第七八章地形图基本知识及测绘

第七章大比例尺地形图的测绘7-1地形图的基本知识一、平面图、地形图和地图为了将地物地貌绘到图上，理论上必须从地面各特征点向水准面作铅垂线，铅垂线与水准面的交点称为地面各特征点的垂直投影。若测区很小，水准面可以用水平面代替，所以，可以认为地面各特征点是垂直投影在水平面上的。在小区域内，由于水准面可用水平面代替，因此，将地面的点位和图形垂直投影到水平面上，然后，相似地将图形按一定比例尺缩小绘在图纸上，这样制成的图称为平面图。一般在平面图上仅表示地物，不表示地貌。如果图上不仅表示出地物的位置，而且还用特定符号把地面上高低起伏的地貌表示出来，这种图称为地形图。第七章大比例尺地形图的测绘在大区域内或整个地球范围内测图时，必须将地面各点投影到地球椭圆体面上，然后，用特殊的投影方法展绘到图纸上，这样制成的图称为地图。地图上各处的比例尺是不同的，而平面图上各处的比例尺是相同的。二、图的比例尺图上某一线段的长度与地面上相应线段的水平长度之比，称为图的比例尺(缩尺)。1数字比例尺凡比例尺用分子为1，分母为整数的分数表示的，称为数字比例尺。设图上的线段长度为S，地面上相应线段的水平长度为l，M为比例尺的分母，则图的数字比例尺为：2图示比例尺一般说来，在图上除写有数字比例尺外，还有用线段表示的比例尺，这就是图示比例尺。它的优点是，可以减少计算和避免图纸变形的影响。图示比例尺，有直线比例尺和复式比例尺两种。最常用的是直线比例尺。地形图按比例尺的不同，可以分为大、中、小三种。1∶500、1∶1000、1∶2000、1∶5000的地形图，称为大比例尺图；1∶1万、1∶25万、1∶5万、1∶10万的地形图，称为中比例尺图；1∶20万、1∶50万、1∶100万的地形图，称为小比例尺图。3地形图比例尺精度测量有误差，人眼绘图亦有误差。人眼分辨角值为60″，在明视距离(25cm)内辨别两条平行线间距为0.1mm，区别两个点的能力为0.15mm。因此，通常将0.1mm称为人眼分辨率。地形图上0.1mm所表示的实地水平长度，称为地形图的比例尺精度。地形图的比例尺精度与量测关系有二：其一，根据地形图比例尺确定实地量测精度，如在比例尺为1∶500的地形图上测绘地物，量距精度只需达到±5cm即可；其二，可根据用图需要表示地物、地貌的详细程度，确定所选用地形图的比例尺。如要求测量能反映出量距精度为±10cm的图，应选比例尺为1∶1000的地形图。三、地形图符号地形，就是地物和地貌的总称。地物指的是地球表面各种自然物体和人工建(构)筑物；地貌是指地球表面高低起伏的形态。地形测量工作者的任务，就是把错综复杂的地形测量出来，并用最简单、明显的符号表示在图纸上，最后完成一张与实地相似的地形图，上述符号称为地形图符号。地形图符号可分为：地物符号、地貌符号和注记符号三大类。地形图符号的大小和形状，均视测图比例尺的大小不同而异。各种比例尺地形图的符号、图廓形式、图上和图边注记字体的位置与排列等，都有一定的格式，总称为图式。(一)地物符号1比例符号将地面上实物的轮廓，按测图比例尺缩小，然后绘制在图上的符号称为比例符号，又称轮廓符号。2非比例符号当地物的轮廓很小，以致于不能按照测图比例尺缩小，但这些地物又很重要，不能舍掉时，则需按统一规定的符号描绘在图上，这种符号称为非比例符号。非比例符号在地形图上的位置，必须与实物位置一致，应该规定符号的定位点。3线状符号凡是长度能依比例，而宽度不能缩绘的狭长地物符号，称为线状符号或半比例符号。这种符号的长度依真实情况测定，而其宽度和符号样式有专门规定。(二)地貌符号最常用的地貌符号是等高线。(三)注记符号注记符号是地物符号和地貌符号的补充说明，可用文字、数字或线段表示。四、地形图的图幅、图号和图廓(一)图幅图幅指图的幅面大小，即一幅图所测绘地貌、地物的范围。图幅形状有梯形和矩形两种，其确定图幅大小方法各不相同。(二)图名一般地形图的图名，是用本幅图内最大的城镇、村庄、名胜古迹或突出的地物、地貌的名称来表示，图名写在图幅上方中央。