注冊結(jié)構(gòu)專業(yè)基礎(chǔ)地形圖測繪講義

PAGEPAGE11頁第七節(jié)地形圖測繪一、地形圖基本知識（一）地形圖的比例尺圖上一直線段的長度與地面上相應(yīng)線段的實際長度之比，稱為地形圖的比例尺，例如1:500、l:1000、1:2000、1:5000通常稱為大比例尺，1:10000~1:100000稱為中比例尺，1:200000~1:1000000為小比例尺。中、小比例尺地形圖是國家基本圖，由國家測繪部門負(fù)責(zé)繪制。大比例尺地形圖為城市和工程建設(shè)部門所需要，一般由各部門在局部地區(qū)測繪。比例尺愈大，地物和地貌能表示愈詳細(xì)，但一幅統(tǒng)一大小的圖幅所代表的實地面積愈小。因此，各種用途要選擇適當(dāng)?shù)谋壤叩牡匦螆D。城市和工程建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計和施工中要用到多種比例尺的地形圖見表13-7-1。對于人工繪制的地形圖，圖紙上的點和線條是記錄地形信息的主要方式（除了少量數(shù)字及文字記載）。人們用眼睛能分辨圖上最小距離為0.1mm，因此圖上0.1mm所代表的實地水平距離稱為比例尺精度。例如，1:500比例尺的地形圖的比例尺精度為0.1mm×500=5cm。對于繪制或使用人工繪制的（包括其復(fù)制或印刷的）地形圖時，應(yīng)該知道“比例尺精度”的概念。對于實測的數(shù)字化地形圖，其地形信息直接來源于測量手段，并以數(shù)字形式存儲于磁盤（或光盤）。按一定比例尺用計算機(jī)繪制的圖紙僅是其表示方法之一，而磁盤上的地形信息，完全能保持地形測量時所獲數(shù)據(jù)原有的精度，故只有測量精度，而不存在作圖的比例尺精度的問題。這是數(shù)字化地形圖的優(yōu)點之一。（二）地形圖圖式在地形圖上用各種符號表示各種地物和地貌稱為地形圖圖式，由國家測繪局統(tǒng)一制定。圖式中的符號分為三類：地物符號，地貌符號和注記符號。1．地物符號地面上的房屋、道路、橋梁、田地等平面圖形按比例尺縮小，用規(guī)定的符號畫出，稱為比例符號。某些地物輪廓小，如依比例縮小就無法畫出，例如導(dǎo)線點、電線桿、水井等，只能用規(guī)定的符號表示它的中心位置，稱為非比例符號。一些線狀地物，如圍墻等，其長度能按比例縮小繪制，但其寬度則不能按比例的符號，稱為半比例符號。2．地貌符號表示地面高低起伏的地貌一般用等高線表示，對于峭壁、陡坎等不能用等高線表示時，則用特定的地貌符號表示。3．注記地形圖上除了各種線條符號外，還用文字和數(shù)字注明：地名、路名、單位名、高程、水深、流速等，稱為注記。（三）等高線表示地貌地面上高程相等的點的連線稱為等高線。等高線的高程為整米數(shù)或整十米數(shù)。每5根等高線，加粗一根，注明高程，稱為計曲線。相鄰等高線的高差稱為等高距（h），在一幅地形圖上等高距是一定的。等高距數(shù)值的大小和地形圖比例尺大小成反比，例如1:1000地形圖的等高距為lm,1:2000地形圖的等高距為2m。相鄰等高線之間的水平距離稱為等高線間距（d）。等高距與等高線平距的比值．即為地面坡度：因此，一幅圖上等高線較密，則表示地形陡峻，等高線稀則表示地形平緩。圖13-7-1所示為山頭、山脊、山谷、山坡和鞍部的等高線。山脊線為分水線，雨水下來以山脊線為分界線流向兩側(cè)山坡。山谷線為集水線，兩側(cè)山坡上的雨水集中到山谷線，再流向谷口。鞍部一般為兩條山脊線和兩條山谷線會合處。山脊線和山谷線稱為地形特征線，山頭、鞍部以及山脊線、山谷線上的點稱為地形特征點。地形特征點、線對于地形圖測繪和地形圖應(yīng)用，均有重要意義。（四）地形圖的分幅與編號地形圖的圖幅分幅方法隨著比例尺的大小分為兩種，中、小比例尺圖采用國際分幅，大比例尺圖采用矩形分幅。1．國際分幅地形圖的國際分幅法是由國際統(tǒng)一規(guī)定的經(jīng)線作為圖的東西邊界，統(tǒng)一規(guī)定的緯線作為圖的南北邊界。每幅圖用英文字母及數(shù)字統(tǒng)一規(guī)定編號。