測量之大比例尺地形圖的測繪

測量課件之大比例尺地形圖的測繪第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第七章大比例尺地形圖的測繪

在大區(qū)域內或整個地球范圍內測圖時，必須將地面各點投影到地球橢圓體面上，然后，用特殊的投影方法展繪到圖紙上，這樣制成的圖稱為地圖。地圖上各處的比例尺是不同的，而平面圖上各處的比例尺是相同的。第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月二、圖的比例尺圖上某一線段的長度與地面上相應線段的水平長度之比，稱為圖的比例尺(縮尺)。1數(shù)字比例尺凡比例尺用分子為1，分母為整數(shù)的分數(shù)表示的，稱為數(shù)字比例尺。設圖上的線段長度為S，地面上相應線段的水平長度為l，M為比例尺的分母，則圖的數(shù)字比例尺為：第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2圖示比例尺一般說來，在圖上除寫有數(shù)字比例尺外，還有用線段表示的比例尺，這就是圖示比例尺。它的優(yōu)點是，可以減少計算和避免圖紙變形的影響。圖示比例尺，有直線比例尺和復式比例尺兩種。最常用的是直線比例尺。地形圖按比例尺的不同，可以分為大、中、小三種。1∶500、1∶1000、1∶2000、1∶5000的地形圖，稱為大比例尺圖；1∶1萬、1∶25萬、1∶5萬、1∶10萬的地形圖，稱為中比例尺圖；1∶20萬、1∶50萬、1∶100萬的地形圖，稱為小比例尺圖。第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3地形圖比例尺精度測量有誤差，人眼繪圖亦有誤差。人眼分辨角值為60″，在明視距離(25cm)內辨別兩條平行線間距為0.1mm，區(qū)別兩個點的能力為0.15mm。因此，通常將0.1mm稱為人眼分辨率。地形圖上0.1mm所表示的實地水平長度，稱為地形圖的比例尺精度。地形圖的比例尺精度與量測關系有二：其一，根據(jù)地形圖比例尺確定實地量測精度，如在比例尺為1∶500的地形圖上測繪地物，量距精度只需達到±5cm即可；其二，可根據(jù)用圖需要表示地物、地貌的詳細程度，確定所選用地形圖的比例尺。如要求測量能反映出量距精度為±10cm的圖，應選比例尺為1∶1000的地形圖。第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月三、地形圖符號地形，就是地物和地貌的總稱。地物指的是地球表面各種自然物體和人工建(構)筑物；地貌是指地球表面高低起伏的形態(tài)。地形測量工作者的任務，就是把錯綜復雜的地形測量出來，并用最簡單、明顯的符號表示在圖紙上，最后完成一張與實地相似的地形圖，上述符號稱為地形圖符號。地形圖符號可分為：地物符號、地貌符號和注記符號三大類。地形圖符號的大小和形狀，均視測圖比例尺的大小不同而異。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與排列等，都有一定的格式，總稱為圖式。

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(一)地物符號1比例符號將地面上實物的輪廓，按測圖比例尺縮小，然后繪制在圖上的符號稱為比例符號，又稱輪廓符號。2非比例符號當?shù)匚锏妮喞苄?，以致于不能按照測圖比例尺縮小，但這些地物又很重要，不能舍掉時，則需按統(tǒng)一規(guī)定的符號描繪在圖上，這種符號稱為非比例符號。非比例符號在地形圖上的位置，必須與實物位置一致，應該規(guī)定符號的定位點。3線狀符號凡是長度能依比例，而寬度不能縮繪的狹長地物符號，稱為線狀符號或半比例符號。這種符號的長度依真實情況測定，而其寬度和符號樣式有專門規(guī)定。第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

(二)地貌符號最常用的地貌符號是等高線。

(三)注記符號注記符號是地物符號和地貌符號的補充說明，可用文字、數(shù)字或線段表示。第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月四、地形圖的圖幅、圖號和圖廓

(一)圖幅圖幅指圖的幅面大小，即一幅圖所測繪地貌、地物的范圍。圖幅形狀有梯形和矩形兩種，其確定圖幅大小方法各不相同。

(二)圖名一般地形圖的圖名，是用本幅圖內最大的城鎮(zhèn)、村莊、名勝古跡或突出的地物、地貌的名稱來表示，圖名寫在圖幅上方中央。

(三)圖號在保管、使用地形圖時，為使圖紙有序地存放和便于檢索，要將地形圖進行編號。此編號稱為地形圖圖號。圖號標注在圖幅上方圖名之下。

(四)接圖表接圖表是本幅圖與相鄰圖幅之間位置關系的示意圖，供查找相鄰圖幅之用。接圖表的位置是在圖幅左上方，它給出了與本幅相鄰八幅圖的圖名。第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

