng)分幅的矩形分幅法。（一）梯形分幅與編號(hào)1)1：100萬(wàn)比例尺圖的分幅與編號(hào)按國(guó)際上的規(guī)定，1：100萬(wàn)的世界地圖實(shí)行統(tǒng)一的分幅和編號(hào)。即自赤道向北或向南分別按緯差4°分成橫列，各列依次用A、B、…、V表示。自經(jīng)度180°開(kāi)始起算，自西向東按經(jīng)差6°分成縱行，各行依次用1、2、…、60表示。每一幅圖的編號(hào)由其所在的"橫列一縱行"的代號(hào)組成。例如某地的經(jīng)度為東經(jīng)117°54'18″，緯度為北緯39°56'12″，則其所在的1：100萬(wàn)比例尺圖的圖號(hào)為J-50。2)1：50萬(wàn)、1：25萬(wàn)、1：10萬(wàn)比例尺圖的分幅和編號(hào)在1：100萬(wàn)的基礎(chǔ)上，按經(jīng)差3°、緯差2°將一幅地形圖分成四幅1：50萬(wàn)地形圖，依次用A、B、C、D表示。將一幅1：100萬(wàn)的地形圖按照經(jīng)差1°30'緯差1°分成16幅1：25萬(wàn)地形圖，依次用[1]、[2]、……[16]表示。將一幅1：100萬(wàn)的圖，按經(jīng)差30'，緯差20'分為144幅1：10萬(wàn)的圖，依次用1、2、……、144表示。3)1：5萬(wàn)和1：2.5萬(wàn)比例尺圖的分幅和編號(hào)這兩種比例尺圖的分幅編號(hào)都是以1：10萬(wàn)比例尺圖為基礎(chǔ)的，每幅1：10萬(wàn)的圖，劃分成4幅1：5萬(wàn)的圖，分別在1：10萬(wàn)的圖號(hào)后寫上各自的代號(hào)A、B、C、D。每幅1：5萬(wàn)的圖又可分為4幅1：2.5萬(wàn)的圖，分別以1、2、3、4編號(hào)。4)1：10000和1：5000比例尺圖的分幅編號(hào)1：10000和1：5000比例尺圖的分幅編號(hào)也是在1：10萬(wàn)比例尺圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。每幅1：10萬(wàn)的圖分為64幅1：10000的圖，分別以（1）、（2）、…（64）表示。每幅1：10000的圖分為4幅1：5000的圖，分別在1：10000的圖號(hào)后面寫上各自的代號(hào)a、b、c、d。（二）矩形分幅與編號(hào)大比例尺地形圖大多采用矩形分幅法，它是按統(tǒng)一的直角坐標(biāo)格網(wǎng)劃分的。采用矩形分幅時(shí)，大比例尺地形圖的編號(hào)，一般采用圖幅西南角坐標(biāo)公里數(shù)編號(hào)法。編號(hào)時(shí)，比例尺為1：500地形圖，坐標(biāo)值取至0.01Km,而1:1000、1：2000地形圖取至0.1Km。1、地物符號(hào)地面上的地物和地貌，按國(guó)家測(cè)繪總局頒發(fā)的《地形圖圖式》中規(guī)定的符號(hào)描繪于圖上。2、比例符號(hào)地物的形狀和大小均按測(cè)圖比例尺縮小，并用規(guī)定的符號(hào)描繪在圖紙上，這種符號(hào)稱為比例符號(hào)。如湖泊、稻田和房屋等，都采用比例符號(hào)繪制。3、非比例符號(hào)有些地物，如導(dǎo)線點(diǎn)、水準(zhǔn)點(diǎn)和消火栓等，輪廓較小，無(wú)法將其形狀和大小按比例縮繪到圖上，而采用相應(yīng)的規(guī)定符號(hào)表示在該地物的中心位置上，這種符號(hào)稱為非比例符號(hào)。非比例符號(hào)均按直立方向描繪，即與南圖廓垂直。非比例符號(hào)的中心位置與該地物實(shí)地的中心位置關(guān)系，隨各種不同的地物而異，在測(cè)圖和用圖時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：①規(guī)則的幾何圖形符號(hào)，如圓形、正方形、三角形等，以圖形幾何中心點(diǎn)為實(shí)地地物的中心位置；②底部為直角形的符號(hào)，如獨(dú)立樹(shù)、路標(biāo)等，以符號(hào)的直角頂點(diǎn)為實(shí)地地物的中心位置；③寬底符號(hào)，如煙囪、崗?fù)さ?