第7章-地形測量

1、測量學(xué) 第七章 地形測量 1124 內(nèi)容提要： 地形圖的基本知識 地物平面圖測繪 等高線地形圖測繪 數(shù)字測圖的原理和方法 2124 7-1 地物地物 地面上由人工建造的固定物體例如房屋、道 路、橋梁、隧道、人工河岸、樹林、邊界樁等。 地貌 地面上主要由自然力形成高低起伏的連續(xù)形 態(tài)，例如平原、河流、山嶺、山谷、斜坡、洼地等。 地形 地物和地貌的總稱，按時代的需要，其所含 信息將愈來愈豐富。 地形圖 表示地物和地貌信息的載體。經(jīng)典地形圖 是以圖紙上的線條和文字為載體。而現(xiàn)代的地形圖是數(shù) 字地形圖，將地形信息以數(shù)字形式貯存于光盤等載體， 其信息量遠(yuǎn)比經(jīng)典的地形圖豐富，但必要時仍可和經(jīng)典 地形圖一樣

2、, 用圖紙為載體按指定的比例尺打印輸出。 3124 計算機(jī)屏幕顯示的數(shù)字地 同濟(jì)大學(xué)滬西校區(qū)局部同濟(jì)大學(xué)滬西校區(qū)局部 天佑樓天佑樓 4124 城市地形平面圖 路 1 1 3.67 1 1 武 H L 1 東 3 S T 川 J1 3.85 武 1 3.85 1 H 同 濟(jì) 大 學(xué) 東 校 區(qū) 4 3 1 2 5 K 3 1 T T L T 3.92 4 L 化 T T 12 1 文 T 花 12 園 T T 路 7 T 3.60 12 T 7 T 3.50 9 T 3.58 6 川 1 3.63 武 上海鳳凰自行車總裝廠 3.92 WC 1 4.14 武 1 3.97 J 東 3.88 2 3

3、.70 1 1 6 6 1 1 J 1 2 武東居委會 1 5 J 1 3.72 J J 5 2 3.80 3.83 2 2 J J 1 1 3.75 川 3.77 1 S 1 1 1 1 2 1 1 S 2 T 2 3.78 J J 1 1 3.68 武 J 1 3 6 J 2 2 J 同 濟(jì) 大 學(xué) 東 校 區(qū) J 3 2 2 1 1 7 1 J 2 5 J 2 2 6 6 6 J T J 上 海 鳳 凰 股 份 有 限 公 司 1 1 T 1 1 1 1 K 1 2 寶山供電局武川變電站 1 2 1 1 3 3 3 K 1 1 1 1 K 1 S 2 3 1 K 1 1 1 1 4 3

4、2 7 K 1 4 1 1 5 J K 1 2 2 J 1 T 6 同 濟(jì) 大 學(xué) 武 東 路 校 區(qū) 3.78 3 5 4 1 6 1 路 3.78 1 2 1 1 6 6 J 6 K 2 2 L 2 2 4 J J 1 2 2 4 J 6 2 1 J 上 海 鳳 凰 股 份 有 限 公 司 1 1 3 1 1 1 1 K 1 1 1 J 1 1 1 1 1 1 1 1 1 S H 9 T 6 6 1 1 1:1000 E041_049 田 徑 場 5124 281.0 281.0 512.0 512.0 282.0 282.0 513.0 513.0 1:2000 樟 樹 村 樟 樹 村

5、水 塘 水 塘 水 塘 水 塘 塘 塘 塘 塘 塘 塘 塘 塘 塘 塘 塘 塘 塘 渠 6124 從經(jīng)典的全人工的白紙測圖和繪圖,到自動化數(shù)據(jù)采集 和機(jī)助成圖的數(shù)字地形圖,其基本原理并未有本質(zhì)改變： (1)首先必須進(jìn)行控制測量,作為整體控制； (2)按一定的投影方法和數(shù)據(jù)采集的原則,進(jìn)行測量； (4)用行業(yè)規(guī)范,統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容和精度； (3)按國家統(tǒng)一規(guī)定的符號表示其內(nèi)容。 地形測量原理 7124 （一）比例尺表示方法 M= 稱為比例尺分母 D d 比例尺= = 圖上長度d 實地長度D 數(shù)字比例尺：1: :500，1 : : 1000，1 : : 5000， 10 5 0 10 20 30

