土木工程測(cè)量 課件 第9章 地形圖的應(yīng)用

授課教師：土木工程測(cè)量第9章地形圖的應(yīng)用目錄地形圖圖面精度及比例尺選用原則9.1地形圖應(yīng)用的基本問(wèn)題9.3利用地形圖計(jì)算土方量9.5地形圖的識(shí)讀9.2地形圖應(yīng)用的專業(yè)問(wèn)題9.4地形圖在土木工程中的應(yīng)用9.6通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)了解地形圖在各類工程應(yīng)用中的重要性，掌握地形圖的識(shí)讀方法、地形圖應(yīng)用的基本問(wèn)題，能利用數(shù)字地形圖進(jìn)行地表面積計(jì)算、斷面圖繪制和土方量計(jì)算。學(xué)習(xí)目標(biāo)地形圖是地理空間信息的載體,其利用地形圖符號(hào)語(yǔ)言來(lái)傳遞信息。地形圖包含豐富的自然地理、人文地理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息，直觀反映各種自然地理要素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素的空間位置、分布特征、分布范圍、數(shù)量、質(zhì)量特征、動(dòng)態(tài)變化以及各種地理事物之間的相互聯(lián)系和制約關(guān)系，是工程建設(shè)不可或缺的基礎(chǔ)性資料。學(xué)習(xí)目標(biāo)在地形圖上,能確定點(diǎn)的坐標(biāo)、點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離和直線間的夾角；確定直線的方位；確定點(diǎn)的高程和兩點(diǎn)間的高差；勾繪出集水線（山谷線）和分水線（山脊線），標(biāo)志出洪水線和淹沒(méi)線；計(jì)算指定范圍的面積和體積，由此確定地塊面積、土方量、蓄水量、礦產(chǎn)量等；了解各種地物、地類、地貌等的分布情況，計(jì)算諸如村莊、樹(shù)林、農(nóng)田等數(shù)據(jù)，獲得房屋的數(shù)量、質(zhì)量、層次等資料；截取斷面，繪制斷面圖。利用地形圖作為底圖，可以編繪出一系列專題地圖，如地質(zhì)圖、水文圖、農(nóng)田水利規(guī)劃圖、土地利用規(guī)劃圖、建筑物總平面圖、城市交通圖和地籍圖等。所以，地形圖在國(guó)土整治、資源勘察、土地利用、環(huán)境保護(hù)、城鄉(xiāng)規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)、礦產(chǎn)采掘、河道整理、軍事指揮、武器發(fā)射等方面的應(yīng)用非常廣泛。學(xué)習(xí)目標(biāo)地形圖圖面精度及比例尺選用原則9.1前已述及，不同比例尺地形圖是采用適當(dāng)技術(shù)方法，依照相應(yīng)技術(shù)規(guī)范（標(biāo)準(zhǔn)）測(cè)繪而成的。土木工程建設(shè)的不同階段，應(yīng)用不同比例尺地形圖，尤其是1:500、1:1000、1:2000、1:5000大比例尺地形圖。大比例尺地形圖依據(jù)《工程測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB50026—2020）或《城市測(cè)量規(guī)范》（CJJ/T8—2011）和“國(guó)家基本比例尺地圖圖式”測(cè)繪，圖面精度應(yīng)滿足相應(yīng)規(guī)范要求。9.1地形圖圖面精度及比例尺選用原則地形圖圖面精度是指三維坐標(biāo)測(cè)量、地物繪制、地形建模繪制等高線、圖面整飾等環(huán)節(jié)完成之后的綜合精度，包括平面精度和高程精度。平面精度是指圖面上地物點(diǎn)相對(duì)于鄰近控制點(diǎn)的中誤差，或相對(duì)于鄰近地物點(diǎn)間距的中誤差，與地形類別和比例尺有關(guān)，也與執(zhí)行規(guī)范有關(guān)。《工程測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB50026—2020）與《城市測(cè)量規(guī)范》（CJJ/T8—2011）的指標(biāo)稍有差異。高程精度主要指等高線插求點(diǎn)中誤差，與地形類別和基本等高距有關(guān)。高程注記點(diǎn)中誤差與測(cè)量技術(shù)有關(guān)?！冻鞘袦y(cè)量規(guī)范》（CJJ/T8—2011）中的平面精度和高程精度指標(biāo)參見(jiàn)表9-1（表9-1見(jiàn)教材207頁(yè)）。9.1.1地形圖圖面精度土木工程建設(shè)的不同階段需要不同比例尺的地形圖。針對(duì)不同工程目的、工程建設(shè)的不同階段，選用能夠滿足專業(yè)需求的比例尺。選用比例尺的一般原則如下：（1）圖面所顯示的地物、地貌詳盡程度和明晰程度應(yīng)能滿足設(shè)計(jì)需求；（2）圖上平面點(diǎn)位和高程的精度應(yīng)能滿足設(shè)計(jì)需求；（3）圖幅大小應(yīng)能滿足總圖設(shè)計(jì)的布局需求；（4）在滿足以上需求的前提下，應(yīng)盡可能選用較小比例尺。9.1.2比例尺選用原則地形圖的識(shí)讀9.2地形圖上的主要內(nèi)容是用各種線劃符號(hào)和文字注記所表示的地物和地貌，通過(guò)這些符號(hào)和注記認(rèn)識(shí)地球表面的自然形態(tài)，全面了解制圖區(qū)域的地理概況、各要素的相互關(guān)系。為了正確應(yīng)用地形圖，首先必須看懂地形圖。地形圖識(shí)讀就是識(shí)別并讀懂這些地物符號(hào)、地貌符號(hào)和注記，將地形圖變成展現(xiàn)在我們腦海中的模型，讓我們了解、認(rèn)識(shí)地表的自然形態(tài)，判斷各種地理要素間的相互關(guān)系。識(shí)讀目的和要求不同，識(shí)讀方法也有所不同。一般直讀法、量算解析法、對(duì)比分析法和推理判斷法是地形圖識(shí)讀的基本方法，這些方法常常交叉結(jié)合使用。當(dāng)然，將這些方法結(jié)合實(shí)際應(yīng)用到實(shí)地對(duì)照識(shí)讀中，可以提高識(shí)讀能力和應(yīng)用能力。識(shí)讀地形圖還需了解不同比例尺、不同地形條件對(duì)應(yīng)的地形圖精度。