《测量学》课程简介(精品)

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1、第八章 大比例尺地形图测绘本章摘要：本章主要介绍地形图测绘的基本知识及大比例尺地形图传统测绘方法；简要介绍大比例尺数字化测图方法。8-1 地形图测绘的基本知识摘要内容：地形图比例尺、地形图图式、等高线及地形图分幅与编号。讲课重点：比例尺的定义、比例尺的精度；地形图图式概念、分类；地貌特征点和特征线；等高线的概念、分类及特征。讲课难点：比例尺的精度；地貌特征点和特征线。讲授重点内容提要：一、地形图比例尺 1.比例尺的定义地形图上某线段的长度与实地对应线段的投影长度之比，即1/M=l/L。（说明：（1）式中：M为地形图比例尺分母；l为地形图上某线段的长度；L为实地相应的投影长度。公式可用于地形图上

2、的线段与实地对应线段投影长度之间的换算；（2）同理还可以求出地图上某区域面积与实地对应区域的投影面积之比的关系式，即1/M2=f/F，式中：f为地图上某区域的面积；F为实地对应区域的投影面积；（3）要把地面上的线段描绘到地图平面上，首先将地面线段沿垂线投影到大地水准面上，然后归化到椭球体面上，再按某种方法将其投影到平面上，最后按某一比率将它缩小到地图上，这个缩小比率就是地图比例尺。）2.比例尺的精度某种比例尺地形图上0.1mm所对应的实地投影长度，称为这种比例尺地形图的最大精度，或称该地形图比例尺精度。（说明：地形图所能达到的最大精度取决于人眼的分辨能力和绘图与印刷的能力。其中，人眼的分辨能力

3、是主要的因素。对人眼的分辨能力的分析可知，在一般情况下，人眼的最小鉴别角为=60。若以明视距离250mm计算，则人眼能分辨出的两点间的最小距离约为0.1mm。例如：1:100万、1:1万、1:500的地图比例尺精度依次为100m、1m、0.05m。）二、地形图图式1.分类为了便于测图和用图，用各种符号将实地的地物和地貌表示在图上，这些符号为地形图图式。地形图图式：地物符号、地貌符号、注记符号。 2.地物符号地物符号分为比例符号、半比例与非比例符号符号。（1）比例符号地物可以按测图比例尺缩小，用地形图图式中的规定符号绘出，称为比例符号。（说明：如地面上的房屋、桥梁、旱田等。）（2）半比例符号长度

4、能按比例缩绘，但宽度则不能按比例表示的符号称为半比例符号。（说明：对一些呈现线状延伸的地物，如铁路、公路、管线、围墙、篱笆等。）（3）非比例符号按比例无法在图上绘出，只能用特定的符号表示它的中心位置，称为非比例符号。 （说明：某些地物的轮廓较小，如三角点、导线点、水准点、水井等。）3.地貌符号地貌是指地球表面高低起伏，凹凸不平的自然形态。地球表面的自然形态多数是有一定规律性的，认识了这种规律性，然后采用恰当的符号，即可将它表示在图纸上了。在地形图上，显示地貌的方法很多，目前常用等高线法。等高线能够直实反映出地貌形态和地面高低起伏。（说明：地貌一般可归纳为五种基本本形状：山（较四周显著凸起的高地

5、称为山，大者叫山岳，小者（比高低于200米）叫山丘。山的最高点叫山顶，尖的山顶叫山峰。山的侧面叫山坡（斜坡）。山坡的倾斜在200450的叫陡坡，几乎成竖直形态的叫峭壁（陡壁）。下部凹入的峭壁叫悬崖，山坡与平地相交处叫山脚。）；山脊（山的凸棱由山顶伸延至山脚者叫山脊。山脊最高的棱线称分水线（或山脊线）；山谷（两山脊之间的凹部称为山谷。两侧称谷坡。两谷坡相交部分叫谷底。谷底最低点连线称山谷线（又称合水线）。谷地与平地相交处称谷口。）；鞍部（两个山顶之间的低洼山脊处，形状象马鞍形，称为鞍部。）；盆地（洼地）（四周高中间低的地形叫盆地。最低处称盆底。盆地没有泄水道，水都停滞在盆地中最低处。湖泊实际上是

