第7章地形测量

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,124,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,124,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,124,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,M,=,称为,比例尺分母,D,d,比例尺,= =,图上长度,d,实地长度,D,数字比例尺：,1,:,500,，,1,:,1000,，,1,:,5000,，,10 5 0 10 20 30 40m,2cm,1,:,500,图示比例尺,(,直线比例尺,),：,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,比 例 尺,1,:,10000,1,:,5000,1,:,2000,1,:,1000,1,:,500,城市总体规划、厂址选择,区域布置方案比较,城市详细规划及工程项目初步设计,建筑设计、城市详细规划,工程施工设计、工程竣工图,用 途,（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,比例尺,比例尺精度,（,cm,）,1,:,500 1,:,1000 1,:,2000 1,:,5000 1,:,10000,5 10 20 50 100,人眼能分辨的图上最小长度为,0.1,mm,0.1,mm,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,1500,。,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：,1500,11000,12000,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,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,14,124,(,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,(,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,),h,h,h,h,h,h,山坡剖面线,a,i,d,1,d,2,d,3,d,4,d,5,d,6,17,124,投影在水平面,上的的等高线,124,18,比例尺,地形类别,平地,丘陵地,山地,高山地,l: 500,0.5,0.5,0.5或1.0,1.0,l:1000,0.5,0.5或1.0,1.0,1.0或2.0,l:2000,0.5或1.0,1.0,2.0,2.0,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,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“,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，并以,1100,百万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,1100,万图,我国领土在,1:100,万地图国际分幅的编号,48,44,40,36,32,28,24,20,16,12,8,4,84 90 96102108114120 126,A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,49,50,51,48,47,46,45,44,北京所在,1100,万,图幅编号,为,J50,32,124,北京,上海,上海所在,1100,万,图幅编号,为,H51,150,万和,110,万比例尺的地形图编号,124,33,每幅,1100,万图分为,4,幅,150,万图,，每幅经差,3,纬差,2,该图幅编号为,J50B001002,每幅,1100,万图分为,144,幅,110,万图,，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,比例尺,1,500000,1250000,1100000,150000,125000,110000,15000,代 