5 地形测绘技术基础.ppt

第五章地形图测绘技术基础,第一节地形测图概述一、地形图的基本概念及其分类1．地形图地物地球表面的固定物体,如居民地、建筑物、道路、河流、森林等称为地物。地貌地球表面各种高低起伏形态，如高山、深谷、陡坎、悬崖峭壁、雨裂冲沟等称为地貌。地物和地貌总称为地形。,第一节地形测图概述,地形图是指按一定比例尺,用规定的符号和表示方法表示地物、地貌平面位置和高程的正形投影图地形测图用规定的符号、按一定比例尺把地貌和地物精确地测绘到图纸上的过程,称为地形测图,一、地形图的基本概念及其分类,2．地形图示例图5-1是15000比例尺地形图的一部分,图中主要表示了城市等街道、居民区、铁路,还有一些高程注记和各种各样的符号,这些符号都是按地形图图式中的规定描绘的。,一、地形图的基本概念及其分类,图5-2也是15000比例尺地形图的一部分。该图与图5-1的主要区别是图中有很多曲线，这些曲线称为等高线,是表示地面高低起伏的一种符号。除此之外,地形图上还标注有图名、比例尺、坐标系、高程系、施测单位及日期等。,一、地形图的基本概念及其分类,一、地形图的基本概念及其分类,一、地形图的基本概念及其分类,3．地形图分类地形图按比例尺可分为大、中、小三种图大比例尺地形图1500、11000、12000、15000中比例尺地形图11万、12.5万、15万、110小比例尺地形图120万、150万、1100,一、地形图的基本概念及其分类,中比例尺地形由国家测绘部门负责测绘，目前均用航空摄影测量方法成图。小比例尺地形图一般由中比例尺图缩小编绘而成。我国把上述中、小两种比例尺地形图规定为基本比例尺地形图,亦称“国家基本图”。,一、地形图的基本概念及其分类,15000比例尺地形图主要用于规划设计，如城镇规划和家村土地规划，以及填绘地质勘探成果，计算矿产储量和进行矿区开发的总体设计；,一、地形图的基本概念及其分类,12000比例尺地形图主要用于城市详细规划、工程项目的初步设计以及详细填绘地质勘探成果和精密计算矿产储量等；11000和1500比例尺地形图则用于工程项目的施工设计,如城市街区和厂矿的改、扩建以及某些主体工程的设计等。,二、平板仪测图过程概述,平板仪测图是测绘地形图的传统方法，其作业过程可归纳如下1明确测图任务、进行测区调查。包括明确测图范围、大小，测图比例尺；收集测区已有的测量成果和图纸资料，到实地进行踏勘，落实已有成果的利用程度，以及了解测区与测图工作有关的全部情况。,二、平板仪测图过程概述,2编写技术设计书。根据测图任务和对测区的调查结果，制定切实可行的测图技术方案。重点内容是首级控制的，加密控制及图根控制的实施方案及地形图的施测方案。3地形控制测量。根据技术设计中制定的控制测量方案，到野外进行控制测量的实施工作。,一、地形图的基本概念及其分类,4地形测图。根据技术设计书中制定的测图方案,到野外实地测绘地物地貌特征点,并按规定绘制成图。5检查验收并编写验收报告。铅笔原图测绘完毕,应对所有测绘成果和图纸进行全面的检查,根据检查的结果评等定级,并编写验收报告。,一、地形图的基本概念及其分类,6图的清绘与整饰。对检查验收合格的铅笔原图,应按地形图图式要求进行着墨描绘,并描绘外图廊线、坐标格网、经纬度，标注图幅名及图号等。7编写技术总结，提交有关资料。所有测绘工作的结束后，应根据技术设计书、检查验收材料以及整个测绘工作的实际情况编写技术总结，并按规定要求提交成果和资料。,第二节地形图的分幅与编号,为了便于测绘、拼接、管理和使用地形图，必须按适当面积将广大地区的地形图划分成适宜的若干单幅地形图，并将分幅的地形图进行有系统的编号，这项工作称为地形图的分幅和编号。地形图的分幅可分为两大类梯形分幅又称“经纬线分幅”和矩形分幅包括正方形分幅。,第二节地形图的分幅与编号,梯形分幅就是按经线和纬线来划分，左、右以经线为界，上、下以纬线为界，图形近似梯形。