6、汇集有水的盆地。）4.注记为了表明地物的种类和特性，除用相应的符号表示外，还需配合一定的文字和数字加以说明（说明：如地名、县名、村名、路名、河流名称和水流方向以及高等线的高程和散点的高程等。）三、等高线1.地貌特征点和特征线特征点和特征线构成地貌的骨骼。山顶点、盆地中心点、鞍部最低点、谷口点、山脚点、坡度变换点等，都称为地貌特征点。（说明：地面坡度变化，比较显著的地方。）山脊和山谷线，称为地貌特征线（地性线）。（说明：地球表面的形状，虽有千差万别，但实际上都可看作是一个个不规则的曲面。这些曲面是由不同方向和不同倾斜的平面所组成，两相邻斜面相交处即为棱线，山脊和山谷都是棱线，也称为地貌特征线（地

7、性线），如果将这些棱线端点的高程和平面位置测出，则棱线的方向和坡度也就确定。） 2.等高线 （1）等高线的概念等高线：地貌被一系列等距离的水平面所截，在各平面上得到相应的截线，将这些截线沿铅垂方向投影（即垂直投影）到一个水平面M上，便得到了表示该高地的一圈套一圈的闭合曲线，即等高线。（说明：等高线是地面上高程相等的相邻各点连成的闭合曲线。是水平面与地面相交的曲线。）等高距：相邻两等高线之间的高差称为等高距（说明：水平面的高度不同，等高线表示地面的高程也不同；等高距愈小，图上等高线愈密，地貌显示就愈详细、确切；等高距愈大，图上等高线就愈稀，地貌显示就愈粗略；在同一幅地形图上一般不能有两种不同的等

8、高距。）示坡线：在某些等高线的斜坡下降方向绘一短线表示坡，并把这种短线叫示坡线。（说明：示坡线一般仅选择在最高、最低两条等高线上表示，能明显地表示出坡度方向即可。）（2）等高线的分类 首曲线（又称基本等高线），即按基本等高距测绘的等高线。 计曲线（又称加粗等高线），每隔四条首曲线加粗描绘一根等高线。其目的是为了计算高程方便。间曲线（又称半距等高线），是按1/2基本等高距测绘的等高线，以便显示首曲线不能显示的地貌特征。（3）等高线的特性等高线特性是互相联系的，其中最本质的特性是第一个特性，其它的特性是由第一个特性所决定的。在碎部测图中，要掌握这些特性，才能用等高线较逼真地显示出地貌的形状。在同一

9、条等高线上的各点高程相等；（说明：等高线是水平面与地表面的交线，而在一个水平面上的高程是一样的。但是不能得出结论说：凡高程相等的点一定在同一条等高线上。当水平面和两个山头相交时，会得出同样高程的两条等高线。）等高线是闭合的曲线；（说明：一个无限伸展的水平面和地表面相交，构成的交线是一个闭合曲线，所以某一高程线必然是一条闭合曲线。由于具体测绘地形图范围是有限的，所以等高线若不在同一幅图内闭合，也会跨越一个或多个图幅闭合。）不同高程的等高线一般不能相交；（说明：一些特殊地貌，如陡壁、陡坎的等高线就会重迭在一起，这些地貌必须加用陡壁、陡坎符号表示，通过悬崖的等高线才可能相交。）等高线与分水线（山脊线

10、）、合水线（山谷线）正交；（说明：由于等高线在水平方向上始终沿着同高的地面延伸着，因此等高线在经过山脊或山谷时，几何对称地在另一山坡上延伸，这样就形成了等高线与山脊及山谷线在相交处成正交。）两等高线间的水平距离称为平距，等高线间平距的大小与地面坡度的大小成反比；（说明：在同一等高距的情况下，如果地面坡度愈小，等高线在图上的平距愈大；反之，如果地面坡度愈大，则等高线在图上的平距愈小。换句话说，坡度陡的地方，等高线就密；坡度缓的地方，等高线就稀。）高程相同的两条高线间不能单独存在一条不闭合的等高线；鞍部等高线必是对称的不同高程的双曲线。四、地形图分幅与编号1. 分幅的意义与分类（1）分幅的意义为了

11、便于测绘、使用和保管地形图起见，需要将大面积的地形图进行分幅，并将分幅的地形图进行有系统的编号，因此需要研究地形图的分幅和编号问题。（2）分类按经纬线分幅的梯形分幅法；按坐标格网划分的矩形分幅法。 2.梯形分幅 （1）国际1:100万地形图的分幅及编号为了全球地形图的划一，该种地形图分幅编号由国际统一规定。方法：将整个地球表面用子午线分为60个60的纵列，由经度1800起，自西向东用阿拉伯数字160编列号数；由赤道起，向南北两方向直到纬度880止，以每隔40的纬度圈分成许多横行，这些横行用大写的拉丁字母A，B，CV标明；每一幅百万分之一的梯形图图号是由横行的字母与纵列的号数组成（J-51）；（