(五)圖廓圖廓有內外圖廓之分，內圖廓線就是測量邊界線。內圖廓之內繪有10cm間隔互相垂直交叉的短線，稱為坐標格網(wǎng)。矩形圖幅內圖廓線也是公里格網(wǎng)線。梯形分幅圖廓線為經緯線。因受子午線收斂角影響，經緯線方向與坐標網(wǎng)格方向不一致。故在1∶10萬及其以下比例尺地形圖圖廓內既有公里格網(wǎng)又有經緯線，大于1∶5萬比例尺地形圖上則不繪經緯線。其圖廓點坐標用查表方法找出。外圖廓線是一幅圖最外邊界線，以粗實線表示。外圖廓線外，除了有接圖表、圖名、圖號，尚應注明測量所用的平面坐標系、高程坐標系、比例尺、測繪日期和測繪單位等。第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7-2地貌與等高線一、等高線原理等高線，就是地面上高程相等的各相鄰點所連成的閉合曲線，也就是水平面(嚴格來說應是水準面)與地面相截所形成的閉合曲線。我們日常見到的池塘或蓄水庫的水面與岸邊的交線，就是一條等高線。第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月二、等高距和等高線平距相鄰等高線間的高差，稱為等高距(或稱等高線間隔)。相鄰等高線在水平面上的垂直距離，稱為等高線平距?！兑?guī)范》規(guī)定，在一個測區(qū)內只能采用一種等高距。用等高線表示地貌時，對于等高距的選擇，具有重要意義。因此，在選擇等高距時，應結合圖的用途、比例尺以及測區(qū)地形坡度的大小等多種因素綜合考慮。第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月三、典型地貌的等高線凡是凸出而且高于四周的高地稱為山地，高大的稱為山峰，矮小的稱為山丘。比周圍地面低，而且經常無水的地勢較低的地方稱為凹地，大范圍低地稱為盆地，小范圍低地稱為洼地。山脊是從山頂?shù)缴侥_的凸起部分，山脊最高點間的連線稱為山脊線。以等高線表示的山脊是等高線凸向低處，雨水以山脊為界流向兩側坡面，故山脊線又稱分水線。山谷是沿著一個方向延伸下降的洼地。山谷中最低點連成的谷底線稱為山谷線或集水線。第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月從上述幾種典型地貌的等高線可以看出：山丘和盆地的等高線都是閉合曲線，兩者形狀很相似。為了區(qū)別起見，必須在等高線上注記高程或畫出示坡線。示坡線是垂直于等高線而指向下坡的短線。山脊和山谷的等高線，都是朝著一個方向凸出的曲線，兩者的形狀也很相似。但是，山脊的等高線是向著山脊線降低的方向凸出，山谷的等高線則是向著山谷線升高的方向凸出。山脊和山谷，同樣可以根據(jù)等高線上的高程注記或畫示坡線來加以區(qū)別。第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月四、等高線的特性根據(jù)前述用等高線表示地貌的情況，可以歸納等高線的特性如下：

(1)在同一條等高線上的各點，其高程相等；

(2)等高線必定是一條閉合曲線，不會中斷，由于一幅圖所示的范圍有限，如在本圖幅內不閉合，則在相鄰圖幅內仍最終自成閉合；

(3)一條等高線不能分叉為兩條；不同高程的等高線，不能相交或者合并成一條；在懸崖處的等高線雖然相交，但必須有兩個交點；

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(4)等高線愈密則表示坡度愈陡，等高線愈稀則表示坡度愈緩，等高線之間平距相等則表示坡度相等；

(5)經過河流的等高線不能直接跨越而過，應該在接近河岸時，漸漸折向上游，直到與河底等高處才能越過河流，然后再折向下游漸漸離開河岸；

(6)等高線通過山脊線時，與山脊線成正交，并凸向低處；等高線通過山谷線時，則應與山谷線成正交，并凸向高處。第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月五、等高線的種類

