第10章地形图的应用.ppt

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1、第10章 地形图的应用 地形图的应用内容包括： 在地形图上，确定点的坐标、点与点之间的距离和直线间的夹角； 确定直线的方位；确定点的高程和两点间的高差； 勾绘出集水线(山谷线)和分水线(山脊线)，标志出洪水线和淹没线； 计算制定范围的面积和体积，由此确定地块面积、土石方量、蓄水量、矿产量等；了解各种地物、地类、地貌等的分布情况， 计算诸如村庄、树林、农田等数据，获得房屋的数量、质量、层次等资料； 截取断面，绘制断面图。 利用地形图作底图，可以编绘出一系列专题地图，如地质图、水文图、农田水利规划图、土地利用规划图、建筑物总平面图、城市交通图和地籍图等。 10.1地形图的识读 为了正确应用地形图，

2、首先必须看懂地形图。 下面以图10-1所示的一幅1:10000比例尺地形图为例介绍地形图的识读方法。 该幅地形图的AutoCAD2000格式图形文件“1比1万数字地形图.dwg”放置在随书光盘“数字地形图练习”文件夹下。 (1) 地形图的图廓外注记 地形图图廓外注记的内容包括：图号、图名、接图表、比例尺、坐标系、使用图式、等高距、测图日期、测绘单位、图廓线、坐标格网、三北方向线和坡度尺等，它们分布在东、南、西、北四面图廓线外。,1) 图号、图名和接图表 为了区别各幅地形图所在的位置和拼接关系，每一幅地形图都编有图号和图名。 图号是根据统一的分幅进行编号的，图名是用本图内最著名的地名、最大的村庄

3、或突出的地物、地貌等的名称来命名的。 图号、图名注记在北图廓上方的中央，如图10-1上方所示。 在图的北图廓左上方，画有该幅图四邻各图号(或图名)的略图，称为接图表。 中间一格画有斜线的代表本图幅，四邻分别注明相应的图号(或图名)。 接图表的作用是便于查找到相邻的图幅。 2) 比例尺 如图10-1下方所示，在每幅图南图框外的中央均注有数字比例尺，在数字比例尺下方绘出直线比例尺，直线比例尺的作用是便于用图解法确定图上直线的距离。 对于1:500、1:1000和1:2000等大比例尺地形图，一般只注明数字比例尺，不注明直线比例尺。 3）经纬度与坐标格网 图10-1是梯形分幅。 梯形图幅的图廓是由上

4、、下两条纬线和左、右两条经线所构成，经差为345，纬差为230。 本图幅位于东经 11303451130730、北纬2237302240 00所包括的范围。 图10-1中的方格网为平面直角坐标格网，它是平行于以投影带的中央子午线为x轴和以赤道为y轴的直线，其间隔通常是1km，也称为公里格网。,图10-1的第一条坐标纵线y为38404km， 其中的38为高斯投影统一3带的带号， 其横坐标值应为 404km-500km=-96km， 即位于38号带中央子午线以西96km处。 图中第一条坐标横线x为2504km， 则表示位于赤道以北2504km处。 由经纬线可以确定各点的地理坐标和任一直线的真子午线

5、方位角， 由公里线格网可以确定各点的高斯平面坐标和任一直线的坐标方位角。 4）三北方向线关系图 三北方向是指真子午线北方向N、磁子午线北方向和高斯平面坐标系的纵轴方向+x。 三个方向间的角度关系图一般绘制在中、小比例尺图的东图廓线的坡度比例尺上方。 如图10-2上图所示，该图幅的磁偏角为216(西偏)；坐标纵轴偏于真子午线以西021；而磁子午线偏于坐标纵线以西155。利用该关系图，可对图上任一方向的真方位角、磁方位角和坐标方位角三者之间进行相互换算。,(2) 1:50001:100万中、小比例尺地图的梯形分幅和编号 地图的分幅方法有两类： 一类是按经纬线分幅的梯形分幅(trapezoid ma

