第09章 基礎地理信息采集及成圖方法

第九章基礎地理信息采集及成圖方法9.1基礎地理信息概述客觀性；傳輸性；共享性適用性；時效性；不完全性信息的本質(zhì)特征：地理信息：指與所研究對象的空間地理分布有關的信息。地理信息的內(nèi)容：空間信息（基礎地理信息）屬性信息地理空間數(shù)據(jù)與地圖地理空間數(shù)據(jù)：測量所得到的地表的地物和地貌空間位置的數(shù)據(jù)，是基礎地理信息的載體。地圖由數(shù)學所確定的經(jīng)過綜合概括并用形象符號表示的地球表面在平面上的圖形。地形圖：表示地表上的地物、地貌平面位置及基本的地理要素且高程用等高線表示的一種普通地圖。

地圖的內(nèi)容：數(shù)學要素幾何要素（地形要素）地圖綜合地圖的分類：紙質(zhì)地圖數(shù)字地圖、電子地圖地形圖樣例

某城市主要交通圖1.比例尺的定義M=稱為比例尺分母—Dd

比例尺=——————=—=——=—

圖上長度

d11實地水平距離

DD/dM一、地形圖的比例尺9.2地形圖的基本知識數(shù)字比例尺：1500，11000，110000，······

2.比例尺的表示形式

圖示比例尺（又稱直線比例尺）：標注在圖紙的下方，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。

大比例尺地形圖：1500>11000>12000>15000>1:10000中比例尺地形圖：

12.5萬>15萬>110萬小比例尺地形圖：125萬>150萬>1100萬比例尺的大小即比例尺分數(shù)值的大小。土木建筑類各專業(yè)常使用大比例尺地形圖。3.

比例尺的分類和大小圖上0.1mm所代表的實地長度（受人眼判斷力限制所致）。比例尺比例尺精度（cm）1500

110001200015000110000

51020501004.比例尺精度地形圖比例尺的選用比例尺1100001500012000110001500城市總體規(guī)劃、廠址選擇、區(qū)域布置、方案比較城市詳細規(guī)劃及工程項目初步設計建筑設計、城市詳細規(guī)劃、工程施工圖設計、竣工圖用途5.地形圖比例尺的選用選用原則：（1）圖上的地物、地貌的詳細程度和明晰程度能否滿足設計要求；（2）圖上平面點位和高程的精度是否能滿足設計要求；（3）圖幅的大小應便于總圖設計布局的需要；（4）盡可能選用較小比例尺測圖。地物符號地貌符號

《地形圖圖式》是由國家測繪局統(tǒng)一制定的地物、地貌符號的總稱。圖式符號分以下兩類：地形圖的圖式符號二、地物符號1.比例符號——輪廓大，按比例縮小。比例符號圖例2.非比例符號——輪廓小，重要，用專用符號表示；注意：（1）規(guī)則的幾何圖形符號，以圖形幾何中心點為實地地物的中心位置；（2）寬底符號（煙囪、水塔等），以符號底部中心為實地地物的中心位置；（3）底端為直角的符號（獨立樹、路標等），以符號直角頂點為實地地物中心位置；（4）幾何圖形組合符號（路燈、消火栓等）。以符號下方的圖形幾何中心為地物的實際中心位置；（5）不規(guī)則的幾何圖形，又沒有寬底或直角頂點的符號（山洞、窯洞等），以符號下方兩端的中心為實地地物的中心位置。非比例符號圖例3.半比例符號——也稱線形符號，即長度按比例、寬度不依比例。帶狀延伸地物。

地名、路名、廠名、河流名等；地面高程注記；植被注記等。4.地物注記——用文字、數(shù)字對地形符號加以說明。三、地貌符號——等高線1.等高線的概念2.等高距、等高線平距、地面坡度3.等高線分類4.用等高線表示的幾種典型地貌5.等高線的特性地貌是指地球表面的各種起伏形態(tài)，它包括山地、丘陵、高原、平原、盆地等。對于大比例尺地形圖通常用等高線表示。1.等高線的概念等高線是地面上高程相等的相鄰點連接而成的閉合曲線。