12、说明：（1）以两极为中心，以纬度880为界的圆，则用Z标明；在北半球与南半球的图幅分别在编号前加N，S予以区别；我国领域全部位于北半球，故省注N。（2）一张一百万分之一的地形图，它是由纬差40纬线和经差60的子午线所形成的梯形。）（2）1:10万地形图的分幅编号将百万分之一的一幅图分为144幅1:10万的图幅，图幅经差30，纬度为20，以1，2，3，144图幅代号。J-51-5。（3）1:5万至1:1万地形图的分幅编号每幅1:10万比例尺的地形图划分为4幅1:5万地形图，分别以甲，乙，丙，丁表示，其编号是在1:10万地形图的编号后加上各自的代号所组成。如甲地为J-51-5-乙。每幅1:5万地形

13、图划分为4幅1:2.5万地形图，分别以数字1，2，3，4表示，其编号是在1:5万地形图的编号后加上1:2.5万地形图各自的代号所组成，如J-51-5-乙-4。每幅1:10万图划分为8行、8列，共64幅1:1万比例尺地形图，分别以（1）、（2）、（3）（64）表示。其纬差是，经差为。其编号是在1:10万图号之后加上各自代号所组成，如J-51-5-（24）。（4）大比例尺地图的分幅和编号1:5000及1:2000比例尺地形图是在1:1万地形图的基础上进行分幅编号。每幅1:1万比例尺地形图分成4幅1:5000的图，其纬度为，经差为。其编号是在1:1万图后加上小写拉丁字母a,b,c,d，例如甲地为J-

14、51-5-（24）-b。每幅1:5000比例尺地形图又分成9幅1:2000比例尺的图，其纬度是，经差是。其编号是在1:5000图的后面加上1，2，3，49等数字，如甲地为J-51-5-（24）-b-4。（说明：1:100万 (144幅) 1:10万( 4幅)1:5( 4幅)1:2.5 ( 64幅)1:1万( 4幅)1:5000( 9幅)1:2000J-51（1:100万）-5（1:10万）-（24）（1:1万）-b（1:5000）-4（1:2000）。）3.矩形分幅大比例尺图的图幅通常采取矩形分幅。1:5000比例尺时采用纵、横40厘米，即实地为2公里的分幅。每个小方格为10厘米，每幅图16格

15、。1:2000，1:1000，1:500比例尺测图时图幅纵横各50厘米，每个小方格为10厘米。每幅图共25格，以整公里（或百米）坐标进行分幅。这种比例尺图的图号，均用该图图廓西南角的坐标以公里数为单位表示。（说明：如测区为狭长带状，为了减少图板和接图，也可采用任意分幅；如测区的范围较大，整个测区需要在几幅甚至几十幅图中，这时应画一张分幅总图；举例说明1:2000比例尺地形图之图幅，其西南图角的坐标为=83000米（83公里），=15000米（15公里），故其图幅编号83+15；1:1000比例尺地形图的图幅，其西南图角坐标为=83500米，=15500米，故该图幅号为83.5+15.5；用其他

16、代号进行编号，本着从实际出发，根据用图单位的要求和意见，结合作业的方便灵活处理，以达到测图、用图、管图方便为目的。）8-2 大比例尺地形图传统测绘方法摘要内容：测图前的准备工作；平板仪及其使用；碎部测量的方法。讲课重点：坐标格网（方格网）的绘制；展绘图轮廓点及控制点；平板仪测量的概念；图解测量原理；全站仪（或经纬仪）测图。讲课难点：展绘图轮廓点及控制点；测绘地物的一般原则；求等高线的通过点；全站仪（或经纬仪）测图。讲授重点内容提要：一、测图前的准备工作1.图纸的准备 测图时，在测板上先垫一张硬胶板和浅色薄纸，衬在聚脂薄膜下面，然后用胶带纸或铁夹将其固定在图板上，即可进行测图。 2.坐标格网（方

17、格网）的绘制为了能使控制点位置绘得比较准确，则需在图纸上先绘制直角坐标格网，又称方格网。绘制方法：（1）用直尺和圆规绘制坐标格网用直尺和铅笔轻轻画出两条对角线，设相交于O点；以O点为圆心沿对角线截取相等长度OA、OB、OC、OD，用铅笔连接各点，得到矩形ABCD；在各边上以10cm的长度截取1、2、3、4、5和1、2、3、4、5诸点，连接相应各点即得坐标格网。（2）用坐标格网尺绘制坐标格网坐标格网尺是一种带有方眼的金属直尺。（说明：尺上有间隔为10cm的六个小孔，每孔有一斜面，起始孔斜面边缘为一直线，其上刻有一细线表示该尺长度的起始点（即零点）。其余各孔以及末端的斜面边缘是以零点为圆心，各以1