(三)图号在保管、使用地形图时，为使图纸有序地存放和便于检索，要将地形图进行编号。此编号称为地形图图号。图号标注在图幅上方图名之下。(四)接图表接图表是本幅图与相邻图幅之间位置关系的示意图，供查找相邻图幅之用。接图表的位置是在图幅左上方，它给出了与本幅相邻八幅图的图名。(五)图廓图廓有内外图廓之分，内图廓线就是测量边界线。内图廓之内绘有10cm间隔互相垂直交叉的短线，称为坐标格网。矩形图幅内图廓线也是公里格网线。梯形分幅图廓线为经纬线。因受子午线收敛角影响，经纬线方向与坐标网格方向不一致。故在1∶10万及其以下比例尺地形图图廓内既有公里格网又有经纬线，大于1∶5万比例尺地形图上则不绘经纬线。其图廓点坐标用查表方法找出。外图廓线是一幅图最外边界线，以粗实线表示。外图廓线外，除了有接图表、图名、图号，尚应注明测量所用的平面坐标系、高程坐标系、比例尺、测绘日期和测绘单位等。7-2地貌与等高线一、等高线原理等高线，就是地面上高程相等的各相邻点所连成的闭合曲线，也就是水平面(严格来说应是水准面)与地面相截所形成的闭合曲线。我们日常见到的池塘或蓄水库的水面与岸边的交线，就是一条等高线。二、等高距和等高线平距相邻等高线间的高差，称为等高距(或称等高线间隔)。相邻等高线在水平面上的垂直距离，称为等高线平距。《规范》规定，在一个测区内只能采用一种等高距。用等高线表示地貌时，对于等高距的选择，具有重要意义。因此，在选择等高距时，应结合图的用途、比例尺以及测区地形坡度的大小等多种因素综合考虑。三、典型地貌的等高线凡是凸出而且高于四周的高地称为山地，高大的称为山峰，矮小的称为山丘。比周围地面低，而且经常无水的地势较低的地方称为凹地，大范围低地称为盆地，小范围低地称为洼地。山脊是从山顶到山脚的凸起部分，山脊最高点间的连线称为山脊线。以等高线表示的山脊是等高线凸向低处，雨水以山脊为界流向两侧坡面，故山脊线又称分水线。山谷是沿着一个方向延伸下降的洼地。山谷中最低点连成的谷底线称为山谷线或集水线。从上述几种典型地貌的等高线可以看出：山丘和盆地的等高线都是闭合曲线，两者形状很相似。为了区别起见，必须在等高线上注记高程或画出示坡线。示坡线是垂直于等高线而指向下坡的短线。山脊和山谷的等高线，都是朝着一个方向凸出的曲线，两者的形状也很相似。但是，山脊的等高线是向着山脊线降低的方向凸出，山谷的等高线则是向着山谷线升高的方向凸出。山脊和山谷，同样可以根据等高线上的高程注记或画示坡线来加以区别。四、等高线的特性根据前述用等高线表示地貌的情况，可以归纳等高线的特性如下：(1)在同一条等高线上的各点，其高程相等；(2)等高线必定是一条闭合曲线，不会中断，由于一幅图所示的范围有限，如在本图幅内不闭合，则在相邻图幅内仍最终自成闭合；(3)一条等高线不能分叉为两条；不同高程的等高线，不能相交或者合并成一条；在悬崖处的等高线虽然相交，但必须有两个交点；(4)等高线愈密则表示坡度愈陡，等高线愈稀则表示坡度愈缓，等高线之间平距相等则表示坡度相等；(5)经过河流的等高线不能直接跨越而过，应该在接近河岸时，渐渐折向上游，直到与河底等高处才能越过河流，然后再折向下游渐渐离开河岸；(6)等高线通过山脊线时，与山脊线成正交，并凸向低处；等高线通过山谷线时，则应与山谷线成正交，并凸向高处。五、等高线的种类1首曲线：按规定的基本等高距测绘的等高线称为首曲线2计曲线：为了用图方便，每隔四级首曲线描绘一根较粗的等高线，称为计曲线(或加粗等高线)。地形图上只有计曲线注记高程，首曲线上不注记高程。3间曲线：当首曲线不能详细表示地貌特征时，则需在首曲线间加绘间曲线。其等高距为基本等高距的1/2，故也称半距等高线，一般用长虚线表示4助曲线：如采用了间曲线仍不能表示较小的地貌特征时，则应当在首曲线和间曲线间加绘助曲线。其等高距为基本等高距的1/4，一般用短虚线表示。六、等高线的描绘方法用等高线表示地貌的程序是先测定后绘图。