9.2地形圖的識(shí)讀一般直讀法是指基于“國(guó)家基本比例尺地圖圖式”而直接觀察地形圖上的地圖符號(hào)等信息，了解區(qū)域內(nèi)自然、經(jīng)濟(jì)、地理等情況。例如，從地形圖上直接了解區(qū)域地理位置、居民點(diǎn)、交通線路及水系等主要地物的分布情況，最高點(diǎn)、最低點(diǎn)的位置和高程，地面高低起伏狀況，地貌地勢(shì)傾斜方向等。一般直讀法是最為基本的地形圖識(shí)讀方法。9.2.1地形圖—般直讀法通過(guò)一般直讀法只能對(duì)地形圖上的地物、地貌進(jìn)行定性了解和概略分析。若想從地形圖上獲得定量數(shù)據(jù)，就需要采用量算解析法。定量數(shù)據(jù)包括平面坐標(biāo)、高程、長(zhǎng)度、寬度、面積等。例如，在某丘陵地區(qū)發(fā)現(xiàn)一新礦區(qū)，選定一條坡度在5°以下距離最短的交通線路。此時(shí)可以根據(jù)地形圖編輯出山巒水系略圖以及線路地勢(shì)斷面圖，然后量算線路長(zhǎng)度，選擇最優(yōu)線路方案，供實(shí)地選線時(shí)參考。量算解析法是在一般直讀法的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，識(shí)讀深度提高了一步。9.2.2地形圖量算解析法為了深刻地認(rèn)識(shí)地物、地貌，還可采用對(duì)比分析法。例如，可以對(duì)比同一區(qū)域不同時(shí)期的地形圖，分析某一地物、地貌的發(fā)展變化情況和形成原因；也可以通過(guò)對(duì)比不同區(qū)域各類地物的分布差異，分析區(qū)域地物的空間分布特征和規(guī)律。通過(guò)對(duì)比分析法可以更深入地挖掘地形圖中隱含的地理信息。9.2.3地形圖對(duì)比分析法推理判斷法是依據(jù)地理事物之間相互聯(lián)系、相互依存、相互制約的關(guān)系，利用地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、水文學(xué)等多學(xué)科原理以及社會(huì)生活實(shí)踐知識(shí)，對(duì)地形圖所表示的地物、地貌進(jìn)行分析推理，預(yù)判某些在地形圖上沒(méi)有直接表達(dá)的信息。例如，通過(guò)對(duì)水系的分析，可以推知地勢(shì)起伏的基本概況；通過(guò)對(duì)地理位置、地貌、水文等要素的分析，可以推斷出氣候類型；通過(guò)對(duì)居民地交通網(wǎng)密度的分析，可以判斷經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度。9.2.4地形圖推理判斷法下面以如圖9-1所示的一幅1:10000比例尺地形圖（局部）為例介紹地形圖的識(shí)讀方法。通過(guò)地形圖的圖外注記識(shí)讀，可全面了解地形圖的基本情況。地形圖圖廓外注記的內(nèi)容包括圖號(hào)、圖名、接圖表、比例尺、平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)、圖式版本、等高距、測(cè)圖時(shí)間、測(cè)繪單位、圖廓線、經(jīng)緯線與坐標(biāo)格網(wǎng)、三北方向線和坡度尺等，它們分布在東、南、西、北四面圖廓線外。下面簡(jiǎn)要介紹圖號(hào)、圖名和接圖表，比例尺，平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)，測(cè)圖時(shí)間，經(jīng)緯線與坐標(biāo)格網(wǎng)，三北方向線識(shí)讀。9.2.5地形圖的圖廓外注記識(shí)讀圖9-11:10000比例尺地形圖（局部）為了區(qū)別各幅地形圖所在的位置和拼接關(guān)系，每一幅地形圖都編有圖號(hào)和圖名。圖號(hào)是根據(jù)統(tǒng)一的分幅進(jìn)行編寫的；圖名一般是本圖內(nèi)最著名的地名、最大的村莊或突出的地物、地貌等的名稱。圖號(hào)、圖名注記在北圖廓上方的中央，如圖9-1的圖廓上方所示，“J50G002037”為圖號(hào)，“李家店”為本幅圖的圖名。在圖的北圖廓左上方，畫有該幅圖四鄰各圖號(hào)（或圖名）的略圖，稱為接圖表。接圖表中間畫有斜線的一格代表本圖幅。接圖表的作用是便于查找到相鄰的圖幅。9.2.5地形圖的圖廓外注記識(shí)讀1.圖號(hào)、圖名和接圖表在每幅圖南圖廓外的中央均注有數(shù)字比例尺，在數(shù)字比例尺下方繪出圖示比例尺，其作用是便于用圖解法確定圖上直線的距離。對(duì)于1:500、1:1000和1:2000等大比例尺地形圖，一般只注明數(shù)字比例尺，不注明圖示比例尺。9.2.5地形圖的圖廓外注記識(shí)讀2.比例尺對(duì)于1:1萬(wàn)或更小比例尺地形圖，通常采用國(guó)家統(tǒng)一的高斯平面坐標(biāo)系，如“1954北京坐標(biāo)系”或“1980西安坐標(biāo)系”。城市地形圖一般采用以通過(guò)城市中心的某一子午線為中央子午線的任意帶高斯平面坐標(biāo)系，稱為城市獨(dú)立坐標(biāo)系。當(dāng)工程建設(shè)范圍比較小時(shí)，也可采用把測(cè)區(qū)作為平面看待的假定平面直角坐標(biāo)系。高程系統(tǒng)一般使用“1956年黃海高程系”或“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)”。但也有一些地方高程系統(tǒng)，如上海及其鄰近地區(qū)即采用“吳淤高程系”，廣東地區(qū)采用“珠江高程系”等。各高程系統(tǒng)之間只需加減一個(gè)常數(shù)即可進(jìn)行換算。地形圖采用的坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)在南圖廓外的左下方用文字說(shuō)明。9.2.5地形圖的圖廓外注記識(shí)讀3.平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)測(cè)圖時(shí)間在南圖廓左下方注明，用戶可以根據(jù)測(cè)圖時(shí)間以及測(cè)區(qū)的開(kāi)發(fā)情況，判斷地形圖的現(xiàn)勢(shì)性。9.2.5地形圖的圖廓外注記識(shí)讀4.測(cè)圖時(shí)間