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

2計曲線：為了用圖方便，每隔四級首曲線描繪一根較粗的等高線，稱為計曲線(或加粗等高線)。地形圖上只有計曲線注記高程，首曲線上不注記高程。

3間曲線：當首曲線不能詳細表示地貌特征時，則需在首曲線間加繪間曲線。其等高距為基本等高距的1/2，故也稱半距等高線，一般用長虛線表示

4助曲線：如采用了間曲線仍不能表示較小的地貌特征時，則應當在首曲線和間曲線間加繪助曲線。其等高距為基本等高距的1/4，一般用短虛線表示。第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月六、等高線的描繪方法用等高線表示地貌的程序是先測定后繪圖。測定對象是地貌的特征點。所謂地貌特征點是指山頂、鞍部、山脊線與山谷線上的坡度變換點和山腳點、山腳坡度變換點和山坡面傾斜變換點等。將測定的地貌特征點的平面位置按比例尺以垂直投影方法縮繪到圖紙上，并在其旁注記該點高程(高程注記按圖式規(guī)定)。

1連接地性線山頂、鞍部、山腳點與地性線，這些地貌因素決定著山脈的大小、形狀和走向。自山頂至山腳用細實線連接山脊線上各變坡點，用細虛線將山谷線上各變坡點連結。通常地貌形態(tài)是山脊與山谷間隔排列，即兩條分水線夾一條合水線，兩條山谷線夾一條山脊線。

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2求等高線通過點地性線上各點均為坡度變換點，即相鄰兩點之間為同一坡度。通常變坡點高程不等于基本等高線高程，需要先求出等高線通過點，再求出基本等高線的位置。在兩個變坡點之間的等高線通過點的高程可按比例內插求得。

3勾繪等高線在繪圖現(xiàn)場圖紙上連接地性線，求等高線通過點與勾繪等高線。應邊測邊繪等高線，對照實地勾繪等高線可逼真地顯示地貌形態(tài)，并便于檢查測繪中的各種錯誤。對照實地勾繪等高線時要運用概括原則。山坡面上小起伏與變化，按等高線總體走向進行制圖綜合。如果在平坦地區(qū)測圖，很大范圍內繪不出一條等高線。為表示地面起伏，則需用高程碎部點表示。高程碎部點簡稱高程點。平坦地區(qū)有地物時則以地物點高程為高程碎部點，無地物時則應單獨測定高程碎部點。第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7-3常規(guī)測圖方法地形圖測繪是表示地面點位置及各地面點之間相互位置關系的圖解方法，也是將地面點測量成果圖解地繪在圖上。地形圖測繪分為測量和繪圖兩大步驟。地形圖測繪是對地物、地貌特征點(亦稱碎部點)進行測繪。地形圖測繪亦稱碎部測量，測定出各碎部點的平面位置和高程并按比例縮繪于圖紙上。由于按規(guī)定比例尺縮繪，圖上碎部點連接成圖形與實地碎部點連接圖形呈相似關系，其相似比值即為地形圖比例尺數(shù)值。第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月一、測圖前的準備工作測圖前，須踏勘了解測區(qū)的地形，抄錄控制點的平面及高程成果，了解其完好的程度。檢查和校正儀器，準備工具材料，擬定作業(yè)計劃以及在圖紙上繪制坐標格網(wǎng)、圖廓線和展繪控制點。1圖紙地形測圖一般選用一面打毛的乳白色半透明聚脂薄膜圖紙。當缺乏聚脂薄膜圖紙時，可選用優(yōu)質的繪圖紙作為原圖紙進行測繪。2繪制坐標格網(wǎng)為了準確地將控制點(圖根點)展繪在原圖上，首先要在測圖紙上精確地繪制10cm×10cm的直角坐標方格網(wǎng)。展繪方格網(wǎng)可用直角坐標展點儀、格網(wǎng)尺等專用工具，當缺少這類工具時，也可以用比較精確的直尺按對角線法進行。第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3展繪控制點展繪控制點時，首先確定該點所在的方格，再在方格內確定點的精確位置。全部點展繪好后，要用比例尺在圖紙上量取所繪控制點之間的相鄰距離，比較是否與實際距離相符，其限差為±0.3mm，對超過限差的控制點應重新展繪。第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月二、小平板儀測圖原理小平板儀構造很簡單，主要由圖板，照準器和三角架所組成。附件有對點器和長盒羅盤。設地面上有A、B、C三點，需將這三點展繪到圖紙上，B為測站。在B點安置一塊貼有測圖紙的平板，板面水平，將圖紙上的b點對中實地的B點。設通過BA和BC兩方向的豎直面與平板的交線為bm和bn，則這兩交線的夾角即為∠ABC的水平投影。若同時又用視距法(參見第四章第六節(jié))或測距儀測出BA和BC的水平距離，并按一定的比例尺在bm和bn方向線上畫出a、c兩點，則圖上a、b、c三點組成的圖形就與地面A、B、C三點的水平投影相似，此即為平板儀測量的原理。