水面與山體的交線，投影到水平面上，即為一條等高線。2.等高距、等高線平距、地面坡度

等高距——相鄰等高線之間的高差，常以h表示，同一幅地形圖中，等高距是相同的。等高線平距——相鄰等高線之間的水平距離。常以d表示，等高線平距d的大小反映地面坡度的變化。

由于h為定值，所以i與d成反比，即：

d大（等高線稀如BC間），i?。ǖ孛嫫露刃?，緩和）

d?。ǖ雀呔€密如AB間），i大（地面坡度大，陡峭）地面坡度i：多用表示(為地面傾角)d3.典型地貌的等高線（1）山頭與洼地及其等高線

地形相反，地貌圖相似：都是一組閉合曲線。根據(jù)高程注記區(qū)分，也可用示坡線指示斜坡向下方向。（示坡線是垂直于等高線的短線，指示的方向是下坡方向。）

示坡線（2）山脊與山谷及其等高線山脊：山的凸棱由山頂延伸至山腳。其最高棱線稱為山脊線，又稱分水線。其等高線表現(xiàn)為一組凸向低處的曲線,兩側(cè)基本對稱。山谷：兩個山脊之間的凹地為山谷，其最低點連線為山谷線，又稱集水線。其等高線表現(xiàn)為一組凸現(xiàn)高處的曲線,兩側(cè)基本對稱。山谷線山脊線（3）鞍部相鄰兩個山頭間呈馬鞍形的低凹部位，一般也是兩個山脊和兩個山谷的會聚處。鞍部等高線是兩組相對的山脊等高線與山谷等高線的對稱組合。（4）陡崖、絕壁與懸崖絕壁符號絕壁:上下垂直的陡崖，也稱斷崖。懸崖:上部突出、下部凹進的陡崖。懸崖用相交等高線表示陡崖:坡度>70°的陡峭崖壁，石質(zhì)，土質(zhì)，陡崖符。陡崖符號等高線圖例1等高線圖示例（1）首曲線——基本等高線，按測圖規(guī)定的基本等高距勾繪。（3）間曲線——局部加繪，使地貌更祥細。采用1/2等高距，用長虛線表示。注意：在同一幅地形圖中間曲線可不閉合（2）計曲線——將高程能被五倍基本等高距整除的等高線加粗，并注記高程。便于讀圖。4953.等高線分類（1）同一條等高線上高程必相等。（2）等高線是閉合曲線，如不在同一圖幅內(nèi)閉合，則必在圖外或相鄰的其他圖幅中閉合。（3）不同高程的等高線不能相交。但在陡崖或懸崖處才重合或相交，且交點必成雙。（4）一幅地形圖內(nèi)等高距相等。等高線平距小，表示坡度陡，平距大則坡度緩，平距相等則坡度相同。（5）等高線與山脊線、山谷線成正交。5.等高線的特性四、地形圖的分幅編號與圖廓注記便于地形圖的測繪、管理與使用。兩種分幅方法：梯形分幅——用經(jīng)線、緯線劃分圖幅范圍。矩形分幅——用縱橫坐標格網(wǎng)線劃分圖幅范圍。1.矩形分幅編號與圖廓注記——以坐標格網(wǎng)線劃分圖幅范圍，通常使用于1:5000以下的大比例尺地形圖分幅。比例尺1:50001:20001:10001:500圖幅大小(厘米)40×4050×5050×5050×50實地面積(平方公里)410.250.0625一幅1：5000的圖幅所包含本圖幅的數(shù)目141664400.00450.00500.00550.00600.00650.001：5000.25—0.40250.00300.00350.00400.00450.00500.00采用圖幅西南角坐標公里數(shù)編號的正方形分幅用圖廓西南角坐標公里數(shù)編號時x坐標在前，y坐標在后，1：500地形圖取至0.01km——0.25－0.40，1：1000、1：2000地形圖取至0.1km——10.0－21.0。帶狀測區(qū)或小面積測區(qū)，可按測區(qū)統(tǒng)一順序編號，用測區(qū)與數(shù)字結合的方法，如荷塘-7行列編號法，以字母（如A，B，C…)表示行號，列號用數(shù)字1，2，3，4，…編定。如A-4（3）1：500、1：1000、1：2000等大比例尺地形圖的圖廓及圖外注記a.圖名、圖號b.圖幅接合表（接圖表）c.內(nèi)外圖廓和坐標網(wǎng)線d.比例尺e.其它圖外注記2008年4月測繪本圖采用：1954北京坐標系1985國家高程基準，等高距為1mGB/T20257.1-2007國家基本比例尺地圖圖式第一部分（xx單位）xxx測制2、梯形分幅與編號梯形分幅法：

