工程測量(第10章 地形圖的測繪和應用)

第10章地形圖的測繪和應用峨眉校區(qū)§10-1視距測量視距測量是利用經(jīng)緯儀、水準儀望遠鏡內(nèi)的視距絲裝置，根據(jù)光學原理同時測定距離和高差的一種方法。視距測量具有操作方便、速度快、一般不受地形限制等優(yōu)點。普通視距測量精度較低，僅能達到1/200~1/300的精度。但能滿足測定碎部點位置的精度要求，所以視距測量被廣泛地應用于地形測圖中。進行視距測量，要用到視距絲和視距尺。視距絲即望遠鏡內(nèi)十字絲分劃板上的上下兩根短絲，它與中絲平行且等距離。視距尺是有刻劃的尺子，和水準尺基本相同。nm視距絲十字絲§10-1視距測量視線水平時的水平距離和高差公式ABnmpn′m′MN11121314lmnlFfδdDhvi令則有式中K——視距乘常數(shù)，通常K=100；

c——視距加常數(shù)，常數(shù)c值接近零

。故水平距離為

A、B兩點間的高差h為式中i——儀器高（m）；

v——十字絲中絲在視距尺上的讀數(shù)，即中絲讀數(shù)（m）?！?0-1視距測量視線傾斜時的水平距離和高差公式ABEMNM′N′φll′L＝Kl′Dhh′iivA、B兩點間的高差h為：式中h′——高差主值（也稱初算高差）。HAHB*視線傾斜時水平距離的計算公式為：視線傾斜時高差的計算公式為：§10-1視距測量視距測量的施測在A點安置經(jīng)緯儀，量取儀器高，在B點豎立視距尺。盤左（或盤右）位置，轉(zhuǎn)動照準部瞄準B點視距尺，分別讀取上、下、中三絲讀數(shù)，并算出尺間隔l。轉(zhuǎn)動豎盤指標水準管微動螺旋，使豎盤指標水準管氣泡居中，讀取豎盤讀數(shù)，并計算垂直角α?！?0-1視距測量測站：

測站高程：儀器高：

儀器：測點下絲讀數(shù)上絲讀數(shù)

中絲讀數(shù)v/m豎盤讀數(shù)L°′″

垂直角°′″

水平距離D/m除算高差h′/m高差h/m高程H/m備注

尺間隔lm視距測量記錄與計算手簿A+45.37m1.45mDJ612.2370.6631.451.574874112+21848157.14+6.35+6.35+51.72盤左位置22.4451.5552.000.890951736-5173688.24-8.18-8.73+36.64三、視距測量的誤差來源及消減方法

1．用視距絲讀取尺間隔的誤差讀取視距尺間隔的誤差是視距測量誤差的主要來源，因為視距尺間隔乘以常數(shù)，其誤差也隨之擴大100倍。讀數(shù)時注意消除視差，認真讀取視距尺間隔。

2．垂直角測定誤差從視距測量原理可知，垂直角誤差對于水平距離影響不顯著，而對高差影響較大，故用視距測量方法測定高差時應注意準確測定垂直角。

3．標尺傾斜誤差標尺立不直，前后傾斜時將給視距測量帶來較大誤差，其影響隨著尺子傾斜度和地面坡度的增加而增加。標尺必須嚴格鉛直（尺上應有水準器），特別是在山區(qū)作業(yè)時。

4．外界條件的影響（1）大氣垂直折光影響。（2）空氣對流使成像不穩(wěn)定產(chǎn)生的影響?！?0-2測圖前的準備資料收集了解測區(qū)的地理和交通掌握測區(qū)的地形特點，做好工作計劃；收集測區(qū)平面和高程控制點成果的資料，并檢查、合適；收集測量規(guī)范、細則和圖式?！?0-2測圖前的準備圖紙準備大比例尺地形圖的圖幅大小一般為50cm×50cm、50cm×40cm、40cm×40cm；一般臨時性測圖，可直接固定將圖紙在圖板上進行測繪；需要長期保存的地形圖，為減少圖紙的伸縮變形，通常將圖紙裱糊在鋅板、鋁板或膠合板上。目前各測繪部門大多采用聚酯薄膜代替繪圖紙，它具有透明度好、伸縮性小、不怕潮濕、牢固耐用等特點?！?0-2測圖前的準備繪制坐標格網(wǎng)為了準確地將控制點展繪在圖紙上，首先要在圖紙上繪制10cm×10cm的直角坐標格網(wǎng)。繪制坐標格網(wǎng)的工具和方法很多，如可用坐標儀或坐標格網(wǎng)尺等專用儀器工具。坐標儀是專門用于展繪控制點和繪制坐標格網(wǎng)的儀器；坐標格網(wǎng)尺是專門用于繪制格網(wǎng)的金屬尺?！?0-2測圖前的準備展繪控制點展繪控制點前，首先要按圖的分幅位置，確定坐標格網(wǎng)線的坐標值，也可根據(jù)測圖控制點的最大和最小坐標值來確定，使控制點安置在圖紙上的適當位置，坐標值要注在相應格網(wǎng)邊線的外側(cè)?？刂泣cD的坐標，39150002003914000600400800B32.54hfA46.78840008500020040060080020.3423.43DgejiC12.32