6、p-subdivision)法，它一般用于1:50001:100万的中、小比例尺地图的分幅； 另一类是按坐标格网分幅的矩形分隔(rectangular map-subdivision)法，它一般用于城市和工程建设1:5001:2000的大比例尺地图的分幅。 地图的梯形分幅又称国际分幅，由国际统一规定的经线为图的东西边界，统一规定的纬线为图的南北边界。 由于子午线向南北极收敛，因此，整个图幅呈梯形。其划分的方法和编号，随比例尺不同而不同。,1) 1:100万比例尺地图的分幅和编号 1:100万比例尺地图的分幅是从地球赤道(纬度0)起，分别向南北两极， 每隔纬差4为一横行，依次以拉丁字母A、 B、

7、 C、 D、V表示； 由经度180起，自西向东每隔经差 6为一纵列，依次用数字1、 2、 3、60表示。 图10-3所示为东半球北纬1:100万地图的国际分幅和编号， 图10-4所示为我国领域的1:100万地图的分幅和编号，每幅图的编号，先写出横行的代号，中间绘一横线相隔，后面写出纵列的代号。 如北京某处的纬度为北纬 395623，经度为东经 1162253，则所在的1:100万比例尺图的图幅号是J-50。,2) 1:50万、1:20万、1:10万比例尺地图的分幅和编号 这三种比例尺地图的分幅和编号，都是在1:100万比例尺地图分幅和编号的基础上，按照表10-1中的相应纬差和经差划分。每幅1:

8、100万的图，按经差3、纬差2可划分成4幅1:50万的图，分别以A、B、C、D表示。如北京某处所在的1:50万的图的编号为J-50-A，见图10-5所示。 每幅1:100万的图又可按经差1、纬差40划分为36幅1:20万的图，分别以1、2、36表示。如北京某处所在的1:20万的图的编号为J-50-3，见图10-5中有阴影线的图幅。 每幅1:100万的图按经差30、纬差20划分为144幅1:10万的图，分别以1、2、3、144表示。如北京某处所在的1:10万的图幅的编号为J-50-5，见图10-6中有阴影线的图幅。,每幅1:10万的图，可划分为四幅1:5万的图，分别在1:10万的图号后面写上各自

9、的代号A、B、C、D。如北京某处所在的1:5万的图幅为J-50-5-B，见图10-7所示。 再将每幅1:5万的图四等分，就得1:2.5万的图，分别以1、2、3、4编号，如北京某处所在1:2.5的图幅编号为J-50-5-B-2，见图10-7中有阴影线的图幅。 每幅1:10万的图，按其经差和纬差作8等分，就直接划分为64幅1:1万的图，以(1)、(2)、(64)作编号，如北京某处所在的1:1万的图幅为J-50-5-(15)，见图10-8中有阴影线的图幅。,4) 1:5000比例尺地图的分幅和编号 按经纬线分幅的1:5000比例尺地图，是在1:1万图的基础上进行分幅和编号的，每幅1:1万的图分成四幅

10、1:5000的图，并分别在1:1万图的图号后面写上各自的代号a、b、c、d作为编号。如北京某处所在的1:5000梯形分幅图号为J-50-5-(15)- a，见图10-9中有阴影线的图幅。 (3) 1:5001:2000大比例尺地形图的矩形分幅和编号 1:500 1:1000 1:2000地形图图式(GB/T 7929-1995)规定： 1:5001:2000比例尺地形图一般采用5050cm正方形分幅或4050cm矩形分幅； 根据需要，也可以采用其它规格的分幅； 1:2000地形图也可以采用经纬度统一分幅。 地形图编号一般采用图廓西南角坐标公里数编号法，也可选用流水编号法或行列编号法等。 采用图

11、廓西南角坐标公里数编号法时坐标在前，坐标在后，1:500地形图取至0.01km(如10.40-21.75)，1:1000、1:2000地形图取至0.1km(如10.0-21.0)。 带状测区或小面积测区，可按测区统一顺序进行编号，详细参见第9章的9.4节。,(4) 地形图的平面坐标系统和高程系统 对于1:1万或更小比例尺的地图，通常采用国家统一的高斯平面坐标系，如“1954北京坐标系”或“1980西安坐标系”。 城市地形图一般采用以通过城市中心的某一子午线为中央子午线的任意带高斯平面坐标系，称为城市独立坐标系。 当工程建设范围比较小时，也可采用把测区作为平面看待的假定平面直角坐标系。 高程系统

