第1讲工程建设对地形图的要求与应用

§1-1地形图在工程建设规划设计阶段的作用一般工程建设可分为规划设计、建筑施工和运营管理三个阶段，规划设计阶段主要是为工程建设的规划设计提供地形图。设计阶段所需地形图比例尺的大小不同。在选址和初步设计阶段一般使用1﹕5000至1﹕100000的地形图，在施工设计阶段需要比例尺为1﹕500至1﹕2000。这些地形图通常是按照设计需要的范围实地进行测绘。大面积的测图（如大型水利枢纽、铁路）采用摄影测量方法，而中、小范围的测图通常采用地面数字测图方法。水利枢纽工程为了进行水库的设计，要采用比例尺为1﹕10000至1﹕50000的地形图，以确定水库的淹没面积、库容和有效库容；制定城镇居民的迁移和交通线改建规划；设计库岸的防护工程、航道及码头的位置。水利枢纽工程的初步设计阶段，在可能布设枢纽工程的全部地区，也应有比例尺为1﹕10000的地形图，以便正确地选择坝轴线的位置。坝轴线选定以后，就应在这个划定的枢纽布设地区提供比例尺为1﹕2000至1﹕5000的地形图，以研究枢纽工程主要建筑物的布置方案。在施工设计阶段，在坝区、厂房地区、船闸闸室、引水渠渠道以及引水隧洞的进口等处应测绘比例尺为1﹕1000（有时需1﹕500）的地形图，以便详细地设计该工程各部分的位置与尺寸。§1-1地形图在工程建设规划设计阶段的作用某水利枢纽工程主要建筑物的布置图§1-1地形图在工程建设规划设计阶段的作用城市建设对于城市总体规划、工程项目规划设计、需要比例尺为1﹕5000至1﹕10000的地形图。对于小区规划、工程项目的初步设计应用比例尺为1﹕2000的地形图。对于工程项目的施工设计需要测绘比例尺为1﹕500或1﹕1000的地形图。§1-1地形图在工程建设规划设计阶段的作用铁路、公路建设最初阶段是收集有关设计线路方案的资料，需要的地形资料是比例尺为1﹕10000至1﹕50000的地形图。其中测量分为初测和定测。初测通常采用摄影测量方法测绘比例尺为1﹕2000的地形图。定测中要进行中线测量和线路的纵横断面图测绘。§1-1地形图在工程建设规划设计阶段的作用隧道和桥梁对于大型桥梁，首先在比例尺为1﹕10000至1﹕50000的地形图上研究，结合实地踏勘，提出桥址的几个可能的比较方案。在初步设计阶段，其目的是要对几个可能的比较方案进一步加以比较，以确定一个最优的设计方案。为此需要提供更为详细的地形、水文及其它资料，作为方案比较的依据，同时也供设计桥梁及其附属结构物之用。为设计桥梁需要提供的地形资料有：桥渡线跨河长度、桥址纵断面图、比例尺为1﹕2000至1﹕10000的桥渡位置图、比例尺为1﹕500至1﹕2000的桥址地形图及水下地形图。§1-1地形图在工程建设规划设计阶段的作用城市地下铁道在初步设计阶段，采用比例尺为1﹕2000或1﹕5000的城市地形图，以选定线路的布置。为了设计车站、进口大厅、竖井以及用明挖法施工地区，还需要该地区的比例尺为1﹕500的地形图。为了施工设计，要沿着设计线路施测比例尺为1﹕500的带状地形图和地下管线图。§1-1地形图在工程建设规划设计阶段的作用矿山建设工业场地的布置、地质填图都需要大比例尺地形图。地形图是地质填图的底图，将地质要素及工程位置用相应的符号展绘在地形图上，按地质点圈绘地质界限，形成地形地质图。在地形地质图上做剖面，进行储量计算，同时把地下资源的质量、储量、范围搞清楚，绘制成矿图，作为采矿设计的依据。通常用比例尺为1﹕1000至1﹕5000的图作储量计算和提交地质报告，用比例尺为1﹕500或1﹕1000的图作工业场地的布置，用比例尺为1﹕500的图作井口设计和地下巷道布置。§1-1地形图在工程建设规划设计阶段的作用港口码头对于港口码头的设计，一般分为两个阶段。在初步设计阶段，需要有关地区的比例尺为1﹕1000或1﹕2000的陆上地形图和水下地形图，以便布置铁路枢纽、仓库、码头、船坞、防波堤以及其它的一些附属建筑物，并且进行方案比较。