18、0cm、20cm、50cm以及70.711cm为半径的圆弧。70.711是边长为50cm的正方形对角线长度，可以用它直接绘制50cm50cm的正方形，以及10cm10cm的方格网。）方法：在图纸下方绘一条直线，左端取一点A使格网尺的零点对准A，并使尺上各孔的斜面中心通过该直线，然后沿孔斜边画短弧与直线相交，直定出5个点，最右端点为B；将尺子零点对准B，并使尺子大致与AB直线垂，再沿各孔画短弧线；将尺子零点仍对准A，使尺子末端斜边缘与右边最上短弧线相交，得C点，连接CB定出右边各点；（重复：将尺子零点仍对准A，并使尺子大致与AB线垂直，再沿各孔画短弧线；是将尺子零点对准C点，并使尺子大致与BC垂

19、直，尺子左端最后一孔的弧线与左上方的弧线相交得D点。）再沿其余各孔画短弧线，连接AD、CD即得50cm50cm的正方形；将上下、左右相应的各点相连接得10cm10cm的坐标格网。坐标格网绘好后，应进行检查。（说明：将直尺边沿方格的对角线方向放置，各方格的角点应在一条直线上，偏离不应大于0.2mm；再检查各个方格的对角线长度应为14.14cm，容许误差为0.2mm，检查合格后方可进行控制点的展绘。）3.展绘图轮廓点及控制点展绘图廓点（梯形分幅时）及控制点的坐标位置，按比例展绘到图纸上。（1）展绘图廓点用该图图廓西南角的坐标以公里数为单位表示；图幅编号5.5+8.5。（说明：相当于定坐标轴；根据测

20、区“平面控制布置及分幅图”，抄录并核对有关图幅内控制点的点号及坐标、高程、等级及相邻点间的距离等，用来进行展点并留作测图时检查之用。 （2）展绘控制点控制点是根据其直角坐标值，展绘在图纸上；注记点号和高程。（说明：首先确定控制点所在的方格，如x2=5674.100m，y2=8662.720m，根据点2的坐示，知道它是在klnm方格内，然后从m点和n点用比例尺向上量取74.10，得出a，b两点，再从k、m向右量62.720，得出c、d两点，ab和cd的交点即为2点的位置。同法将其它各点展绘在坐标方格网内，各点展绘好后，也要认真检查一次，此时可用比例尺在图上量取各相邻控制点之间的距离，和已知的边长

21、相比较，其最大误差在图纸上不得超过0.3毫米，否则应重新展绘。展点只能估读到尺子最小值的1/10。）二、平板仪及其使用1.平板仪测量的原理（1）平板仪测量的概念平板仪测量是将地面点平面位置应用图解方法而获得的，因而平板仪测量又称图解测量。图解测量被广泛地用于地形图测绘时图根点、测站点的加密以及平板仪测图中。（说明：在平板仪测量中，确定地面点平面位置所需要的水平角和水平距离，通常是按投影的原理用图解的方法直接将其描绘在图板上，进而获得地面点在图板上的位置；地面点的高程位置一般用三角高程测量和视距测量方法而获得。传统的解析控制测量中，地面点的平面位置，通常是通过观测水平角和水平距离，经计算而获得其

22、控制点的坐标，而地面点的高程位置是通过水准测量或三角高程测量来获得的。）（2）图解测量的原理应用几何相似形原理。（说明：角度相等；长度按测图比例。一个测站工作：对点、定向、测点、绘图）2.平板仪的构造平板仪有小平板和大平板两种。（1）小平板仪小平板仪主要由平板、三脚架、照准仪、对点器、长盒罗盘等组成。（说明：照准仪是瞄准目标和绘方向；照准仪直尺中央嵌有水准管，是供平板整平使用的；用这种照准仪测量距高和高差的精度很低，故一般和经纬仪配合使用进行地形测量。）（2）大平板仪大平板仪由平板、三脚架、基座、照准仪及其附件组成。（说明：大平板仪的照准仪主要由望远镜、竖盘、直尺组成。望远镜和竖盘与经纬仪的构

23、造相似，可以用来作视距测量。用直尺代替了经纬仪上的水平度盘，直尺边和望远镜的视准轴在同一竖直面内，望远镜瞄准后，根据直尺在平板上划出的方向线就是瞄准的方向。）3.平板仪的安置测图时需安置图板于测站上。平板仪的安置包括对点、整平和定向三个步骤。三、碎部测量的方法1.地物的测绘（1）地物分类地物一般可分为两大类：一类是自然地物，如河流、湖泊、森林、草地、独立岩石等。另一类是经过人类物质生产活动改造了人工地物，如房屋、高压输电线、铁路、公路、水渠、桥梁等。（2）测绘地物的一般原则凡是能依比例尺表示的地物，则将它们水平投影位置的几何形状相似地描绘在地形图上。（说明：依比例尺表示的地物如房屋、河流、运动