码,B,C,D,E,F,G,H,示 例,J50B001002,J50C003003,J50D010010,J50E017016,J50F042002,J50G093004,J50H192192,地形图比例尺代码表,34,124,（二）地形图的矩形分幅和编号,大比例尺图,(15000,以下,),以坐标格网线划分图幅,(,矩形分幅,),图幅的尺寸为：,50cm50cm,，,50cm,40cm,，,40cm40cm,。 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,比例尺,1,:,5000,1,:,2000,1,:,1000,1,:,500,图幅大小,(,厘米,),4040,5050,5050,5050,实地面积,(,平方公里,),4,1,0.25,0.0625,平方公里,图幅数,0.25,1,4,16,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,3.0-1.5,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,(,50cm40cm),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,001,x,200,400m,编号为,002,列号按坐标的绝对值,:,y,0,25Om,编号为,001,y,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,。,上海市大比例尺地形图的象限代码,图的类型,比例尺,象限,图解地形图,数字地形图,1:500,A,B,C,D,1:1000,E,F,G,H,1:2000,I,J,K,L,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,11000,数图,以,EFGH,分象限,1,2000,数图,以,IJKL,分象限,A,L,F,1:500,20,-,10,-,- -,基本分幅：,1:5000,以其西南角行列开始编号,依次为,行列号,(1,行,1,列,)(1,行,2,列,)(2,行,1,列,)(2,行,2,列,),。,1:5000,10 11 12,22,21,20,20,-,10,1:5000,10 11 12,22,21,20,20,-,10,1:2000,20,-,10,-,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,42,124,1:500,900,80,1/4000,1:1000,1800,150,1:2000,3000,250,测图比例尺,平均,边长,(m),导线全长,(m),导线全长,相对闭合差,角度,测回,(J6),方位角,闭合差,1,表,6-3,图根电磁波测距图根导线的主要技术指标,124,43,（二）,GNSS,图根平面控制测量,（三）图根交会定点平面控制测量,用,GNSS,方法测定图根点平面坐标可采用静态、快速静态以及,GNSS-RTK,定位方法，作业要求应按,卫星定位城市测量技术规程,执行。,GNSS,网可采用多边形环、附合路线和插点等形式；,GNSS,外业观测应采用精度不低于,(10mm+2ppmD),的各种单频或双频,GNSS,接收机，,GNSS,控制,网平差计算采用与地面数据进行联合平差。,图根交会定点可采用前方交会、测边交会、边角交会、后方交会等形式。,二、图根高程控制测量,44,124,附合路线,长,度（,km,）,每公里高差,中 误 差,(mm),水准仪,级,别,水准尺,闭合差或往返互差（,mm,）,平地,山地,8,20,DS3,双面尺,图根高程控制测量可采用水准测量、电磁波测距三角高程测量和,GNSS,高程测量方法进行。