12、一般使用“1956年黄海高程系”或“1985国家高程基准”。 但也有一些地方高程系统，如上海及其临近地区即采用“吴淞高程系”，广东地区有采用“珠江高程系”等。 各高程系统之间只需加减一个常数即可进行换算。 地形图采用的坐标系和高程系统在南图廓外的左下方用文字说明，见图10-1左下角所示。 (5) 地物与地貌的识别 应用地形图应了解地形图所使用的地形图图式，熟悉一些常用的地物和地貌符号，了解图上文字注记和数字注记的确切含义。 地形图上的地物、地貌是用不同的地物符号和地貌符号表示的。 比例尺不同，地物、地貌的取舍标准也不同，随着各种建设的不断发展，地物、地貌又在不断改变。 要正确识别地物、地貌，阅

13、读前应先熟悉测图所用的地形图式、规范和测图日期。下面分别介绍地物、地貌的识别方法。,1) 地物的识别 识别地物的目的是了解地物的大小种类、位置和分布情况。 通常按先主后次的程序，并顾及取舍的内容与标准进行。 按照地物符号先识别大的居民点、主要道路和用图需要的地物，然后再扩大到识别小的居民点、次要道路、植被和其它地物。 通过分析，就会对主、次地物的分布情况，主要地物的位置和大小形成较全面的了解。 2) 地貌的识别 识别地貌的目的是了解各种地貌的分布和地面的高低起伏状况。 识别时，主要是根据基本地貌的等高线特征和特殊地貌(如陡崖、冲沟等)符号进行。山区坡陡，地貌形态复杂，尤其是山脊和山谷等高线犬牙

14、交错，不易识别。 可先根据水系的江河、溪流找出山谷、山脊系列，无河流时可根据相邻山头找出山脊。再按照两山谷间必有一山脊，两山脊间必有一山谷的地貌特征，即可识别山脊、山谷地貌的分布情况。 结合特殊地貌符号和等高线的疏密进行分析，就可以较清楚地了解地貌的分布和高低起伏情况。 最后将地物、地貌综合在一起，整幅地形图就像立体模型一样展现在眼前。 (6) 测图时间 测图时间注明在南图廓左下方，用户可以根据测图时间以及测区的开发情况，判断地形图的现势性。,(7) 地形图的精度 人眼能分辨的图上最小距离是0.1mm，对1:M比例尺的地形图，对应的实地水平距离为0.1Mmm。 对于1:1万比例尺的地形图，小于

15、0.110000=1m的实地水平距离在图上是分辨不出来的； 对于1:1000比例尺的地形图，小于0.11000=0.1m的实地水平距离在图上是分辨不出来的。 0.1Mmm称为比例尺的精度，测绘地形图碎部点位时的距离测量精度是参照比例尺的精度制定出来的。 城市测量规范的规定： 对于城市大比例尺地形图，地物点平面位置精度为地物点相对于邻近图根点的点位中误差在图上不得超过0.5mm； 邻近地物点间距中误差在图上不得超过0.4mm。 山地、高山地和设站施测困难的旧街坊内部，其精度要求按上述规定适当放宽，分别为0.75mm和0.6mm。 高程精度的规定是： 城市建筑区和平坦地区的铺装地面的高程注记点相对

16、于邻近图根点的高程中误差不得超过0.07m，一般地面则不得超过0.15m。 在等高线地形图上，根据相邻等高线内插求得地面点相对于邻近图根点的高程中误差，在丘陵地区不得超过1/2等高距，在山地不得超过2/3等高距，在高山地不得超过1个等高距。,(4) 求积仪法 求积仪是一种专门供图上量算面积的仪器， 其优点是操作简便、速度快，适用于任意曲线图形的面积量算，并能保证一定的精度。 求积仪有机械求积仪(mechanical planimeter)和电子求积仪(electronical planimeter)两种。 1) 机械求积仪 机械求积仪是一种利用积分原理在图纸上测定不规则图形面积的完全机械装置，