24、场等；或是将它们的边界位置表示在图上，边界内再绘上相应的地物符号，如森林、草地、沙漠等。）对于不能依比例尺表示的地物，在地形图上是以相应的地物符号表示在地物的中心位置上。（说明：如水塔、烟囱、纪念碑、单线道路、单线河流等。） 测绘地物必须根据规定的测图比例尺，按规范和图式的要求，经过综合取舍，将各种地物表示在图上。地物测绘主要是将地物的形状特征点测定下来，得到与实地相似的地物形状。（说明：如地物的转折点、交叉点、曲线上的弯曲交换点、独立地物的中心点等。）（3）居民地的测绘测绘居民地根据所需测图比例尺的不同，在综合取舍方面就不一样，对于居民地的外轮廊，都应准确测绘，其内部的主要街道以及较大的空地

25、应区分出来；对散列式的居民地，独立房屋分别测绘。 （说明：测绘房屋时，只要测出房屋三个房角的位置，即可确定整个房屋的位置。）（4）公路的测绘公路在图上一律按实际位置测绘。用中心线或路基边线表示。（说明：在测量方法上有采用将标尺立于公路路面中心；有的采用将标尺交错立在路面两侧，也可以用将标尺立在路面的一侧，实量路面的宽度；公路的转弯处，交叉处，标尺点应密一些，公路两旁的附属建筑物都应按实际位置测出；大车路一般指农村中比较宽的道路，有的还能通行汽车，但是没有铺设路面；人行小路主要是指居民地之间来往的通道，田间劳动的小路一般不测绘，上山小路应视其重要程度选择测绘。）（5）水系的测绘水系包括河流、渠道

26、、湖泊、池塘等地物，通常无特殊要求时均以岸边为界。（6）植被的测绘测出各类植物的边界，用地类界符号表示其范围，再加注植物符号和说明。2.地貌的测绘 （1）测定地形特征点 地形特征点是山顶、鞍部、山脊、山谷倾斜变换点，山脚地形变换点等等。（2）连接地性线 测定了地貌特征点后，不能马上描绘等高线，必须先连地性线。通常以实线连成山脊线，以虚线连成山谷线。（3）求等高线的通过点完成地性线连接工作之后，即可在同一坡度两相邻点之间，内插出每整米高程的等高线通过点。（说明：取头定尾，中间等分。如在同一坡度上有相邻的a、b两点，其高程分别为21.2m和27.6m。假设ab间的坡度是均匀的，则根据a和b间的高差

27、为6.4米，ab线长（图上平距）为48mm，由a点到22m等高线的高差为0.8m，由b点到27m等高线的高差为0.6m，则由a点到22m等高线及由b点到27m等高线的直线长x1和x2可以根据相似三角形原理得下列关系式：x1/0.8=48/6.4；x2/0.6=48/6.4，在ab直线上截取22m和27m等高线所通过的点c和m，然后再将cm两点之间的距离分为5等分，就得到23，24，和26米等同线所通过的点子d、e、f和g。）（4）勾绘等高线在地性线上求得等高线的通过点以后，根据等高线特性，把相等高程的点连结起来，即为等高线。3.小平板仪与经纬仪联合测图（1）小平板仪安置小平板仪安置在测点A上，

28、在小平板上的位置为a。（2）经纬仪安置经纬仪安置在旁约12m处的B点，整平后量取AB的水平距离、仪器高i，并求AB的高差hAB，则B点的高程HB=HA+hAB。（3）图上标定方向在小平板上画ab方向线，按测图比例尺将B点的位置绘在小平板上得b点；瞄准碎部点p，在小平板上画出方向线ap。（4）视距测量用视距测量方法获得BP的水平距离和高差；推算P点的高程HP=HB+hBP。（5）图上标定点用分规按测图比例尺自图上的b点量BP长度与ap方向线相截得p点，p点就是碎部点P在图上的相应位置；P点的高程注记。重复（3）、（4）、（5），至一个测站完成。4.全站仪测图（1）全站仪安置将全站仪（或经纬仪）安

