温州市测绘志送审稿第三篇地形测量(终结送审稿)

第三篇地形测量147第三篇地形测量地形测量是指将地球表面的地物、地貌依其平面位置和高程，根据地形图图式规定的符号，按某一规定的比例尺绘制成图的测量和技术。本篇主要叙述基本比例尺系列（国家为1∶5万～1∶5000，温州为1∶2000～1∶500）、基础地形图测量，其它地形测量在有关各篇分别叙述。地形测量因测绘技术和所用仪器的进步，不断发展。古代是舆地图测绘，近代主要是平板仪测量并始有航空摄影测量；现代普及航空摄影测量且实现大比例尺成图，还有地面摄影测量和航空、航天遥感测量。进入21世纪，不论地面、空天，数字化测图全面取代以往的模拟测图。第一章舆地图测绘清代和此前各朝代绘制的舆地图，由于技术条件和仪器工具的限制，控制基础大多作过测量，地图内容主要是调查所得。舆地图的控制点是以府城、县城为主，府县有方位或纬度，县城与府城、府城与省城、省城与京城之间距离，均用步量或驿站的距离（鸟里或人里），依据方位和距离将这些城的位置绘出。其他内容如山、路、河、湖、境界、居民地等，则根据城的方位、距离逐一绘出。主要是反映平面位置，山体等地貌用象形符号或写景法表示。西汉初（公元前二世纪）长沙国的地形图、驻军图、城邑图，1973年12月在长沙市马王堆3号西汉墓中出土。这3幅图都绘在绢帛上，地形图绘制最佳。地形图的主要区域为汉代的诸侯国—长沙国南部，即今湘江上游的第一大支流—潇水流域、南岭、九嶷山及其附近地区；主要内容包括河流、山脉、道路、居民点等。图幅为正方形，边长96厘米，方位上南下北。该地形图主区比例尺约为1∶18万，与今测地形图进行透明套合比较，其主区部分大都接近于今测图，有些几乎一致。这是迄今发现的最古老、最翔实地图，图面精美，显示当时领先世界的测绘技术。北宋熙宁五年（1072），杭州钱塘人沈括视察汴河工程时进行测量；1926年竺可桢著《北宋沈括对于地学之贡献与记述》，对此称誉“是中国也是世界最早的地形测量”（时马王堆西汉墓中地图尚未出土）。清康熙五十一年（1712），派人来浙测绘《皇舆全览图》，这是省内实测舆地图之始。继有光绪年间测绘沿海二十六厅县图、《大清会典图》。宣统元年（1909），浙江督练公所参谋处测绘《杭州城外附近之地图》56平方千米，比例尺为1∶1万，用等高线表示地貌。温州市测绘志148该图为现代地形图的雏形。第一节皇舆全览图在浙江的测绘清康熙四十六年（1707）十二月，康熙皇帝聘请法国传教士白晋等应用西方经纬度制图法在北京附近进行小片试验性的测绘，效果远胜旧图。因此，康熙皇帝扩大规模聘请西方传教士，按经纬度制图法测绘各省地图。自康熙四十七年至五十七年（1708—1718），关内15省包括台湾及关外蒙古各地图集测绘完毕，取名《皇舆全览图》。《皇舆全览图》的控制测量采用比较接近现代的三角测量法。第一步是应用天文观测方法先定少数点的经纬度（当时最常用方法3种：观测月食，观测木星遮掩某恒星，观测木星第一卫星）。其经度以过北京钦天监观象台的子午线为起始线，在此线以东为东经，以西为西经。纬度以传统的北极出地高确定。第二步是在地面上按一定条件选定一系列点，构成许多相互连接的三角形，然后在已知经纬度点观测各方向间的水平角，并精确测定起始边长；再以起始边长为基准线，从三角形推算其他各点的经纬度坐标。《皇舆全览图》应用这两种方法测定的经纬度点共630处。《皇舆全览图》是中国第一部大规模以经纬度为控制的实测全国地图，按省分幅，其规模及精度在当时居世界领先地位。采用伪圆柱投影，这已是现代测绘制图方法。中央经线是经过北京的子午线，纬线与中央经线垂直。为测绘《皇舆全览图》，统一全国的丈量尺度。康熙四十三年（1704），规定以200里合地球经线1°的弧长；藉地球形体来确定长度标准，这在当时世界上是一个创举。因在北纬41°与47°两段经线的弧长实测相差258尺之多，这为英国科学家牛顿的“地球扁圆说”提供最早的实践证明。