9.2.5地形圖的圖廓外注記識(shí)讀5.經(jīng)緯線與坐標(biāo)格網(wǎng)

9.2.5地形圖的圖廓外注記識(shí)讀5.經(jīng)緯線與坐標(biāo)格網(wǎng)

9.2.5地形圖的圖廓外注記識(shí)讀6.三北方向線圖9-2三北方向線關(guān)系圖應(yīng)用地形圖前應(yīng)了解地形圖所使用的地形圖圖式，熟悉一些常用的地物和地貌符號(hào)，了解圖上文字注記和數(shù)字注記的確切含義。地形圖上的地物、地貌是用不同的地物符號(hào)和地貌符號(hào)表示的。比例尺不同，地物、地貌的取舍標(biāo)準(zhǔn)也不同。隨著各種建設(shè)的不斷發(fā)展，地物、地貌又在不斷改變。要正確識(shí)別地物、地貌，應(yīng)先熟悉測(cè)圖所用的地形圖式、規(guī)范和測(cè)圖日期。下面分別介紹地物、地貌的識(shí)別方法。9.2.6地形圖的圖廓外注記識(shí)讀地物識(shí)別的目的是了解地物的大小種類、位置和分布情況。識(shí)別時(shí)，通常按先主后次的程序，并顧及取舍的內(nèi)容與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。按照地物符號(hào)先識(shí)別大的居民點(diǎn)、主要道路和用圖需要的地物，然后擴(kuò)大到識(shí)別小的居民點(diǎn)、次要道路、植被和其他地物。通過(guò)分析，就會(huì)對(duì)主、次地物的分布情況，主要地物的位置和大小形成較全面的了解。9.2.6地形圖的圖廓外注記識(shí)讀1.地物的識(shí)別地貌識(shí)別的目的是了解各種地貌的分布和地面的高低起伏狀況。識(shí)別時(shí)，主要根據(jù)基本地貌的等高線特征和特殊地貌（如陡崖、沖溝等）符號(hào)進(jìn)行。山區(qū)坡陡，地貌形態(tài)復(fù)雜，尤其是山脊和山谷等高線犬牙交錯(cuò)，不易識(shí)別。這時(shí)可先根據(jù)水系的江河、溪流找出山谷、山脊系列，無(wú)河流時(shí)可根據(jù)相鄰山頭找出山脊，再按照兩山谷間必有一山脊、兩山脊間必有一山谷的地貌特征，即可識(shí)別山脊、山谷地貌的分布情況。結(jié)合特殊地貌符號(hào)和等高線的疏密進(jìn)行分析，就可以較清楚地了解地貌的分布和高低起伏情況。最后將地物、地貌綜合在一起，整幅地形圖就像立體模型一樣展現(xiàn)在眼前。9.2.6地形圖的圖廓外注記識(shí)讀2.地貌的識(shí)別地形圖應(yīng)用的基本問(wèn)題9.3地形圖應(yīng)用的基本問(wèn)題是如何在圖上確定地面點(diǎn)的坐標(biāo)、高程，確定兩點(diǎn)間距離、方位角和坡度，確定多點(diǎn)圍成的面積。過(guò)去，這些均采用解析法或圖解法在紙質(zhì)地形圖上完成。現(xiàn)在，一般在數(shù)字化成圖軟件環(huán)境下從數(shù)字地形圖上直接查詢完成。9.3地形圖應(yīng)用的基本問(wèn)題