29、置在测站点A上。（说明：对于全站仪，打开电源开关，对仪器进行水平度盘定位；分别将棱镜常数、气象改正数（温度、气压）及仪器高i通过键盘输入仪器，同时也将测站点高程和棱镜高度输入仪器，然后瞄准后视点并使水平盘读数为，作为碎站定位的起始方向。对于经纬仪，量仪器高i，瞄准后视点并使水平盘读数为。）（2）跑点（说明：在欲测的碎部点上立棱镜或塔尺）（3）读数与记录（说明：对于全站仪，用仪器瞄准棱镜，在显示屏上读取水平角、水平距离和碎部点的高程，记录水平角、水平距离和高程。对于经纬仪，用视距测量方法，读取水平角读数、上、中、下丝读数，竖直角读数；记录测站点号、仪器高i、水平角值、上、中、下丝值、竖直角值；计

30、算水平距离和高差，推算P点的高程HP=HA+hAP。（4）图上标定点图板放在测站旁（随意放置）。根据水平角值用量角器以定向点为起始边量取水平角，画出测站点到碎部的方向线，用比例尺量取距离，即得碎站点的平面位置，再在其旁注记高程。重复（2）、（3）、（4），至一个测站完成。四、公路带状地形图测绘1.完成测图前的准备工作2.展绘道路中线按测图比例尺将道路中线展绘在图纸上，沿着中线的各桩号注上中平组测得的高程。3.绘出横断面方向线在路线中线各桩上绘出横断面方向线，并注上横断面上各点的高程。4. 现场勾绘等高线把展绘道路中线、横断面方向线的图纸固定在小平板上带到现场，对照当地的地貌勾绘等高线；然后用十

31、字方向架、皮尺补测地物在横断面范围以外地的地物、地貌，可用步测、目估等方法测定。五、地形图的检查、拼接与整饰1.地形图的检查地形图的检查包括图面检查、野外巡视和设站检查。（1）图面检查检查图上表示的内容是否合理、地物轮廓线表示得是否正确、等高线绘制得是否合理、名称注记有否弄错或遗漏。（2）野外巡视到测图现场与实地核对，检查地物、地貌有无遗漏，特别在图面检查中有疑问处，要重点巡视一一核对，发现问题应当场修正或补充。（3）设站检查在上述检查的基础上，为了保证成图质量，对每幅图还要进行部分图面内容的设站检查。2.地形图的拼接分幅测图时，在相邻两图幅的连接处存在拼接问题（道路地形图一般1幅/km）。由

32、于测量和绘图的误差，使相邻两图幅边的地物轮廓线和等高线不完全吻合，在拼接处的地物、等高线都有偏差，当偏差在规定的范围内时，可进行修正。为接边方便，一般规定每幅图的图边应测出图幅外1cm，使相邻图幅有一条重复带。3.地形图的整饰地形图经过检查、拼接和修改后，还应进行清绘和整饰，使图面清晰、美观，正确，以便验收和原图的保存。（说明：地形图整饰时，先擦掉图中不必要的点、线，然后对所有的地物、地貌都应按地形图图式的规定符号、尺寸和注记进行清绘，各种文字注记（如地名、山名、河流名、道路名等）应标注在适当位置，一般要求字头朝北，字体端正。等高线应用光滑的曲线勾绘，等高线高程注记应成列，其字头朝高处。最后应

33、整饰图框，注明图名、图号、测图比例尺、测图单位、测图年、月、日等。）8-3 大比例尺数字化测图方法摘要内容：本节主要介绍利用电子全站仪在野外进行数字化地形数据采集，并机助绘制大比例尺地形图的方法。讲课重点：数学化测绘的概念；碎部点的信息采集方法。讲课难点：极坐标法、勘丈支距法、距离交会法和方向交会法。讲授重点内容提要：一、概述1.数学化测绘的概念数字化测图（digital surveying mapping，简称DSM）是近20年发展起来的一种全新的测绘地形图方法。以计算机为核心，在外连输入、输出硬件设备和软件的支持下，对地形空间数据进行采集、传输、处理编辑、入库管理和成图输出的整个系统，称之

34、为自动化数学测绘系统。数字化测图技术在野外数据采集工作的实质是解析法测定地形点的三维坐标。（说明：从广义上说，数学化测图应包括：利用电子全站仪或其他测量仪器进行野外数字化测图；利用手扶数字化仪或扫描数字化仪对传统方法测绘的原图的数字化；以及借助解析测图仪或立体坐标量测仪对航空摄影、遥感像片进行数字化测图等技术。利用上述技术将采集到的地形数据传输到计算机，并由功能齐全的成图软件进行数据处理、成图显示，再经过编辑、修改，生成符合国标的地形图。最后将地形数据和地形图分类建立数据库，并用数控绘图仪或打印机完成地形图和相关数据的输出。数学化测绘不仅仅是利用计算机辅助绘图，减轻测绘人员的劳动强度，保证地形