,（一）图根水准测量,图根水准测量应在城市三、四等水准点下加密。图根水准测量的主要技术指标见表,7-7,。,表,7-7,图根水准测量主要技术指标,注：表中,L,为水准路线的总长（,km,）；,n,为测站数。,124,45,(,二,),图根电磁波测距三角高程测量,(,三,),图根,GNSS,高程测量,仪器类型,角度,观测,距离,观测,指标差互差（,）,垂直角互差（,）,对向观测高差互差,（,mm,）,三角高程,路线闭合,差（,mm,）,测角,测距,级,对向,1,单程,1,25,25,100,S,图根电磁波测距三角高程路线应起讫于不低于四等的,水准点上,路线中各边应对向观测。,表,7-8,图根电磁波测距三角高程测量的技术指标,注：表中,S,为对向观测边长,(km),；,L,为三角高程路线总长,(km),采用,GNSS,方法布设图根高程控制点,可联测不低于四等水准的高程点,通过拟合的方法确定图根控制点的高程。,7-3,地物平面图测绘,一、平板仪图解法测图,二、经纬仪测记法测图,三、地物测绘的一般规定,四、图的注记,46,124,a,b,B,A,3,2,图解法测图原理,一、平板仪图解法测图,1,b,S,47,124,1.,平板的定位与定向,地面控制点,AB,板图纸上按测图比例尺画出相应的,ab,点。,定位,使,Aa,在一铅垂线上,定向,使图上,ab,平行地面,AB,2.,按极坐标法图上定点,照准仪瞄准目标,图上画出方向线；,量距工具测量距离,A1,按比例缩为,a1,按方向线及图上,距离，在图板上,画出目标点,1,。,3.,按相似图形作图,对照实地地物，将测定的,一系列目标点连线成图。,图上得到,房屋平面的,矩形轮廓,二,.,经纬仪测记法测图,1.,观测和记录,经纬仪安置在图根点,A,瞄准另一图根点,B,水平度盘定向，,经纬仪瞄准目标点,(1,2,3),测得方位角；用安装的测,距仪或卷尺量距、测高差；记录观测数据。,3.,绘图,用绘图工具根据,观测数据绘图,48,124,2.,计算,根据观测记录用极坐标法,计算目标点的三维坐标,(,故称测记法或测算法,),在图根控制点,A,上安置经纬仪，量取仪器高。瞄准另一图根控制点,B,（称为定向点）进行水平度盘定向，转动照准部依次瞄准地物点,1,、,2,、,3,、,上竖立的觇牌或棱镜（其高度为已知，称为目标高），测定定向点与地物点间的水平角,同时用卷尺或测距仪测定测站至地物点的水平距离及高差,。有了这些数据以后，就可以选择一种合适的方法绘图。经纬仪测图法需要把观测数据记录下来，根据数据进行绘图，所以称为经纬仪测记法。,124,49,经纬仪测图法是按极坐标法定位的原理。用经纬仪的水平度盘、竖盘和安装在经纬仪上的测距仪,(,或用卷尺,),测量定点位的必要数据，然后用各种作图方法进行绘图。,经纬仪测记法的最后阶段,用测距仪测距,用便携机记录,和计算，根据数据在绘图仪上绘图。,需要测绘的地物：,自然地物,河流、湖泊、森林、草地、陡坎的边界等,人工地物房屋、铁路、公路、桥梁、高压输电线路等,124,50,三、地物测绘的一般规定,地物在地形图上的表示原则：,凡是能依比例尺表示的地物，则测定其轮廓的几何图形图形中加绘地物属性符号，例如房屋的结构和层数、耕地和树林的种类等符号。,凡是面积较小,不能依比例尺表示的地物,则测定其中心位置，绘以相应的地物符号,如导线点、水准点、界址点、电线杆、消防栓、水井等。,作业规范：,地形测量规范和地形图图式是测绘地形图的依据。,124,51,东 大 道,坚,5,5.40,5.35,地物测绘主要方法：,测定地物几何形状的,特征点,。例如：地物轮廓的转折点、交叉点、直线端点、曲线上的曲率变化点、独立地物的中心点等。连接相应的特征点，得到与实际地物相似的图形。,房屋轮廓转折点,独立地物,中心点,曲率变化点,直线端点,直线端点,四、图的注记,（一）注记的排列形式,（,1,）水平字列,各字中心连线应平行于南、北图廓，,由左向右排列；,（,2,）垂直字列,各字中心连线应垂直于南、北图廓，,由上而下排列；,（,3,）雁行字列,各字中心连线应为直线且斜交于南、,北图廓；,（,4,）屈曲字列,各字字边应垂直或平行于线状地物，,且依线状地物的弯曲形状而排列。