9.3.1點(diǎn)位坐標(biāo)的量測(cè)

(9-1)

圖9-3點(diǎn)位坐標(biāo)的量測(cè)

9.3.1點(diǎn)位坐標(biāo)的量測(cè)

(9-2)

9.3.1點(diǎn)位坐標(biāo)的量測(cè)圖9-4數(shù)字地形圖上點(diǎn)的坐標(biāo)查詢

9.3.2兩點(diǎn)間水平距離的量測(cè)

(9-3)

(9-4)圖9-5兩點(diǎn)間水平距離的量測(cè)當(dāng)量測(cè)距離的精度要求不高時(shí)，還可利用復(fù)式比例尺直接量取兩點(diǎn)間的水平距離。

9.3.3直線坐標(biāo)方位角的量測(cè)圖9-6直線坐標(biāo)方位角的量測(cè)

(9-5)然后根據(jù)直線所在的象限，參照表5-1計(jì)算坐標(biāo)方位角。

9.3.3直線坐標(biāo)方位角的量測(cè)圖9-7數(shù)字地形圖上兩點(diǎn)間的距離和坐標(biāo)方位角查詢?cè)诘雀呔€地形圖上，如果所求點(diǎn)剛好位于某一條等高線上，則該點(diǎn)的高程就等于該等高線的高程，如在圖9-8中，E點(diǎn)的高程為54m。如果所求點(diǎn)位于兩條等高線之間，則需要采用比例內(nèi)插的方法確定該點(diǎn)的高程。9.3.4點(diǎn)的高程和兩點(diǎn)間坡度的量測(cè)圖9-8點(diǎn)的高程和兩點(diǎn)間坡度的量測(cè)

9.3.4點(diǎn)的高程和兩點(diǎn)間坡度的量測(cè)

(9-6)

(9-7)

在工程建設(shè)、城市規(guī)劃、地籍測(cè)量中常需要在地形圖上量算一定輪廓范圍的面積。面積計(jì)算的正確與否關(guān)系到有關(guān)各方的利益。尤其是社會(huì)飛速發(fā)展的今天，人們對(duì)面積的關(guān)注程度超出了以往任何時(shí)候，作為一個(gè)測(cè)繪工作者，要正確對(duì)待面積量算。只有通過(guò)選用適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法和正確的計(jì)算程序，才能保證計(jì)算結(jié)果的客觀、公正和準(zhǔn)確。圖上面積量算的方法有透明方格紙法、平行線法、解析法、求積儀法和CAD法（此處不講）。9.3.5圖上面積量算

9.3.5圖上面積量算1.透明方格紙法圖9-9透明方格紙法面積量算

(9-8)

如圖9-10所示，將繪制有平行線的透明紙覆蓋在圖形上，使兩條平行線與圖形的邊緣相切，則相鄰兩平行線間隔的圖形近似為梯形。9.3.5圖上面積量算2.平行線法圖9-10平行線法面積量算

9.3.5圖上面積量算2.平行線法

故圖形總面積為

(9-9)