梯形分幅常用于基本比例尺地形图。矩形分幅是按平面直角坐标的纵、横坐标线来划分的，图幅的上、下以坐标横线为界，左、右以坐标纵线为界。对于工程方面需要的局部地区的大比例尺地形图、平面图和中小比例尺挂图和地图集，常用矩形分幅。,一、梯形分幅,一1100万比例尺地形图分幅编号为了统一划分全球的地形图，国际地理学会对1100万比例尺地形图作了分幅和编号方法的规定,称为国际分幅编号。,一、梯形分幅,国际分幅编号规定由经度180起,按经差6划分成60个纵行,自西向东用阿拉伯数字1-60表示;由赤道起,向南、北分别按纬差4各分成22个横列，由低纬向高纬各以大写的拉丁字母Ａ、Ｂ、、Ｖ标明。每幅图的编号由其所在的横列字母与纵行的数学按先横列后纵行的次序组成。,一、梯形分幅,,一、梯形分幅,由于经线收敛于两极，当纬度较高时,经差6的实际宽度显得很窄，因此在纬度60以上的地区，东西图廊的经差取12，纬度70以上的地区则取24;对于纬度88为图廓的极圈图,则用Z表示图5-3为北半球的1100万比例尺图分幅情况,一、梯形分幅,为了区别图幅是北半球还是南半球,规定在图号前加N或S,分别表示北或南半球。因我国领域全部位于北半球,故省注N。图5-4为我国领域的1100万比例尺地形图分幅与编号情况。,一、梯形分幅,如果已知北京某地后称甲地的纬度为北纬3954ˊ30″经度为东经11628ˊ25″其所在1100万比例尺图的图幅编号为J－50。,一、梯形分幅,二150万、120万、110万比例尺地形图分幅编号三种分幅互不相干,均以1100万为基础150万将一幅1100万比例尺地形图按经差3、纬差2分为四幅,构成以大写拉丁字母A、B、C、D为代号的150万比例尺地形图图5-5a。图中阴影部分的编号为J-50-Ａ。,一、梯形分幅,120万将一幅1100万比例尺地形图,按经差1,纬差40ˊ分为36幅,构成以带方括号的自然序数〔1〕、〔2〕〔36〕为代号的120万比例尺地形图图5-5b。上述甲地所在120万比例尺地形图编号为J-50-[3],一、梯形分幅,,一、梯形分幅,110万将一幅1100万比例尺地形图按经差30′,纬差20′分为144幅110万比例尺的图。其编号是在1100万比例尺图幅编号后加上自然序数1、2、3144右图自左至右，从上到下。上述甲地所在110万比例尺地形的图幅编号为J-50-5.,一、梯形分幅,三15万、12.5万、11万比例尺地形图分幅编号均以110万为基础。15万每幅110万比例尺地形图按经差15′,纬差10分成四幅15万比例尺地形图，分别以大写拉丁字母A、B、C、D表示图5-6a。编号方法是在110万比例尺地形图的编号后加上各自的代号。上述甲地所在图幅编号为J-50-5-Ｂ,一、梯形分幅,12.5万每幅15万比例尺图按经差为730″,纬差为5划分为4幅12.5万比例尺地形图，分别以自然序数1、2、3、4表示图5-6a。编号方法是在15万比例尺地形图的编号后加上各自的序号。上述甲地所在图幅的编号为J-50-5-B-4。,一、梯形分幅,,一、梯形分幅,11万每幅110万比例尺地形图按照经差345″,纬差230″划分为8行、8列,共64幅11万比例尺地形图,分别以带圆括号的自然序数1、64表示5-6b。其编号是在110万比例尺地形图图号之后加上各自的代号。甲地所在图幅的编号为J－50-5-24。,一、梯形分幅,四15000地形图的分幅和编号15000在11万比例尺地形图分幅的基础上进行。每幅11万比例尺地形图按经差1′52.5″,纬差为1′15″分成4幅15000比例尺地形图,其编号是在11万比例尺地形图的编号后加上小写罗马字母a、b、c、d。例如，上述甲地所在图幅的编号为J-50-5-24-b。,表5-1表示了各种比例尺地形图的图廓大小、分幅方法及以甲地为例的图幅编号方法。