地圖的梯形分幅又稱國際分幅，由國際統(tǒng)一規(guī)定的經(jīng)線為圖的東西邊界，統(tǒng)一規(guī)定的緯線為圖的南北邊界。由于子午線向南北極收斂，因此，整個圖幅呈梯形。其劃分的方法和編號，隨比例尺不同而不同。國家基本地形圖就是梯形分幅地形圖，包括：1:100萬、1:50萬、1:25萬、1:10萬、1:5萬、1:2.5萬、1:1萬、1:5000等。(1)1:100萬比例尺地圖的分幅和編號1:100萬地形圖分幅與編號采用國際l:100萬地圖會議（1913年，巴黎）的規(guī)定進行。標準分幅的經(jīng)差是6°，緯差是4°。1:100萬比例尺地圖的分幅是從地球赤道（緯度0）起，分別向南北兩極，每隔緯差4°為一橫行，依次以拉丁字母A、B、C、D、……V表示；由經(jīng)度180°起，自西向東每隔經(jīng)差6°為一縱列，依次用數(shù)字1、2、3、……、60表示。每幅圖的編號，先寫出圖幅行號（字符碼），后面寫出圖幅列號（數(shù)字碼）。我國圖幅范圍在東經(jīng)72°-138°，行號從A-N，北緯從0°-56°共14行，列號從43-53共11列。

例如：北京某處的緯度為北緯39°56′23″，經(jīng)度為東經(jīng)116°22′53″，則所在的1:100萬比例尺圖的圖幅號是J50;合肥某處的緯度為北緯31°53′23″，經(jīng)度為東經(jīng)117°16′00″，則所在的1:100萬比例圖的圖幅號是H50。1：100萬分幅編號舉例梯形分幅與編號

（2）其他比例尺的分幅和編號以1：100萬地形圖為基礎，以不同比例尺分1:100萬的行數(shù)三位數(shù)和列數(shù)三位數(shù)加以編號。

xxxxxxxxxx

1:100萬1:100萬比例尺圖幅所圖幅所的行號的列號代碼在行號在列號

CD北京某處的緯度為北緯39°56′23″，經(jīng)度為東經(jīng)116°22′53″，則在1：50萬的圖幅編號為J50B001001;其在1：25萬的圖幅編號為J50C001002.1:5O萬的地形圖分幅1：25萬的地形圖分幅（3）梯形分幅的圖外注記識讀