，以符?hào)底部中心為實(shí)地地物的中心位置；④幾種圖形組合符號(hào)，如路燈、消火栓等，以符號(hào)下方圖形的幾何中心為實(shí)地地物的中心位置；⑤下方無(wú)底線的符號(hào)，如山洞、窯洞等，以符號(hào)下方兩端點(diǎn)連線的中心為實(shí)地地物的中心位置。（三）半比例符號(hào)地物的長(zhǎng)度可按比例尺縮繪，而寬度不按比例尺縮小表示的符號(hào)稱為半比例符號(hào)。用半比例符號(hào)表示的地物常常是一些帶狀延伸地物，如鐵路、公路、通訊線、管道、垣柵等。這種符號(hào)的中心線，一般表示其實(shí)地地物的中心位置，但是城墻和垣棚等，地物中心位置在其符號(hào)的底線上。（四）地物注記對(duì)地物加以說(shuō)明的文字、數(shù)字或特有符號(hào)，稱為地物注記。諸如城鎮(zhèn)、學(xué)校、河流、道路的名稱，橋梁的長(zhǎng)寬及載重量，江河的流向、流速及深度，道路的去向，森林、果樹(shù)的類別等，以文字或特定符號(hào)加以說(shuō)明。五、地貌符號(hào)地貌的概念：地貌是指地表面的高低起伏形態(tài)，是地形圖要表示的重要信息之一，地貌的基本形態(tài)可以歸納為幾種典型地貌：①山丘；②洼地；③山脊；④山谷；⑤鞍部；③絕壁等（典型地貌圖）六、等高線的概念測(cè)量工作中常用等高線來(lái)表示地貌。等高線是地面上高程相同的相鄰各點(diǎn)所連接而成的閉合曲線。水面靜止的池塘的水邊線，實(shí)際上就是一條閉合的等高線。（一）等高距和等高線平距的概念相鄰等高線之間的高差稱為等高距，常以h表示。在同一幅地形圖上，等高距h是相同的。相鄰等高線之間的水平距離稱為等高線平距，常以d表示。h與d的比值就是地面坡度：i=h/（d·M）式中：M為比例尺分母。坡度i一般以百分率表示，向上為正、向下為負(fù)。因?yàn)橥粡埖匦螆D內(nèi)等高距h是相同的，所以地面坡度與等高線平距d的大小有關(guān)。等高線平距越小，地面坡度就越大；平距越大，則坡度越小；平距相等，則坡度相同。因此，可以根據(jù)地形圖上等高線的疏、密來(lái)判定地面坡度的緩、陡。（二）等高線的分類1、首曲線在同一幅圖上，按規(guī)定的基本等高距描繪的等高線稱為首曲線，也稱基本等高線，它是寬度為0.15mm的細(xì)實(shí)線。2、計(jì)曲線凡是高程能被5倍基本等高距整除的等高線，稱為計(jì)曲線。為了讀圖方便，計(jì)曲線要加粗（線寬0.3mm）描繪。3、間曲線和助曲線當(dāng)首曲線不能很好地顯示地貌的特征時(shí)，按二分之一基本等高距描繪的等高線稱為間曲線，在圖上用長(zhǎng)虛線表示。有時(shí)為顯示局部地貌的需要，按四分之一基本等高距描繪的等高線，稱為助曲線，一般用短虛線表示。間曲線和助曲線可不閉合。（三）等高線的特性為了掌握用等高線表示地貌時(shí)的規(guī)律性，現(xiàn)將等高線的特性歸納如下：1、同一條等高線上各點(diǎn)的高程都相同；2、等高線是閉合的曲線，如果不在本幅圖內(nèi)閉合，則必在圖外閉合。3、除在懸崖和絕壁處外，等高線在圖上不能相交，也不能重合。4、等高線的平距小，表示坡度陡，平距大表示坡度緩，平距相同表示坡度相等。5、等高線與山脊線、山谷線成正交?！?.2模擬法大比例尺地形圖的測(cè)繪一、模擬測(cè)圖前的準(zhǔn)備工作1、圖紙的選用（1）磅紙（機(jī)械制圖用的圖紙）（2）聚脂薄膜——透明、不變形、可洗。坐標(biāo)格網(wǎng)一般已繪制。聚酯薄膜是一面打毛的半透明圖紙，其厚度約為0.07～0.1mm，伸縮率很小，且堅(jiān)韌耐濕，沾污后可洗，在圖紙上著墨后，可直接曬藍(lán)圖。但聚酯薄膜圖紙易燃，有折痕后不能消除，在測(cè)圖、使用、保管時(shí)要多加注意。2、繪制坐標(biāo)格網(wǎng)（1）目的：在圖紙上精確繪制10cm×10cm的直角坐標(biāo)格網(wǎng)。（2）方法分：1）坐標(biāo)格網(wǎng)尺法；2）圓規(guī)的對(duì)角線法；3）軟件繪制方法。如：AutoCAD或CASS軟件。