例如：1:100萬圖的分幅是從赤道起，向兩極每隔緯度奉4°為橫行，每行按A、B、C…V表示；由經(jīng)度180°起，每隔經(jīng)度差6°為一縱列，依次由數(shù)字1、2、3…6°表示。例如北京地處北緯39°56'，經(jīng)度116°23'，則所在的1:100萬比例尺圖的圖幅號為“J-50”。更大的比例尺的圖則在l:100萬圖的分幅下，再按更小的經(jīng)度差與緯度差細(xì)分，并給以相應(yīng)的編號。由于地球的經(jīng)線向兩極收斂，因此圖幅略呈梯形，故國際分幅又稱梯形分幅。2．矩形分幅大比例尺地形圖通常采用坐標(biāo)格網(wǎng)作為圖框，以10cm×10cm為基本方格，圖幅的大小有50cm×50cm，50crn×40cm,40cm×40cm幾種。最常用的編號方法為以圖幅西南角點的坐標(biāo)（以公里為單位）值作為編號。例如某幅圖的西南角點坐標(biāo)為x=3000m,y=4500m，則該幅圖的編號為“3.0，4.5”。（五）地形圖測繪方法概述地形圖測繪有兩種方法：航空攝影測繪與地面測繪。1．航空攝影測繪對于大面積的中、小比例尺國家基本用圖一般采用航空攝影測量繪制成圖。攝影機(jī)安裝在飛機(jī)上，進(jìn)行近似于垂直地向地面連續(xù)攝影，獲得具有一定重疊度的地面航空攝影像片，然后根據(jù)地面控制點，經(jīng)過放大和糾正，并將像片上的影像變換為線條和符號，繪制成地形圖。2．地面測繪對于大比例尺地形圖測繪，除了可以用航空攝影測繪法以外，更多的是用地面測繪法。地面測繪法的野外作業(yè)又分為“平板儀圖解法”與“經(jīng)緯儀（或全站儀）測記法”測仃圖。圖解法測圖在現(xiàn)場按觀測的方向與距離，在圖板上標(biāo)定點位，并對照地物連接線條，然后在室內(nèi)人工整飾，繪制成圖。測記法測圖在現(xiàn)場記錄觀測數(shù)據(jù)，在室內(nèi)按數(shù)據(jù)繪圖，過去完全用人工，目前已大部分用計算機(jī)和繪圖儀繪圖（機(jī)助成圖）。二、地物平面圖測繪（一）測圖前準(zhǔn)備工作1．圖根控制點布設(shè)圖根控制點是測繪地物細(xì)部點時的起始數(shù)據(jù)，一般用圖根導(dǎo)線、交會定點、水準(zhǔn)測量等方法測定其平面坐標(biāo)和高程。目前已可用GPS方法測定。2．圖紙準(zhǔn)備平板儀圖解法測圖需圖紙準(zhǔn)備。測繪地形圖的圖紙一般用0.07一0.1～厚的聚脂薄膜，一面打毛，便于畫鉛筆線及墨線。圖紙上繪制直角坐標(biāo)方格網(wǎng)，繪制的方法有對角線法、坐標(biāo)格網(wǎng)尺法或用繪圖儀繪制。坐標(biāo)格網(wǎng)線的旁邊注記坐標(biāo)值，每幅圖的格網(wǎng)線坐標(biāo)是按照圖的分幅來確定。將圖根控制在圖上按其坐標(biāo)值（x，y）展繪，點旁注以點名及高程。圖根點在圖上的位置要用相鄰圖根點間的邊長來檢查。（二）平板儀測圖1．平板儀及其安置平板儀的基本構(gòu)造為一塊可以在三腳架頭上置平和旋轉(zhuǎn)的平板，如圖13-7-2所示，平板上固定圖紙，并可放一照準(zhǔn)儀用以瞄準(zhǔn)和測量，另有附件對點器。平板儀上的照準(zhǔn)儀有三種：小平板儀上的為照準(zhǔn)器，僅能用于瞄準(zhǔn)方向；一般平板儀上的為光學(xué)照準(zhǔn)儀，能進(jìn)行視距測影新型平板儀上為紅外測距照準(zhǔn)儀，能測定水平距離及高程，且測程可達(dá)500m，如圖13-7-3所示。平板儀在測站上的安置包括對點、整平和定向。對點是用對點器使圖板上的圖根點a和地面上相應(yīng)的A點位于同一鉛垂線上；然后根據(jù)照準(zhǔn)儀上的水準(zhǔn)管用平板下的腳螺旋或球狀環(huán)節(jié)使平板放水平；最后用照準(zhǔn)儀按圖上相鄰控制點的方向，轉(zhuǎn)動平板使其定向。對點和定向如圖13–7-4所示。2．