6、 40m 2cm 1: :500 圖示比例尺(直線比例尺)： M 1 d D 1 D d 在地形圖上，比例尺的注記方法： 定義： 8124 （三） 城市和工程建設(shè)中地形圖比例尺的選用 比 例 尺 1 : : 10000 1 : : 5000 1 : : 2000 1 : : 1000 1 : : 500 城市總體規(guī)劃、廠址選擇 區(qū)域布置方案比較 城市詳細(xì)規(guī)劃及工程項目初步設(shè)計 建筑設(shè)計、城市詳細(xì)規(guī)劃 工程施工設(shè)計、工程竣工圖 用 途 （二） 地形圖按比例尺分類 大比例尺圖大比例尺圖 l:500，l:1000,l:2000,l:5000 中比例尺圖中比例尺圖 l:1萬，1:2.5萬,1:5萬,1

7、:10萬 小比例尺圖小比例尺圖 l:20萬，1:50萬，l:l00萬 大比例尺圖為工程建設(shè)所需，中比例尺圖為國家基本圖, 小比例尺圖為全國地圖、分省、分縣圖。比例尺越大,一 幅圖包括的面積越小，而包含的地形信息則較詳細(xì)。 9124 1 : : 500 1 : : 1000 1 : : 2000 1 : : 5000 1 : : 10000 5 10 20 50 100 10124 三類圖式符號： （一）地物符號，（二）地貌符號，（三）注記 11124 124 (一)地物符號地物符號 1.比例符號 地物輪廓大,可按比例縮??；例如房屋、 道路、河流、橋梁、旱田等。 3.半比例符號 也稱線形符號,長

8、度可按比例、寬度 不依比例。例如圍墻、籬笆、邊界等。 12 鳳凰山 B114 394.468 5.683 12.36 10.35 32.648 D38 J45 138 3.0 3.0 2.0 2.0 2.0 2.0 磚 3 1.0 磚 2 混 5 1.0 1.0 1.0 1.0 建 1.0 10.0 2.4 3.6 3.0 2.0 4.0 4.0 4.0 1.0 4.0 1.0 4.0 4.0 1.0 砼 1.0 9 0.2 0.2 0.4 2 (A308) 0.610.0 0.4 0.2 0.2 13124 常 用 地 形 圖 圖 式 一般房屋 室外樓梯 簡房,臺階 車行橋 人行橋 級面橋

9、等級公路 等外公路 過街天橋 坑穴 14124 各種種典型地貌的名稱各種種典型地貌的名稱 絕壁鞍部鞍部 山脊山脊 山頭山頭山頭 洼地 15124 等高線等高線 地面上高程 相等的相鄰點所連接而 成的閉合曲線 等高線間隔(等高距) 相鄰等高線之間的高差h （一幅圖中h為一常數(shù)） 等高線平距 相鄰相鄰等高線 之間的水平距離d,(d為一 變數(shù)） 地面坡度 兩點間高差與 平距之比 i 60 70 80 90 H 60 70 80 90m m m m 16 124 各種高程的水平面 與地面的相交線 d h i 等高距,等高線平距,地面坡度的關(guān)系： h h h h h h 山 坡 剖 面 線 a i 17

10、124 d h i 兩點間平距 等高距 兩點間地面坡度 12418 比例尺 地形類別 平地丘陵地山地高山地 l: 5000.50.50.5或1.01.0 l:10000.50.5或1.01.01.0或2.0 l:20000.5或1.01.02.02.0 表7-3 地形圖的基本等高距h (單位:m) 12419 粗線為計曲線粗線為計曲線 細(xì)線為首曲線細(xì)線為首曲線 計曲線上的計曲線上的 高程注記高程注記 兩者都是一組閉合曲線,從高程注記可區(qū)分是山頭還是 洼地。地形相反，圖形相似；山頭越向中心越高，洼地 反之。為便于區(qū)分,在曲線突出處加繪短線 示坡線， 示坡線指向低處。 示坡線 60 70 80 9