3、格網(wǎng)的檢查和注記在坐標(biāo)格網(wǎng)繪好以后，應(yīng)立即進(jìn)行檢查：首先檢查各方格的角點(diǎn)應(yīng)在一條直線上，偏離不應(yīng)大于0.2mm；再檢查各個(gè)方格的對(duì)角線長(zhǎng)度應(yīng)為141.4mm，容許誤差為±0.3mm，圖廓對(duì)角線長(zhǎng)度與理論長(zhǎng)度之差的容許誤差為±0.3mm；若誤差超過(guò)容許值則應(yīng)將方格網(wǎng)進(jìn)行修改或重繪。坐標(biāo)格網(wǎng)線的旁邊要注記坐標(biāo)值，每幅圖的格網(wǎng)線的坐標(biāo)是按照?qǐng)D的分幅來(lái)確定的。4、展繪控制點(diǎn)（1）按分幅規(guī)定或?qū)嶋H需要確定圖幅左下角坐標(biāo)。（2）根據(jù)測(cè)圖比例尺標(biāo)出對(duì)應(yīng)方格網(wǎng)線坐標(biāo)。（3）確定控制點(diǎn)所在方格。（4）精確確定控制點(diǎn)的位置，并標(biāo)出"+"號(hào)。最后量取相鄰控制點(diǎn)之間的距離和已知的距離相比較，作為展繪控制點(diǎn)的檢核，其最大誤差在圖紙上應(yīng)不超過(guò)±0.3mm，否則控制點(diǎn)應(yīng)重新展繪。經(jīng)檢查無(wú)誤，按圖式規(guī)定繪出導(dǎo)線點(diǎn)符號(hào)，并注上點(diǎn)號(hào)和高程，這樣就完成了測(cè)圖前的準(zhǔn)備工作。測(cè)地形圖分為：白紙測(cè)圖（模擬測(cè)圖）(analogmap)與數(shù)字測(cè)圖(digitalmap)二、視距測(cè)量(stadiameasurement)原理及公式1、視線水平時(shí)式中：K——取100，n——上、下絲讀數(shù)之差，——儀器高，V——中絲讀數(shù)。2、視線傾斜時(shí)在已知點(diǎn)A，經(jīng)視距測(cè)量后，可得AB間平距D及B點(diǎn)的高程。即：式中：K——取100，n——上、下絲讀數(shù)之差，α——豎直角，i——儀器高，V——中絲讀數(shù)。[例8-1]在A點(diǎn)架設(shè)儀器對(duì)B點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，讀得上下絲讀數(shù)之差為0.431，豎直角-2°42′，儀器高1.45m，中絲讀數(shù)1.211m.求AB間的水平距離和高差。

解：DAB=100×0.431×COS2(-2°42′)=43.00mhAB=43×tg(-2°42′)+1.45-1.211=-1.789m三、經(jīng)緯儀法測(cè)圖(mappingmethodwiththeodolite)（一）配置工具：經(jīng)緯儀、圖板、塔尺、小鋼尺、量角器、三棱尺、計(jì)算器、鉛筆、橡皮等。人員：一般是觀測(cè)員、記錄計(jì)算員、繪圖員各1人、立尺員2人。（二）步驟1、安置儀器：在控制點(diǎn)A安置經(jīng)緯儀，量取儀器高。2、定向：后視（盤左瞄準(zhǔn)）另一控制點(diǎn)B，度盤置0°00ˊ00"。3、立尺：立尺員把塔尺立到地形、地貌特征點(diǎn)上：（1）“地物”取“輪廓轉(zhuǎn)折點(diǎn)”；（2）“地貌”取“地性線上坡度或方向變化點(diǎn)”。4、觀測(cè)：瞄準(zhǔn)點(diǎn)1的塔尺，分別讀取上、下絲之差、中絲讀數(shù)、豎盤讀數(shù)L、水平角β。5、記錄、計(jì)算：記錄上述觀測(cè)值，按視距測(cè)量公式計(jì)算出點(diǎn)1的水平距離D和高程H。6、展碎部點(diǎn)：在圖紙上，按β、D，定出點(diǎn)1的位置。7、繪制地形圖（地物和等高線）（1）地物的描繪——按圖式規(guī)定。（2）等高線的勾繪首先描繪出地性線（山脊線、山谷線），再在相鄰碎部點(diǎn)之間，按平距與高差成比例的關(guān)系，內(nèi)插出等高線。8、地形圖的檢查、拼接與整飾（1）檢查：包括圖面檢查、野外巡視檢查及設(shè)站檢查。（約占每幅圖的10%）。（2）接邊：當(dāng)圖邊的拼接誤差小于限差（中誤差的2√2倍）時(shí)平均配賦--即在兩圖幅圖上各改一半。