（一）圖外注記識讀

1.圖號、圖名和接圖表

2.比例尺

3.圖廓線和坐標格網(wǎng)圖廓有內(nèi)、分、外圖廓

4.坐標系統(tǒng)高程系統(tǒng)圖式、測圖日期測圖者梯形分幅的內(nèi)外圖廓（二）三北方向線關系圖

三北方向是指真子午線北方向A、磁子午線北方向Am和高斯平面坐標系的縱軸方向（+x）。根據(jù)圖上的子午線收斂角和磁偏角，進行三者之間的換算。三個方向間的角度關系圖一般繪制在中、小比例尺圖外圖廓下方偏右位置。一、測圖前的準備工作二、碎部測量的方法三、地形圖的拼接、整飾和檢查9.3大比例尺地形圖傳統(tǒng)測繪方法地形圖的傳統(tǒng)測繪方法測圖方法分類平板儀測圖（包括大平板儀與小平板儀測圖）小平板儀與經(jīng)緯儀聯(lián)合測圖經(jīng)緯儀測圖傳統(tǒng)航空攝影測量數(shù)字化測圖方法全站儀野外數(shù)字測圖數(shù)字攝影測量衛(wèi)星遙感成圖地形原圖的數(shù)字化（數(shù)字化儀和掃描儀）一、測圖前的準備工作1.圖紙的選用（1）磅紙（機械制圖用的圖紙）(已基本不用）（2）聚脂薄膜——透明、不變形、可洗。坐標格網(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，且堅韌耐濕，沾污后可洗，在圖紙上著墨后，可直接曬藍圖。但聚酯薄膜圖紙易燃，有折痕后不能消除，在測圖、使用、保管時要多加注意。2.繪制坐標方格網(wǎng)方格網(wǎng)的大?。?0cm40cm或50cm50cm方格的大?。?0cm10cm方格網(wǎng)繪制方法：對角線法oa

bcd步驟：（1）畫對角線（2）對角線上取等距oa、ob、oc、od（3）連接abcd成矩形（4）沿矩形各邊截取10cm等距并標記（5）連接矩形相對邊的等距標記成方格網(wǎng)方格網(wǎng)精度要求③各方格的對角線長（141.4mm），誤差應0.2mm。超過限差要求，對印有坐標方格網(wǎng)的圖紙，應予作廢。①方格網(wǎng)對角線長，誤差0.3mm；②沿方格網(wǎng)對角線的方格交點，偏離對角線0.2mm；注記坐標格網(wǎng)線的坐標值：根據(jù)分幅范圍及測圖比例尺確定格網(wǎng)線的坐標注記。2.

展繪控制點100.0200.0300.0400.0500.0600.01：1000100.0200.0300.0400.0500.0600.0

例：將控制點A(xA=234.35m,yA=345.50m)；B(xB=510.87m，yB=451.63m)，展繪到測圖紙上。作法：①確定A點所在方格；②用比例尺向x方向量34.35m，作標記；③用比例尺向y方向量45.50m，作標記；④連接相應點交點為A；⑤注記點號和該點的高程。⑥同理展繪B點。⑦檢查：用比例尺量取AB距離，距離讀數(shù)與理論值之差圖上0.3mm。展控制點100.0200.0300.0400.0500.0600.0100.0200.0300.0400.0500.0600.0A4.506.45B要使地形圖能準確、全面地反映地面的實際狀況，碎部點的選擇至關重要。1.碎部點的選擇對于地物，碎部點應選在地物輪廓線的方向變化處，如房角點，道路轉(zhuǎn)折點以及獨立地物的中心點等。一般規(guī)定主要地物的凹凸部分在圖上大于0.4mm均應表示出來，小于0.4mm的可直接用直線連接。對于地貌，碎部點應選在山脊線、山谷線等地性線上，如山頂、鞍部、山腳及坡地的方向和坡度變化處。二、碎部測量的方法2.碎部點的間距和測量碎部點的最大視距一般地區(qū)地形點的最大間距和最大視距城市建筑區(qū)的最大視距3.碎部測量的視距測量原理及公式

式中：K—取100，n—上、下絲讀數(shù)之差，i—儀器高，V—中絲讀數(shù)。

視距測量：利用測量儀器望遠鏡中的視距絲并配合視距尺，根據(jù)幾何光學及三角學原理，同時測定兩點間的水平距離和高差的一種方法。（1）視線水平時在已知點A，經(jīng)視距測量后，可得AB間平距D及B點的高程。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)。（2）視線傾斜時4.經(jīng)緯儀測繪法（1）配置

工具：經(jīng)緯儀、圖板、塔尺、小鋼尺、量角器、三棱尺、計算器、鉛筆、橡皮等。人員：一般是觀測員、記錄計算員、繪圖員各1人、立尺員2人。a.安置儀器：在控制點A安置經(jīng)緯儀，量取儀器高i至厘米；b.定向：后視（盤左瞄準）另一控制點B，度盤置0°00ˊ00”