11、0 80 70 60 50 20124 山脊山脊的等高線 一組凸向低處的曲線，其方向改變處 的連線稱為山脊線山脊線。山脊為山體的突出部分。 山谷山谷的等高線 一組凸向高處的曲線，其方向改變處 的連線稱為山谷線山谷線。兩個山脊之間的凹地為山谷， 其最低點連線即為山谷線。 30 40 50 60 70 80 30 40 50 60 70 80 山脊線 山谷線 21 124 山坡山坡的等高線 山脊山谷的兩側(cè) 一組近似的平行 線(近似于一個 傾斜平面)。 山坡山坡 山坡山坡 山坡山坡 12422 90 80 70 60 50 100 山脊線 山谷線 涇流方向 山脊線山脊線 分水線分水線 山脊線山脊線

12、分水線分水線 山谷線山谷線 集水線集水線 12423 60 70 80 90 80 70 60 S S 鞍部 4.絕壁和懸崖的等高 線 12424 30 40 50 60 70 80 90 90 80 70 60 50 40 30 (a)(b) 90 80 70 60 50 40 30 懸崖為上部凸出 而下部凹入的陡 崖，等高線投影 到水平面上會相 交，這種地形也 只能用符號表示。 陡陡 崖崖 懸懸 崖崖 陡陡 崖崖 符符 號號 等等 高高 線線 相相 交交 50 50 50 75 75 75 25124 綜合 地貌 (三)陰影等高線 250 200 200 250 350 300 250 3

13、50 300 300 250 250 200 200 (a)(b) 26124 27124 (四) 等高線的特性 28 124 五、地形圖的分幅和編號 地形圖的分幅與編號是便于地形圖的管理與使用。 兩種分幅方法： 梯形分幅 按經(jīng)線和緯線劃分圖幅范圍,用于中小 比例尺的國家基本圖的分幅。 矩形分幅 按縱橫坐標(biāo)格網(wǎng)線劃分圖幅范圍,用于 城市大比例尺圖的分幅。 （一）地形圖的國際分幅和編號 29124 按國際統(tǒng)一規(guī)定的經(jīng)線為圖幅的東西邊界，緯線為南北 邊界，并以1100百萬比例尺地形圖的分幅為基本分幅， 衍生出其他比例尺的分幅。 1:100萬地圖國際分幅和編號 北極 0 4 8 12 16 24 2

14、8 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 20 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 108 114 120 126 132 138 144 150 156 162 168 174 180 31 3233 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 5556 57 58 59 60 A B C D E F G H I J K L M N O P 經(jīng)度 帶號 緯度 Q R S 東半球北緯1:100萬比例尺地形圖的國

15、際分幅和編號 30124 每幅圖的經(jīng)度差為每幅圖的經(jīng)度差為6 6緯度差為緯度差為4 4 每一梯形格為每一梯形格為 一幅一幅11001100萬圖萬圖 我國領(lǐng)土在1:100萬地圖國際分幅的編號 48 44 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4 84 90 96102108114120 126 A B C D E F G H I J K L M 49 50 51 48 47 46 45 44 北京所在 1100萬 圖幅編號 為J50 31124 北京北京 上海上海 上海所在 1100萬 圖幅編號 為H51 12432 J50 001001001002 002001 36 38 40

16、 114117120 002002 J50 12345678910 11 12 36 37 38 39 40 114115116117118119120 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 列號 行號 1:50萬1:5000比例尺圖號的數(shù)碼構(gòu)成 編號及代碼第一位 第二、三位 第四位 第五、六、七位第八、九、十位 1:100萬分幅 地形圖行號 1:100萬分幅 地形圖列號 比例尺代碼 圖幅行號圖幅列號 比例尺1 5000001 2500001 1000001 500001 250001 100001 5000 代 碼BCDEFGH 示 例 J50B001002J50C00300