,一、梯形分幅,如果知道某地的地理坐标，则可根据该地的经、纬度,可算出包括该地的1100万比例尺地形图的图幅编号。若已知某地为东径1200915″、北纬3018ˊ10″，则可计算出该地所在的1100万图幅的编号,一、梯形分幅,3018′10″/4取整18横列,其代号为H1200915″/6取整121纵列,纵号为51则乙地所在1100万比例尺地形图的编号为H－51然后可以根据图5-5、图5-6等求出乙地其它比例尺地形图的编号。,二、新的国家基本比例尺地形图分幅编号,为适应计算机管理和检索,1992年国家标准局发布了新的国家基本比例尺地形图分幅和编号GB/T13989-92国家标准。新的标准仍以1100万比例尺地形图为基础,1100万比例尺地形图的分幅和编号采用国际1100万地图分幅和编号标准,它们的编号由其所在的行号字符码与列号数字码组合而成。,二、新的国家基本比例尺地形图分幅编号,北京所在的1100万地形图的图号为J50。每幅1100万地形图按经差3,纬差2划分为2行2列,共4幅150万地形图。每幅1100万地形图按经差130′，纬差1划分为4行4列,共16幅125万地形图。每幅1100万地形图按经差30′，纬差20′划分为12行12列,共144幅110万地形图。,二、新的国家基本比例尺地形图分幅编号,每幅1100万地形图按经差15,纬差10,划分为24行24列,共576幅15万地形图。每幅1100万地形图按经差730″，纬差5划分为48行48列,共2304幅12.5万地形图每幅1100万地形图按经差3′45″，纬差230″划分为96行96列,共9216幅11万地形图。每幅1100万地形图按经差152.6″,纬差115″分为192行192列,共36864幅15000地形图。,二、新的国家基本比例尺地形图分幅编号,二、新的国家基本比例尺地形图分幅编号,二、新的国家基本比例尺地形图分幅编号,二、新的国家基本比例尺地形图分幅编号,,三、正方形幅及矩形图幅的分幅和编号,供各种工程设计及施工需要的1500、11000、12000和小区域15000比例尺的地形图均采用正方形或矩形分幅,它是以纵横坐标的整公里数或整百米数作为图幅的分界线的，所以图廓呈正方形或矩形。,三、正方形幅及矩形图幅的分幅和编号,一正方形图幅的分幅与编号方法正方形分幅规定15000比例尺地形图的图幅大小为纵、横各40cm,即40cm40cm，实地为2km2km；12000、11000、1500比例尺地形图图幅大小则为50cm50cm。其分幅方法是按一分为四的原则,即将一幅15000的地形图分为四幅12000的地形图;一幅12000的图分为四幅11000的；一幅11000的图分为四幅1500的图，如图5-8,三、正方形幅及矩形图幅的分幅和编号,1.正方形分幅的编号方法115000比例尺地形图图幅的编号用该图幅西南角点坐标表示以km为单位。并将该图幅的图号作为包括于本图幅内的12000、11000、1500比例尺图的基本图号。,2在15000比例尺图的基本图号之末尾，附加上用罗马数字表示的分序号即为12000比例尺图的图号。,三、正方形幅及矩形图幅的分幅和编号,3同理在12000、11000比例尺图图号之末尾分别附加上用罗马数字表示的分序号即为11000、1500比例尺的图号。如某幅15000比例尺地形图西南角点坐标为xp20km、yp30km，则图5-9中打有晕线的各比例尺图图幅号分别为15000比例尺图幅号为20-3012000比例尺图幅号为20-20-Ⅲ11000比例尺图号为20-30-Ⅱ-Ⅰ1500比例尺图幅号为20-30-Ⅰ-Ⅰ-Ⅰ,三、正方形幅及矩形图幅的分幅和编号,2.图名与图号图名以该图幅内最有代表性的地名为图名；图号用该幅图西南角点的坐标值,以公里为单位。如某幅图西南角点的坐标值为x4410.0km,y485.5km,则编号为4410.0-48.53.