8地理空間信息的應用.ppt

1、第9章 地形圖的應用,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,2,9.1 概述 9.2 地形圖應用的基本知識 9.3 面積量算 9.4 在地形圖上按一定方向繪制斷面圖 9.5 地形圖在平整場地中的應用 9.6 地理信息系統(tǒng)在城市管理中的應用,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,3,地理信息系統(tǒng)GIS,數(shù)字化測繪 基礎(chǔ)地理信息, 應用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和相關(guān)應用軟件, 直接應用地形圖,9.1 概述,基礎(chǔ)地理信息 GIS 應用,計算機軟硬件 GIS,地理信息的應用,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,4,9.2 地形圖應用的基本

2、知識,教學要求： 掌握地形圖應用的基本內(nèi)容及地形圖在工程勘測規(guī)劃設計工作中的應用，會用幾種常用的方法在地形圖上測定圖形的面積。 本章重點 ： 地形圖應用的基本內(nèi)容，地形圖在工程規(guī)劃設計工作中的應用。,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,5,地形圖的主要用途,地形圖應用于廣泛的領(lǐng)域，如國土整治、資源勘 測、城鄉(xiāng)建設、交通規(guī)劃、土地利用、環(huán)境保護、 工程設計、礦藏采掘、河道整理、等，可在地形圖 上獲取詳細的地面現(xiàn)狀信息。在國防和科研方面， 更具重大用途。 數(shù)字化地形圖使地形圖在管理和使用上體現(xiàn)出圖 紙地形圖所無法比擬的優(yōu)越性。,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土

3、建學院測量工程系,6,一、確定點位的平面坐標 根據(jù)地形圖上的方格網(wǎng)，可以求出地面上任意點位的平面坐標。 求M點的坐標。先將M點所在的小方格用虛線連接，即得正方形abcd，從圖中可以看出，a點坐標為： Xa=3265100 ，Ya= 20 612400 量取ag、ae的長度（注意：應按比例化算成實地距離），則M點的坐標為： Xm = Xa + （ag /ad）*100 Ym = Ya + （ae / ab）*100,地形圖應用的基本知識,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,7,Xa,Ya,點位的坐標量測,x,y,a,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量

4、工程系,8,二、確定兩點之間的距離 假設須測出已知點A（Xa、Ya）B（Xb、Yb）之間的距離D，有兩種方法。 1)：圖量法，按比例化算成實地距離。 2)：用公式計算：,地形圖應用的基本知識,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,9,三、確定某一直線的坐標方位角 (1)圖解法：確定直線12的方位角?？梢灾苯佑昧拷瞧髁咳?。 (2)解析法 ： 如圖所示，當知道1、2點的坐標時，公式計算：,地形圖應用的基本知識,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,10,例：在圖上量得A、B坐標為：,求DAB、AB。,DAB,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學

5、 土建學院測量工程系,11,四、確定點位的高程 如果某點位置恰好位于一條等高線上，則這點的高程就等于該等高線的高程。如果某點的點位位于兩條等高線之間，則可以用線性比例內(nèi)插法計算。如圖所示:,地形圖應用的基本知識,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,12,五、在地形圖上量取曲線長度 利用曲線計測定 六、在地形圖上確定某一直線的坡度 要確定地面AB的坡度，可以在圖上量測兩點之間的水平距離D與高差h則其坡度i為：,地形圖應用的基本知識,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,13,四.點位的高程和兩點間的坡度量測,四.點位的高程和兩點間的坡度量測 在等

6、高線地形圖上進行量測,1.點位高程：可根據(jù)等高線目估 HE=51.0m, HF=48.3m, HG=51.9m,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,14,七、按限制坡度選定最短路線 在一些工程建設過程中，常遇到坡度限制問題。利用地形圖就可以根據(jù)限制的坡度選擇規(guī)劃最佳的路線。 例如，從山腳A點到山頂修一條公路，限制坡度i=5 。圖的比例尺為1:2000，等高距h為2米，要滿足設計要求，可先求出路線在相鄰等高線之間的最小平距d ， d =h /（i M）= 2 /（0.05*2000）= 0.02米 然后，以A為圓心，d為半徑作弧，交等高線于1點，再以1點為圓心，d為半徑