17、3J50D010010J50E017016J50F042002J50G093004J50H192192 地形圖比例尺代碼表 33124 （二）地形圖的矩形分幅和編號（二）地形圖的矩形分幅和編號 大比例尺圖(15000以下)以坐標(biāo)格網(wǎng)線劃分圖幅 (矩形分幅),圖幅的尺寸為：50cm50cm，50cm 40cm，40cm40cm。 圖幅的編號與測區(qū)的坐標(biāo)值 聯(lián)系，便于按坐標(biāo)查找圖幅。矩形分幅又有多種 編號法，例如： 34124 圖幅西南角坐標(biāo)公里數(shù)編號法 基本圖幅編號法 3.行列編號法 比例尺 1:5000 1:2000 1:1000 1:500 圖幅大小 (厘米) 4040 5050 5050

18、5050 實地面積 (平方公里) 4 1 0.25 0.0625 平方公里平方公里 圖幅數(shù)圖幅數(shù) 0.25 1 4 16 大比例尺地形圖矩形分幅每幅圖的面積： 124 35 1:1000地形圖分幅 2000 2500 3000 3500 4000 1000 1500 2000 2500 3000 3500 3.0-1.5 2.5-2.5 1. 圖幅西南角坐標(biāo)公里數(shù)編號法 以每幅圖的圖幅西南角坐標(biāo)值(x，y) 的公里數(shù)作為該圖 幅的編號，如下圖所示為1:1000比例尺的地形圖，按圖 幅西南角坐標(biāo)公里數(shù)編號法編號。其中畫陰影線的兩幅 圖的編號分別為3.0-1.53.0-1.5 和 2.5-2.52

19、.5-2.5。 2.基本圖幅編號法 (上海市采用) I II III IV 36 124 X Y O 上海市大比例尺地形圖的象限代碼 圖的類型 比例尺 象限 圖解地形圖 數(shù)字地形圖1:500ABCD 1:1000EFGH 1:2000IJKL 37124 (a)(b) (c)(d) X Y X Y X Y X Y O O O 200 400 A002_001 A001_001 A002_002 A001_002 1:500 1:1000 1:2000 250 500 -400 -800 500 1000 800 -1000 F001_001 F003_001 F001_003 F003_003

20、 LI001_005 O L005_005 L005_001 L001_001 -2000 1600 （甲） (乙) (丙) 38124 圖解地形圖以圖解地形圖以 羅馬字分象限羅馬字分象限 1500500數(shù)圖以數(shù)圖以 ABCD分象限分象限 1100011000數(shù)圖數(shù)圖 以以EFGH分象限分象限 120002000數(shù)圖數(shù)圖 以以IJKL分象限分象限 1:500 20-10- - - 基本分幅：1:5000,以其西南角行列開始編號,依次為 行列號(1行1列)(1行2列)(2行1列)(2行2列)。 1:5000 10 11 12 22 21 20 20-10 1:5000 10 11 12 22 2

21、1 20 20-10 1:20001:2000 20-10- 3.矩形圖分幅的行列編號法 39124 40124 圖根控制應(yīng)盡量利用已有的國家或城市平面控制加密 建立。對于獨立測區(qū)，圖根平面控制可以在測區(qū)的首級 控制或等級控制下布設(shè)。圖根高程控制必須在國家或城 市高程各等級水準(zhǔn)點的基礎(chǔ)上布設(shè)，以取得統(tǒng)一的高程 基準(zhǔn)(城市和工程建設(shè)地區(qū)不允許采用假定高程)。 （一）圖根電磁波測距導(dǎo)線 布設(shè)成附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線或?qū)Ь€網(wǎng)，其主要技術(shù)指標(biāo)： 41 124 1:50090080 1/4000 1:10001800150 1:20003000250 角度 測回 (J6) n0 4 1 12442 （二）G

