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1、地形图制图及其应用,安徽农业大学 测量教研室 过家春,1 地形图的基本知识 2 地形图的测绘 3 地形图的应用,1 地形图的基本知识,1-1 地图基本知识、地形图的概念 1-2 地形图的比例尺及比例尺的精度 1-3 地形图的定向 1-4 高斯投影 1-5 地物、地貌在地形图上的表示 1-6 地形图的分幅与编号及图廓注记,1-1 地图基本知识、地形图的概念,一、地图的基本特性 由特殊的数学法则而产生的可量测性 由使用地图语言表示事物所产生的直观性 由实施制图综合而产生的一览性,特殊的数学法则包括地图投影、地图比例尺和地图定向三个方面。使用了特殊的数学法则，地图就具有了可量测性，用图者可以在地图上
2、量测距离、高差、面积、坡度、方位等。 地图上表示各种复杂的地理信息是通过地图语言来实现的。地图语言包括地图符号和地图注记两部分。 对地表信息通过有目的地取舍和概括，简化和抽象，表示出制图对象主要的、实质性的特征和分布规律，就是制图综合。,二、地图的定义 地图是地理现实世界的表现或抽象，以视觉的、数字的、或触觉的方式表现地理信息的工具。（ICA（国际地图协会）Board和Weiss博士）。 地图是空间信息的图形表达。 课本：地图是根据一定的数学法则，将地球及其外层空间（或其他星球）上的自然和社会现象，通过制图综合，使用地图语言，缩绘到平面上的图形，以反映各种现象的空间分布与联系、数量和质量特征及
3、其在时间和空间上的分布和发展变化的图。,三、地图的基本内容（三要素） 数学基础：地图上表现为控制点、坐标网、比例尺、三北方向等。 地理要素：是地图内容的主体，普通地图和专题地图表达的地理要素的种类有所区别。 普通地图：最基本的自然和人文要素；居民地、交通网、水系、地貌、土质和植被、境界线、独立地物等。 专题地图：基础地理要素和主题要素。 整饰要素：图廓外要素，图名、图号、接图表、量图图解、说明资料等。,四、地图符号 使用专门的图形符号表现地理事物是地图的基本特征之一。经过漫长的演变过程，地图符号逐渐形成了极其简洁而规则的符号形态。现代的地图符号不仅使地图表现出严谨的数学基础，也更适于准确表现各
4、种对象的定位概念和质量、数量特征，成为一种功能相当完备的符号系统。 由于地形图要要全面反映区域的自然社会情况，要素复杂、内容详尽，是通用性基础地图，因而地形图符号体系较早成为标准化的科学符号体系，国家以法定的规范和图式统一了地形图的符号及用法。世界各国的地形图符号大都比较接近。,由于专题地图涉及的内容广泛，制图对象的性质和形式特点多样，因而专题地图的符号多种多样，往往自成系统，各有各的特点。加上地图的服务面还在不断扩宽，涉及的制图对象日益广泛，所以专题地图符号的规范化和标准化比较困难，进展缓慢。已经得到解决的是地质图符号系统的标准化问题。近年来世界各国正在着手对一些基础性专题地图，如土壤图、地
5、貌图、土堆资源图等，进行研究，以解决其符号的标准化和规范化问题。,五、地图注记 地图注记是地图语言的组成部分。地图符号由图形语言构成，地图注记则由自然语言构成。 地图注记的功能：标识对象、指示对象的属性、表明对象间的关系、转译（地图符号通过文字说明才能担负起信息传输的功能）。 地图注记的分类：名称注记、说明注记（文字说明、数字说明）。 注记字体：最常用的是宋体及其变形体（长宋、扁宋、斜宋），等线体及其变形体（长等线、扁等线、耸肩等线），仿宋体，隶体、魏碑体记其他美术字体。,注记的排列方式有： 水平字列：字中心连线平行于南北图廓线（小比例尺地图上也常用平行于纬线）的排列方式。点状地物名称注记大多
