《土木工程测量》第10章地形图测绘和应用

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1、第十章：地形图测绘和应用,土木工程测量课件,中南大学土木建筑学院道路工程系,101 地形图测绘概述,地形测绘就是在控制测量的基础上测量各控制点周围的地物、地貌，并绘制成地形图，也称之为碎部测量。 数字地形测量的基本思想是：用全站仪、GPS或摄影测量等技术方式进行观测，采集地物和地貌的各种特征信息，将这些信息记录在数据终端上再传输给计算机，或直接传输给便携式微机，然后用计算机对有关信息进行加工处理并形成绘图数据。,102 测图前准备工作,一、 地形测图技术设计,拟定作业计划，以保证测量工作在技术上合理、可靠，在经济上节省人力、物力，有计划、有步骤地开展工作。 地形测图技术方案内容主要包括：任务概

2、述、测区概况、已有资料及其分析、技术方案的设计、人员设备安排、检查验收计划以及安全措施等。,二、人员组织和设备准备,102 全站仪数字测图,一、控制测量,二、野外数据采集,全站仪测量方法和GPS RTK测量,1数据编码,地形码+信息码,地形码是表示地形图要素的代码。信息码是表示某一地形要素测点与测点之间连接关系的代码。,2作业方式,测记法,测绘法,3采集方法,（1）测站上的准备工作 1）首先在控制点A上安置全站仪，对中、整平后，量取仪器高i 。进入坐标测量程序，进行测站设置（输入A点坐标、高程、仪器高等）；,2)盘左照准另一控制点B进行后视定向（输入B点坐标、高程、镜高等），定向结束后，显示的

3、水平角度应为,3) 检核,（2）跑尺 （3）碎部点采集 （4）编绘地形图,三、等高线的自动绘制,四、地形符号的自动绘制,104 碎部点平面位置的测定方法,1极坐标法,2直角坐标法,3角度交会法,4距离交会法,105 地形图的测绘,一、测绘地形图的基本要求 1地形图的精度要求 地形图的精度，是以地物点相对于邻近图根点的点位中误差和等高线相对于邻近图根点的高程中误差来衡量的 。 2碎部点的最大视距 3碎部点的密度 4在测站上的检查 全站仪数字化测图应符合下列规定： （1）仪器对中误差不得大于5mm，仪器高和棱镜高应量至0.01m； （2）数据采集开始前和结束后，应对后视点的距离和高程进行检核，距离

4、较差不应大于图上0.1mm，高程较差不应大于1/6基本等高距。检测结果超限时，本站已测得碎部点必须重测。,要求 全站仪测图最大观测距离,二、测绘地物的要求和方法,1测绘地物的一般原则 分类： 自然地物，如河流、湖泊、森林、独立岩石等。 经过人类物质生产活动改造了的地物，如房屋、铁路、桥梁、高压线等。所有这些地物都要在地形图上表示出来。 原则： 凡是能依比例尺表示在图上的地物，则必须测绘出能表现它轮廓的转折点，又称地物特征点。对于不能依比例尺表示的地物，在地形图上是以相应的地物符号表示在地物的中心位置上。 地面上具有固定位置的所有地物，原则上都应测绘。按照规定的图式符号表示在图上。,2地物的测绘

5、方法,测绘地物主要是测定地物特征点的平面位置，地物的特征点包括地物的轮廓线和边界线的转折或交叉点等。 （1）居民地的测绘,复杂的建筑物，原则上只需测绘建筑物与地面相交所组成的图形，不管上部的结构，其轮廓凹凸部分在图上小于0.4mm的，可忽略不计，用直线连接。,（2）独立地物的测绘 凡其轮廓按比例在图上大于符号尺寸的，按比例测绘其轮廓并配置符号。 依非比例符号测绘，只测定其中心位置，并按图式中规定的符号定位点，在图上画出地物符号。 （3）道路的测绘 道路包其附属建筑桥梁、隧道、路堑、路堤等均需测绘。 选择道路特征点，应选在直线和曲线的连接点及曲线上的变换点。 铁路按非比例符号表示，应立尺于轨道中

