《工程測量》第九章基礎(chǔ)地理信息采集與成圖方法

第九章基礎(chǔ)地理信息采集

與成圖方法BasicGeographicInformationAcquisitionandMappingMethod《工程測量》9.1基礎(chǔ)地理信息概述9.2地形圖的基本知識9.3大比例尺地形圖的傳統(tǒng)測繪方法(測量實(shí)習(xí)）9.4數(shù)字化測圖方法（自學(xué)）9.5普通地圖的數(shù)字化（自學(xué)）本章內(nèi)容數(shù)據(jù)與信息測量數(shù)據(jù)與地理空間信息地圖與地形圖§9.1基礎(chǔ)地理信息概述測量是與地理空間數(shù)據(jù)打交道的，距離、角度、高差…直接觀測量坐標(biāo)(x,y,H)…間接觀測量數(shù)據(jù)：信息的載體，是對客觀事物定位(地理位置）、定性（本質(zhì)特征）、定量（幾何形狀和數(shù)量）描述的原始材料。包括數(shù)字、文字、符號、圖形、影像等形式。信息：是客觀事物在人們頭腦中的反映。數(shù)據(jù)經(jīng)過人的解釋，理解其內(nèi)涵，并賦予一定的意義后，成為信息。數(shù)據(jù)與信息地理信息與所研究對象的空間地理分布有關(guān)的信息。它表示地表物體及環(huán)境固有的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、屬性、規(guī)律和相互關(guān)系的數(shù)字、文字和音像、圖形的總稱。地理信息具有區(qū)域性、多維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、動態(tài)特征?；A(chǔ)地理信息的載體--地理空間數(shù)據(jù)與地圖地理空間數(shù)據(jù)——地物和地貌空間位置的數(shù)據(jù)（通過測量得到），基礎(chǔ)地理信息的載體地圖——是地理空間數(shù)據(jù)最直觀、歷史最悠久、最容易被人們認(rèn)識和使用的表示形式，是基礎(chǔ)地理信息的最好載體測量數(shù)據(jù)與地理空間信息地圖定義：由數(shù)學(xué)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。同時，地圖能在一定范圍內(nèi)，根據(jù)其具體用途有選擇的表示各種自然現(xiàn)象和社會現(xiàn)象的分布、狀況和相互聯(lián)系。地圖三要素：數(shù)學(xué)要素、幾何要素、地圖綜合。地圖與地形圖地圖的基本特性1.可量測性

特殊的數(shù)學(xué)法則地球自然表面上的點(diǎn)

垂直投影地球橢球面

地圖投影可展面（圓柱、圓錐、平面）地圖投影比例尺地圖定向2.直觀性地圖語言符號注記顏色3.一覽性

制圖綜合（概括）

兩次抽象：符號化過程和選取和概括（比例尺縮?。┑貓D的種類按內(nèi)容分類：普通地圖：（x,y,H），如：地形圖平面圖：(x,y)專題地圖：城市交通圖、旅游圖、資源人口分布圖等載體不同：傳統(tǒng)紙質(zhì)等，計算機(jī)存儲設(shè)備數(shù)字地圖：是以地圖數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，以數(shù)字形式存儲在計算機(jī)外儲存器上，可以在電子屏幕上顯示的地圖。電子地圖：數(shù)字地圖符號化處理后的數(shù)據(jù)集合，它具有地圖的符號化數(shù)據(jù)特征，并能夠快速實(shí)現(xiàn)圖形的平面、立體和動態(tài)跟蹤顯示，供人們在屏幕上閱讀和使用。將地理信息與研究目的相關(guān)的各種因素有機(jī)地結(jié)合，并由現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)統(tǒng)一管理、分析，從而對某一專題產(chǎn)生決策支持，就形成了地理信息系統(tǒng)（GIS）。定義：是在計算機(jī)軟硬件的支持下,運(yùn)用信息科學(xué)、管理科學(xué)，對空間地理信息進(jìn)行綜合處理、分析和應(yīng)用的信息系統(tǒng)。各種紙質(zhì)地圖、數(shù)字地圖、遙感及攝影測量影象、野外數(shù)字化采集的數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)來源。還有各種專業(yè)來源的調(diào)查數(shù)據(jù)，如資源、土地利用、城市市政設(shè)施、管理規(guī)劃、災(zāi)害因子、地質(zhì)環(huán)境調(diào)查采集的數(shù)據(jù)等。并且可以及時更新數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測、多因子分析統(tǒng)計、查詢、輔助決策等功能。地理信息系統(tǒng)：§9.2地形圖的基本知識地形圖定義地形圖的比例尺地物符號地貌符號——等高線地形圖的分幅編號與圖廓注記一、地形圖的定義定義：地形圖是普通地圖的一種，是按一定的比例，用規(guī)定的符號表示地物、地貌平面位置和高程的正射投影圖。