6、使用这种排列方式。 垂直字列：字中心连线垂直于南北图廓线的排列方式。少数用水平字列不好配置的点状地物、南北向的线状、面状地物，可用这种排列方式。 雁行字列：各字中心连线在一条直线上，字向直立或垂直于中心连线，通常应拉开字隔。字中心连线的方位角在45之间。 屈曲字列：各字中心连线是一条自然弯曲的曲线，该曲线与被注记的线状对象平行。其中的字不应直立，而是随对象走向而改变方向。字序排列方式同雁行字列：当字序从上往下时，字的纵向平行与线状对象；从左往右时，字的横向平行于线状对象。,六、地形图的概念 按一定比例尺，用规定的符号表示地物、地貌的平面位置和高程的正射投影图。 地形图是地图的一种，比例尺一般大
7、于1：100万。 地物：地表人工或天然的固定性物体，如居民地、道路、房屋、水系等。 地貌：地球表面高低起伏的形态，如地势的高低、坡度的变化等。,七、数字地图 （一）数字地图 1.数字地图/电子地图 （1）数字地图以数字形式存储于磁盘、磁带、光盘等介质上的关联数据文件集合地图数据库。 （2）电子地图是以地图数据库为基础，在适当尺寸的屏幕上显示的地图。（数字地图的符号化输出） （3）利用数字地图可以生成电子地图和数字地面模型（DTM）,（二）数字图形、图像的表示 1.图形与图像 （1）基本概念 图形是指由外部轮廓线条构成的矢量图。即由计算机绘制的直线、圆、矩形、曲线、图表等； 图像是由扫描仪、摄像
8、机等输入设备捕捉实际的画面产生的数字图像，是由像素点阵构成的位图。,（2）数据描述 图形：矢量数据。描述对象可任意缩放不会失真。 图像：栅格数据。描述信息文件存储量较大，所描述对象在缩放过程中会损失细节或产生锯齿。,2.矢量数据与栅格数据 （1）矢量数据 是用点，线，面及其X，Y坐标来构建点，线，面等具体空间要素的数据模型。 （2）栅格数据 栅格数据是按网格单元的行与列排列、具有不同灰度或颜色的阵列数据。 （3）二者区别与联系,3.数字地图的“4D”产品 测绘4D产品包括数字线划图（DLG）、数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）及数字栅格地图（DRG）。 数字栅格地图（DRG） 数
9、字栅格地图（Digital Raster Graphic简称DRG），是现有模拟地形图经数字扫描及计算机处理的栅格形式的图形数据。每幅扫描图象经几何纠正、色彩校正，使每幅图象的色彩基本一致；同时进行了数据压缩处理，有效使用存储空间。数字棚格地图在内容、几何精度和色彩上与纸质地形图基本保持一致。,数字线划地图(DLG） 数字线划地图（Digital Line Graphic简称DLG），是地形图上现有核心要素信息的矢量格式数据集。内容包括行政界线、地名、水系及水利设施工程、交通网和地图数学基础（高斯坐标系和地理坐标系）。 数字线划地图是满足地理信息分析要求的数据结构，可视为带有智能的数据集，不但
10、含有几何数据，还有社会人文信息。,数字高程模型（DEM） 数字高程模型（Digital Elevation Model 简称DEM），是描述地表起伏形态特征的空间数据模型，由地面规则格网点的高程值构成的矩阵，形成栅格结构数据集。 数字正射影像（DOM） 数字正射影像（Digital Orthophoto Map简称DOM），是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空像片遥感影像（单色彩色），经逐个象元进行投影差改正，再按影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成的影像数据。,1 地形图的基本知识,1-1 地图基本知识、地形图的概念 1-2 地形图的比例尺及比例尺的精度 1-3 地形图的定向 1-4 高斯投
11、影 1-5 地物、地貌在地形图上的表示 1-6 地形图的分幅与编号及图廓注记,1-2 地形图的比例尺 定义：(地形图)图上两点间的距离与相应地面两点间的实际水平距离之比，称为地形图的比例尺，通常化为分子为1的形式，M称为比例尺分母。,比例尺的表示形式 数字比例尺 1 ：500；1 ：1000；1 ：2000；1 ：5000 图示比例尺（直线比例尺）,比例尺的大小 大比例尺地形图 1:5001:1000 1:2000 1:5000 1:10 000 中比例尺地形图 1 : 25 000 1 : 100 000 小比例尺地形图 1 : 100 000 1 : 1 000 000,比例尺的精度 一般