6、心，按比例符号表示时，则应在轨顶、路肩、坡脚、路堑边等处分别立尺。 公路一般立尺于路的两侧，按实际路宽描绘，公路上应注明路面材料。 大车路一般路宽不一，可立尺于路中心，按平均路宽绘制。小路则测绘路的中心线。,（4）管线、垣栅的测绘 （5）水系的测绘 （6）植被的测绘 检查： 现象：图上绘出的地物与地面情况不符 方法： 在外业要检查产生这种现象的原因，如果属于观测错误，则必须立即纠正。 若不是观测错误，则可能是由于各种误差的累积所引起的，或是在两个测站上观测了同一个地物的不同部位所引起，当这些不符的现象在图上小于规范规定的地物误差时，可以采用分配的办法予以消除，使地物的形状与地面相似。,地物碎部

7、点测量与描绘,三、测绘地貌的要求和方法,1测绘地貌的基本方法 地貌是指地球表面高低起伏，凹凸不平的自然形态。地貌的形状可以看作是由许多不同的地性线组成的多面体。 地性线是构成地貌的骨架，地性线主要有：山脊线、山谷线、山腰线、山脚线等。只要把地性线测绘出来，地貌的形态也就可以显示出来了。 测绘地性线必须把地性线上坡度或方向变化点测绘出来，这些点就是地貌特征点。,测绘地貌的步骤和方法,（1）测定地貌特征点 地貌特征点是指山顶点、鞍部最低点、山脊线和山谷线的坡度变化点，山坡上的坡度变换点，山脚与平地相交点等等。对于地物特征点，用碎部测量的方法测定其在图纸上的平面位置，用小点表示，并在右侧注记高程。

8、（2）绘出地性线 通常以实线连成山脊线，以虚线连成山谷线。 地性线应该随着碎部点的陆续测定而随时连接，以免发生连错点，使等高线不能如实反映实地地貌的形态。,（3）求等高线的通过点,内插法 A、B两点的高程分别为84.5m和88.9m，设等高距为1m，则A、B两点间应有高程为85m、86m、87m和88m的四条等高线通过。现将A、B两点间的斜坡绘成图1015中的形式，、为其水平投影，C、D、E、F是等高线通过点，则AC两点间的平距计算如下：,图解法 图解法是用一张透明描图纸，上面绘出若干条等间隔的平行线。把透明纸蒙在图纸上，使a、b两点间能通过四条平行线，并使a、b两点分别位于平行线间0.5和0

9、.9处，则ab直线和四条平行线的交点就是高程为85m、86m、87m和88m的等高线通过点。,目估法 用目估法确定等高线通过点与图解法是根据同一原理。A、B高差为4.4m，则在A端按比例目估出高差为1m的平距，然后再估出0.5m的平距，即可得出高程为85m的C。用同样的方法得出高程为88m的F点，再在这两点间作三等分，即可得出高程为86m、87m的点。 注意： 在进行等高线内插时，只有在同一条地性线的相邻两特征点间（即均匀坡度）才能进行，不允许越线越点内插。,（4）勾绘等高线 计曲线首曲线，确定其正确位置对照实际的地貌来描绘与实地核对，检查有无遗漏和错误。 等高线绘制完成后，要将地性线全部擦去

10、。,2各种地貌的测绘,（1）山顶 山顶是山的最高部分，必须立尺。 尖形：尖形山顶的山顶附近倾斜比较一致，尖形山顶的等高线之间的平距大小相等。山顶立尺，其周围地区适当立一些就够了。 圆形：顶部坡度比较平缓或平坦，在一定范围内逐渐变陡，等高线之间的平距在离山顶较远的山坡部分较小，愈至山顶，平距逐渐增大，在顶部最大。测绘时山顶最高点应立尺，在山顶附近坡度逐渐变化的地方也需要立尺。,（2）山脊 山脊是山体延伸的最高棱线，山脊的等高线均向下坡方向凸出，两侧基本对称，山脊的变化反映了山脊纵断面的起伏状况，山脊等高线的尖圆程度反映了山脊横断面的形状。 测绘山脊要真实的表现其坡度和走向，特别是大的分水线、倾斜

11、变换点和山脊、山谷转折点，应形象的表现出来。 尖山脊：山脊线比较明显，山脊线上立尺外，两侧山坡也应有适当的立尺。 圆形山脊：脊部有一定的宽度，测绘时需特别注意正确确定山脊线的实地位置，在山脊两侧山坡也必须注意它的坡度的逐渐变化，恰如其分的选择立尺点。,（3）山谷 山谷等高线表示的特点与山脊等高线所表示的相反。山谷的形状也可分为尖底形和圆底形。尖形谷底线较明显，测绘时应立尺于等高线的转变处；圆形谷底的山谷线不十分明显，测绘时，应找出谷底线立尺，并在两侧山坡坡度开始变化处立尺。 （4）鞍部 鞍部属于山脊上的一个特殊部位，往往是山区道路通过的地方，有重要的方位作用。测绘时，在鞍部的最低点、沿山脊线和