22、NSS圖根平面控制測量 （三）圖根交會定點平面控制測量 用GNSS方法測定圖根點平面坐標(biāo)可采用靜態(tài)、快速靜 態(tài)以及GNSS-RTK定位方法，作業(yè)要求應(yīng)按衛(wèi)星定位 城市測量技術(shù)規(guī)程執(zhí)行。GNSS網(wǎng)可采用多邊形環(huán)、附 合路線和插點等形式；GNSS外業(yè)觀測應(yīng)采用精度不低于 (10mm+2ppmD)的各種單頻或雙頻GNSS接收機(jī)，GNSS 控制網(wǎng)平差計算采用與地面數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合平差。 圖根交會定點可采用前方交會、測邊交會、邊角交會、 后方交會等形式。 二、圖根高程控制測量 43 124 附合路線 長 度（km） 每公里高差 中 誤 差 (mm) 水準(zhǔn)儀 級 別 水準(zhǔn)尺 閉合差或往返互差（mm） 平地山地

23、 8 20DS3雙面尺 L40n12 12444 (二) 圖根電磁波測距三角高程測量 (三) 圖根GNSS高程測量 儀器類型 角度 觀測 距離 觀測 指標(biāo) 差互差 （） 垂直 角互差 （） 對向觀測 高差互差 （mm） 三角高程 路線閉合 差（mm） 測 角 測 距 級 對向1 單程12525100S 6 DJL40 圖根電磁波測距三角高程路線應(yīng)起訖于不低于四等的 水準(zhǔn)點上,路線中各邊應(yīng)對向觀測。 表7-8 圖根電磁波測距三角高程測量的技術(shù)指標(biāo) 注：表中S為對向觀測邊長(km)；L為三角高程路線總長(km) 7-3 一、平板儀圖解法測圖 二、經(jīng)緯儀測記法測圖 三、地物測繪的一般規(guī)定 四、圖的注

24、記 45124 a b B A 3 2 圖解法測圖原理 1 b S 46 124 A B C 1 2 3 (x y ) (x y ) (x y ) 1, 1 2, 2 3, 3 D D D 1 2 3 1 2 3 47124 在圖根控制點A上安置經(jīng)緯儀，量取儀器高。瞄準(zhǔn)另一 圖根控制點B（稱為定向點）進(jìn)行水平度盤定向，轉(zhuǎn)動 照準(zhǔn)部依次瞄準(zhǔn)地物點1、2、3、上豎立的覘牌或棱 鏡（其高度為已知，稱為目標(biāo)高），測定定向點與地物 點間的水平角 ,同時用卷尺或測距儀測定測站至地物點 的水平距離及高差 。有了這些數(shù)據(jù)以后，就可以選擇 一種合適的方法繪圖。經(jīng)緯儀測圖法需要把觀測數(shù)據(jù)記 錄下來，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行繪

25、圖，所以稱為經(jīng)緯儀測記法。 12448 經(jīng)緯儀測圖法是按極坐標(biāo)法定位的原理。用經(jīng)緯儀的水 平度盤、豎盤和安裝在經(jīng)緯儀上的測距儀(或用卷尺)測 量定點位的必要數(shù)據(jù)，然后用各種作圖方法進(jìn)行繪圖。 經(jīng)緯儀測記法的最后階段,用測距儀測距,用便攜機(jī)記錄 和計算，根據(jù)數(shù)據(jù)在繪圖儀上繪圖。 需要測繪的地物： 自然地物河流、湖泊、森林、草地、陡坎的邊界等 人工地物房屋、鐵路、公路、橋梁、高壓輸電線路等 地物在地形圖上的表示原則： 凡是能依比例尺表示的地物，則測定其輪廓的幾何圖形 圖形中加繪地物屬性符號，例如房屋的結(jié)構(gòu)和層數(shù)、耕地 和樹林的種類等符號。 凡是面積較小,不能依比例尺表示的地物,則測定其中心 位置，

26、繪以相應(yīng)的地物符號,如導(dǎo)線點、水準(zhǔn)點、界址點 、電線桿、消防栓、水井等。 作業(yè)規(guī)范： 地形測量規(guī)范和地形圖圖式是測繪地形圖的依據(jù)。 12449 三、地物測繪的一般規(guī)定 12450 東東 大大 道道 堅堅5 5.405.40 5.355.35 地物測繪主要方法： 測定地物幾何形狀的特征點特征點。例如：地物輪廓的轉(zhuǎn)折 點、交叉點、直線端點、曲線上的曲率變化點、獨立地 物的中心點等。連接相應(yīng)的特征點，得到與實際地物相 似的圖形。 獨立地物獨立地物 中心點中心點 曲率變化點曲率變化點 直線端點直線端點 直線端點 四、圖的注記 （一）注記的排列形式 （1）水平字列 各字中心連線應(yīng)平行于南、北圖廓， 由左

