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1、 测量学 第七章地形测量 1 124 内容提要 地形图的基本知识 地物平面图测绘 等高线地形图测绘 数字测图的原理和方法 城市三维模型构建 2 124 7 1地形图基本知识 一 地形图概述 地物 地面上由人工建造的固定物体例如房屋 道路 桥梁 隧道 人工河岸 树林 边界桩等 地貌 地面上主要由自然力形成高低起伏的连续形态 例如平原 河流 山岭 山谷 斜坡 洼地等 地形 地物和地貌的总称 按时代的需要 其所含信息将愈来愈丰富 地形图 表示地物和地貌信息的载体 经典地形图是以图纸上的线条和文字为载体 而现代的地形图是数字地形图 将地形信息以数字形式贮存于光盘等载体 其信息量远比经典的地形图丰富 但
2、必要时仍可和经典地形图一样 用图纸为载体按指定的比例尺打印输出 3 124 计算机屏幕显示的数字地形图 同济大学沪西校区局部 天佑楼 4 124 办公楼 学生公寓 学生公寓 教室大楼 图书馆 城市地形平面图 5 124 农村等高线地形图 6 124 从经典的全人工的白纸测图和绘图 到自动化数据采集和机助成图的数字地形图 其基本原理并未有本质改变 1 首先必须进行控制测量 作为整体控制 2 按一定的投影方法和数据采集的原则 进行测量 4 用行业规范 统一数据采集的内容和精度 3 按国家统一规定的符号表示其内容 地形测量原理 但白纸测图和数字地图存在的明显差异 1 数据采集和成图的方法从全人工 逐
3、步到半自动化和自动化 由此提高工作功效和成品精度 2 满足现代化建设日益增多的对地形信息的需求 从提供平面信息为主到全面的空间信息 从二维到三维 7 124 一 比例尺表示方法 二 地形图的比例尺 数字比例尺 1 500 1 1000 1 5000 在地形图上 比例尺的注记方法 定义 8 124 三 城市和工程建设中地形图比例尺的选用 二 地形图按比例尺分类 大比例尺图 l 500 l 1000 l 2000 l 5000中比例尺图 l 1万 1 2 5万 1 5万 1 10万小比例尺图 l 20万 1 50万 l l00万 大比例尺图为工程建设所需 中比例尺图为国家基本图 小比例尺图为全国地
4、图 分省 分县图 比例尺越大 一幅图包括的面积越小 而包含的地形信息则较详细 9 124 四 地形图的比例尺精度 人眼能分辨的图上最小长度为0 1mm 0 1mm乘以比例尺分母所得长度称为 比例尺精度 10 124 比例尺精度对于图解地形图 以图纸为载体的图 的测图和图的使用有重要意义 例如 以图解法测绘比例尺为1 1000的地形图时 10cm以下的长度已无法表示 又例如 要求在图上能反映5cm的细节 则选用的地形图比例尺不应小于1 500 对于数字地形图 地形信息的数据直接来源于实地测量 不需以图纸为在载体 因而不受比例尺精度的限制 但数字地形信息一旦输出打印在图纸上 则仍应考虑 三 地形图
5、图式 为便于测图和用图 在地形图上用各种点位 线条 符号 文字等表示实地的地物和地貌 这些线条和符号等统一代表地形图上所有的地形要素 总称为地形图图式 地形图图式 是由国家质量监督检验检疫总局与国家标准化管理委员会发布的 国家标准 GB 其全名为 国家基本比例尺地形图图式第1部分 1 5001 10001 2000地形图图式 以后简称 图式 三类图式符号 一 地物符号 二 地貌符号 三 注记 11 124 124 二 地貌符号 最常用为等高线 对于一些特殊地貌如峭壁 冲沟等则用专用符号表示 一 地物符号1 比例符号 地物轮廓大 可按比例缩小 例如房屋 道路 河流 桥梁 旱田等 2 非比例符号