27.81碎部測量以控制點為測站，測定周圍碎部點的平面位置和高程，并按規(guī)定的圖示符號繪制成圖。方法經(jīng)緯儀測繪法、大平板儀法經(jīng)緯儀和小平板聯(lián)合法全站儀數(shù)字化測圖航空攝影測量§10-3碎部測量§10-3碎部測量碎部點的選擇碎部點應選在地物和地貌的特征點上。地物特征點就是決定地物形狀的地物輪廓線上的轉(zhuǎn)折點、交叉點、彎曲點及獨立地物的中心點。東大道堅55.405.35§10-3碎部測量碎部點的選擇地貌碎部點選擇在最能反映地貌特征的山脊線、山谷線等地性線上，如山頂、鞍部、山脊、山腳、谷底、谷口、溝底、溝口、洼地、臺地、河川湖池岸旁等的坡度和方向變化處?！?0-3碎部測量碎部點的選擇

碎部點的密度應該適當，過稀不能詳細反映地形的細小變化，過密則增加野外工作量，造成浪費。碎部點在地形圖上的間距約為2~3cm，各種比例尺的碎部點間距可參考下表。在地面平坦或坡度無顯著變化地區(qū)，地貌特征點的間距可以采用最大值。

測圖比例尺地形點最大間距/m最

大

視

距

/m主要地物點次要地物點和地形點1:50015601001:1000301001501:2000501802501:5000100300350§10-3碎部測量經(jīng)緯儀（光電測距儀）測繪法配置工具：經(jīng)緯儀、圖板、塔尺、小鋼尺、量角器、三棱尺、計算器、鉛筆、橡皮等。人員：觀測員、記錄計算員、繪圖員各1人、立尺員2人。§10-3碎部測量經(jīng)緯儀（光電測距儀）測繪法儀器安置在測站A安置經(jīng)緯儀，量取儀器高i，填人手簿，在視距尺上用紅布條標出儀器高的位置v，以便照準。將水平度盤讀數(shù)配置為0

，照準控制點B，作為后視點的起始方向，并用視距法測定其距離和高差填人手簿，以便進行檢查。當測站周圍碎部點測完后，再重新照準后視點檢查水平度盤零方向，在確定變動不大于2

后，方能撤站。測圖板置于測站旁?！?0-3碎部測量經(jīng)緯儀（光電測距儀）測繪法跑尺在地形特征點上立尺的工作通稱為跑尺。立尺點的位置、密度、遠近及跑尺的方法影響著成圖的質(zhì)量和功效。立尺員在立尺之前，應弄清實測范圍和實地情況，選定立尺點，并與觀測員、繪圖員共同商定跑尺路線，依次將尺立置于地物，地貌特征點上?！?0-3碎部測量經(jīng)緯儀（光電測距儀）測繪法觀測將經(jīng)緯儀照準地形點P的標尺，中絲對準視儀器高處的紅布條（或另一位置讀數(shù)），上下絲讀取視距間隔l，并讀取豎盤讀數(shù)L及水平角