27、向右排列； （2）垂直字列 各字中心連線應(yīng)垂直于南、北圖廓， 由上而下排列； （3）雁行字列 各字中心連線應(yīng)為直線且斜交于南、 北圖廓； （4）屈曲字列 各字字邊應(yīng)垂直或平行于線狀地物， 且依線狀地物的彎曲形狀而排列。 51124 （二）注記的字向 0 30330 300 270 240 210 180 150 120 90 60 中 山 路 中 山 路 路 中 山 路 中 山 中 山 路 中 山 路 山 中 路 山 中 路 山 中 路 中 山 路 中 山 路 中 山 路 45 135 （三）名稱注記 （四）說明注記 （五）數(shù)字注記 52124 7-4 等高線地形圖測繪 一、一、地形特征點 二

28、、地形點的三維坐標(biāo)測定 三、等高線繪制 53124 地貌特征點 一、地形點選擇 選擇地貌特征點：山頂點、鞍部點、山脊線和山谷線 上的坡度變化處、山腳線、陡崖邊緣等。 54124 豎立棱鏡處為豎立棱鏡處為 地貌特征點地貌特征點 山脊線山脊線 山谷線山谷線 山腳線山腳線 陡崖邊線陡崖邊線 鞍部鞍部 山頂山頂 二、 地形點的三維坐標(biāo)測定 地形點必須測定其三維坐標(biāo)（x，y，H）,平 面上標(biāo)明點位,并將點的高程注記其旁。 點與點 之間用一定的臨時性線條標(biāo)明是山脊線、山谷線 或是山腳線（例如，用點劃線表示山脊線，用虛 線表示山谷線），用臨時性符號標(biāo)明山頭和鞍部 等，以便于正確繪制等高線。 55124 地形

29、圖測繪的常規(guī)方法按所用的儀器分為 經(jīng)緯儀測圖法和電子全站儀測圖法等。 （一）地形點的測定方法 （二）地形點的分布和間距 56124 比例尺地形點間距(m) 1:500 1:1000 1:2000 15 30 50 除了必須正確選定地形特征點,如山頭、鞍部、山脊線 和山谷線上方向或坡度變化處的點之外,如果某處的地面 坡度變化甚小，地性線的方向也沒有變化，但每隔一定 的距離,也要測定地形點, 使其有規(guī)定間距規(guī)定間距且均勻分布，均勻分布， 這樣才能較精確地繪制等高線。 表7-9 地形點間距規(guī)定 三、等高線繪制 基本等高距的規(guī)定 山地基本等高距 （m） 1: : 500 0.5 0.5 1: : 10

30、00 0.5 1 1: : 2000 1 2 1: : 5000 2 5 57 124 地貌特征點是一些不同高程的散點，大部分位于地性線(山脊線、 山谷線）上。 等高線繪制 62.8 65.5 68.5 61.9 62.9 68.2 63.6 62.5 61.8 64.6 然后用光滑曲 線 連接相同高程的 內(nèi)插點，完成等 高線勾繪。 58124 2.等高線內(nèi)插過程等高線繪制 65 102 68.51 101 67.50 62.9 62.7 62.5 64.6 62.8 61.8 61.9 59124 用內(nèi)插法求得整米高程點(內(nèi)插點)，然后用光滑的曲 線連接等高的點，繪制成局部的等高線地形圖。 當(dāng)?shù)匦螠y量 數(shù)據(jù)通過計算 機(jī)繪圖時，則 等高線的內(nèi)插 計算、曲線的 光滑處理和繪 制都可以用編編 制軟件，自動制軟件，自動 進(jìn)行進(jìn)行，最后繪 制成等高線地 形圖 一、 數(shù)字