6、地物轮廓小但重要 用专用符号表示 例如导线点 水准点 界址点 电线杆等 3 半比例符号 也称线形符号 长度可按比例 宽度不依比例 例如围墙 篱笆 边界等 三 注记 用文字和数字对地形符号加以说明 例如地名 路名 单位名 房屋结构和层数 河流的水深等 12 13 124 三角点卫星定位点导线点埋石图根点水准点 常用地形图图式 一般房屋室外楼梯简房 台阶 廊柱围墙 车行桥人行桥级面桥 铁路 等级公路等外公路过街天桥 内部道路 输电线路电线铁塔配电线路通讯线路 陡坎加固陡坎斜坡加固斜坡 土堆 坑穴 一 典型地貌的名称 二 用等高线表示的典型地貌 三 阴影等高线 四 等高线特性 四 等高线 14 12
7、4 一 典型地貌的名称 地貌是地形图要表示的重要信息之一 地貌尽管千姿百态 错综复杂 但其基本形态可以归纳为几种典型地貌 如山头 山脊 山谷 山坡 鞍部 洼地 绝壁等 各种典型地貌的名称 124 15 二 用等高线表示地貌 等高线 地面上高程相等的相邻点所连接而成的闭合曲线 等高线间隔 等高距 相邻等高线之间的高差h 一幅图中h为一常数 等高线平距 相邻等高线之间的水平距离d d为一变数 随地面坡度而异 地面坡度 两点间高差与平距之比i 16 124 各种高程的水平面与地面的相交线 将相交线垂直投影到某一高程的水平面 等高距 等高线平距 地面坡度的关系 由于h为定值 所以i与d成反比 即 d大
8、 等高线稀 i小 地面坡度缓和 d小 等高线密 i大 地面坡度陡峭 17 124 投影在水平面上的的等高线 124 18 表7 3地形图的基本等高距h 单位 m 图上的等高线分为 首曲线 计曲线 间曲线在图上按基本等高距描绘的等高线称 首曲线 每隔四条首曲线加粗一条等高线称 计曲线 在计曲线上注有高程 个别地方坡度较平缓 用基本等高线不足以显示局部地貌特征时 可按l 2基本等高距用虚线加绘半距等高线 称为 间曲线 间曲线可以仅画出局部线段 等高线地形图的首曲线和计曲线 124 19 粗线为计曲线细线为首曲线 计曲线上的高程注记 124 20 等高线地形图的首曲线计曲线和间曲线 首曲线 计曲线
9、间曲线 间隔50m 间隔10m 间隔5m 1 山头和洼地的等高线 两者都是一组闭合曲线 从高程注记可区分是山头还是洼地 地形相反 图形相似 山头越向中心越高 洼地反之 为便于区分 在曲线突出处加绘短线 示坡线 示坡线指向低处 示坡线 21 124 2 山脊 山谷和山坡的等高线 山脊的等高线 一组凸向低处的曲线 其方向改变处的连线称为山脊线 山脊为山体的突出部分 山谷的等高线 一组凸向高处的曲线 其方向改变处的连线称为山谷线 两个山脊之间的凹地为山谷 其最低点连线即为山谷线 22 124 山坡的等高线 山脊山谷的两侧一组近似的平行线 近似于一个倾斜平面 山坡 山坡 山坡 山脊和山谷 山脊线和山谷
10、线称为地性线 对于正确认识和分析地形都很重要 分水线和集水线 124 23 雨水以山脊线为分界线 垂直于等高线方向而向下坡方向径流 因此 山脊线成为分水线 山谷线成为集水线 雨水由两侧山坡流下 汇集到集水线 再向谷口流出 成为山泉和溪流 分水线和集水线在山区的工程设计中有重要意义 山区一系列山脊线形成汇水范围的边界线 在大的范围内 某些山脊线形成河流流域的分水岭 例如秦岭为黄河与长江的分水岭 山脊线分水线 山脊线分水线 山谷线集水线 3 鞍部的等高线 124 24 典型的鞍部是在相对的两个山脊和山谷的会聚处 形如马鞍 它的左 右两侧的等高线是大致相对称的两组山脊线和两组山谷线 山脉的鞍部称为
11、岭 鞍部或岭在山区道路的选线中是一个关节点 越岭道路常须经过鞍部 鞍部 鞍部 4 绝壁和悬崖的等高线 124 25 绝壁为地壳断裂运动而产生近似于直立的山体 陡岩峭壁 等高线非常密集 以致无法表示 图式 规定 此类地形可用 陡崖 崩崖 等地形图符号表示 悬崖为上部凸出而下部凹入的陡崖 等高线投影到水平面上会相交 这种地形也只能用符号表示 陡崖 悬崖 陡崖符号 等高线相交 26 124 综合地貌 等高线地形图 三 阴影等高线 同一地区的一般等高线和阴影等高线地形图 27 124 28 124 影像地图加绘等高线 四 等高线的特性 1 同一条等高线上高程必相等 等高 2 各条等高线应是闭合曲线 如