17、 它结构简单，售价低廉，便于使用。 机械求积仪由极臂、描迹臂和计数器三部分组成。,极臂1是控制求积仪运行方向的拉杆，它使求积仪整体只能以极点的短针3为中心作弧形运动。 在极臂的一端有一重锤2，短针3位于重锤的下面，使用时短针借助重锤的重量刺入图纸固定不动，短针端点称为求积议的极点。 极臂的另一端有一圆球状短柄4，短柄可以插在结合套5的圆洞内，结合套又套在描迹臂6上，将极臂和描迹臂铰连成一体。 在描迹臂一端有一描迹针7，描迹针连有一支撑描迹针的小圆柱8和用于移动描迹针的手柄9(有的求积仪用描迹放大镜代替描迹针和小圆柱)。 由描迹针尖端至短柄旋转轴的距离称为描迹臂的臂长，它是可以调节的。 极臂长是

18、指极点至短柄旋转轴的距离，它是固定的。,计数器是求积仪上重要的部件，它由计数盘10、计数轮11和游标12组成。 当描迹臂移动时，计数轮随着转动，计数轮转动一周时，计数盘转动一格。 计数盘共分为十格，由0至9注有数字。计数轮分为10等分，每一等分又分成10个小格。 在计数轮旁有游标，可以读出计数轮一格的1/10。 通过计数器可以读出4位数，首先从计数盘上读得千位数，然后在计数轮上读取百位数和十位数，最后根据游标读取个位数，图10-16所示的读数为1227。 使用求积仪量算面积时，如果图形面积不大，可将极点放在图形外，定好描迹臂长度和极点位置。把描迹针放在轮廓的某点P上，作一记号，在计数器上读出起

19、始读数；，然后描迹针严格绕轮廓线顺时针方向描摹一周，回到起点，在计数器上读出终止读数，则所量图形面积为,2) 电子求积仪 图10-18所示为日本KOIZUMI(小泉)公司生产的KP-90N电子求积仪， 仪器是在 机械装置动极、 动极轴、 跟踪臂(相当于机械求积仪的描迹臂)等的基础上， 增加了电子脉冲记数设备和微处理器，能自动显示测量的面积， 具有面积分块测定后相加、 相减和 多次测定取平均值， 面积单位换算， 比例尺设定等功能。 面积测量的相对误差为2/1000。, 电源 仪器内藏有镍隔可充电电池，充满电后，可以连续使用30个小时； 仪器停止使用5分钟后，将自动短电，以节约电源； 电池将耗尽时

20、，显示窗口将显示“Batt-E”。 仪器配有输出电压为5V、电流为1.6A的专用充电器，可以使用电压为100V240V的交流电为电池充电。 键盘功能及操作方法 仪器面板上设有22个键和一个显示窗， 其中显示窗上部为状态区，用来显示电池、存储器、比例尺、暂停及面积单位，下部为数据区，用来显示量算结果和输入值。,ON：打开电源。 OFF：关闭电源。 SCALE：设定图纸的纵、横向比例尺。 仪器允许所测图形的纵、横向比例尺不相同，这对测量纵断面图的面积非常有用。操作方法是 如果已经测量了面积，则完成比例尺的设置后，显示窗中的面积值将自动转换为新设比例尺下的面积值。自动断电或关闭电源，设置的比例尺仍被

21、记忆。 UNIT1：面积单位键1。 UNIT2：面积单位键2。 仪器有米制(km2、m2、cm2)、英制(acre、ft2、in2)和日制(町、反、坪)三种面积单位制，它们在状态区按列排列。每按一次UNIT1键，将按米制英制日制的顺序循环选择。决定了单位制后，每按一次UNIT2键，则在已选定的某个单位制内循环，如选择的是米制，则在km2m2cm2内循环。,0 9：数字键。 .：小数点键。 START：测量启动键。 HOLD：测量暂停键。按HOLD键，显示窗中的“HOLD”字符被显示，当前的面积量算值被固定，并暂时停止面积测量，此时移动跟踪放大镜，显示的面积值不变；当要继续量算面积时，再按HOL