康熙五十年（1711），测绘工作全面铺开，再次统一尺度：规定以工部营造尺（1尺=0.317米）为标准，合1800尺为1里，也就是每尺合经线百分之一秒。清康熙五十一年（1712），为编制《皇舆全览图》派人来浙测绘。在浙江实测经纬度点30点，其中温州4点：永嘉、泰顺、镇下关、蒲门所；处州2点：丽水，龙泉。地图是勘测的。1930年翁文灏撰写《清初测绘地图考》记述：“受命作图者皆努力从事各省重要地方，务必设法亲到，各府、州、县志皆加查阅，各处官吏皆经询问，而尤要者在实地测量用三角法测定地点。”文中又引用当时测图者的记述：“余等绘制中国地图之时，并不根据官府所用之旧图，亦不用各地通行之里数。余等决议一切重新测定，以前知识只可用以参考之路线，应选定测量之地点。”这是浙江第一次以实测资料为基础编绘《舆地图》。浙江图幅绘有居民地、河流、山脉、海岸线、岛屿等，但无道路。居民地按行政区域分级，府为方框，县为圆圈，府、县均注有名称。河流用双线，山用侧视表示符号，海岸线较完整，省界用虚线绘出。第三篇地形测量149第二节大清会典图在浙江测绘清光绪十二年（1886）10月，清政府成立会典馆。1889年，会典馆鉴于以往“会典原图，未标经纬线及开方，有省府各图而无州县图，且未经实测，绘法不善”；决定增修《大清会典图》并发出通知：“令各省测绘省、府、州、县图各1份，并附说送馆；限期一年完成”。1890年，成立画图处专司编绘。《大清会典图》的基础是各省《舆地图》。1891年，会典馆发出第二个通知和章程5条，表格一纸，规定测绘舆图的各项要求：1、地图方位定为上北下南，左西右东；2、各省要实测经纬度，地图采用圆锥投影；3、府、县图的说明，要列出沿革、范围、天度、山岭、水道、乡镇、官职等七项内容；4、使用计里画方法，省图每方为百里，府图每方为五十里，县图每方为十里，每方边长七分二厘（相当于比例尺省图为1:250万，府图为1:125万，县图为1:25万）。通知下达后，因要求太高，后又降低标准，各省按实情绘制。1890年初，浙江通省舆图局成立，调宗源瀚任督办，主持其事。内阁中书黄炳垕为商订，龙泉县知县胡文渊为总核。同年7月，制定《测绘章程》共20条。从仪器到方法，从测量到绘图，从天度到道里，从图式到图说，从机构到人员、经费等都规定明确，是浙江省测制《大清会典图》的测绘技术规范。测量的主要仪器和工具有：全圆仪，周边匀分360度，4个象限，配有支架和直柱，用来测定地物点位置；矩度仪，是以量代算即得所测之高远数的一种木制仪器，用来测定高深远近；代弓绳，以细生麻制作，经营造尺较准，1绳10丈，计20弓，18绳当1里，用来丈量距离。测量方法：用定向盘测方向，平地距离用代弓绳丈量，山区和较长距离用交会法，以“勾股弦三者比例方法”推算之，高低（高差）用全圆仪或矩度仪测量。地物位置用交会法测定：每县于旷野中或城墻上，自东至西，量百丈或数十丈为底线（基线），底线东西两端各置全圆仪，分别绘出所测物体的方向线，测记方向线与以定向盘定准的子午中线的角度，并测底线的子午偏度，东西两端方向线的交会点，即为所测物体的位置（相当于图根点），再依次按量勾测弦得股之法推算距离和绘图。从底线测定境内各点（图根点）鸟里相距之后，即携稿遍测四乡，随测随绘，并记明各点偏离方位的角度。绘图按会典馆颁布的图式和格式进行。图说是按嘉庆《大清会典》所载浙江各府图说的抄本，经实地调查、核对、修改而成。浙江《大清会典图》的测绘，由省舆图局统一组织。每府设1测绘公所，正副府董各1人；每县设正副测算县董各1人，派差1名，夫役3～4名。温州各县实测舆图，由测算县董率差、夫役数人，按照《测绘章程》用6个月（大县）或4个月（小县）完成，将图册与图说送府测绘公所，府董以十里方图用会典馆颁式格纸汇成五十里方府图，以五里方图用省局格纸汇成二十里方府图，并附图说再送省舆图局，温州市测绘志150最后经省舆图局宗源瀚、胡文渊定稿。从1890年开始至1893年夏，全省参与测绘百余人，完成十一府，七十八厅、州、县的百里方省图并说，五十里方府图并说，十里方厅、州、县图并七格表。