為了將地物和地貌測繪到圖上，理論上必須從地面各特征點(diǎn)向水準(zhǔn)面作鉛垂線，鉛垂線與水準(zhǔn)面的交點(diǎn)稱為地面各特征點(diǎn)的垂直投影。當(dāng)測區(qū)很?。y區(qū)半徑小于10km，測區(qū)面積小于320km2），水準(zhǔn)面可以用水平面代替，可認(rèn)為地面各特征點(diǎn)是垂直投影在水平面上。分類：區(qū)域圖，帶狀圖，斷面圖1:500城區(qū)居民地地形圖樣圖二、地形圖的比例尺繪制各種圖時，實(shí)地的形狀必須經(jīng)過縮小后才能繪在圖紙上。圖的比例尺（縮尺）：圖上某一線段長度與地面上相應(yīng)線段的水平長度之比。比例尺的表示方法：數(shù)字比例尺圖示比例尺用分子為1，分母為整數(shù)的分?jǐn)?shù)表示。假設(shè)圖上的線段長度為S，地面上相應(yīng)線段的水平長度為，M為比例尺的分母，則該圖的數(shù)字比例尺為：數(shù)字比例尺的缺點(diǎn)：無法避免圖紙變形對用圖的影響。1、數(shù)字比例尺：用線段表示的比例尺。圖示比例尺有直線比例尺和復(fù)式比例尺兩種。10003002001002、圖示比例尺：地形圖按比例尺的不同分為大、小、三種。大比例尺圖：1:500、1:1千、1:2千、1:5千、1:1萬中比例尺圖：1:2.5萬、1:5萬、1:10萬小比例尺圖：1:25萬、1:50萬、1:100萬我國規(guī)定1:5000、1：1萬、1：2.5萬、1：5萬、1：10萬、1：25萬、1：50萬、1：100萬八種比例尺地形圖——國家基本比例尺地形圖。中比例尺地形圖為國家的基本地圖，由國家專業(yè)測繪部門負(fù)責(zé)測繪，目前均用航空攝影測量方法成圖，小比例尺地形圖由中比例尺地圖縮小編繪而成，城市和工程建設(shè)一般需要大比例尺地形圖，比例尺為1：500和1：1000的地形圖一般用平板儀、經(jīng)緯儀或全站儀等測繪，比例尺為1：2000和1：5000的地形圖一般用由1：500或1：1000的地形圖縮小編繪而成，大面積1：500----1：5000的地形圖也用航空攝影測量方法成圖。地形圖比例尺的選擇地形圖上所表示的地物、地貌的細(xì)微部分的精確詳細(xì)程度受比例尺的影響。地形圖是經(jīng)過人眼用繪圖工具將測量成果繪于圖上。由于人眼最小視角的限制，在25cm明視距離內(nèi)分辨兩條平行線的間距為0.1mm。通常把0.1mm稱為人眼分辨率。地形圖上0.1mm所表示的實(shí)地水平長度0.1M(mm，M為地形圖比例尺分母)——稱為地形圖的比例尺精度。3、地形圖比例尺精度不同比例尺的地形圖，比例尺精度不同。在傳統(tǒng)地圖中地形圖比例尺精度的作用：大比例尺地形圖上所繪的地物、地貌比小比例尺圖更精確詳細(xì)。但同一范圍內(nèi)的大比例尺測圖比小比例尺測圖更費(fèi)工時。（1）根據(jù)比例尺確定實(shí)際量測精度。（2）根據(jù)用圖需要表示地物地貌的詳細(xì)程度，確定所選用的比例尺。1.圖面顯示地物地貌的詳細(xì)和明晰程度是否滿足設(shè)計要求。2.平面位置和高程的精度是否滿足要求。3.圖幅大小符合總圖設(shè)計的要求。4.盡量選擇較小比例尺的測圖。