在施工设计阶段采用比例尺为1﹕500或1﹕1000的地形图，以便进一步精确地确定建筑物的位置和尺寸。§1-1地形图在工程建设规划设计阶段的作用测绘资料要满足工程建设规划设计的需要，其主要质量标准是：地形图的精度、比例尺的合理选择和测绘内容的取舍适度等。目前工程建设规划设计基本上采用计算机辅助设计。§1-2大比例尺地形图的精度分析在工程建设中，工程规划或方案设计所用的地形图比例尺较小，通常利用现有的地形图资料，而一般工程勘测所进行的测图工作，绝大多数是为满足初步设计和施工设计所需要的大比例尺地形图。§1-2大比例尺地形图的精度分析一、现行规范对大比例尺地形图精度的规定《1﹕500、1﹕1000、1﹕2000地形图平板仪测量规范》图上地物点相对于邻近图根点的平面位置中误差§1-2大比例尺地形图的精度分析《1﹕500、1﹕1000、1﹕2000地形图平板仪测量规范》等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差§1-2大比例尺地形图的精度分析《工程测量规范》§1-2大比例尺地形图的精度分析《1:5001:1000、1:2000地形图航空摄影测量外业规范》图上地物点对最近野外平面控制点或平高控制点的平面位置中误差§1-2大比例尺地形图的精度分析《城市测量规范》§1-2大比例尺地形图的精度分析二、平板仪测图的地形图精度1．地形图平面位置的精度2222cfjtWmmmmmtmjmfmcmwm图根点的点位中误差图根点测定地物点距离产生的中误差方向产生的中误差以及地物点的刺点中误差地物点平面位置的中误差§1-2大比例尺地形图的精度分析图根点的点位中误差包括图根点的测量中误差和图根点的展绘中误差，约为0.2mm。图根点测定地物点方向产生的中误差Smmfm为方向中误差，可取6mS为距离§1-2大比例尺地形图的精度分析地物点的刺点中误差可取0.2mm综合各项中误差，可得到用图根点直接测定的地物点平面位置的中误差要是工业企业的设计是在复制图上进行，还应考虑复制过程中图纸的变形误差。根据生产单位的经验，此项误差大约为0.3mm。相对于工作底图，数字化后的线划误差大约为0.2mm。§1-2大比例尺地形图的精度分析二、平板仪测图的地形图精度2、地形图高程的精度：是根据地形图按等高线所求得的任意一点高程相对于邻近图根点的高程中误差来衡量的。因此，地形图的高程精度是指等高线所表示的高程精度。影响地形图高程精度的因素对大比例尺地形图来说，主要有：测定地形点的高程误差、地形概括误差和勾绘等高线的误差这些误差与地面的坡度和地面的起伏不平有关。随着地面的坡度增大，测量高程误差会显著加大。实际地面是起伏不平的，而在测图时则将相邻两个地形点间的不规则曲线视为直线，由此而引起的高程误差称为地形概括误差,等高线高程的中误差可按以下经验公式计算:§1-2大比例尺地形图的精度分析tan108.0413MHMP式中，为等高距，M为测图比例尺分母，为地面倾斜角。等高线高程的中误差H等高线插求点高程中误差PM地形类别1﹕5001﹕10001﹕2000计算值(等高距)H(m)计算值H(m)计算值H(m)计算值(m)(等高距)(m)(等高距)(m)(等高距)平地(2°以下)0.50.140.280.50.150.310.50.180.361/31.00.310.31丘陵地(2°～6°)0.50.170.330.50.210.421.00.420.421/21.00.330.33山地(6°～25°)0.50.310.621.00.620.622.01.250.622/31.00.440.44高山地(25°以上)1.00.650.651.01.051.052.02.11.0512.01.300.65§1-2大比例尺地形图的精度分析§1-2大比例尺地形图的精度分析三、地面数字测图的地形图精度地面数字测图方法与于平板仪测图方法有很大的区别，数字测图不用图纸测图，没有图根点的展点误差和测量点的刺点误差。