第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月小平板儀的安置主要包括對點、整平和定向三項工作。對點，就是使圖板上的控制點(如b點)和實地相應的控制點(如B點)在同一鉛垂線上；整平，就是將圖板置于水平位置；定向，就是使圖上的方向線(如ba線)與地面上的相應方向線(如BA)在同一豎直面內。準備工作完成后并了解了測圖原理后，就可以進行野外測圖。測繪地物和地貌的工作，又稱為碎部測量，其主要工作是測繪地物和地貌特征點的位置。第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月三、經緯儀測繪法經緯儀測繪法的實質是按極坐標定點進行測圖。觀測時先將經緯儀安置在測站上，繪圖板安置于測站旁，用經緯儀測定碎部點的方向與已知方向之間的夾角、測站點至碎部點的距離和碎部點的高程。然后根據(jù)測定數(shù)據(jù)用量角器和比例尺把碎部點的位置展繪于圖紙上，并在點的右側注明其高程，再對照實地描繪地形。操作步驟如下：(1)安置儀器量取儀器高i，填入記錄手簿。(2)定向置水平度盤讀數(shù)為0°00′00″，后視另一控制點B。(3)立尺立尺員依次將尺立在地物、地貌特征點上。(4)觀測轉照準部，瞄準標尺，讀視距間隔l，中絲讀數(shù)V，豎盤讀數(shù)L和水平角β。第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)記錄將測得的視距間隔、中絲讀數(shù)、豎盤讀數(shù)和水平角依次填入手簿。(6)計算依據(jù)視距Kl，豎盤讀數(shù)L或豎直角a，計算出碎部點的水平距離和高程。(7)展繪碎部點用細針將量角器的圓心插在圖上測站點處，轉動量角器，將量角器上等于β角值的刻劃線對準起始方向線，此時量角器的零方向便是碎部點C的方向，然后用測圖比例尺按測得的水平距離在該方向上定出點c的位置，并在點的右側注明其高程。用光電測繪儀來代替上述的經緯儀測角和視距測量，稱為光電測距儀測繪法，其測繪步驟和計算繪圖過程與經緯儀測繪法類似。第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月四、小平板儀與經緯儀聯(lián)合測圖法這種方法的特點是將小平板儀安置在測站上，以描繪測站至碎部點的方向，而將經緯儀安置在測站旁邊，以測定經緯儀至碎部點的距離和高差。最后用方向與距離交會的方法定出碎部點在圖上的位置。第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月具體作法如下：如圖，先將經緯儀安置在距測站A1～2m的A′點，量得AA′的距離和經緯儀的高度i。立尺于A點上，經緯儀視線水平時瞄準尺子并讀取中絲讀數(shù)l，求得A′點的高程(HA′=HA+l-i)。然后將小平板儀安置于A點上，以圖紙上已知直線ab瞄準B點進行定向。再用照準器瞄準經緯儀的垂球線，在圖紙上畫出方向線aa′并按測圖比例尺將A′點縮繪在圖上，定出a′點。測圖時，觀測員以照準器直尺邊緣切于圖上a點，瞄準碎部點Ｃ的尺子，在圖紙上畫出方向線ac。此時騁且裁樽跡玫悖檬泳嚳ú獬鯝′點至Ｃ點的水平距離和高差。在圖紙上以a′為圓心，以A′Ｃ的距離為半徑，與ac方向交出c點，點旁注以高程。同法，可測得其他碎部點的位置第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月五、鉛筆原圖的繪制1地物描繪地物要按地形圖圖式規(guī)定的符號表示。房屋輪廓線需用直線連接起來，而道路、河流的彎曲部分則要逐點連成光滑的曲線。不能依比例描繪的地物，應按規(guī)定的非比例符號表示。2地貌符號-----等高線的勾繪勾繪等高線時，首先用鉛筆輕輕描繪出山脊線、山谷線等地性線，再根據(jù)碎部點的高程內插等高線通過的點，然后勾繪等高線第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7-4數(shù)字化測圖技術介紹數(shù)字化測圖技術的實質是解析法測圖，將地形圖信息通過電子測量儀器或數(shù)字化轉化為數(shù)字量輸入計算機，以數(shù)字形式存儲在磁盤上，從而便于傳輸與直接獲取地形的數(shù)量指標，需要時通過顯示屏顯示或用繪圖儀繪制出線劃地形圖。Ｏ數(shù)字化測圖常用的儀器是全站儀(參見第四章第七節(jié))，或者使用常規(guī)經緯儀、測距儀配合電子手簿，或者使用便攜機現(xiàn)場展點等方法。數(shù)字化測圖的流程圖如圖。第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月全站儀數(shù)字化測圖方法的過程和特點:1編碼為使計算機識別地物、地貌，首先要將地物、地貌按地形圖圖式分類，例如可用三位整數(shù)進行編碼。第一位數(shù)為地形要素的類別碼，后兩位數(shù)是地形要素的順序編號。如100為測量控制點類，104為導線點，105為三角點等。