9.3.5圖上面積量算3.解析法圖9-11解析法面積量算

9.3.5圖上面積量算

(9-10a)或

(9-10b)3.解析法

9.3.5圖上面積量算3.解析法求積儀是一種專門供圖上面積量算的儀器，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、速度快，適用于任意曲線圖形的面積量算，并能保證一定的精度。求積儀有機(jī)械求積儀和電子求積儀兩種。下面主要介紹常用的電子求積儀。9.3.5圖上面積量算4.求積儀法圖9-12為日本KOIZUMI（小泉）公司生產(chǎn)的KP-90N電子求積儀，該儀器在機(jī)械裝置動(dòng)極、動(dòng)極軸、跟蹤臂（相當(dāng)于機(jī)械求積儀的描跡臂）等的基礎(chǔ)上，增加了電子脈沖計(jì)數(shù)設(shè)備和微處理器，能自動(dòng)顯示測(cè)量的面積，具有面積分塊測(cè)定后相加、相減和多次測(cè)定取平均值，面積單位換算，比例尺設(shè)定等功能。面積測(cè)量的相對(duì)誤差為1/500。9.3.5圖上面積量算4.求積儀法圖9-12KP-90N電子求積儀儀器內(nèi)藏有鎮(zhèn)鎬可充電電池，充滿電后，可以連續(xù)使用30小時(shí)。儀器停止使用5分鐘后，將自動(dòng)斷電，以節(jié)約電源。電池將耗盡時(shí)，顯示窗口將顯示“Batt-E”。儀器配有輸出電壓為5V、電流為1.6A的專用充電器，可以使用電壓為100~240V的交流電為電池充電。儀器面板上設(shè)有22個(gè)鍵和一個(gè)顯示窗，其中顯示窗上部為狀態(tài)區(qū)，用來(lái)顯示電池、存儲(chǔ)器、比例尺、暫停及面積單位；下部為數(shù)據(jù)區(qū)，用來(lái)顯示量算結(jié)果和輸入值。9.3.5圖上面積量算4.求積儀法儀器允許所測(cè)圖形的縱、橫向比例尺不相同，這對(duì)測(cè)量縱斷面圖的面積非常有用。如果已經(jīng)測(cè)量了面積，則完成比例尺的設(shè)置后，顯示窗中的面積值將自動(dòng)轉(zhuǎn)換為新設(shè)比例尺下的面積值。自動(dòng)斷電或關(guān)閉電源，設(shè)置的比例尺仍被記憶。9.3.5圖上面積量算4.求積儀法

9.3.5圖上面積量算4.求積儀法（5）HOLD：測(cè)量暫停鍵。按HOLD鍵，顯示窗中的“HOLD”字符被顯示，當(dāng)前的面積量算值被固定，并暫時(shí)停止面積測(cè)量，此時(shí)移動(dòng)跟蹤放大鏡，顯示的面積值不變；當(dāng)要繼續(xù)量算面積時(shí)，再按HOLD鍵，面積量算再次開(kāi)始。該鍵主要用于分塊量算面積。（6）MEMO：測(cè)量結(jié)束和記憶鍵（存儲(chǔ)）。面積量算結(jié)束后，按MEMO鍵，則將顯示窗中顯示的面積量算值存儲(chǔ)在儀器的存儲(chǔ)器中，此時(shí)顯示窗中的“MEMO”字符被顯示。儀器有10個(gè)存儲(chǔ)器，最多可存儲(chǔ)10個(gè)面積量算值。（7）AVER：計(jì)算平均值鍵。按AVER鍵，可以對(duì)存儲(chǔ)器中的面積量算值取平均。（8）C/AC：清除鍵。按C/AC鍵，可以清除存儲(chǔ)器中記憶的全部面積量算值。9.3.5圖上面積量算4.求積儀法在現(xiàn)代技術(shù)條件下，可通過(guò)數(shù)字矢量化技術(shù)將紙質(zhì)地形圖轉(zhuǎn)化為數(shù)字地形圖。因此，面積量算便可在數(shù)字化成圖軟件環(huán)境下的數(shù)字地形圖上完成。如圖9-13所示，利用CASS數(shù)字化成圖軟件，在“工程應(yīng)用（C）”菜單下選擇“查詢實(shí)體面積”命令，然后“選取實(shí)體邊線”，即可在命令行顯示多段線圍成的面積。要注意多段線應(yīng)是閉合的。9.3.5圖上面積量算4.求積儀法圖9-13在數(shù)字地形圖上查詢面積地形圖應(yīng)用的專業(yè)問(wèn)題9.4在工程建設(shè)中，地形圖應(yīng)用的專業(yè)問(wèn)題主要有繪制斷面圖、確定匯水面積、建立數(shù)字高程模型（DEM）、計(jì)算地表面積等。9.4地形圖應(yīng)用的專業(yè)問(wèn)題在進(jìn)行道路、隧道、管線等工程設(shè)計(jì)時(shí)，需要了解兩點(diǎn)之間的地面起伏情況。這時(shí)可根據(jù)地形圖中的等高線來(lái)繪制斷面圖。如圖9-14（a）所示，在地形圖上作A、B兩點(diǎn)的連線，與各等高線相交，各交點(diǎn)的高程即為交點(diǎn)所在等高線的高程，而各交點(diǎn)的平距可在圖上用比例尺量得。9.4.1利用地形圖繪制斷面圖圖9-14繪制斷面圖在毫米方格紙上畫出兩條相互垂直的軸線，以橫軸表示平距，以垂直于橫軸的縱軸表示高程，在地形圖上量取A點(diǎn)至各交點(diǎn)及地形特征點(diǎn)的平距，并把它們分別轉(zhuǎn)繪在橫軸上，以相應(yīng)的高程作為縱坐標(biāo)，得到各交點(diǎn)在斷面上的位置。連接這些點(diǎn)，即得到AB方向的斷面圖，如圖9-14（b）所示。為了更明顯地表示地面的高低起伏情況，斷面圖上的高程比例尺一般比平距比例尺大5~20倍。9.4.1利用地形圖繪制斷面圖在數(shù)字化成圖軟件環(huán)境下，可以根據(jù)數(shù)字地形圖的原始坐標(biāo)文件或圖面地形信息繪制斷面圖。以下介紹一種利用CASS數(shù)字化成圖軟件繪制斷面圖的方法。（1）繪制中線。將斷面中線用多段線（復(fù)合線）繪制出來(lái)，如圖9-15所示。注意多段線不要擬合。（2）生成里程文件。如圖9-15所示，在“工程應(yīng)用（C）”菜單下選擇“生成里程文件”→“由復(fù)合線生成”→“普通斷面”命令，選擇中線，根據(jù)提示選擇已知坐標(biāo)獲取方式并指定路徑，并給出里程文件名并指定保存路徑，同時(shí)給出采樣點(diǎn)間距和起始里程，即可生成里程文件.hdm并保存在指定路徑之下。（3）繪制斷面圖。如圖9-16所示，在“工程應(yīng)用（C）”菜單下選擇“繪斷面圖”→“根據(jù)里程文件”命令，設(shè)置相關(guān)參數(shù)即可繪制斷面圖。9.4.1利用地形圖繪制斷面圖9.4.1利用地形圖繪制斷面圖圖9-15繪制中線并生成里程文件圖9-16繪制斷面圖道路、管線、渠道等工程通常都有縱坡度限制，也就是說(shuō)，計(jì)時(shí)要求在滿足某一限制坡度條件下，選定一條最短線路或等坡線路，這在工程建設(shè)的前期顯得相當(dāng)重要。特別是在特殊地貌地段（如山地或丘陵地區(qū)）進(jìn)行道路、管線等工程設(shè)計(jì)時(shí)，往往要求在不超過(guò)某一坡度的條件下選定一條最短線路。9.4.2按限制坡度在地形圖上選線