，記入手簿進行計算。將

P、DP、HP報給繪圖員，同法測定其它各碎部點。結(jié)束前，應檢查經(jīng)緯儀的零方向是否符合要求?！?0-3碎部測量點號視距K

l/m中絲讀數(shù)v水平角

豎盤讀數(shù)L豎直角

高差h/m水平距離D/m高程/m備注185.01.42160

18

85

48

4

11

6.1884.55213.58水渠213.51.4210

58

81

18

8

41

2.0213.19209.42350.61.42234

32

79

34

10

25

9.0048.95216.40470.01.60135

36

93

42

-3

43

-4.7169.71202.69電桿592.21.0034

44

102

24

-12

25

-18.9487.94188.46測站：A4

后視點：A3

儀器高i:1.42m

指標差x：-1.0′

測站高程H:207.40m地形測量手簿§10-3碎部測量經(jīng)緯儀（光電測距儀）測繪法繪圖根據(jù)圖上已知的零方向，在A點上按用量角器定出AP方向，并在該方向上按比例尺針刺DP定出P點；以該點為小數(shù)點注記其高程HP。同法展繪其它各點，并根據(jù)這些點繪圖。測繪地物時，應對照外輪廓隨測隨繪。測繪地貌時，應對照地性線和特殊地貌外緣點勾繪等高線和描繪特征地貌符號。勾繪等高線時，應先勾出計曲線，經(jīng)對照檢查無誤，再加密其余等高線?！?0-3碎部測量經(jīng)緯儀（光電測距儀）測繪法為了檢查測圖質(zhì)量，儀器搬到下一站時，應先觀測前站所測的某些明顯碎部點，以檢查由兩站測得該點的平面位置和高程是否相符。如相差較大，則應查明原因，糾正錯誤，再繼續(xù)進行測繪?！?0-3碎部測量碎部測量的注意事項(1)觀測人員在讀取豎盤讀數(shù)時，要注意檢查豎盤指標水準管氣泡是否居中。(2)在觀測過程中，應隨時檢查定向點方向，每測20~30點，檢查起始方向是否正確，其歸零差不應超過4′，否則，應重新定向，并檢查已測的碎部點。

§10-3碎部測量碎部測量的注意事項(3)立尺人員應將視距尺豎直，并隨時觀察立尺點周圍的情況，弄清碎部點之間的關系，地形復雜時還需繪出草圖，以協(xié)助繪圖人員做好繪圖工作。(4)繪圖人員要注意圖面正確、整潔、注記清晰，并做到隨測點，隨展繪，隨檢查。(5)當該站工作結(jié)束時，應檢查有無漏測、測錯，并將圖面上的地物、地性線及等高線與實地對照，及時發(fā)現(xiàn)問題，予以糾正?！?0-3碎部測量測定碎部點平面位置的基本方法極坐標法直角坐標法角度交會法距離交會法B123β3β2β1AD3D2D1§10-3碎部測量極坐標法abb112β12β1′a河流3§10-3碎部測量角度交會§10-3碎部測量直角坐標法abb1122aD1D1′3§10-3碎部測量距離交會§10-4數(shù)字化測圖全站儀結(jié)合電子平板模式該模式是以便攜式電腦作為電子平板，通過通訊線直接與全站儀通訊、記錄數(shù)據(jù)，實時成圖。它具有圖形直觀、準確性強、操作簡單等優(yōu)點，即使在地形復雜地區(qū)，也可現(xiàn)場測繪成圖，避免野外繪制草圖。目前這種模式的開發(fā)與研究相對比較完善，由于便攜式電腦性能和測繪人員綜合素質(zhì)不斷提高，因此它符合今后的發(fā)展趨勢?！?0-4數(shù)字化測圖直接利用全站儀內(nèi)存模式該模式使用全站儀內(nèi)存或自帶記憶卡，把野外測得的數(shù)據(jù)，通過一定的編碼方式，直接記錄，同時野外現(xiàn)場繪制復雜地形草圖，供室內(nèi)成圖時參考對照。它操作過程簡單，無需附帶其他電子設備；對野外觀測數(shù)據(jù)直接存儲，糾錯能力強，可進行內(nèi)業(yè)糾錯處理。隨著全站儀存儲能力的不斷增強，此方法進行小面積地形測量時，具有一定的靈活性。§10-4數(shù)字化測圖全站儀加電子手薄或高性能掌上電腦模式該模式通過通訊線將全站儀與電子手薄或掌上電腦相聯(lián)，把測量數(shù)據(jù)記錄在電子手薄或便攜式電腦上，同時可以進行一些簡單的屬性操作，并繪制現(xiàn)場草圖。內(nèi)業(yè)時把數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中，進行成圖處理。掌上電腦采用圖形界面交互系統(tǒng)，可以對測量數(shù)據(jù)進行簡單的編輯，隨著掌上電腦處理能力的不斷增強，科技人員正進行針對于全站儀的掌上電腦二次開發(fā)工作?！?0-4數(shù)字化測圖全站儀數(shù)字化測圖主要分為準備工作、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出等五個階段。野外碎部點采集一般用“解算法”進行碎部點測量采集，用電子手薄記錄三維坐標（X，Y，H）及其繪圖信息。既要記錄測站參數(shù)、距離、水平角和豎直角的碎部點位置信息，還要記錄編碼、點號、連接點和連接線型四種信息，在采集碎部點時要及時繪制觀測草圖。§10-4數(shù)字化測圖全站儀數(shù)字化測圖數(shù)據(jù)傳輸用數(shù)據(jù)通訊線連接電子手薄和計算機，把野外觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中，每次觀測的數(shù)據(jù)要及時傳輸，避免數(shù)據(jù)丟失?！?0-4數(shù)字化測圖全站儀數(shù)字化測圖過程數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)計算。數(shù)據(jù)處理是對野外采集的數(shù)據(jù)進行預處理，檢查可能出現(xiàn)的各種錯誤；把野外采集到的數(shù)據(jù)編碼，使測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成繪圖系統(tǒng)所需的編碼格式。數(shù)據(jù)計算是針對地貌關系的，當測量數(shù)據(jù)輸入計算機后，生成平面圖形、建立圖形文件、繪制等高線?！?0-4數(shù)字化測圖全站儀數(shù)字化測圖過程圖形處理與成圖輸出編輯、整理經(jīng)數(shù)據(jù)處理后所生成的圖形數(shù)據(jù)文件，對照外業(yè)草圖，修改整飾新生成的地形圖，補測重測存在漏測或測錯的地方。然后加注高程、注記等，進行圖幅整飾，最后成圖輸出?！?0-4數(shù)字化測圖§10-4數(shù)字化測圖數(shù)字化測圖特點：自動化程度高由于采用全站儀在野外采集數(shù)據(jù),自動記錄存貯,并可直接傳輸給計算機進行數(shù)據(jù)處理、繪圖,不但提高了工作效率；而且減少了測量錯誤的發(fā)生，使得繪制的地形圖精確、美觀、規(guī)范。同時由計算機處理地形信息，建立數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)庫，并能生成數(shù)字地圖和電子地圖，有利于后續(xù)的成果應用和信息管理工作?！?0-4數(shù)字化測圖數(shù)字化測圖特點：精度高