35、图绘制质量，提高绘图效率，更具有深远意义的是，由计算机进行数据处理，并可以直接建立数字地面模型和电子地图，为建立地理信息系统提供了可靠的原始数据，以供国家、城市和行业部门的现代化管理，以及工程设计人员进行计算机辅助设计（CAD）使用。提供地图数字图像等信息资料已成为了些政府管理部门和工程设计、建设单位必不可少的工作，正越来越受到各行各业的普遍重视。）2.数字测图的发展过程和主要特点（1）发展过程我国从1983年对大比例尺地形图的野外数字化测图方法开始研究，其发展过程大致可分为以下两个阶段：第一阶段主要利用电子全站仪在野外测量，采集到的地形数据通过电子手薄（全站仪配套的电子手薄或用PC-1500

36、、PC-E500等袖珍计算机改装的电子手薄）记录并传输给计算机，在室内根据野外详细绘制的标注测点号的草图，在计算机屏幕上进行人机交互编辑修改，最后生成图形文件或数字地图，由绘图仪自动绘制地形图。第二阶段所使用的测量方法仍然是采用野外数字测记模式，但成图软件有了实质性的进展。主要表现在两个方面：一是开发了智能化外业数据采集软件；二是计算机自动成图软件能直接针对电子手薄记录的地形信息数据进行处理。有的采用电子平板测绘模式（electronics plate surveying and mapping system）。即利用电子全站仪在野外采集地形数据，并直接传输给便携式计算机（notebook），

37、便携式计算机不仅具备电子手薄的全部功能，同时能在野外实时进行数据处理和图形编辑、显示。（2）主要特点优点：自动化程度高；精度高；使用方便缺点和完善：一是一次性投资较大，成本高；其次是野外采集时各类信息编码复杂；第三是在城镇地物十分密集而又复杂的地区，数字测图往往遇到很多障碍而难以实施。二、野外数字化数据采集方法1.数据采集的作业模式数字化测图的野外数据采集作业模式主要有野外测量记录，室内计算机成图的数字测记模式；和野外数字采集，便携式计算机实时成图的电子平板测绘模式。2.地形信息的编码（1）地形信息编码的原则一致性（即非二义性，要求野外采集的数据或测算的碎部点坐标数据，在绘图时能惟一地确定一个

38、点，并在绘图时符合图式规范。）灵活性（要求编码结构充分灵活，适应多用途数字测绘的需要，在地理信息管理和规划、建筑设计等后续工作中，为地形数据信息编码的进一步扩展提供方便。）简易实用性（尊重传统方法，容易为野外作业和图形编辑人员理解、接受和记忆，并能正确、方便地使用。）高效性（能以尽量少的数据量容载尽可能多的外业地形信息。）可识别性（编码一般由字符、数字或字符与数字组合而成，设计的编码不仅要求能够被人识别，还要求能被计算机用较少的机时加以识别，并能有效地对其管理。）（2）编码方法地形信息编码。3.碎部测量的步骤（1）测图准备工作测量仪器（全站仪）；安装、调试好所使用的电子手薄（或便携机）；数字化

39、测图软件，并通过数据接口传输或按菜单提示键盘输入图根控制点的点号、平面坐标和高程。（2）测站设置与检核全站仪安置在测站点上，经对中、整平后量取仪器高；连接电子手薄或便携式计算机，启动野外数据采集软件，按菜单提示键盘输入测站信息；用全站仪瞄准检核点反光镜，测量水平角、竖直角及距离，输入反光镜高度，即可自动算出检核点的三维坐标，并与该点已知信息进行比较，若检核不通过则不能继续进行碎部测量。（3）碎部点的信息采集主要有：极坐标法、勘丈支距法、距离交会法和方向交会法。极坐标法（说明：在实际野外作业时，完成好测站设置和检核后，即可用全站仪瞄准选定的碎部点反光镜，使全站仪处于测量状态；同时按照电子手薄或便

40、携机的菜单提示输入碎部点信息，如棱镜高度l（多数可设置成默认值）和碎部点地形信息编码等，并控制全站仪自动测量其水平角（实测角值即为测站点至待测碎部点间的坐标方位角）、竖直角和距离。经过测图软件的自动处理，即可迅速算出待测点的三维坐标，以数据文件的形式存储或在便携机屏幕上显示点位。）勘丈支距法（说明：勘丈支距法主要用于隐蔽狭小的街坊等城市建筑区的碎部测量工作。数字测图软件的设计，考虑到待测点的多样性，可采用在已知或已测直线的基础上用勘丈距离值垂直支距（即直角坐标法）；或给出角度、水平距离进行支距定点；亦可在已测直线上实现内外分点，再用勘丈数据支距定点。勘丈支距法的点位测算原理：假设测点A，B的坐