,52,124,（二）注记的字向,（三）名称注记,（四）说明注记,（五）数字注记,53,124,水平和垂直字列字头朝北,雁行字列按右图所示的,光,线法则,。,市县镇村街道名、政府机,构企业单位名，一般用水,平字列。,建筑结构、道路等级、路面材料、土质、植被名。,控制点点号、等高线高程、散点高程、门牌号码等。,7-4,等高线地形图测绘,一、,地形特征点,二、地形点的三维坐标测定,三、等高线绘制,54,124,地貌特征点,一、地形点选择,选择地貌特征点：山顶点、鞍部点、山脊线和山谷线上的坡度变化处、山脚线、陡崖边缘等。,55,124,竖立棱镜处为,地貌特征点,山脊线,山谷线,山脚线,陡崖边线,鞍部,山顶,二、地形点的三维坐标测定,地形点必须测定其,三维坐标（,x,，,y,，,H,）,平面上标明点位,并将点的高程注记其旁。 点与点之间用一定的临时性线条标明是山脊线、山谷线或是山脚线（例如，用点划线表示山脊线，用虚线表示山谷线），用临时性符号标明山头和鞍部等，以便于正确绘制等高线。,56,124,地形图测绘的常规方法按所用的仪器分为,经纬仪测图法,和,电子全站仪测图法,等。,（一）地形点的测定方法,（二）地形点的分布和间距,57,124,比例尺,地形点间距,(m),1:500,1:1000,1:2000,15,30,50,除了必须,正确选定地形特征点,如山头、鞍部、山脊线和山谷线上方向或坡度变化处的点,之外,如果某处的地面坡度变化甚小，地性线的方向也没有变化，但每隔一定的距离,也要测定地形点,使其有,规定间距,且,均匀分布,，,这样才能较精确地绘制等高线。,表,7-9,地形点间距规定,三、等高线绘制,基本等高距的规定,比例尺,丘陵基本等高距,（,m,）,山地基本等高距,（,m,）,1,:,500 0.5 0.5,1,:,1000 0.5 1,1,:,2000 1 2,1,:,5000 2 5,58,124,在地形图上为了能详尽地表示地貌的变化情况，又不使等高线过密而影响地形图的清晰，必须按规定,基本等高距,绘制等高线。对于不能用等高线表示的地形，例如悬崖、峭壁、土坎、土堆、冲沟等，应按图式所规定的符号表示。,地貌特征点是一些不同高程的散点，大部分位于地性线,(,山脊线、,山谷线）上。,等高线绘制,62.8,65.5,68.5,61.9,62.9,68.2,63.6,62.5,61.8,64.6,相邻地形点之间,坡度相等，因此,可用“内插法”,绘制等高线。,首先定出相邻地形点之间，整米等高线通过的位置，即,内插点,。,然后用光滑曲 线连接相同高程的内插点，完成等高线勾绘。,59,124,2.,等高线内插过程,等高线绘制,60,124,用内插法求得整米高程点,(,内插点,),，然后用光滑的曲线连接等高的点，绘制成局部的等高线地形图。,当地形测量数据通过计算机绘图时，则等高线的内插计算、曲线的光滑处理和绘制都可以用,编制软件，自动进行,，最后绘制成等高线地形图,一、数字测图概述,7-5,数字地形测量,61,124,数字测图是一种以,电子测量仪器采集数据,，并以,计算机辅助成图,的方法。与图解法测图相比，具有明显的优点。主要体现在以下几个方面：,（,1,）测图自动化,数字测图的野外数据采集可实现自动记录、自动处理数据、显示图形。具有效率高、劳动强度小、错误出现概率小、绘制的地形图精确和规范等特点；,（,2,）成图数字化,用存储器或网络提供数字地形图，便于传输和多用户共享，可以传输给工程设计单位直接进行计算机辅助设计；可供地理信息系统建库使用；可以进行各种修改处理，可始终保持数字地形图的现势性。,124,62,（,3,）保持测量精度,图解法测图的精度，决定于测图的比例尺精度（按比例尺用手工绘制的精度），无论所采用的测量仪器精度有多高、测量方法有多精确，都无济于事。数字测图则不然，,用高精度测量仪器采,集数据,，在记录、储存、,处理、成图的全过程中，,可完全,保持原始数据的精,度,。数字地形图适应现代,社会经济建设的需要，如,在地籍测量、房产测量、,管网测量、精密工程测量,等方面，都需要高精度的,地形数据。