流水编号自西向东，自北向南，以流水顺序进行编号。总之，应从实际情况出发，根据用图单位的意见和要求，灵活选用图幅编号方法，以达到测图、用图、管图方便的目的。,第三节测图技术规范,一、城市测量规范简介在我国国民经济建设中广大测绘工作者测绘了大量各种比例尺的地形图，完成了大量工程测量工作，同时制定了各式各样的测量技术规范。如工程测量规范、城市测量规范等。这些规范概括和总结了已往测量工作的经验和科学实验的成果，是进行各项测绘工作的指导性文件。因此，对于测绘技术人员来说，掌握有关的测绘技术规范是非常重要的。,一、城市测量规范简介,城市测量规范技术性强、内容全面，是城市规划、市政工程、工业和民用建筑设计施工、战备设施、城市管理、矿山开发等方面进行测量工作的基本依据。城市平面控制测量三角测量、三边测量、导线测量；城市高程控制测量水准测量、三角高程测量）；城市地形测量（150012000比例尺测图）；城市工程测量定线拨地测量、城市工程测图、市政工程测量、地下管线和地下人防工程竣工测量城市地图绘图与编绘以及城市地图制印等,二、地形图图式,为了便于测图和用图，在地形图中常用不同尺寸、颜色的符号来表示实地地物和地貌，并用一定规格的字体进行注记说明，这些符号和注记总称为地形图图式。图式是测绘、出版地形图的基本依据之一，是识别和使用地形图的重要工具，是表示地物、地貌的符号标准。,二、地形图图式,图式按一定的表示法则科学地反映实地形态牲,而且简明形象、便于记忆、易于描绘。测图比例尺不同，图式符号的大小也不同。表5-3列出了1500、11000、12000地形图图式中部分常用的符号,表中所注尺寸以毫米为单位。,二、地形图图式,地形图图式符号主要分为地物符号、地貌符号和注记符号三种。一地物符号根据地物大小及描绘方法的不同,地物符号又可分为下列几种,二、地形图图式,1.比例符号有些地物的轮廊较大,如房屋、运动场、湖泊、森林等，其形状和大小可以按则图比例尺缩绘在图纸上，再配以特定的符号予以说明，这种符号称为比例符号。表5-3中从1号到12号都是比例符号。,二、地形图图式,,二、地形图图式,2.非比例符号有些地物，如三角点、水准点、独立树、里程碑、钻孔，轮廊较小，无法将其形状和大小按测图比例尺缩绘到图纸上，而该地物又很重要，必须表示出来，则不管地物的实际尺寸，而用规定的符号表示之，这类符号称为非比例符号。,二、地形图图式,表5-3中从27号到40号等都是非比例符号。非比例符号不仅其形状和大小不按比例绘制，而且符号的中心位置与该地物实地的中心位置的关系，也随各种地物不同而异。,二、地形图图式,,二、地形图图式,在测绘及读图时应注意1圆形、正方形、三角形等几何图形的符号，如三角点、导线点、钻孔等,其几何图形的中心即为地物中心的位置。2宽底符号，如里程碑、岗亭等，该符号底线的中心即为地物中心的位置。,二、地形图图式,3底部为直角形的符号,如山洞、窑洞等，其符号下方两端点连线的中心即为地物中心的位置。4不规则的几何图形，如山洞、窑洞等，其符号下方两端点连线的中心即为地物中心的位置。,二、地形图图式,3．线形符号----半依比例符号对于一些带状延伸的地物,如道路、通讯线及管道等，其长度可按测图比例尺缩绘,而宽度无法按比例缩绘,这种长度按比例、宽度不按比例的符号称为线形符号。表5-3中从13号到26号都是线形符号。线形符号的中心线即是实际地物的中心线。,二、地形图图式,二地貌符号在图上表示地貌的方法很多,而在地形图中通常用等高线（表5-3中的41号）表示，用同线表示地貌不仅能表示地面的起伏形态,而且还能科学地表示出地面的坡度和地面点的高程。一些不能用等高线表示的地方,如滑坡、陡崖、冲等沟等，则用相应的地貌符号表示，如表5-3中44、45、46号。,二、地形图图式,三注记符号用文字、数字或特定的符号对地物加以说明称为地物注记。