2野外數(shù)據(jù)采集野外數(shù)據(jù)采集時，既要記錄距離、水平角和豎直角，同時還要記錄點號、編碼、連接點和連接線型四種信息。其中連接點是記錄與觀測點相連接的點號，連接線型是記錄測點與連接點之間是以直線、曲線還是以圓弧相連。第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3數(shù)據(jù)處理與檢索

(1)先對控制點進行平差處理，求出坐標，再計算出各碎部點的坐標。

(2)對野外記錄在電子手簿中的數(shù)據(jù)和繪圖信息傳輸?shù)轿C中進行處理。

4繪圖繪圖程序根據(jù)輸入的比例尺、圖廓坐標、已生成的坐標文件和連接信息文件，按編碼分類，分層進入房屋、道路、水系、獨立地物、植被及地貌等各層，進行繪圖處理，生成繪圖命令，并在屏幕上顯示所繪圖形，再按人的判斷，對屏蔽圖形作最后的檢索、修改。將實地采集的地物、地貌特征點的坐標，經過檢索處理，由計算機將各點自動生成不規(guī)則的三角網(wǎng)，建立起數(shù)字地面模型。該模型的核心是可以根據(jù)任一點的平面坐標用內插法來求得該點的高程。據(jù)此可以內插繪制等高線和斷面圖，為道路、管線、水利等工程設計服務。第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月7-5航空攝影測量簡介航空攝影測量是利用航空攝影相片測繪地形圖的一種方法，與手工常規(guī)測圖相比，它不僅可將大量外業(yè)測量工作改到室內完成，還具有成圖速度快、精度均勻、成本低、不受氣候季節(jié)限制等優(yōu)點。因此，國家測繪部門采取這種方法測繪1∶1萬～1∶10萬國家基本圖，工農業(yè)部門也用它來測繪1∶2000、1∶5000等大比例尺地形圖，并編制相片平面圖供工程規(guī)劃設計使用。一、航空相片與地形圖的區(qū)別和影像地圖

(一)投影方法不同地形圖是地面的垂直投影(正射投影)，航空相片是地面的中心投影。因此，利用航空相片測制地形圖時，必須消除傾斜誤差和限制投影誤差，統(tǒng)一相片上各處比例尺，使中心投影的航空相片轉化為垂直投影的地形圖。第34頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

(二)表示方法和表示內容不同在表示方法上，地形圖是按成圖比例尺所規(guī)定的地形圖符號來表示地物和地貌的，而相片則是反映實地的影像，它是由影像的大小、形狀、色調來反映地物和地貌的。在表示的內容上，地形圖上常用注記符號對地物符號和地貌符號作補充說明，而這些在相片上是表示不出來的。另外，地形圖是經過綜合取舍，而所有地物在相片上均有影像。因此，對航空相片必須進行航測外業(yè)的調繪工作。所謂相片判讀，就是在航空相片上根據(jù)物體的成像規(guī)律和特征，識別出地面上相應物體的性質、位置和大小。第35頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月二、航測成圖過程簡介1航空攝影攝影前，需做一系列的準備工作：如制定飛行計劃，在地圖上標出航線，檢驗攝影儀等。然后，進行空中攝影，攝取地面的影像，經過顯影、定影、水洗和曬干等工序獲得底片，曬印成正片后，供各種作業(yè)部門使用。2控制測量與調繪