地物點平面位置測繪方法（l）極坐標(biāo)法平板儀經(jīng)過對點、整平、定向，將照準(zhǔn)儀的直尺靠于圖上測站點a（圖1375），按直尺邊畫出方向線；用卷尺或測距儀測量控制點A至地物點1的水平距離，按測圖比例尺在方向線上從a點量取這段距離，在圖紙上得到地物點1的位置。按照同樣方法測繪其他地物點2、3等，1、2、3等點是代表某一地物平面位置的特征點。測完某一地物后應(yīng)按特征點將地物的輪廓線畫好。（2）方向交會法某些地物點離測站較遠(yuǎn)，或量距不便，可以從兩個測站分別瞄準(zhǔn)該地物點后劃方向線，兩方向線相交之點即該點在圖上的位置。（3）距離交會法從兩個控制點或已測繪好的地物點分別測量至某一地物點的距離，然后在圖上根據(jù)兩段按比例縮小后的距離相交，定出該點位置。其他還有直角坐標(biāo)法、方向距離交會法等按幾何作圖原理的測定點的平面位置的方法。3．高程點的測定在平坦地區(qū)的地物平面圖上主要是需要表示出地物平面位置及其相互關(guān)系，但地面各處仍有一定的高差，因此還需要在平面圖上加測一些有代表性的點的高程，在圖上注記。例如，每塊草坪、廣場、耕地的中心及角點，道路中心線上每隔一定距離的點，橋面中心點，土堤、防洪墻上每隔一定距離的點等。點的高程可以用三角高程法、水準(zhǔn)儀法測定。（三）測記法測圖經(jīng)緯儀測記法測圖為利用經(jīng)緯儀的水平度盤、豎盤和卷尺（或安裝于經(jīng)緯儀上的測距儀），測定圖根控制點至地物點的方位角、水平距離和高差，用極坐標(biāo)法計算出地物點的坐標(biāo)和高程，據(jù)此繪制地形圖。具體的觀測和計算方法如下：計算出測站至另一圖根控制點的方位角A0，用經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)該控制點，使水平度盤讀數(shù)為A0（稱為水平度盤定向）.。旋轉(zhuǎn)經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)地物點、此時從水平度盤上讀得的即為測站至目標(biāo)的方位角A0測量測站至目標(biāo)的距離（觀測斜距S及垂直角a化為水平距離D），用下式計算水平距離及地物點的坐標(biāo)：上式中：x0、y0為測站點的坐標(biāo)。按三角高程測量方法（圖13-7-6），根據(jù)斜距、垂直角以及用卷尺量得的儀器高i和目標(biāo)高l，用下式計算地物點的高程：式中H0為測站點的高程。地物點的坐標(biāo)和高程，一般用計算器當(dāng)場算好，記錄下來，然后據(jù)此繪制地形圖。用電子全站儀進(jìn)行測記法測圖則更為便捷。在測站安置好儀器后，輸人測站點的坐標(biāo)和高程，將水平度盤定向。瞄準(zhǔn)目標(biāo)后，水平角（水平度盤定向后即為方位角），垂直角和斜距顯示于屏幕，自動計算目標(biāo)點的坐標(biāo)和高程，并可將觀測值和計算數(shù)據(jù)記錄于存儲器。外業(yè)測量工作完成后，這些數(shù)據(jù)可以通過接口輸人計算機(jī)。經(jīng)過編輯，形成圖形文件，然后可用繪圖儀繪制成各種比例尺的地形圖。用經(jīng)緯儀或全站儀測記法采集觀測數(shù)據(jù)，將其輸入計算機(jī)、機(jī)助成圖并儲存于磁盤或光盤，稱為數(shù)字化地形圖，或簡稱“數(shù)圖”。三、等高線地形圖測繪（一）地形特征點丘陵地區(qū)的測圖，對于未經(jīng)人工處理的自然地面的高低起伏，在圖上用等高線表示，為此需測定地形（地貌）的特征點。山脊線、山谷線、山腳線（山坡和平地的交界線）是地形特征線（地性線），這些線上的轉(zhuǎn)折點（方向變化處或坡度變化處）就是地形特征點，其他還包括：山頂、鞍部、坎子邊上的點等。地形特征點也可簡稱為地形點。（二）地形點的測定方法地形點的平面位置測定方法和測定地物點相同，但每個地形點必須測定其高程，并用一定的臨時性符號或代碼標(biāo)明是何種地性線或點，以便在內(nèi)業(yè)制圖時正確勾繪等高線。地形點的測定要求分布合理和分布均勻，并達(dá)到一定的密度。即要求按地形特征線、特征點來布點，各種比例尺測圖有地形點間距的規(guī)定，不至于因點位過稀而影響