數(shù)字化測圖的精度主要取決于對地物和地貌點的野外數(shù)據(jù)采集的精度,全站儀的解析法數(shù)據(jù)采集精度則遠遠高于圖解法平板繪圖的精度?！?0-4數(shù)字化測圖數(shù)字化測圖特點：使用方便數(shù)字化測圖采用解析法測定點位坐標,依據(jù)是測量控制點。測量成果的精度均勻一致,并且與繪圖比例尺無關，利用分層管理的野外實測數(shù)據(jù)，可以方便地繪制不同比例尺的地形圖或不同用途的專題地圖，實現(xiàn)了一測多用，同時便于地形圖的檢查、修測和更新?！?0-5地物、地貌的描繪

地物描繪地物要按“地形圖圖式”規(guī)定的符號表示。如房屋按其輪廓用直線連接；道路、河流的彎曲部分用平滑的曲線連接；對于不能按比例描繪的地物，應按“地形圖圖式”規(guī)定的非比例符號表示。

§10-5地物、地貌的描繪等高線勾繪地貌主要用等高線來表示。勾繪等高線時，首先輕輕描繪出山脊線、山谷線等地性線，再根據(jù)碎部點的高程勾繪等高線。對于不能用等高線表示的特殊地貌，如懸崖、峭壁、土坎、土堆、沖溝、雨裂等，則用圖式規(guī)定的相應符號表示。

§10-5地物、地貌的描繪等高線的勾繪原理由于相鄰兩地形點選在地面坡度變化處，可以認為相鄰兩個地形點間的坡度是均勻的，因此，在圖紙上勾繪等高線時，各等高線的位置可以根據(jù)點的高程和圖上兩點間的平距用比例內(nèi)插法確定。在相鄰點間用內(nèi)插法定出等高線通過的點位。207.4-202.8=4.60.2:4.6=cm:ca求cmca在實際工作中，一般采用目估法勾繪等高線。

等高線的繪制方法：（１）首先描繪出地性線（山脊線、山谷線）。（２）再在相鄰碎部點之間內(nèi)插出等高線?！?0-5地物、地貌的描繪勾繪等高線時，要對照實地情況，先畫計曲線，后畫首曲線，并注意等高線通過山脊線、山谷線的走向。地形圖等高距應根據(jù)比例尺的大小和地面起伏情況選定。地形圖的拼接