,用全站仪进行地形数据采集,二、数字测图系统,63,124,数字测图系统是,以全站仪和计算机为核心,，在相应软件的支持下,对地形数据进行采集、传输、编辑、成图、输出、绘图、管理的测绘系统。,用电子全站仪在测站对周围地形进行数字化测图，称为,地面数字测图,。直接测定地物点和地形点的细部，最为详尽，是几种数字测图方法中精度最高的一种，也是城市大比例尺地形图测绘的主要方法。以后以此为主详细介绍。,各种数字测图系统必须首先获取地形要素的各种信息，然后才能据此成图。地形信息包括测量控制点资料、各种地物和地貌的位置数据和属性以及有关的注记等。,地形要素,数据采集,地面测量仪器数据采集,原图数据采集,数字化仪数字化,扫描仪数字化,航空数字摄影测量,三、地形要素数据采集,64,124,地形点编码设计应遵循的原则如下,:,分类应符合国家标准和测图规范；,2.,编码应尽可能简单,便于记忆和现场操作；,3.,不遗漏也不重复,使其具有唯一性。,四、地形点编码,65,124,数字化成图中，测定地形点后的成图过程主要由计算机软,件自动完成。因此，在数字测图时对于点的描述必须赋予,三类信息,才能完成自动成图的工作,:(1),点号,；,(2),点的,三维坐标,（,x,y,H,）；,(3),点的属性,(,分类信息和连线信息,),等。,分类码 线条码 其他编码,66,124,按照,国家基本比例尺地形图图式第,1,部分：,1:500 1:1000 1:2000,地形图图式,第,4,部分“,4.,符号与注记,”中，将地形符号分为,九大类,(,每一大类中再用一位至三位数字或英文小写字母进行细分,):,1,.,测量控制点,例：导线点，水准点,2,.,水系,例：地面河流，池塘,3,.,居民地及设施,例：单幢房屋，围墙,4,.,交通,例：标准轨铁路，高速公路,5,.,管线,例：架空高压输电线，变电所,6,.,境界,例：县界，村界，开发区界,7,.,地貌,例：等高线，高程点及其注记,8,.,植被与土质,例：稻田，经济作物地,9,.,注记,例：居民地名称，交通线名称,124,67,“六位地形编码法”：,前,4,位,数字或字母编码代表地形点的地形分类（“,分类码,”）：第,1,位用数字,1,，,2,，,9,表示,图式,中“地形符号”的大类；编码第,2,、,3,、,4,位用数字或字母相对应于,图式,对每一大类中的细分,例如：,（一）六位地形编码法,图式,编号,“六位编码法”前,4,位,单幢房屋,31,学校,高速公路,内部道路,给水检修井,路灯,341,44,415,58a,3106,说明,:,编码不顾及图式编号的第,1,位“,4,”,为“空”,124,68,地形点是,独立地物,时,(,例如导线点、水准点、路灯等,),只要用分类码来表示它的属性,即可确定该地形点的地形分类及应采用的图式符号。,如果是,线状或面状,地物,则本地形点必须与其他地形点相连,才能形成一个完整的地物图形。需要明确本点与之相关连的点的连线次序（起点、中间点、终点、闭合到起点）和连线种类,(,直线、圆弧或样条曲线,),。,在“六位地形编码法”中，第,5,、,6,位为“,连线码,”。,第,5,位表示,连线次序,，用一位英文大写字母作代码：,B,(,begin,),为连线起点；,M,(,mid,),连线中间点；,E,（,end,）为连线终点；,C,（,close,）为闭合到起点；对于不需连线的独立地物点，则空缺。,第,6,位表示,连线种类,用一位数字作代码：,1,”,为直线；“,2,”,为圆弧；“,3,”,为样条曲线；对于不需连线的独立点，则空缺。,表,7-10,地形要素“,六位编码法,”示例,编码示例,示例编码的含义,13,导线点,(,独立点,不需连线,),，代表空格，以下同此,31B1,一般房屋,连线起点,用直线,31E1,一般房屋,连线中点或终点,用直线,45B1,国道（等级公路）,连线起点,用直线,45E1,国道（等级公路）,连线中点或终点,用直线,415B2,内部道路,圆弧起点,415M2,内部道路,圆弧中点,415E2,内部道路,圆弧终点,21B3,河流,连线起点,用样条曲线,21M3,河流,连线中点,用样条曲线,21E3,河流,连线终点,用样条曲线,3101B1,台阶,连线起点,用直线,3101E1,台阶,连线中点或终点，用直线,3101C1,台阶，闭合到起点，用直线,69,124,（二）其它编码法,拼音字母编码法”的分类是按照地形要素名称的汉语拼音的第一个字母组合而成。