12、两侧山谷线上立尺，鞍部的最低点应注记高程。,（5）用符号表示的地貌 在测绘不能用等高线表示的地貌时，要测绘出这些地貌的轮廓位置，用图式规定的符号表示。陡崖应在它的上边缘及两端立尺，并在下面岩脚处立尺；冲沟应测绘其上边缘及沟底高程；陡坎和梯田可以适当取舍，一般在主要田坎的上边缘转折点立尺，并注记高程或比高。,地貌点测量与等高线描绘,实习,实习任务：绘制一幅简单的地形图（广场或一条道路转角）,210,习题课：根据模型勾绘等高线,200,离散点数据 （共157个点）,1:1000 等高距0.5米,1:1000 等高距1米,立尺地貌特征点选择,四、设置临时测站点,图根点可用导线法、支导线法和GPS R

13、TK法测设，起闭于初测导线点或GPS点。图根点相对于邻近控制点，平面点位中误差不大于图上0.1mm，高程中误差不大于1/10基本等高距。,五、地形图的质量要求,地形图的质量要求通过对产品的数据说明、数学基础、数据分类与代码、位置精度、属性精度、逻辑一致性、完备性等质量特性的要求来描述。,五、地形图的检查验收,对地形图的检查验收实行过程检查、最终检查和验收制度，验收工作应经最终检查合格后进行。在验收时，一般按检验批中的单位产品数量的10抽取样本。检验批一般应由同一区域、同一生产单位的产品组成，同一区域范围较大时，可以按生产时间不同分别组成检验批。在验收中对样本进行详查，并对产品质量核定，对样本以

14、外的产品一般进行概查。如样本中经验收有质量不合格产品时，必须进行二次抽样详查。验收工作完成后，编写验收报告，随产品归档。,107 地形图的应用,10.4工程建设中的地形图应用 (1) 按指定方向绘制纵断面图 在进行道路、隧道、管线等工程设计时，需要了解两点之间的地面起伏情况，这时，可根据地形图中的等高线来绘制断面图。 如图10-21(a)所示，在地形图上作A，B两点的连线，与各等高线相交， 各交点的高程即为交点所在等高线的高程， 而各交点的平距可在图上用比例尺量得。 在毫米方格纸上画出两条相互垂直的轴线， 以横轴AB表示平距，以垂直于横轴的纵轴表示高程， 在地形图上量取A点至各交点及地形特征点

15、的平距， 并把它们分别转绘在横轴上，以相应的高程作为纵坐标， 得到各交点在断面上的位置。 连接这些点，即得到AB方向的断面图。 为了更明显地表示地面的高低起伏情况， 断面图上的高程比例尺一般比平距比例尺大520倍。,(2) 确定汇水面积 修筑道路时，有时要跨越河流或山谷，这时就必须建设桥梁或涵洞， 兴修水库必须筑坝拦水。 桥梁、涵洞孔径的大小，水坝的设计位置与坝高，水库的蓄水量等， 需要根据汇集于这个地区的水流量来确定。 汇集水流量的面积称为汇水面积(catchment area)。 由于雨水是沿山脊线(分水线)向两侧山坡分流， 所以汇水面积的边界线是由一系列的山脊线连接而成的。 如图10-2

16、2所示，一条公路经过山谷，拟在P处架桥或修涵洞，,其孔径大小应根据流经该处的流水量决定，而流水量又与山谷的汇水面积有关。 由山脊线和公路上的线段所围成的封闭区域A-B-C-D-E-F-G-H-I的面积， 就是这个山谷的汇水面积。 量出该面积的值，再结合当地的气象水文资料，便可进一步确定流经公路P处的水量， 为桥梁或涵洞的孔径设计提供依据。 确定汇水面积的边界线时，应注意以下几点： 1) 边界线(除公路AB段外)应与山脊线一致，且与等高级垂直； 2) 边界线是经过一系列的山脊线、山头和鞍部的曲线， 并在河谷的指定断面(公路或水坝的中心线)闭合。,(3) 场地平整时的填挖边界确定和土方量计算 场地平整有两种情形，其一是平整为水平场地，其二是整理为倾斜面。 1) 平整为水平场地 图10-23所示为某场地的地形图，假设要求将原地貌按照挖填平衡的原则改造成水平面，土方量的计算步骤如下： 在地形图上绘制方格网 方格网大小取决于