；c.站準另一控制點C作為檢查點，檢查AC方向是否正確；d.觀測：瞄準碎部點1的水準尺，分別讀取上、下絲之差、中絲讀數(shù)、豎盤讀數(shù)L、水平角β；e.記錄、計算：記錄上述觀測值，按視距測量公式計算出點1的水平距離D和高程H；f.展碎部點：在圖紙上，按β、D，定出點1的位置，并將高程注在碎部點旁。經(jīng)緯儀法測繪（2）步驟

g.完成一個測站的碎部測量后，在搬站前必須重新檢查定向是否正確；并且檢查碎部測量是否完全，有無遺漏。h.如需增設測站點，則在搬站前采用極坐標法、交會法、支導線法等，進行增補。i.繪圖：（a）地物的描繪——按圖式規(guī)定。（b）等高線的勾繪。首先描繪出地性線（山脊線、山谷線），再在相鄰碎部點之間，按平距與高差成比例的關系，內(nèi)插出等高線。經(jīng)緯儀法測繪（續(xù)）5.等高線勾繪基本等高距的規(guī)定表9-11比例尺丘陵基本等高距（m）山地基本等高距（m）15000.50.5110000.5112000121500025(1)基本等高距的規(guī)定地貌特征點反映在圖紙上的僅僅是一些不同高程（且大部分不是整米數(shù)）和不同位置的點，以及一些地性線的走向。相鄰地形點之間坡度相等，因此可用“內(nèi)插法”勾繪等高線。

步驟：

（１）首先描繪出地性線（山脊線、山谷線）。（2）在地性線上內(nèi)插出整米等高線通過的位置，即內(nèi)插點。（3）用光滑曲線將相鄰同高的內(nèi)插點連接成等高線。(2)等高線內(nèi)插過程

一幅實用的地形圖，應能滿足準確合理、主次分明、清晰易讀的要求。所以必須對實測的眾多碎部點按測圖比例尺進行加工、清繪。三、地形圖的檢查、拼接和整飾

地形圖測完后，應由上級測繪成果質(zhì)檢部門和用戶對成果質(zhì)量作一次全面檢測。包括室內(nèi)檢查和外業(yè)檢查。（1）室內(nèi)檢查室內(nèi)檢查的內(nèi)容有：圖上地物、地貌是否清晰易讀；各種符號注記是否正確；等高線與地形點的高程是否相符；圖邊拼接有無問題等。如發(fā)現(xiàn)錯誤或疑點，應野外進行實地檢查修改。（2）外業(yè)檢查外業(yè)檢查分為巡視檢查和儀器設站檢查。巡視檢查應根據(jù)室內(nèi)檢查的具體情況，有計劃、有目的地確定巡視路線，進行實地對照查看。主要檢查地物、地貌有無遺漏；等高線是否逼真合理；符號注記是否正確等。設站檢查（約占每幅圖的10%），是針對室內(nèi)檢查和巡查發(fā)現(xiàn)的問題，在野外測圖控制點上架設儀器進行檢查。除對發(fā)現(xiàn)的錯誤進行修正和補測外，還要對本測站所測地形進行抽查和質(zhì)量評定。1.地形圖的檢查：地形圖的拼接

若測區(qū)面積較大，應采用分幅測圖，然后拼接。拼接的目的時檢查或消除因測量誤差和繪圖誤差引起的相鄰圖幅銜接處的地形偏差，以確保整個測區(qū)地形圖的連貫、合理和完整。當圖邊的拼接誤差小于限差（中誤差的2√2倍）時平均配賦--即在兩圖幅圖上各改一半。為接邊方便，一般規(guī)定每幅圖的圖邊應測出圖幅外1cm。2.地形圖的拼接：

擦掉不必要的點、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；先地物后地貌。3.地形圖的整飾:一、概述二、野外數(shù)據(jù)采集的作業(yè)模式及碎部點位信息的采集三、數(shù)字地面模型的建立和等高線的繪制四、地形圖的處理與輸出9.4數(shù)字測圖方法數(shù)字地形圖1.數(shù)字測圖的概念