,如“一般房屋”为“,YBFW,”,、“围墙”为“,WQ,”,、“高速公路”为“,GSGL,”,等。,分类码后面再加连线信息码。,拼音字母编码法具有容易记忆的优点，但是其编码不能与国家规定的,图式,中的编号一一对应。,拼音字母编码法：,70,124,五,.,全站仪野外数据采集,（一）用全站仪采集数据,1,野外地形数据采集,(,一般方法,),全站仪设置于控制点,A,经后视定向，瞄准目,标点,P,，测得方位角,Az,天顶距,Ze,和斜距,S,(,观测,数据,),。,71,124,测站,目标,全站仪自动记录点号和,观测数据，并进行目标,点的三维坐标计算，观,测者输入目标点的代码，,全站仪将,点号、坐标和,代码作为该点的一条,“记录”,储于内存。,124,72,设全站仪直接瞄准目标（即目标高为,0,）,则目标点相对于全站仪横轴中心的“,测站独立坐标系,”的三维坐标：,目标高不为,0,，则目标点,的,Z,坐标中应减去目标高,测站,目标,顾及全站仪横轴中心的三维坐标,(,x,o,y,o,z,o,）,则目标点的“,大地坐标,”为：,124,73,2.,地形点编码输入,用全站仪进行地形点数据采集时，地形点的,编码,还必须,由观测员判断和人工输入,。用全站仪测量可根据常用的地形编码,建立编码库,；在进行地形测量需要输入编码时，可直接调用而不必一一键入。对于连续观测的各点需要输入相同的地形编码时，因为屏幕保留上一点的编码，故不必重复输入。,在进行细部点测量时，应尽可能,按地物的分类和连线的次序进行,，这样便于编码输入和地物图形的按编码自动连线。,下图为编码示例：其中有一个,游泳池,（分类编码,349,）、一幢,房屋,（分类编码为,31,）、一个,内部道路,（分类编码为,415,）的交叉口、一个,池塘,（分类编码为,216,）和一个,喷水池,（分类编码为,3110,）,地形测量细部点编码示例,74,124,序号：,1001,编码：,349,B1,游泳池,内部道路,房屋,池塘,喷水池,序号：,1023,编码：,216,B3,124,75,全站仪一般可存储,3000,个以上细部点的观测数据（,OBS,）和点位数据（,POS,），另外，配有的存储卡也可存储,3000,个点的数据。当存储器存满时，可将当前文件写到存储卡中。对于城市地区一幅中等难易程度,1:500,比例尺的地形图，其地物特征点一般不会超过,1000,个，因此，仪器所提供的存储容量是足够的。,124,76,六,.,全站仪和计算机的数据通讯,电子全站仪与计算机之间的数据通讯一般都采用异步串行传送方式,用,RS-232C,串行通讯接口,和,专用通讯电缆,进行。在数据通讯前，还需在双方设置相同的,通讯参数,。,进行数据通讯时的参数设置如右表,:,计算机,开机后，进入,WINDOWS,操作系统，执行“附件”中的“,终端仿真程序,”,（,Terminal.exe,），点击菜单项“窗口”、“设置”、“通信”。,全站仪图,全站仪与计算机,用通讯线连接，,进行数据传输。,通讯电缆,77,124,全站仪的,通讯接口,便携机,124,78,全站仪,SET230R,在“状态显示”屏幕下按“配置”软键进入“配置模式”屏幕，选取“通讯参数”，显示“通讯参数设置”屏幕，用光标移动键选取各项通讯参数，如下图所示。设置完成后，按回车键返回“配置模式”屏幕。按“,ESC,”键返回“状态显示”屏幕。,124,79,在“状态显示”屏幕按“内存”软键进入“内存模式”屏幕，选取“文件”,显示工作文件管理的“,文件,”屏幕,(a),；选取“通讯输出”,显示输出工作文件选择的“文件”屏幕,(b),；选取要输出的工作文件后按回车键，此时所选文件名右侧会,出现“,out,”,按,OK,键确认进入“通讯,输出”屏幕,(c),选,取需要输出的格式,(SDR),后,按回车键，,开始传输数据,(d,),表示正在发送数据,(,),表示实时传,输的数据个数。