選擇地形圖比例尺的一般原則：數(shù)字地形圖的精度與比例尺無關(guān)在現(xiàn)代數(shù)字地形圖中用坐標(biāo)數(shù)字表示地形要素,其精度是測量坐標(biāo)的精度，與測圖比例尺無關(guān),故不存在比例尺精度。三、地物符號地形：是地物和地貌的總稱。地物：指地球表面自然物體和人工（構(gòu)）建筑物。地貌：指地球表面高低起伏的形態(tài)。地形圖符號分類：地物符號、地貌符號和注記符號?！兜匦螆D圖示》規(guī)定地物符號的種類：比例符號、非比例符號、線狀符號、地物注記。（1）比例符號：將地面上實(shí)物的輪廓按測圖比例尺縮小后繪制在圖上的符號。該符號與實(shí)際地物形狀相似，也稱輪廓符號。房屋、江河、果園等。（2）非比例符號當(dāng)?shù)匚锏妮喞苄?，不能按測圖比例尺縮小，但這些地物很重要，不能舍去，則需按統(tǒng)一規(guī)定的符號描繪在圖上。如測量控制點(diǎn)、鉆孔、礦井、煙囪等。非比例符號在地形圖上的位置必須與實(shí)物位置一致，為此規(guī)定了非比例符號的定位點(diǎn)：規(guī)則幾何圖形符號。（圓形、矩形、三角形）寬底符號。（蒙古包、煙囪、水塔）底部為直角形的符號。（風(fēng)車、路標(biāo)）幾種幾何圖形組成的符號。（氣象站等）下方?jīng)]有底線的符號。（窯、亭等）水準(zhǔn)點(diǎn)煙囪路標(biāo)鹽井窯瓦一些非比例符號（3）線狀符號（半比例符號）凡是長度能依比例，而寬度不能依比例縮繪的狹長地物符號，也稱半比例符號。線狀符號的長度方向按實(shí)際測定，寬度和符號樣式有專門規(guī)定。如鐵路、高壓線路、圍墻等。是對地物、地貌符號的補(bǔ)充說明。如城鎮(zhèn)、鐵路、河流、山峰的名稱，河流的流向和流速等。注記符號可用文字、數(shù)字和線段表示。（４）、地物注記符號勝利路地形圖符號的大小、形狀，均視測圖比例尺的大小而異。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和排列等都有一定的格式，總稱為圖式。為規(guī)范全國的圖式和便于用圖，國家測繪局制定了統(tǒng)一圖式，供測繪單位使用。我國當(dāng)前使用的、最新的大比例尺地形圖圖式由國家測繪總局組織制定的、國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的、1996年5月1日開始實(shí)施的《1：5001：10001：2000地形圖圖式》(GB/T7929-1995)。說明：1:500城區(qū)居民地地形圖樣圖1:1000城鎮(zhèn)居民地地形圖樣圖1:2000城郊地形圖樣圖四、地貌與等高線定義和名詞典型地貌等高線等高線分類等高線特征等高線是地面上高程相等的各相鄰點(diǎn)所連成的閉合曲線。也是水平面（嚴(yán)格是水準(zhǔn)面）與地形相截所形成的閉合曲線。（一）、等高線原理山頭被水淹沒，水平面高程為80m，該水平面與山頭相截所得的閉合曲線句是一條高程為80m的等高線。如果水位上漲10m，水平面高程為90m，可得一條高程為90m的等高線。依此類推，可得一系列不同高程的等高線。將等高線垂直投影到同一個水平面上，并按測圖比例尺縮小后繪在圖紙上，可得到用等高線表示的山頭地形圖。