12、不在本幅图闭合 必定在相邻的其他图幅闭合 闭合 3 只有在绝壁悬崖处等高线才会相交 特例相交 4 等高线与山脊线或山谷线成正交 两线正交 5 同一幅图内等高距为定值 所以地面平缓处等高线平距大 陡峭处平距小 缓稀 陡密 29 124 对于绘制等高线地形图或使用它 必须掌握等高线的特性 五 地形图的分幅和编号 地形图的分幅与编号是便于地形图的管理与使用 两种分幅方法 梯形分幅 按经线和纬线划分图幅范围 用于中小比例尺的国家基本图的分幅 矩形分幅 按纵横坐标格网线划分图幅范围 用于城市大比例尺图的分幅 一 地形图的国际分幅和编号 30 124 按国际统一规定的经线为图幅的东西边界 纬线为南北边界
13、并以1 100百万比例尺地形图的分幅为基本分幅 衍生出其他比例尺的分幅 1 100万地图国际分幅和编号 东半球北纬1 100万比例尺地形图的国际分幅和编号 31 124 每幅图的经度差为6 纬度差为4 每一梯形格为一幅1 100万图 32 124 北京 上海 上海所在1 100万图幅编号为H51 1 50万和1 10万比例尺的地形图编号 124 33 每幅1 100万图分为4幅1 50万图 每幅经差3 纬差2 该图幅编号为J50B001002 每幅1 100万图分为144幅1 10万图 每幅经差30 纬差20 该图幅编号为J50D010004 1 50万 1 5000比例尺图号的数码构成 地形
14、图比例尺代码表 34 124 二 地形图的矩形分幅和编号 大比例尺图 1 5000以下 以坐标格网线划分图幅 矩形分幅 图幅的尺寸为 50cm 50cm 50cm 40cm 40cm 40cm 图幅的编号与测区的坐标值联系 便于按坐标查找图幅 矩形分幅又有多种编号法 例如 35 124 图幅西南角坐标公里数编号法基本图幅编号法3 行列编号法 大比例尺地形图矩形分幅每幅图的面积 124 36 1 图幅西南角坐标公里数编号法 以每幅图的图幅西南角坐标值 x y 的公里数作为该图幅的编号 如下图所示为1 1000比例尺的地形图 按图幅西南角坐标公里数编号法编号 其中画阴影线的两幅图的编号分别为3 0
15、 1 5和2 5 2 5 图幅西南角点坐标的公里数3 0 1 5 图幅西南角点坐标的公里数2 5 2 5 2 基本图幅编号法 上海市采用 I II III IV 37 124 将坐标原点置于城市中心 X Y坐标轴将城市分成 四个象限 以城市地形图最大比例尺1 500图幅为基本图幅 50cm 40cm 实地范围为 东西25Om 南北200m X Y O 行号按坐标的绝对值 x 0 200m编号为001x 200 400m编号为002 列号按坐标的绝对值 y 0 25Om编号为001y 250 5O0m编号为002 x y编号中间以下划线 分隔 成为图幅号 例如 001 002 002 002 上
16、海市大比例尺地形图的象限代码 38 124 上海市有关地形图编号的规定 原有的图解地形图以罗马字 表示所在象限 数字地形图根据其所在的象限和比例尺分别用大写的英文字母A B C D L表示 上海市的基本图幅编号法 39 124 图解地形图以罗马字分象限 1 500数图以ABCD分象限 1 1000数图以EFGH分象限 1 2000数图以IJKL分象限 A L F 3 矩形图分幅的行列编号法 40 124 7 2图根控制测量 图根控制测量 直接为测绘地形图而进行的控制测量 分为平面控制测量和高程控制测量 测量方法 导线测量 水准测量 交会定点 GNSS测量 图根控制点 为其控制点 简称图根点 具有平面坐标 和 或 高程 41 124 图根控制应尽量利用已有的国家或城市平面控制加密建立 对于独立测区 图根平面控制可以在测区的首级控制或等级控制下布设 图根高程控制必须在国家或城市高程各等级水准点的基础上布设 以取得统一的高程基准 城市和工程建设地区不允许采用假定高程 一 图根电磁波测距导线布设成附合导线 闭合导线或导线网 其主要技术指标 一 图根平面控制测量 42 124 测图比例尺 平均边