7、作弧交等高線于2點，如此直到線路到達山頂，然后把相鄰點連接起來，即為所求的最短路線，如果相鄰等高線之間的平距大于d時，說明地面坡度小于限制坡度。 有時可按實際情況反復比較不同的方案，選擇其中施工方便、經(jīng)濟合理的一條。,地形圖應用的基本知識,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,15,地形圖的基本應用按限制坡度選定最短路線,可按實際情況反復比較不同的方案，選擇其中施工方便、經(jīng)濟合理的一條。,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,16,在圖上設計等坡度線,例：要在A、B間選定一條滿足坡度為 的最短路線。,解：由坡度公式 ：,當相鄰兩根等高線之間的 圖

8、上 d 30毫米時，地面坡 度 i 3.33%。取d =30毫米 作圖時，A、B間路線最短。,P270 圖9-11,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,17,地形圖的基本應用,八、 確定匯水面積 如圖所示，匯水面積的分界線為山脊線，圖中虛線和AB圍起來部分為匯水區(qū)域。只要測出圍起來的面積即可。測出面積的方法有格網(wǎng)法和利用求積儀直接測出。見面積量算。,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,18,9.3 面積量算,一、透明方格紙法 二、平行線法 三、解析法 四、求積儀法 五、直接利用幾何圖形計算面積,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學

9、院測量工程系,19,一、透明方格紙法,透明方格紙法 計算曲線內(nèi)的面積，先將毫米透明方格紙覆蓋在圖形上，數(shù)出圖形內(nèi)完整的方格數(shù)n1和不完整的方格數(shù)n2，則面積可按下式計算,n2圖形邊界所占的方格數(shù),n1為圖形邊界所包圍的方格個數(shù),M為比例尺分母,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,20,二、平行線法,將繪有等距平行線的透明紙覆蓋在圖形上。則相鄰兩平行線間截割的圖形面積可近似視為梯形。梯形的高為平行線間距h，圖形截割各平行線的長度，則各梯形面積分別為：,圖形總面積：,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,21,三、解析法,如果圖形為任意多邊形，且各

10、頂點的坐標已在圖上量出或?qū)嵉販y定，可利用各點 坐標以解析法計算面積。如圖1234點分別向Y軸作垂線，由梯形面積加減可以得到圖形1234圍起的圖形面積A為：,整理得下式,展開后得下式 ：,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,22,三、解析法,若n邊形各頂點投影于X軸時，則圖形面積公式可以寫為下式：,對于任意n邊形，可以 寫出面積計算的通用公式：,當i=1，yi-1=yn;當i=n，yi+1=y1。,當i=1，xi-1=xn;當i=n，xi+1=x1。,編寫程序時的實用公式,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,24,四、求積儀法,求積儀是一種專門

11、供圖上量算面積的儀器， 其優(yōu)點是操作簡便、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。 求積儀有機械求積儀)和電子求積儀兩種。,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,25,求積儀法- 機械求積儀,1) 機械求積儀 機械求積儀是一種利用積分原理在圖紙上測定不規(guī)則圖形面積的完全機械裝置， 它結(jié)構(gòu)簡單，售價低廉，便于使用。 機械求積儀由極臂、描跡臂和計數(shù)器三部分組成。,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,26,求積儀法- 機械求積儀,求積儀的使用方法 ： F是所量面積，P是分劃值，U是起點和終點讀數(shù),2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)

12、大學 土建學院測量工程系,27,求積儀法-電子求積儀,2) 電子求積儀 圖所示為日本KOIZUMI(小泉)公司生產(chǎn)的KP-90N電子求積儀， 儀器是在機械裝置動極、動極軸、跟蹤臂(相當于機械求積儀的描跡臂)等的基礎(chǔ)上， 增加了電子脈沖記數(shù)設備和微處理器，能自動顯示測量的面積， 面積測量的相對誤差為1/1000,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,28,地籍中的用地面積計算 由計算機地籍管理軟件自動計算,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,29,9.4 在地形圖上按一定方向繪制斷面圖,一、按指定方向繪制縱斷面圖 在進行道路、隧道、管線等工程設計