12、认为人眼能分辨出的两点间的最小距离为0.1mm。因此，实地的两点缩绘到图纸上时不能小于0.1mm。由此定义： 相当于地形图上0.1mm的实地水平距离，称为比例尺精度。（0.1mmM）,比例尺精度的参考意义： 根据测图比例尺确定测图时的量距精度 如：测绘1:1 000的地形图量距精度精确到10cm即可（ 0.1mm1 000=0.10m=10cm ） 按地形图所要表示地物、地貌的详尽程度确定测图比例尺 例如：要求边长大于0.20m的地物要表示于图上，则测图的比例尺应该选择1:2 000或者更大。 （ 0.1mmM=0.20m，M2 000）,1 地形图的基本知识,1-1 地图基本知识、地形图的概
13、念 1-2 地形图的比例尺及比例尺的精度 1-3 地形图的定向 1-4 高斯投影 1-5 地物、地貌在地形图上的表示 1-6 地形图的分幅与编号及图廓注记,1-3 地形图的定向 地图定向是指确定地图图形的地理方向，以此确定地理事物的地理方位。地图定向的标准方向（三北方向）： 真北方向 磁北方向 坐标北方向 为满足使用地形图的要求，规定小于1 :10 000的各种比例尺的地形图上都要绘出三北方向线和三北方向图。,1 地形图的基本知识,1-1 地图基本知识、地形图的概念 1-2 地形图的比例尺及比例尺的精度 1-3 地形图的定向 1-4 高斯投影 1-5 地物、地貌在地形图上的表示 1-6 地形图
14、的分幅与编号及图廓注记,1-4 高斯投影,引：地图投影的概念 地表大地水准面参考椭球面制图面（平面） 将参考椭球面上的元素归算到平面上的过程称为地图投影。 由参考椭球面（不可展面）投影到平面，必然会产生变形。 按投影的变形性质分为等角投影、等面积投影、任意投影（特例：等距离投影）。,按投影方式分为几何投影和条件投影两大类。 几何投影,1-4 高斯投影,一、高斯投影（等角横切椭圆柱投影）,二、高斯投影特点 属于等角投影。 中央子午线投影后为直线且长度无变形，同一纬线上，离中央子午线越远，长度变形越大，投影带边缘变形最大。 赤道投影后为直线并与中央子午线的投影垂直，同一经线上，纬度越低，长度变形越
15、大，赤道上变形最大。 除中央子午线外，长度比都大于1。,三、高斯投影带的划分 为控制变形，保证精度，采取分带投影的方法。 6带：,四、高斯平面直角坐标系的建立 以中央子午线的投影为坐标纵轴X轴，赤道投影为横坐标轴Y轴，为避免横坐标Y出现负值，横坐标Y统一加上500km；同时，为了区分投影带，规定在横坐标y前冠以投影带带号：,如：课本P134第四题 x=2 165 386.26m y=19 385 396.38m 其中：19为高斯6投影带带号，该点在中央子午线以西。 385 396.38m 500 000m= 114 603.62,1 地形图的基本知识,1-1 地图基本知识、地形图的概念 1-2
16、 地形图的比例尺及比例尺的精度 1-3 地形图的定向 1-4 高斯投影 1-5 地物、地貌在地形图上的表示 1-6 地形图的分幅与编号及图廓注记,1-5 地物地貌在地形图上的表示 制图规范各类比例尺的地形图图式： 是测绘、编制、出版地形图的依据，识别、使用地形图的重要工具，由国家测绘部门统一制定。 图式上规定的符号主要包括地物符号、地貌符号及相应注记。,1.地物符号 比例符号 面状地物房屋、湖泊、运动场等 非比例符号 点状地物控制点、独立树、独立坟、电线杆等 半比例符号 狭长线状地物小路、电力线、通讯线、管道等,2.地貌符号 地形图上一般用等高线表示地貌，特殊地貌用等高线配以特殊规定符号表示。,（一）等高线表示地貌原理,等高线地面上高程相等的相邻点所连接而成的闭合曲线。,（二）等高距、等高线平距、地面坡度,等高距相邻等高线之间的高差h，也称等高线间隔。同一幅地形图中，等高距h相等。 等高线平距相邻