数字测图利用全站仪观测地形点的距离、方向和高度角，计算地形点的坐标和高程。由于全站仪测距和测角的精度较高，因此测定地物点的点位中误差较小，如测量时能将棱镜的中心和地形点一致或加棱镜偏差改正，则地物点的平面位置中误差约为2cm（实地）。一般情况下，地物点的平面位置中误差不超过5cm。对地形图的高程精度而言，全站仪直接测量的地形点的高程中误差约为3cm，但地形图的高程精度主要受地形概括误差的影响，因此一般来说，地面数字测图与平板仪测图在地形图的高程精度上没有明显提高。§1-3工业企业设计对地形图的要求各种工业建设中的测量工作，目的都是为本企业的设计、施工和运营管理服务。因此，各有其自已的特点。企业测图的面积较小，使用范围较窄。对于为各工业企业测绘的地形图，不论是精度、内容，还是表现形式等都应该以能满足用图单位的要求来确定。《工程测量规范》在地形测量的一般规定中规定：对于精度要求较低的专用地形图，可按小一级比例尺地形图的规定进行测绘或利用小一级比例尺地形图放大成图。对于工业企业的设计，地形图主要是用在总平面运输（简称总图运输）设计部门。一．地形图的必要精度地形图的精度对于地形图的测绘与使用都有很大的影响，所以，地形图的必要精度应从设计的实际需要出发给以确定。在工业企业的初步设计阶段，在总平面图上要确定和绘出车间、仓库、动力设施和铁路线等主要建筑物的轮廓位置和坐标。在竖向布置图上要绘出竖向布置系统，设计地面连接的方式、场地平土标高、排水坡向、建筑物地坪的高程以及运输道路的高程等。§1-3工业企业设计对地形图的要求土方工程图要分别表示出土方的填、挖量与土方总量。管道总平面图的设计系在建筑物之间布置和绘出上下水、动力、电力等地面和地下主要管线的位置与坐标。在施工设计阶段，设计的内容基本上与初步设计阶段相同，只是比较详细一些。图上要正确地反映出所有建筑物的形状与平面位置，道路和管线的走向与坡度，以及各项建筑物的高程等，作为准备施工放样数据的依据。点位精度要求总平面图的设计方法一般是：首先按照生产的工艺要求，将主要建筑物的轮廓位置绘出，然后移动建筑物，在考虑建筑物布置的合理性和地形条件的情况下，确定建筑物在地形图上的位置。为满足这一设计要求，地形图上的点位误差应不大于±1mm。建筑物的位置确定以后，即可将其绘在地形图上，并在主要建筑物的方向上，确定、两点A,B在测量坐标系中的坐标§1-3工业企业设计对地形图的要求§1-3工业企业设计对地形图的要求ABCDAxAyBxBy，与，反算出AB的方位角此方向即为施工坐标系中的y轴（或x轴）的方向，并取位置适当的一点（例如A点）作为施工坐标系的坐标原点，然后再根据AB的设计距离计算B点的施工坐标。建筑物其它各点（例如C、D）的施工坐标，则按照总平面设计的解析数据进行计算。量测设计建筑物与现有地形地物的相对位置，进行校核。这样在地形图上确定施工坐标系坐标原点的位置，其允许的误差一般不能大于图上1～2mm在布置总平面图上的建筑物时，一方面考虑生产的工艺要求，同时还要考虑到地下管网与运输道路布置的可能性，以及防火、防水、防震等要求。例如在防火方面，建筑物间应保证最小有10米的距离。为了节约用地，一般要求尽量地接近容许的最小距离。当设计的建筑物与现有地形地物发生关系时，就要量取它们之间的距离，以决定是否满足各项建筑界限的确定。考虑到地形图的误差与量取误差，设计的建筑物与现有地形地物的建筑界限，设计时一般留有1～2m的余地。也就是说在大比例尺地形图上地物的位置误差不应超过±1mm§1-3工业企业设计对地形图的要求当用地紧张，或设计的建筑物与已有建筑物的间距接近规定的最小距离，或进行较为复杂的工程设计时，就需要施测一定数量的地物点的解析坐标。例如地下管道之间的距离以及它们离其它建筑物的距离都比较小（一般电力管道离建筑物大于0.6m，下水管道离建筑物大于2m即可），如果原有建筑物的位置不正确，则有可能将管道布置得小于规定间距