,7-6,数字地形测量的机助成图,一、,AutoCAD,绘图软件和,AutoLISP,语言,二、原始观测数据的转换,三、地形点展绘和初步连线,四、地形图图式符号库,五、自定义图形函数,六、地物线型定义文件设置,七、等高线自动绘制,80,124,一、,AutoCAD,绘图软件和,AutoLISP,语言,AutoCAD,是一个通用的计算机辅助设计的绘图系统软件,具有使用方便、体系开放等特点,广泛用于机械、建筑、土木工程、测绘等领域。所提供的丰富绘图命令和编辑功能，能成功地应用于数字地形测量的机助成图。,81,124,AutoLISP,是一种以解释方式运行于,AutoCAD,内部的程序设计语言,是用于,CAD,二次开发工具，具有完备的数学运算功能和调用,CAD,的绘图功能,因此已成为数字地形测量机助成图中不可缺少的开发工具。,LISP,是一种“,表结构,”语言，其基本形式为括号中的表达式：,（函数 参数,1,参数,2,）,一对开括号和闭括号组成一个“表”，函数与参数之间、参数与参数之间用一个空格分开，表中参数的有无或多少由函数的性质所规定。,124,82,参数也可以是另一个表，称为“嵌套结构”。除了函数可以互相调用外，没有其他任何语句和过程。因此，,AutoLISP,程序是由一个或多个顺序排列或多层嵌套的函数,(,表,),所组合而成。执行,LISP,程序就是调用一些函数，函数可再调用其他函数。也就是在对各个函数求值过程中实现函数的功能，进而实现程序的计算和绘图功能。,自行开发的,AutoLISP,程序也可以认为是,AutoCAD,软件中增加的“,自定义函数,”,如后述的“地形点展点和连线程序”、绘制线形符号的各种程序、等高线自动绘制程序等。,在,AutoLISP,程序中,可以调用,AutoCAD,所有的绘图功能,即两者具有良好的交互性（,interaction,）。,（函数 参数,1,参数,2,）,二、原始观测数据的转换,全站仪所记录的每行字符串输入计算机以后，必须转换为,CAD,绘图所需要的数据类型。,83,124,SET,系列全站仪,地形测量点位数据原始记录为每个观测点占一行字符串，内容包括：采集方式、点号、纵坐标、横坐标、高程和代码,(,分类码连线码,),，共分,6,个数据段,例如,:,方式,点号 纵坐标,横坐标,高程,代码,08TP 10011644.882 2111.664,8.718 349 B1,08TP 10021634.839 2114.666 8.720 349 M1,08TP 10031639.523 2130.334 8.680 349 E1,08TP 10041649.563 2127.329 8.677 349 C1,08TP 10051626.086 2113.997 8.510 415 B1,08TP 10061633.303 2137.449 8.520 415 E1,124,84,如上表所示的观测数据原始记录文件中的记录格式：每行的第,1,4,位为数据采集的方式，第,17,20,位为,点号,（按观测顺序编号），第,21,36,位为,纵坐标,，第,37,52,位为,横坐标,第,53,68,位为,高程,第,69,84,位为,属性编码,。记录数据类型为“字符串”。,用,AutoCAD,绘图时，每点按其属性依照地形图图式的分类编号分层展点、初步连线和注记。这一工作可编制名为“,按地形点坐标代码数据文件画地形图初级图形程序,”来完成，程序名为：,TOPOLINE.LSP,。程序首先将原始观测记录中的每个地形点占一行的字符串，转换为,CAD,绘图所需要的数据类型，并储存于有关的,LISP,数表：然后从表中依次取出，按地形点,分类入层,并,展点,；最后按连线信息将地形点所构成的地物图形进行,初步连线,。,三、地形点展绘和初步连线,地形点展绘和初步连线的屏幕显示,85,124,124,86,四、地形图图式符号库,（一）,图式符号库的设计,数字测图软件的地形图图式符号库是以国家标准,图式,为依据的图形数据库。库的功能首先是各种地物符号的绘制,其次是这些符号的组织、检索、管理和应用。,通用的,CAD,图形软件的符号库系统：,独立符号,(,点状符号,),有一个定位点,对应一个固定的、不依比例尺而变化,的图形符号,如导线点、电线杆、消防龙头、水井等。