數(shù)字測圖（digitalmapping）應包括：全站儀、GPSRTK或其它測量儀器進行野外數(shù)字測圖；航空攝影、遙感成圖。一、概述數(shù)字測圖系統(tǒng)

數(shù)字攝影測量設備

全站儀、GPS等數(shù)字化儀掃描儀微機成圖軟件

電子平板（便攜機）PDA

電子手簿

打印機

繪圖儀

顯示器

（1）自動化程度高（2）精度高數(shù)字化測圖的精度主要取決于野外對地物地貌點的采集精度，其它因素的影響很小，測點的精度與比例尺大小無關。（3）使用方便可以方便地繪制不同比例尺的地形圖或不同用途的專題地圖，實現(xiàn)了一測多用，同時便于地形圖的管理、檢查、修測和更新。（4）為GIS提供基礎數(shù)據(jù)2.數(shù)字測圖的主要特點1.野外數(shù)據(jù)采集的作業(yè)模式二、野外數(shù)據(jù)采集的作業(yè)模式及碎部點位信息的采集全站儀野外測記式：全站儀+電子手簿+草圖電子平板式：全站儀+筆記本電腦GPSRTK測記式1）全站儀野外測記模式

（1）草圖法（無碼作業(yè)）：全站儀采集碎部點的點位信息，自動記錄于電子手簿；碎部點的屬性信息在現(xiàn)場記錄并繪制草圖，輸入計算機后編輯成圖。適用于地形、地物比較復雜的情況，但內(nèi)業(yè)工作量大。測站A

后視B測點P數(shù)字測圖方法全站儀野外測記式作業(yè)步驟①測圖準備工作——全站儀的檢校。（以TOPCON的GTS330為例）②安置全站儀于測站，量取儀器高，新建或選擇數(shù)據(jù)采集文件進行測站設置。③設置后視，照準后視點；并檢核后視點坐標，如與已知坐標相符，則進入下一步，否則查找原因，進行改正。④碎部點的采集：立鏡員選點，領尺員繪草圖，觀測員照準棱鏡，按回車鍵記錄數(shù)據(jù)。⑤領尺員繪草圖要記錄碎部點的屬性信息和連接關系，特別注意記錄點號與儀器記錄的信息一致。草圖草圖：是測記法作業(yè)模式中，保證數(shù)字測圖質(zhì)量的一項重要工作措施。草圖的內(nèi)容包括：

a）地物的相關位置b）地貌的地性線（山脊、山谷）c）點號標記（應與電子手簿一致）d）大量距離記錄：丈量法測量e）地理名稱及說明注記等通訊接口與通訊電纜電纜數(shù)據(jù)通訊野外坐標數(shù)據(jù)文件的下載野外坐標數(shù)據(jù)文件的格式（CASS5.0）1點點名，1點編碼，1點Y（東）坐標，1點X（北）坐標，1點高程…N點點名，N點編碼，N點Y（東）坐標，N點X（北）坐標，N點高程示例：（*.DAT無碼）1,,394195.72846,3117973.22097,56.447172,,394524.02938,3117834.90272,62.260183,,394518.17510,3117839.08180,62.190194,,394503.82928,3117837.16302,62.297275,,394499.89924,3117831.33849,62.259326,,394476.97153,3117827.87442,62.215457,,394476.75582,3117816.54690,62.055508,,394513.83579,3117814.17656,61.412339,,394510.37570,3117811.11876,61.26336人員安排（3?4）

測站：1人，測量、記錄鏡站：1?3人領尺員：1?2人，（屬于鏡站）領尺員的任務：畫草圖和室內(nèi)成圖，還要負責測站及立尺員的聯(lián)絡，通報信息、點號、點編碼等。地物（2）編碼法

全站儀采集碎部點坐標和高程的同時對點進行編碼，計算機根據(jù)地形編碼，識別后轉(zhuǎn)換為地形圖符號的內(nèi)部碼，以制成地形圖。適合簡單地形2）電子平板法模式全站儀+PDA（或筆記本電腦）