9.4.2按限制坡度在地形圖上選線圖9-17按設(shè)計(jì)坡度選線

9.4.2按限制坡度在地形圖上選線修筑道路時(shí)，有時(shí)要跨越河流或山谷，這時(shí)就必須建設(shè)橋梁或涵洞，興修水庫(kù)則必須筑壩攔水。橋梁、涵洞孔徑的大小，水壩的設(shè)計(jì)位置與壩高，水庫(kù)的蓄水量等需要根據(jù)匯集于這個(gè)地區(qū)的水流量來(lái)確定。匯集水流量的面積稱為匯水面積。由于雨水是沿山脊線（分水線）向兩側(cè)山坡分流，所以匯水面積的邊界線是由一系列的山脊線連接而成的。9.4.3利用地形圖確定匯水面積

9.4.3利用地形圖確定匯水面積圖9-18確定匯水面積

9.4.3利用地形圖確定匯水面積建立數(shù)字高程模型（DEM）的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)是地形圖上點(diǎn)的三維坐標(biāo)或地形測(cè)繪的原始數(shù)據(jù)（碎部點(diǎn)三維坐標(biāo)）。常用地面測(cè)繪技術(shù)的數(shù)據(jù)采集方式?jīng)Q定了建立DEM多采用不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）法。南方CASS也采用TIN法構(gòu)建DEM。TIN是利用野外實(shí)測(cè)的所有離散地形特征點(diǎn)或地形圖圖面高程點(diǎn)構(gòu)造出由鄰接三角形組成的網(wǎng)形結(jié)構(gòu)，其構(gòu)造思路是：首先對(duì)野外根據(jù)實(shí)際地形采集的、呈不規(guī)則分布的碎部點(diǎn)進(jìn)行檢索，判斷出最貼近地面的三個(gè)相鄰離散碎部點(diǎn)，并將其連接成初始三角形；然后以初始三角形的每一條邊為基礎(chǔ)，連接鄰近碎部點(diǎn)組成新的三角形；再以新三角形的每條邊為基礎(chǔ)連接其他碎部點(diǎn)，不斷組成新的三角形；如此繼續(xù)，所有碎部點(diǎn)構(gòu)成的三角形就組成了TIN，也即建立了DEM。DEM是自動(dòng)繪制等高線的基礎(chǔ)，也是查詢高程和地表面積的基礎(chǔ)。9.4.4利用地形圖建立數(shù)字高程蟆型(DEM)利用CASS數(shù)字化成圖軟件建立DEM：?jiǎn)螕簟暗雀呔€”→“由數(shù)據(jù)文件生成”→“坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件名（.dat）”→“顯示建三角網(wǎng)過(guò)程”，得到表示DEM的TIN，如圖9-19所示。根據(jù)實(shí)測(cè)地形點(diǎn)與地形的對(duì)應(yīng)情況，可以修改TIN。建立DEM之后，還可用“三維模型”命令生成地面三維模型。圖9-20是應(yīng)用TIN生成的地面三維模型。9.4.4利用地形圖建立數(shù)字高程蟆型(DEM)9.4.4利用地形圖建立數(shù)字高程蟆型(DEM)圖9-19表示DEM的TIN圖9-20地面三維模型當(dāng)?shù)匦胃叩推鸱^大時(shí)，需要建立數(shù)字地面模型（DTM）計(jì)算其表面積。通過(guò)建立DTM，在三維空間內(nèi)將地面點(diǎn)連接為帶坡度的三角形，逐個(gè)計(jì)算三角形面積，再將每個(gè)三角形面積累加得到整個(gè)范圍內(nèi)的地表面積。在數(shù)字化成圖軟件環(huán)境下，可以根據(jù)數(shù)字地形圖的原始坐標(biāo)文件或者圖上高程點(diǎn)計(jì)算表面積。如圖9-21所示，利用CASS數(shù)字化成圖軟件，在“工程應(yīng)用（C）”菜單下選擇“計(jì)算表面積”→“根據(jù)坐標(biāo)文件”命令，根據(jù)命令行提示，選取“坐標(biāo)文件.DAT”文件，選定計(jì)算區(qū)域并輸入邊界插值間隔，如5m，即可在命令行顯示地表面積結(jié)果。9.4.5利用地形圖計(jì)算地表面積圖9-21在數(shù)字地形圖上計(jì)算地表面積9.4.5利用地形圖計(jì)算地表面積利用地形圖計(jì)算土方量9.5土木工程建設(shè)往往是對(duì)原始地形進(jìn)行必要的人工改造，使其滿足人類生存、人民生活、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)的需要。平整土地、開(kāi)山修路、挖溝修渠是常見(jiàn)的工程建設(shè)，它們均需計(jì)算土方量，對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法有適用于平整土地的DTM法、方格法和等高線法，適用于開(kāi)山修路、挖溝修渠的平均斷面法。9.5利用地形圖計(jì)算土方量圖9-22為某場(chǎng)地的地形圖，假設(shè)要求按照挖、填平衡的原則將原地貌改造成水平面，則土方量的計(jì)算步驟如下：9.5.1平整為水平場(chǎng)地圖9-22平整為水平場(chǎng)地方格法土方計(jì)算