等高線的形狀代表山頭個部位的形狀。（二）、幾個名詞：等高距：相鄰等高線之間的高差稱為等高距。h規(guī)范規(guī)定：一個測區(qū)內(nèi)只能采用一種等高距。等高距選擇的重要性：選擇等高距過大，不能正確表示地貌的形狀；等高距過小，雖然能精確表示地貌，不但增加了測繪工作量，影響圖的清晰度，給用圖帶來不便。h同一幅地形圖，等高線平距大，地貌坡度??；反之，坡度愈大。等高線平距：相鄰等高線間的水平距離——d，坡度：相鄰等高線間的地面坡度——i

dh合理等高距的選擇方法結(jié)合圖的用途、測圖比例尺及測區(qū)地形坡度的大小等多因素綜合考慮。規(guī)范中關(guān)于大比例尺地形圖等高距的規(guī)定一般情況下，地面傾角小于20為平地，20-60之間為丘陵地，60-250為山地，大于250為高山地。（三）、典型地貌的等高線1、山地：凸出且高于四周的高地。高大為山峰，矮小為山丘。2、凹地：比四周地面低，且經(jīng)常無水的地勢較低的地方。大范圍稱為盆地，小范圍成為洼地。示坡線：與等高線垂直，指示下坡方向的短線。3、山脊：山的凸棱由山頂延伸至山腳者稱為山脊。山脊（分水線）最高點(diǎn)間的連線成為山脊線。以等高線表示的山脊凸向低處。4、山谷：相鄰二山脊之間的凹部稱為山谷，其兩側(cè)叫谷坡，兩谷坡相交部分叫谷底。而谷底最低點(diǎn)連線稱為山谷線，或稱集水線。以等高線表示的山谷凸向高處。5、鞍部：是介于相鄰兩個山頭之間、形式馬鞍的低洼部分。鞍部(K點(diǎn)處)往往是山區(qū)道路必經(jīng)之地,又稱埡口。因是兩個山脊與兩個山谷的會合點(diǎn)，所以,鞍部等高線是兩組相對的山脊等高線和山谷等高線的對稱組合。對于懸崖、峭壁、沖溝、雨裂等特殊地貌，不能用等高線來表示，要用地形圖圖式中規(guī)定的特殊符號來表示。陡崖和懸崖陡崖——坡度>70°的陡峭崖壁，石質(zhì)，土質(zhì)，陡崖符懸崖——上部突出、下部凹進(jìn)的陡崖。上部等高線投影到水平面，與下部的等高線相交，下部凹進(jìn)的等高線用虛線表示。陡石崖崩崖沖溝陡崖綜合地貌和等高線1、同一條等高線上各點(diǎn)高程相等。2、等高線必定是一條閉合曲線，不會中斷。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合并成一條；懸崖處等高線相交必有兩個交點(diǎn)。4、等高線越密表示坡度越陡，等高線越稀表示坡度越緩，等高線平距相等表示坡度相等。5、等高線通過山脊線時與山脊線正交，凸向低處；等高線通過山谷線時與山谷線正交，凸向高處。等高線的特性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（或基本等高線）。2、間曲線：當(dāng)首曲線不能詳細(xì)表示地貌特征時，需要在首曲線間加繪等高距等于1/2基本等高距的等高線，間曲線也稱半距等高線，一般用長虛線表示。3、助曲線：如果采用間曲線仍不能表示較小的地貌特征，則在首曲線和間曲線間加繪助曲線，等高距為基本當(dāng)高距的1/4，一般用短虛線表示。4、計曲線：每隔4條首曲線描繪一條加粗等高線。地形圖上只有計曲線注記高程。等高線的種類示例等高線表示的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

-方法科學(xué)