41、标已知，P点在AB连线上（距离为D，内正、外负），若在P点基础上，勘丈了至K点的平距DPK（右正、左负），且PK直线与AB直线垂直，可用直角坐标法求出K点坐标。距离交会法（说明：距离交会法也是数字化地形测量中测定碎部点位置的常用方法之一。A、B为已知点；K为待测点，勘丈距离为DAK和DBK，可交出K点。计算时，过K点作AB直线的垂线，垂足为P点，由直角坐标法求出待测点K的坐标。）方向交会法（说明：方向交会法的原理与前方交会法类似。）三、地形图的处理与输出1.图形截幅对所采集的数据范围应按照标准图幅的大小或用户确定的图幅尺寸，进行截取。对自动成图来说，这项工作就称为图形截幅。（说明：图形截幅的基

42、本思路是，首先根据四个图廓点的高斯平面直角坐标，确定图幅范围；然后，对数据的坐标项进行判断，将属于图幅矩形框内的数据，以及由其组成的线段或图形等，组成该图幅相应的图形数据文件，而将图幅以外的数据以及由其组成的线段或图形，仍保留在原数据文件中，以供相邻图幅提取。图形截幅的原理和软件设计的方法很多，常用的有四位码判断截幅、二位码判断截幅和一位码判断截幅等方法。）2.图形的显示与编辑要实现图形屏幕显示，首先要将用高斯平面直角坐标形式存放的图形定位，并将这些数据转换成计算机屏幕坐标。确定图形定位点的屏幕坐标，就可充分利用计算机语言中各种基本绘图命令及其有机的组合，编制程序，自动显示图形。（说明：（1）

43、高斯平面直角坐标系x轴向北为正，y轴向东为正；对于一幅地形图来说，向上为x轴正方向，向右为y轴正方向。（2）计算机显示器则以屏幕左上角为坐标系原点（0，0），x轴向右为正，y轴向下为正，（x，y）坐标值的范围则以屏幕的显示方式决定。（3）需将高斯坐标系的原点平移至图幅左上角，再按顺时针方向旋转90，并考虑两种坐标系的变换比例，即可实现由高斯直角坐标向屏幕坐标的转换。）3.绘图仪自动绘图野外采集的地形信息经数据处理、图形截幅、屏幕编辑后，形成了绘图数据文件。利用这些绘图数据，即可由计算机软件控制绘图仪自动输出地形图。（说明：（1）绘图仪其基本功能是将计算机中以数字形式表示的图形描绘到图纸上，实现

44、数（x，y坐标串）模（矢量）的转换。（2）绘图仪有矢量绘图仪和扫描绘图仪两大类。（3）当用扫描数字化仪采集的栅格数据绘制地形图时，常使用扫描绘图仪；矢量绘图仪依据的是矢量数据或称待绘点的平面（x，y）坐标，常使用绘图笔画线，故矢量绘图仪常称为笔式绘图仪。（4）利用绘图仪绘制地形图，同样存在坐标系的转换问题，一般绘图仪坐标系的原点在图板中央，横轴为x轴，纵轴为y轴，经初始化命令设置，其坐标原点和坐标单位将被确定。实际绘图操作时，用户通过软件可自行定义并设置坐标原点和坐标单位，以实现高斯坐标系向绘图坐标系的转换，称为定比例。通过定比例操作，用户可根据实际需要来缩小或者扩大绘图坐标单位，以实现不同比

45、例尺和不同大小图幅的自动输出。）思考题与习题1.什么是比例尺精度？它对用图和测图有什么作用？2.什么是等高线？等高距、等高线平距与地面坡度之间的关系如何？等高线有哪些特性？3.西安某地的纬度=3410，经度=10850，试求该地区划1:100万、1:10万、1:1万这三种图幅的图号。（1:100万，I-49；1:10万，I-49-62；1:1万，I-49-62-乙-（30；38）4.在碎部测量时，在测站上安置平板仪包括哪几项工作？5.小平板仪和经纬仪联合测图是怎样工作的？6.试述全站仪（经伟仪）测图过程。7.如何正确选择地物特征点和地貌特征点？8.用视距测量的方法进行碎部测量时，已知测站点的高程H站=400.21m，仪器高i=1.532m，上丝读数0.766、下丝读数0.902、中丝读数0.830，竖盘读数L=983248，试计算水平距离及碎部点的高程。（注：该点为高于水平视线的目标点）（i=1.532m,n=0.902-0.766=0.136,l=0.830,=83248,D=13.300,h=2.701,H=402.911）14