9.5.1平整為水平場(chǎng)地

9.5.1平整為水平場(chǎng)地

(9-11)將圖9-22中各方格頂點(diǎn)的高程代入式（9-11）中，即可計(jì)算出設(shè)計(jì)高程為33.04m。在圖9-22中內(nèi)插入33.04m的等高線（圖中虛線），此即挖、填平衡的邊界線（也稱為挖填邊界線）。

9.5.1平整為水平場(chǎng)地

(9-12)將挖方和填方分別求和，即得總挖方和總填方。結(jié)果理論上應(yīng)相等，而實(shí)際計(jì)算有少量差別。挖、填土方量的計(jì)算一般在表格中進(jìn)行，通常使用Excel進(jìn)行計(jì)算。在數(shù)字化成圖軟件環(huán)境下，可以根據(jù)數(shù)字地形圖的原始坐標(biāo)文件，采用方格法計(jì)算方量。利用CASS數(shù)字化成圖軟件，在“工程應(yīng)用（C）”菜單下選擇“方格網(wǎng)土方計(jì)算”命令，根據(jù)命令區(qū)提示，選擇區(qū)域邊界線，彈出“方格網(wǎng)土方計(jì)算”對(duì)話框，如圖9-23右側(cè)所示；按照步驟打開(kāi)原始坐標(biāo)文件.DAT，選擇設(shè)計(jì)面為“平面”，輸入“目標(biāo)高程”和“方格寬度”，點(diǎn)擊“確定”，即可得到如圖9-23左側(cè)所示的結(jié)果。9.5.1平整為水平場(chǎng)地圖9-23方格網(wǎng)土方計(jì)算