按《测绘章程》规定，图上对居民地（府、县、镇市、乡所等），山岭，水道，陆路，桥梁，省、府、县界等测绘较细。各要素以多色清绘，如河道双钩，清水染青，潮水染赭；陆路作墨，山路作赭；山形以深青染顶，余作草绿色等。这是浙江历史上规模最大的一次舆地图测量，而且全部是由国内测绘人员完成的。各省会典图上交之后，由会典馆作评估并请奖。据会典馆奏：“此次送到各图，以湖北、浙江、江西、广东、黑龙江、湖南、安徽七省为最，福建、陕西、广西次之，以上各省分别酌奖一、二员……。”1899年《大清会典图》由上海中华书局石印，16开本，共170卷，分装为74册。浙江在《大清会典图》的基础上，又编制《浙江全省舆图并水陆道里记》，于清光绪二十年石印出版，装订成20本。详见《地图制图》篇。第三节浙江沿海二十六厅县图测绘据清光绪《测绘章程》记载：光绪初年，巡抚杨宪曾计划测绘浙江沿海78厅县图，并以每方五里的画法。实际仅完成26厅县，温州府完成永嘉、瑞安、乐清、平阳、玉环5个厅县图稿。第三篇地形测量151第二章地形控制测量地形控制测量是依据四等以上平面、高程控制网扩展的加密测量，分两级：一是首级地形控制点包括一、二级小三角点和一、二级导线点，主要在等级三角点密度不足的地区布测；二是地形控制点即图根点，它是碎部测量的测站点。本章主要记述首级地形控制点的测量（偶亦涉及其起始点测量）。从前以小三角测量为主，采用锁、网或插点构成连续的三角形，或在巳知等级三角点以前方交会、后方交会、侧方交会布设；次为导线测量。自电磁波测距仪问世，艰难的量距变为易事，因此导线测量几乎取代小三角测量。而自GPS测量的普及，又有全面取代传统的小三角测量和导线测量之趋势。首级地形控制点、图根点，都要通过四等或等外水准测量测定其高程；在山地，则大都通过三角高程测量得出。第一节迅速测图中的图根测量1918年，北京参谋本部拟定全国十年迅速测图计划，其中大地控制测量改为三等三角测量。浙江陆军测量局也改变计划，将已开始的全省三角测量，全部改为三等三角测量；1913—1926年，在全省完成三等三角1835点，四等三角527点。在此基础上，1917—1919年完成图根点460点，主要分布在淳安、昌化、于潜、建德、遂安、桐庐、新登、诸暨、金华、永康、东阳、缙云、仙居、青田、永嘉、嵊县、新昌、黄岩、临海等25个县，作为1:5万迅速测图的控制基础。第二节全省性小三角测量1959—1961年，为满足国防建设和地形测图平面控制的需要，总参谋部测绘局的测绘部队，在浙江已有大地测量控制网基础上进行大面积小三角测量，共完成2299点；其中一级小三角677点，二级1622点。作业依据总参谋部测绘局颁发的有关测量细则。点的密度一般为每10～20平方千米1点，重要地区达每8平方千米1点，也有些地区为每15～25平方千米1点。测量精度较好。平面精度：一、二级小三角点边长均为2～15千米；一级点锁、网和插点的三角形每个内角不小于20°，测角中误差±6″.5，坐标方位角中误差±10″，最弱边相对中误差1:1万，点位中误差±0.5米；二级点交会法构成的三角形其温州市测绘志152交会角不小于20°，点位中误差±1.0米。高程精度：一、二级小三角点高程中误差分别约为±0.3米和±0.4米。一、二级小三角点均建造觇标和埋设石质或混凝土中心标石。觇标类型有串字形觇标、独杆觇标、活动高木标、树上标杆等；标石分山地标石和平地标石两类。水平角观测使用TT-3、030经纬仪测6测回，使用T2、010、Th-2经纬仪测4测回。同时进行天顶距观测，按盘左、盘右两个位置，一级点方向用三丝法测2测回或中丝法测3测回，二级点方向用三丝法测1测回或中丝法测2测回。三角高程用双向式计算，其环线闭合差不大于±0.5n（n为边数）；用单向公式计算，其往返闭合差，凡边长大于10千米的不大于D/10米（D为距离），边长等于或小于5千米的，不大于0.6米。一级点至少有2个双向、1个单向的高差结果，二级点至少有2个单向高差结果。每1:5万比例尺