-可量算缺點(diǎn)：缺乏立體效果兩條等高線之間的微地形無法表示

輔助措施采用其它輔助方法與之配合在等高線本身上下功夫（粗細(xì)等高線，明暗等高線）五、地形圖的分幅編號與圖廓注記為什么要分幅？區(qū)域表達(dá)，編圖、印刷、保管和使用的方便。地圖分幅的方法：矩形、經(jīng)緯線分幅1．矩形分幅用矩形的圖廓線分割圖幅．相鄰圖幅間的圖廓線都是直線，矩形的大小根據(jù)圖紙規(guī)格、用戶使用方便以及編圖的需要確定。五、地形圖的分幅編號與圖廓注記1：500、1：1000、1：2000地形圖一般采用50cm×50cm正方形分幅或40cm×50cm矩形分幅。1：5000地形圖也可采用40cm×40cm正方形分幅。表9-3為1：5000~1：500地形圖的圖幅大小和實(shí)地面積。大比例地形圖的編號一般采用圖幅西南角坐標(biāo)的公里數(shù)編號法。如，某圖西南角坐標(biāo)為x=3420.0km,y=521.0km，故其編號為3420.0-521.0（x坐標(biāo)在前，y坐標(biāo)在后）1：500地形圖取至0.01km1:1000，1:2000地形圖取至0.1km。也可采用測區(qū)統(tǒng)一順序各種代號、行列編號法。12345(1)、圖名、圖號(2)、接圖表(3)、內(nèi)外圖廓和坐標(biāo)網(wǎng)線(4)、其他圖外注記舉例：矩形分幅1:1000地形圖圖廓線由經(jīng)線和緯線組成，大多數(shù)情況下表現(xiàn)為上下圖廓為曲線的梯形。地形圖、大區(qū)域的分幅地圖多用經(jīng)緯線分幅。國際上統(tǒng)一規(guī)定，梯形分幅應(yīng)該以1：1000000比例尺地形圖為基礎(chǔ)，實(shí)行全球統(tǒng)一的分幅和編號。1：1000000地形圖的分幅和編號整個地球表面用子午線平均分成60個6°的縱列，由經(jīng)度180°起，自西向東用數(shù)字1，2，3，…，60編號。同時，由赤道起分別向北向南直到緯度88°止，每隔4°一行，緯圈分成22個橫行。用字母ABC,…,V編號。圖號圖幅行號（字符碼）和圖幅列號（數(shù)字碼）組成。每幅1：1000000地形圖，由緯差4°的緯圈和經(jīng)差6°的子午線所形成的梯形。2.梯形分幅編號與圖廓注記1:1000000地形圖的分幅編號任一點(diǎn)所在圖幅的編號：橫列號=[]+1縱行號=[]+31（東經(jīng)）縱行號=31-[]（西經(jīng)）[]代表取整1:1000000地形圖的分幅編號例如：北京某地的緯度為北緯39°54′23″,經(jīng)度為東經(jīng)116°28′13″,其所在1:1000000地形圖的圖號為J50；合肥某地的緯度為北緯31°53′00″,經(jīng)度為東經(jīng)117°16′00″,其所在1:1000000地形圖的圖號為H50。1：500000~1：5000地形圖的分幅和編號以1：1000000地形圖編號為基礎(chǔ)，采用行列編號法。即將1：1000000地形圖按所含各比例尺地形圖的經(jīng)差和緯差劃分若干行列。橫行從上到下，縱列從左到右按順序分別用三位數(shù)字碼表示（不足三位者前面補(bǔ)零）。不同比例尺分別用不同字符代碼加以區(qū)別。╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳

1:1000000圖幅行號(字符碼)

圖幅列號(數(shù)字碼)

1:1000000圖幅列號(數(shù)字碼)

圖幅行號(數(shù)字碼)

不同比例尺的代碼不同比例尺的圖幅關(guān)系舉例：北京某地：北緯39°54‘23“。東經(jīng)116°28’13”1：1000000地形圖的圖號J50;1:500000地形圖的編號J50B0010011:250000的地形圖編號J50C0010021:1000000114°120°36°40°1:500000(B)114°120°36°40°38°117°001001001002002001002002J50J50B0010011:250000(C)J50C001002114°120°36°40°38°117°37°39°115°30′118°30′001001001002001003001004002001002002002003002004003001003002003003003004004001004002004003004004北京某地：北緯39°54‘23“。東經(jīng)116°28’13”

114°120°36°40°38°37°39°1:100000(D)39°40′39°20′38°40′38°20′37°40′37°20′36°40′36°20′115°北京某地：北緯