一般規(guī)定每幅圖的圖邊應測出圖廓外5mm。地物、地貌偏差不超過規(guī)定值時，則可取其平均位置，在保持地物、地貌相互位置和走向正確的前提下，改正相鄰圖幅的地物、地貌位置?！?0-6地形圖的拼接、檢查1.室內(nèi)檢查檢查記錄、計算有無錯誤，圖根點的數(shù)量和地貌點的密度等是否符合要求，綜合取舍是否恰當以及接邊要符合要求等。2.野外檢查

(1)巡視檢查沿擬定的路線將原圖與實地進行對照，查看地物有無遺漏，地貌是否與實地相符，符號、注記等是否正確，發(fā)現(xiàn)問題及時改正。

(2)儀器設站檢查儀器設站檢查量一般為10％左右。在原已知點（圖根點）上設站，重新測定周圍部分碎部點的平面位置和高程，再與原圖相比，看是否符合要求。

§10-6地形圖的拼接、檢查§10-6地形圖的整飾擦掉不必要的點、線、高程等。使圖面整潔、規(guī)范。清繪和整飾必須使用地形圖圖式，使圖面更加合理、清晰、美觀。順序：先圖內(nèi)后圖外，先地物后地貌，先注記后符號。圖內(nèi)：圖廓、坐標格網(wǎng)、控制點、地物、地貌、符號等。

圖外：圖名、圖號、比例尺、平面坐標和高程系統(tǒng)、測繪單位和測繪日期等?！?0-6地形圖的整飾除公路、河流和等高線注記是隨著各自的方向變化外，其他各種注記字向朝北。等高線高程注記字頭指向上坡方向，避免倒置。等高線不能通過注記和地物。經(jīng)過清繪和整飾后，圖上內(nèi)容齊全，線條清晰，取舍合理，注記正確。清繪原圖是地形圖的最后成果。確定圖上點的面坐標10009008007006005001000110012001300140015001：1000

X

Y.A§10-7地形圖的應用250024002300220021002000110012001300140010001500Aabcdfgqp§10-7地形圖的應用a.點在等高線上，所在等高線高程,HE=51.0m,b.點不在等高線上：1.內(nèi)插法：HF=Hm+mF/mn×h2.目估確定：

HF=48.3m,

HG=51.9m5251504948???EFG1:500mn§10-7地形圖的應用圖上確定某點的高程圖上確定兩點的距離（1）解析法◆在圖上量測A、B坐標，計算A、B距離：（2）圖解法◆用比例尺直接量取(XB,YB)(XA,YA)10009008007006005001000110012001300140015001：1000.A.B§10-7地形圖的應用（1）解析法◆量測兩點坐標，用坐標反算公式計算：

(XB,YB)(XA,YA)10009008007006005001000110012001300140015001：1000.A.B

AB需注意方位角所在象限（2）圖解法◆用量角器量取確定圖上某直線的坐標方位角§10-7地形圖的應用d——圖上量得的長度（mm）M——地形圖比例尺分母h

——兩端點間的高差（m）D——直線實地水平距離（m）坡度有正負號，“＋”——上坡，“－”——下坡常用百分率（%）或千分率（‰）表示。確定圖上直線的坡度§10-7地形圖的應用10111213141615bcdefghijklBAC按指定方向繪制縱斷面圖

例：欲繪制直線AB、BC縱斷面圖§10-7地形圖的應用步驟：（1）在圖紙上繪出表示平距的橫軸PQ；過A點作垂線，作為縱軸，表示高程。注意：平距的比例尺與地形圖的比例尺一致；高程比例尺往往比平距比例尺放大10～20倍。（2）在縱軸上標注高程；沿斷面方向量取兩相鄰等高線間的平距，依次在橫軸上標出，得b、c、d、…、l及C等點。

如斷面過山脊、山頂或山谷等處高程變化點的高程，可用比例尺內(nèi)插法求得。（3）從各點作橫軸的垂線，在垂線上按各點的高程，對照縱軸標注的高程確定各點在剖面上的位置。（4）用光滑的曲線連接各點，即得已知方向線A—B—C的縱斷面圖。10111213141615bcdefghijklBACAbcdefghiBjklCQP10121416二、按規(guī)定坡度選擇最短路線

例設從公路旁A點到山頭B點選定一條路線，限制坡度為4%，地形圖比例尺為1:2000，等高距為1m。AB1234561′2′3′4′5′6′8085公路d

（1）確定線路上最小等高線平距

（2）先以A點為圓心，以d為半徑，用圓規(guī)劃弧，交81m等高線與1點，再以1點為圓心同樣以d為半徑劃弧，交82m等高線于2點，依次到B點。連接相鄰點，便得同坡度路線A