如房屋的层数,工厂、铁路、公路的名称，河流、水渠的流向以及果树、森林的类别等,第四节测图控制技术方案,一、平面坐标系统选择各种大比例尺测图的坐标系统应尽可能采用国家统一坐标系统。长度变形值应不大于容许变形值2.5cm/km，否则，应重新选择投影带的中央子午线。二、高程系统的选择测图高程控制网的高程系统，应采用国家统一的1985年黄海高程基准或1956年黄海高程系统。在远离国家水准点的新测区，经上级业务主管部门批准，可暂时建立或沿用地方高程系统，但应争取条件归算到国家统一高程系统内。,三、平面控制的加密方案,1.首级控制选择在一个测区中，最高一级的控制网称为首级控制网或基本控制网。首级控制网一般应为国家等级控制网。首级网的等级应根据测区面积、测图比例尺和发展远景，因地制宜、经济合理地选定，其配置方案可参考表5-6。,三、平面控制的加密方案,对于面积很小，且无发展远景的测区,还可以以二级小三角或相应精度的导线作为测区的首级控制。为了保证地形图的精度，各种比例尺测图的测站点至碎部点地物点和地形点视距不能太长,规范规定其最大视距长度不应超过表5-7的规定。,三、平面控制的加密方案,,三、平面控制的加密方案,2．平面控制的加密层次在首级控制的基础上布设的较低等级的控制网称为加密控制网。加密控制网可以是四等三角网,也可是一、二级小三角网,或者相应等级的导线。直接为满足地形测图需用而加密的最低级控制网，称为图根网。图根网分为两级，直接由高点级控制点发展的图根点称为一级图根点，利用一级图根点再发展的图根点称二级图根表5-6。两级图根的布设形式随测区地形条件及高级控制点的情况有同图根三角锁（网）、图根导线以及交会定点等方法进行加密。,四、图根点的必要密度,图根点的密度取决于测图比例尺、地形的复杂程度及通视条件。下面以三角测量为例，研究在理想的地形情况和通视条件下，图根点的必要密度问题。图5-11为一均匀而等距的图根网，设图根网的边长为S图中的OP。最大视距为R图中的OC,按规定的最大视距长度不遗漏、不重叠地测量碎部时,控制点O所控制的面积是由虚线围成的正六边形CDEFGH。规范规定图根锁网的平均边长不宜超过测图最大视距的1.7倍。,四、图根点的必要密度,在直角三角形OCM中,有,在直角三角形OCM中,有,三角形OCD的面积为Δ,O点控制面积为P6Δ,四、图根点的必要密度,由此可得每平方公里所需的最少图根点数包括高级控制点在内为式中，R以公里为单位。若测区的总面积为A，则所需的总的图根点数Ｋ总应为,可以算出不同比例尺时每平方公里及正方形图幅最少图根点数如表5-9所示。,四、图根点的必要密度,以上讨论的是平坦开阔地区所必须的图根点数。当地形复杂、隐蔽以及为城市建筑区时，应适当加大密度。如果测图时采用测距仪测距，则由于距离测量的精度较高，碎部点与图根点的视距长度可以大增加，不受平板仪测图时对视距最大长度的限制，这时图根点的密度视地形条件和测距仪的测程而适当减少。,五、高程控制网的加密,图根点的高程可在国家高程控制网的基础上，采用图根水准或三角高程测量的方法进行加密。一般在平坦地区采用图根水准，在山区采用三角高程。其加密层次可参考表5-10。图根水准可沿图根点布设成附合路线、闭合环或结点网。图根据三角高程路线应起闭于高级控制点，其边数不应超过12条。当基本等高距为0.5m时，图根点的高程不容许用三角高程方法测定。图根水准和图根三角高程测量的作业方法、技术指标及精度要求，应参照现行规范执行。,第五节测图技术设计,一、技术设计的意义大比例尺地形测图量项精度要求较高、作业环节较多、组织管理复杂的测量工作。为了保证地形测图工作的合理安排，正确实施，各工序之间的密切配合，必须在施测工作前进行技术设计。