13、時，需要了解兩點之間的地面起伏情況，這時，可根據(jù)地形圖中的等高線來繪制斷面圖。,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,30,按指定方向繪制縱斷面圖,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,31,二、按設計線路繪制縱斷面圖,在道路、管線等工程設計中，為確定線路的坡度和里程，要按設計線路繪制縱斷面圖。ABCD為一線路，需要沿此方向繪縱面圖。 首先在圖紙下方或方格紙上繪出兩垂直的直線，橫軸表示距離，縱軸表示高程。 然后在地形圖上，從A點開始，沿線路方向量取兩相鄰等高線間的平距，按一定的比例尺，將各點依次繪在橫軸上，得A、1、215、D點的位置。 再從地形

14、圖上求出各點的高程，根據(jù)對應點高程在縱軸上找出相應的數(shù)值，根據(jù)橫軸、縱軸即可在圖中找出相應的點，最后，將相鄰垂線上的高程點用平滑的曲線連接起來，即得路線ABCD方向的縱斷面圖。,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,32,按設計線路繪制縱斷面圖,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,33,9.5 地形圖在平整場地中的應用,場地平整有兩種情形： 一、要求平整成水平面，土方量的計算 二、要求按設計等高線整理成傾斜面，土方量的計算,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,34,一、要求平整成水平面，土方量的計算,下圖所示為某場地的

15、地形圖，假設要求將原地貌按照挖填平衡的原則改造成水平面，土方量的計算步驟如下： 1、 在地形圖上繪制方格網(wǎng) 方格網(wǎng)大小取決于地形的復雜程度、地形圖比例尺的大小和土方計算的精度要求， 一般地，方格邊長為圖上2cm,相當于地面10M*10M,20M*20M。,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,35,一、要求平整成水平面，土方量的計算,第一步在地形圖上繪制方格網(wǎng) 地面10M*10M 20M*20M,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,36,一、要求平整成水平面，土方量的計算,2、計算各方格頂點的高程 用線性內(nèi)插法求出，并注記在相應頂點的右上方，如

16、圖所示。,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,37,一、要求平整成水平面，土方量的計算,第二步計算各方格頂點的高程,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,38,一、要求平整成水平面，土方量的計算,3、計算設計高程 “挖、填平衡”。先將每一方格頂點的高程加起來除以4，得到各方格的平均高程，再把每個方格的平均高程相加除以方格總數(shù)，就得到設計高程H。,Hi-每個方格的平均高程 n-方格總數(shù),2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,39,一、要求平整成水平面，土方量的計算,第三步“挖、填平衡”，計算設計高程 H0=33.04m,H

17、i-每個方格的平均高程,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,40,一、要求平整成水平面，土方量的計算,分析H的計算過程，可以發(fā)現(xiàn)： 角點的高程使用一次- 邊點的高程使用二次- 拐點的高程使用三次- 中點的高程使用四次- 因此設計高程H?？梢员磉_為：,權(quán)為1/4,權(quán)為2/4,權(quán)為3/4,權(quán)為4/4,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,41,一、要求平整成水平面，土方量的計算,4計算挖、填高度并繪制填挖邊界線 根據(jù)設計高程和方格頂點的高程，可以計算出每一方格頂點的挖、填高度，即：,將圖中各方格頂點的挖、填高度寫于相應方格頂點的左上方。正號為挖深，

18、負號為填高。,根據(jù)各方格頂點的挖、填高度繪制填挖邊界線。,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,42,一、要求平整成水平面，土方量的計算,第四步計算挖、填高度,繪制挖填 邊界線,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,43,一、要求平整成水平面，土方量的計算,5計算挖、填土方量 挖、填土方量可按角點、邊點、拐點和中點分別按下式列表計算。正號為挖，負號為填。,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,44,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,45,利用Excel表格 計算填、挖 土方量,2020年8月31

19、日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,46,1.繪制設計傾斜面等高 線； 2.確定填挖邊界線(相 同高程的原地面等高 線與設計等高線交點 的連線) ；,二、要求按設計夠高線整理成傾斜面,3.在地形圖上繪小方格 (一 般取2厘米邊長)，編號； 4.計算方格頂點的填挖值(挖 為+,填為-)： 填挖值=方格頂點的原地面標高-方格頂點的設計地面標高 5.計算每格填、挖土方量；計算填、挖土方總量。,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,47,2020年8月31日星期一,湖北工業(yè)大學 土建學院測量工程系,48,將地面整理為傾斜面 將原地形整理成某一坡度的傾斜面，一般可根據(jù)挖、填平衡的原則，繪制出設計傾斜面的等