為接邊方便，一般規(guī)定每幅圖的圖邊應(yīng)測(cè)出圖幅外1cm。（3）整飾:擦掉不必要的點(diǎn)、線、高程、注記等。使圖面整潔、規(guī)范。包括圖內(nèi)、圖外整飾。整飾次序是:先圖內(nèi)，后圖外；先注記，后符號(hào)；先地物，后地貌。四、大比例尺數(shù)字地形圖的測(cè)量方法簡(jiǎn)介1、工具：全站儀、棱鏡、小鋼尺、電子手薄、電腦。2、方法：（1）用全站儀采集數(shù)據(jù)——自動(dòng)記錄在電子手薄中——通過(guò)電腦處理，成圖。（2）GPS測(cè)量：觀測(cè)點(diǎn)的視距、豎直角、水平角讀數(shù)被電子系統(tǒng)自動(dòng)記錄存盤。記錄內(nèi)容、記錄格式、平距、高差計(jì)算等可以編成程序，裝入GPS電子系統(tǒng)。對(duì)觀測(cè)點(diǎn)名、觀測(cè)點(diǎn)地貌特征可設(shè)計(jì)按鍵輸入，如按A表示水溝，B表示陡坎等等現(xiàn)場(chǎng)可對(duì)道路、水溝、河流、電線、陡崖、沖溝、房屋、地貌分界線等人工繪草圖。內(nèi)業(yè)將外業(yè)獲取的軟盤數(shù)據(jù)作為入口數(shù)據(jù)．采用大比例尺數(shù)字測(cè)圖軟件成圖，根據(jù)人工草圖對(duì)道路、水系、電線、沖溝等等進(jìn)行編輯，充實(shí)、完善?！?.3地形圖的基本應(yīng)用一、確定圖上點(diǎn)的平面坐標(biāo)與高程1、平面坐標(biāo)——用比例尺在圖上量取。2、高程——相鄰等高線內(nèi)插求得。步驟是：（1）過(guò)待求點(diǎn)M作等高線的正交線與相鄰等高線交于P、Q；（2）圖上量出PM和PQ的距離；（3）計(jì)算M點(diǎn)高程。二、確定圖上直線的距離、方向（方位角）、坡度1、圖上直線距離（1）解析法——量取兩點(diǎn)坐標(biāo)，用距離公式計(jì)算。（2）圖解法——用比例尺量取。2、圖上直線的坐標(biāo)方位角（1）解析法——量取兩點(diǎn)坐標(biāo)，用坐標(biāo)反算公式計(jì)算出方位角。（2）圖解法——用量角器量出直線方向與x坐標(biāo)軸的夾角。3、確定圖上直線的坡度坡度為：三、按限制的坡度選定最短線路步驟：按坡度和比例尺計(jì)算相鄰等高線間的最小平距，有：D=h/i，再按此距離畫弧。1、已知待選線路的坡度，從圖上可讀出等高距。2、計(jì)算路線通過(guò)相鄰等高線的平距D。3、從起點(diǎn)開(kāi)始用半徑為D的圓弧找出下一個(gè)等高線上的點(diǎn)，直至終點(diǎn)。如圖從A-1-2-3-……-7-B。四、繪制指定方向的縱斷面圖(profilediagram)1、沿指定方向量取兩相鄰等高線間的平距，用一定比例標(biāo)在橫坐標(biāo)軸上；2、再按各點(diǎn)的高程以一定比例標(biāo)在縱坐標(biāo)軸上。3、縱坐標(biāo)高程比例一般比水平比例大5-10倍?？v斷面圖的概念：以所求方向的水平距離為x軸、高程為y軸，按一定比例尺繪制的表示地形變化的圖形。繪制要點(diǎn)：確定縱橫坐標(biāo)的比例尺得出所求方向上各地形變換點(diǎn)的水平距離。量算出各地形變換點(diǎn)的高程以水平距離為x軸、高程為y軸繪制各點(diǎn)。連接各點(diǎn)成斷面線。五、確定匯水面積計(jì)算由山脊線圍成的面積。確定匯水面積的邊界線定義：根據(jù)附件山嶺的地形情況，確定有多大面積的雨水匯集在某個(gè)范圍內(nèi)。也就是由附近山嶺的分水線圍成的面積?！?.4圖形面積的量算一、方格紙法——數(shù)方格的個(gè)數(shù)，計(jì)算面積。二、平行線法——分解成梯形，計(jì)算面積。三、解析法面積公式：相鄰頂點(diǎn)與坐標(biāo)軸（X或Y）所圍成的各梯形面積的代數(shù)和。整理成：寫成以下四種形式的通用公式：四、求積儀法特點(diǎn)：速度快、精度高、操作簡(jiǎn)便、適合復(fù)雜形狀。方法：沿邊線滾動(dòng)一圈。1、機(jī)械求積儀(mechanicalplanimeter)2、電子求積儀(electronicplanimeter)如日本牛方商會(huì)的X-PLAN360CⅡ，可量測(cè)