,2.,线形符号,(,线状符号,),符号依据定位线绘制,有比较简单的简单线型,如简易公路、乡村小路等；比较复杂的复杂线型,如围墙等。,3.,填充符号,(,面状符号,),定位线要求构成封闭的,“,面域,”,面域内填充表示地块属性的图式符号,如稻田、草地、树林等。,124,87,（二）图式符号库的建立,基于,CAD,二次开发的测图软件,在,CAD,系统中利用提供用户定义的,图块,(,block,),和,填充,(,hatch,),图案的功能建立图式符号库。,1.,图块建立,AutoCAD,中的图形元素称为实体,图块是若干实体的集合,并被赋予一个名称。该集合本身也成为一个实体,可作为一个整体进行诸如插入、拷贝、移动、删除等操作。图块定义有一个插入点,即定位点。,例如制作“三角点”符号，用,Pline,命令按照图式规定的大小绘制,3mm,边长的正三角形，用,Point,命令在三角形中心绘制一个点，并将其设置为基点。用“六位地形编码法”中的地形分类编码“,11”,为文件名，将上述绘制图块存入符号库指定的目录中，这样就完成了三角点符号的制作。,图式符号库中常用地形图符号,88,124,124,89,2.,符号填充,CAD,提供了标,准的填充模式,库,但不能满,足地形绘图的,需要,CAD,也允,许建立用户自,己的填充模式,库,因而能够,为,图式,中,阵列式的面状,符号（例如果,园、竹林、草,坪等）建库。,填充符号库中的植被与土质符号,124,90,五、自定义函数,在地形图图式符号中有一些符号的基本图形或细节虽具有固定形式、但其尺寸和形状随一些参数而变。对此需要设计具有若干参数的“,自定义图形函数,”的,AutoLISP,程序,以绘制这类图式符号,称为“,CAD,参数法绘图,”。,图式,中的“围墙”符号分为“,a,.,依比例尺的”和“,b,.,不依比例尺的”两种。并规定：围墙的宽度在图上大于,0.6mm,时，依比例尺画两条平行线，中间在图上每隔,10mm,分节（画一小黑方块）。围墙的宽度在图上小于,0.6mm,时，不依比例尺画一图上,0.3mm,宽的线条，也每隔,10mm,画一小黑方块。用“,b,.,不依比例尺的”画围墙符号为例，以围墙两个端点的实测位置及绘图比例尺为参数，设计以下绘制大比例尺（,1:500,，,1:1000,）地形图中,直线围墙的自定义函数：,124,91,；,画直线围墙的,AutoLISP,程序,；,（指定围墙起点和终点，输入绘图比例尺，围墙符号宽度不依比例尺）,(defun c:wq(),；画直线围墙程序（围墙符号画于测点连线左侧,),(setq PB (getpoint “n,指定围墙起点,:”),；输入起点的坐标或捕捉点位,(setq PE (getpoint “n,指定围墙终点,:”),；输入终点的坐标或捕捉点位,(setq S (getreal “n,输入绘图比例尺 ,”,),；,1:1000,输,1,1:500,输,0.5,(seiq W (* 0.15 S),；单线围墙符号宽度为图上,0.3mm,，计算其半宽,(setq A (angle PB PE),；按起终点坐标反算直线方位角,(setq D (distance PB PE),；按起终点坐标反算直线长度,(setq A1 (- A (/ PI 2),；计算围墙垂直方向的方位角,(if ( A1 0) (setq A1 (+ A1 (* PI 2),(setq PB1 (polar PB A1 W) PE1 (polar PE A1 W),；端点平移围墙符号半宽,(command “pline” PB1 “w” (* 0.3 S) “” PE1 “”),；画围墙单线符号宽,0.3mm,(setq DM 0),；,DM,为起点至某分节的长度,(while ( DM D),；围墙单线符号在图上每,10mm,分节，画,0.5,0.5,小方块,(command “pline” PM “w” (* 0.5 S) “” PM1 “”),；画围墙分节小方块,(setq DM (+ DM (* 10 S),；计算起点至分节的长度,(setq PM (polar PB A DM) PM1 (polar PM