9.5.1平整為水平場(chǎng)地

9.5.2整理為傾斜面圖9-24平整為傾斜場(chǎng)地方格法土方計(jì)算

9.5.2整理為傾斜面

9.5.2整理為傾斜面在數(shù)字化成圖軟件環(huán)境下，設(shè)計(jì)面是傾斜面時(shí)方量計(jì)算的操作步驟與平面時(shí)的基本相同，區(qū)別在于“方格網(wǎng)土方計(jì)算”對(duì)話框中“設(shè)計(jì)面”欄中選擇“斜面【基準(zhǔn)點(diǎn)】”或“斜面【基準(zhǔn)線】”，可參考圖9-23。如果選擇“斜面【基準(zhǔn)點(diǎn)】”，則需要輸入坡度、基準(zhǔn)點(diǎn)和斜坡設(shè)計(jì)面向下方向線上某一點(diǎn)的坐標(biāo)，以及基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程，才可進(jìn)行計(jì)算。如果選擇“斜面【基準(zhǔn)線】”，則需要輸入坡度并選取基準(zhǔn)線上的兩個(gè)點(diǎn)以及基準(zhǔn)線向下方向線上的一點(diǎn)，并輸入基準(zhǔn)線上兩個(gè)點(diǎn)的設(shè)計(jì)高程，才可進(jìn)行計(jì)算。9.5.2整理為傾斜面地形圖在土木工程中的應(yīng)用9.6地形圖在土木工程中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，可以說(shuō)，土木工程離不開(kāi)地形圖。下面主要介紹地形圖應(yīng)用的四個(gè)方面。9.6地形圖在土木工程中的應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)設(shè)備能夠推移大量的土方，在許多情況下，有可能將建設(shè)用地完全推平，消滅用地上的所有高低起伏。但是，很多事實(shí)證明，劇烈改變地形的自然形態(tài)，僅在特殊場(chǎng)合下才是合理的，因?yàn)檫@種做法需要花費(fèi)大量的資金，更主要的是破壞了周圍的自然環(huán)境，如地下水、土層、植物生態(tài)和地區(qū)的景觀環(huán)境。這就要求在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分考慮地形特點(diǎn)，進(jìn)行合理的豎向規(guī)劃。例如，當(dāng)?shù)孛嫫露葹?.5%~5%時(shí)，應(yīng)盡可能沿等高線方向布置較長(zhǎng)的建筑物，這樣，房屋的基礎(chǔ)工程較為節(jié)約，道路和聯(lián)系階梯也容易布置。9.6.1建筑設(shè)計(jì)中的地形圖應(yīng)用現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)要求充分考慮現(xiàn)場(chǎng)的地形特點(diǎn)，不劇烈改變地形的自然形態(tài)，使設(shè)計(jì)的建筑物與周圍景觀環(huán)境比較自然地融為一體。這樣既可以避免開(kāi)挖大量的土方，節(jié)約建設(shè)資金，又可以不破壞周圍的自然環(huán)境。地形對(duì)建筑物布置的間接影響主要考慮自然通風(fēng)和日照效果兩方面。9.6.1建筑設(shè)計(jì)中的地形圖應(yīng)用由地形和溫差形成的地形風(fēng)，常見(jiàn)的有山陰風(fēng)、順坡風(fēng)、山谷風(fēng)、越山風(fēng)和山啞風(fēng)等，往往對(duì)建筑通風(fēng)起主要作用。在不同地區(qū)布置建筑物時(shí)，需結(jié)合地形特點(diǎn)并參照當(dāng)?shù)貧庀筚Y料加以研究，合理布置。為達(dá)到良好的通風(fēng)效果，在迎風(fēng)坡，高建筑物應(yīng)置于坡上；在背風(fēng)坡，高建筑物應(yīng)置于坡下。建筑物斜列布置在鞍部?jī)蓚?cè)迎風(fēng)坡面，可充分利用啞口風(fēng)，取得較好的自然通風(fēng)效果。建筑物布列在山堡背風(fēng)坡面兩側(cè)和正下坡，可利用繞流和渦流，獲得較好的通風(fēng)效果。在平地，日照效果與地理位置、建筑物朝向和高度、建筑物間隔有關(guān)；而在山區(qū)，日照效果除了與上述因素有關(guān)，還與周圍地形、建筑物處于向陽(yáng)坡或背陽(yáng)坡、地面坡度大小等因素密切相關(guān)。因此，山區(qū)的日照效果問(wèn)題就比平地的復(fù)雜得多，必須對(duì)山區(qū)的每個(gè)建筑物進(jìn)行具體的分析來(lái)決定其布置。9.6.1建筑設(shè)計(jì)中的地形圖應(yīng)用在建筑設(shè)計(jì)中，既要珍惜良田好土，盡量利用薄地、荒地和空地，又要滿足投資省、工程量少和使用合理等要求。例如，建筑物應(yīng)適當(dāng)集中布置，以節(jié)省農(nóng)田，節(jié)約管線和道路；建筑物應(yīng)結(jié)合地形靈活布置，以達(dá)到省地、省工、通風(fēng)和日照效果都好的目的；公共建筑應(yīng)布置在小區(qū)的中心；對(duì)不宜建筑的區(qū)域，要因地制宜地利用起來(lái)，可在陡坡、沖溝、空隙地和邊緣山坡上建設(shè)公園和綠化地；自然形成或由采石、取土形成的大片洼地或坡地，因其高差較大，可用來(lái)布置運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和露天劇場(chǎng)；高地可設(shè)置氣象臺(tái)和電視轉(zhuǎn)播站等。建筑設(shè)計(jì)中所需要的上述地形信息，大部分都可以在地形圖中找到。9.6.1建筑設(shè)計(jì)中的地形圖應(yīng)用選擇自來(lái)水廠的廠址時(shí)，要根據(jù)地形圖確定位置。若廠址設(shè)在河流附近，則要考慮廠址在洪水期內(nèi)不會(huì)被水淹沒(méi)，在枯水期內(nèi)又能有足夠的水量。水源離供水區(qū)不應(yīng)太遠(yuǎn)，供水區(qū)的高差不應(yīng)太大。在地面坡度為0.5%~1%的地段，比較容易排除雨水；在地面坡度較大的地區(qū)內(nèi)，要根據(jù)地形分區(qū)排水。由于雨水和污水的排除是靠重力在溝管內(nèi)自流的，因此溝管應(yīng)有適當(dāng)?shù)钠露取Ｔ诓荚O(shè)排水管網(wǎng)時(shí)，要充分利用自然地形，如雨水干溝應(yīng)盡量設(shè)在地形低處或山谷線處，這樣既能使雨水和污水暢通自流，又能使施工的土方量最小。在防洪、排澇、涵洞和涵管等工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)常需要在地形圖上確定匯水面積作為設(shè)計(jì)的依據(jù)。9.6.2給排水設(shè)計(jì)中的地形圖應(yīng)用在建