测定对象是地貌的特征点。所谓地貌特征点是指山顶、鞍部、山脊线与山谷线上的坡度变换点和山脚点、山脚坡度变换点和山坡面倾斜变换点等。将测定的地貌特征点的平面位置按比例尺以垂直投影方法缩绘到图纸上，并在其旁注记该点高程(高程注记按图式规定)。1连接地性线山顶、鞍部、山脚点与地性线，这些地貌因素决定着山脉的大小、形状和走向。自山顶至山脚用细实线连接山脊线上各变坡点，用细虚线将山谷线上各变坡点连结。通常地貌形态是山脊与山谷间隔排列，即两条分水线夹一条合水线，两条山谷线夹一条山脊线。2求等高线通过点地性线上各点均为坡度变换点，即相邻两点之间为同一坡度。通常变坡点高程不等于基本等高线高程，需要先求出等高线通过点，再求出基本等高线的位置。在两个变坡点之间的等高线通过点的高程可按比例内插求得。3勾绘等高线在绘图现场图纸上连接地性线，求等高线通过点与勾绘等高线。应边测边绘等高线，对照实地勾绘等高线可逼真地显示地貌形态，并便于检查测绘中的各种错误。对照实地勾绘等高线时要运用概括原则。山坡面上小起伏与变化，按等高线总体走向进行制图综合。如果在平坦地区测图，很大范围内绘不出一条等高线。为表示地面起伏，则需用高程碎部点表示。高程碎部点简称高程点。平坦地区有地物时则以地物点高程为高程碎部点，无地物时则应单独测定高程碎部点。7-3常规测图方法地形图测绘是表示地面点位置及各地面点之间相互位置关系的图解方法，也是将地面点测量成果图解地绘在图上。地形图测绘分为测量和绘图两大步骤。地形图测绘是对地物、地貌特征点(亦称碎部点)进行测绘。地形图测绘亦称碎部测量，测定出各碎部点的平面位置和高程并按比例缩绘于图纸上。由于按规定比例尺缩绘，图上碎部点连接成图形与实地碎部点连接图形呈相似关系，其相似比值即为地形图比例尺数值。一、测图前的准备工作测图前，须踏勘了解测区的地形，抄录控制点的平面及高程成果，了解其完好的程度。检查和校正仪器，准备工具材料，拟定作业计划以及在图纸上绘制坐标格网、图廓线和展绘控制点。1图纸地形测图一般选用一面打毛的乳白色半透明聚脂薄膜图纸。当缺乏聚脂薄膜图纸时，可选用优质的绘图纸作为原图纸进行测绘。2绘制坐标格网为了准确地将控制点(图根点)展绘在原图上，首先要在测图纸上精确地绘制10cm×10cm的直角坐标方格网。展绘方格网可用直角坐标展点仪、格网尺等专用工具，当缺少这类工具时，也可以用比较精确的直尺按对角线法进行。3展绘控制点展绘控制点时，首先确定该点所在的方格，再在方格内确定点的精确位置。全部点展绘好后，要用比例尺在图纸上量取所绘控制点之间的相邻距离，比较是否与实际距离相符，其限差为±0.3mm，对超过限差的控制点应重新展绘。二、小平板仪测图原理小平板仪构造很简单，主要由图板，照准器和三角架所组成。附件有对点器和长盒罗盘。设地面上有A、B、C三点，需将这三点展绘到图纸上，B为测站。在B点安置一块贴有测图纸的平板，板面水平，将图纸上的b点对中实地的B点。设通过BA和BC两方向的竖直面与平板的交线为bm和bn，则这两交线的夹角即为∠ABC的水平投影。若同时又用视距法(参见第四章第六节)或测距仪测出BA和BC的水平距离，并按一定的比例尺在bm和bn方向线上画出a、c两点，则图上a、b、c三点组成的图形就与地面A、B、C三点的水平投影相似，此即为平板仪测量的原理。小平板仪的安置主要包括对点、整平和定向三项工作。对点，就是使图板上的控制点(如b点)和实地相应的控制点(如B点)在同一铅垂线上；整平，就是将图板置于水平位置；定向，就是使图上的方向线(如ba线)与地面上的相应方向线(如BA)在同一竖直面内。准备工作完成后并了解了测图原理后，就可以进行野外测图。测绘地物和地貌的工作，又称为碎部测量，其主要工作是测绘地物和地貌特征点的位置。三、经纬仪测绘法经纬仪测绘法的实质是按极坐标定点进行测图。观测时先将经纬仪安置在测站上，绘图板安置于测站旁，用经纬仪测定碎部点的方向与已知方向之间的夹角、测站点至碎部点的距离和碎部点的高程。然后