所谓技术设计，就是根据测图比例尺和测图面积以及用图单位的具体要求，结合测区的自然地理条件和本单位的仪器设备、技术力量及资金等情况，制定在技术上可行、经济上合理的技术方案、作业方法和实施计划，并将其编写成技术设计书。当测区较小，任务简单，用图单位亦无特殊要求时，技术设计可以从简。,二、技术设计的依据和基本原则,一技术设计的依据1上级下达任务的文件或合同书。2有关的法规和技术规范。3地形测量的生产定额、成本定额和装备标准等。4测区已有的资料等。,二、技术设计的依据和基本原则,二技术设计的基本原则1技术设计方案应先考虑整体而后局部，且顾及发展；要满足用户的要求，重视社会效益。2要从测区的实际情况出发,人员素质和装备情况,选择最佳作业方案。3广泛收集、认真分析和充分利用已有测绘成果和资料。4尽量采用新技术、新方法和新工艺。5当测图面积相当大,可将测区划分为几个小区，分别进行技术。,三、编写技术设计书的要求,技术设计书是地形测图全过程的技术依据，是一份重要的文献资料。技术设计书编写要规范1内容要明确，文字要简。标准已有明确规定的，一般不再重复。对作业中容易混淆和忽视的问题，应重点叙述。2采用新仪器、新方法和新工艺成图时，要对其可性及能达到的精度进行充分的论证。3技术设计书中使用的名词、术语、公式、符号、代号和计量单位等应与关规范和标准一致。,四、技术设计书的内容,1.一般性说明1任务概述说明任务来源、测区范围、地理位置、行政隶属、测图面积、测图比例尺、采用技术依据、计划开工日期及完成期限等。2测区自然地理概况说明测区海拨高程、相对高差、地形类别、困难类别和居民地、道路、水系、植被等要素的分布与主要特征;说明气候、风雨季节、交通情况及生活条件等。3已有资料利用情况说明已有资料的全部情况，包括控制测量成果的等级、精度，现有图的比例尺、等高距、施测单位和年代，采用的图式规范，平面和高程系统,技术总结等。并对基价,提出已有资料利用的可能性和利用的方案。,四、技术设计书的内容,2.设计方案1测图技术规范和细则说明测图所依据的规范、图式及有关规定2平面控制测量设计平面控制坐标系统的确定，首级网的等级，起始数据的配置，加密层次及图形结构，点的密度，使用的仪器，各项主要限差及应达到的精度指标。3高程控制测量设计高程系统的选择，首级高程控制的等级及起算数据的选取。加密方案及网形结构，路线长度和点的密度，使用的仪器和施测方法，主要限差及应达到的精度指标。4地形测图设计地形图采用的分幅和编号方法，地形图分幅编号图，测站点的观测方法和要求，对地形要素的表示和对地形的要求。,四、技术设计书的内容,3.工作量统计、计划安排和经费预算1工作量统计2进度计划根据工作量统计和计划投入的人力物力，列出各期进度计划。3经费预算根据设计方案，参照有关生产定额和成本定额，编制经费计划。工作量统计、计划安排和经费预算一般应编制专门的图表。,四、技术设计书的内容,4.上交资料清单地形测量的成果除地形原图外，还有各种各亲的其它资料。技术设计书中应列出用图单位要求提交的所有资料的清单。5.建议和措施为顺利地完成测绘任务，还应就如何组织力量、提高效益、保证质量等方面提出建议。并指出业务管理、物资供应、膳宿安排、交通设备、安全保障等方面必须采取的措施。,五、技术设计书中图表的编绘,地形测图技术设计书技术文献,在编写过程中正确使用图表,可使整个技术设计简单明了。1.设计图地形测图技术设计书中用到的设计图一般以以下几种1测我平面控制测量技术设计图；2测区高程控制测量技术设计图；3测区地形图分幅编号图。设计图应有标题图名、代号、编制单位、编制者、审核者、日期及必要说明注记和图例。图的内容要能反映工作量，图而清晰明了，幅面大小适宜。,五、技术设计书中图表的编绘,,五、技术设计书中图表的编绘,2.表格地形测图技术设计书中用到的表格有以下几种1综合工作量表2工作进度计划表3经费预算表4主要物资器材表5已有资料利用情况表6预计上交成果资料表,