22、D键，面积量算再次开始。该键主要用于分块量算面积。 MEMO：测量结束和记忆键(存储)。面积量算结束后，按MEMO键，则将显示窗中显示的面积量算值存储在仪器的存储器中，此时显示窗中的“MEMO”字符被显示。仪器有10个存储器，最多可存储10个面积量算值。AVER：计算平均值键。按AVER键，可以对存储器中的面积量算值取平均。 C/AC：清除键，清除存储器中记忆的全部面积量算值。,10.4工程建设中的地形图应用 (1) 按指定方向绘制纵断面图 在进行道路、隧道、管线等工程设计时，需要了解两点之间的地面起伏情况，这时，可根据地形图中的等高线来绘制断面图。 如图10-21(a)所示，在地形图上作A，

23、B两点的连线，与各等高线相交， 各交点的高程即为交点所在等高线的高程， 而各交点的平距可在图上用比例尺量得。 在毫米方格纸上画出两条相互垂直的轴线， 以横轴AB表示平距，以垂直于横轴的纵轴表示高程， 在地形图上量取A点至各交点及地形特征点的平距， 并把它们分别转绘在横轴上，以相应的高程作为纵坐标， 得到各交点在断面上的位置。 连接这些点，即得到AB方向的断面图。 为了更明显地表示地面的高低起伏情况， 断面图上的高程比例尺一般比平距比例尺大520倍。,(2) 确定汇水面积 修筑道路时，有时要跨越河流或山谷，这时就必须建设桥梁或涵洞， 兴修水库必须筑坝拦水。 桥梁、涵洞孔径的大小，水坝的设计位置与

24、坝高，水库的蓄水量等， 需要根据汇集于这个地区的水流量来确定。 汇集水流量的面积称为汇水面积(catchment area)。 由于雨水是沿山脊线(分水线)向两侧山坡分流， 所以汇水面积的边界线是由一系列的山脊线连接而成的。 如图10-22所示，一条公路经过山谷，拟在P处架桥或修涵洞，,其孔径大小应根据流经该处的流水量决定，而流水量又与山谷的汇水面积有关。 由山脊线和公路上的线段所围成的封闭区域A-B-C-D-E-F-G-H-I的面积， 就是这个山谷的汇水面积。 量出该面积的值，再结合当地的气象水文资料，便可进一步确定流经公路P处的水量， 为桥梁或涵洞的孔径设计提供依据。 确定汇水面积的边界线

25、时，应注意以下几点： 1) 边界线(除公路AB段外)应与山脊线一致，且与等高级垂直； 2) 边界线是经过一系列的山脊线、山头和鞍部的曲线， 并在河谷的指定断面(公路或水坝的中心线)闭合。,(3) 场地平整时的填挖边界确定和土方量计算 场地平整有两种情形，其一是平整为水平场地，其二是整理为倾斜面。 1) 平整为水平场地 图10-23所示为某场地的地形图，假设要求将原地貌按照挖填平衡的原则改造成水平面，土方量的计算步骤如下： 在地形图上绘制方格网 方格网大小取决于地形的复杂程度、地形图比例尺的大小和土方计算的精度要求， 一般地，方格边长为图上2cm。各方格顶点的高程用线性内插法求出，并注记在相应顶

26、点的右上方，如图10-23所示。,2) 整理为倾斜面 将原地形整理成某一坡度的倾斜面，一般可根据挖、填平衡的原则，绘制出设计倾斜面的等高线。 有时要求所设计的倾斜面必须包含某些不能改动的高程点(称设计倾斜面的控制高程点)， 例如已有道路的中线高程点，永久性或大型建筑物的外墙地坪高程等。 如图10-25所示，设A、B、C三点为控制高程点，其地面高程分别为54.6m、51.3m和53.7m。要求将原地形整理成通过A、B、C三点的倾斜面，其土方量的计算步骤如下：, 确定设计等高线的平距 过A、B二点作直线，用比例内插法在AB直线上求出高程为54、53、52m各点的位置，也就是设计等高线应经过AB直线

27、上的相应位置，如d、e、f、g等点。 确定设计等高线的方向 在AB直线上比例内插出一点k，使其高程等于C点的高程53.7m。过kC连一直线，则kC方向就是设计等高线的方向。 插绘设计倾斜面的等高线 过d、e、f、g各点作的平行线(图中的虚线)，即为设计倾斜面的等高线。过设计等高线和原同高程的等高线交点的连线，如图中连接1、2、3、4、5等点，就可得到挖、填边界线。图中绘有短线的一侧为填土区，另一侧为挖土区。, 计算挖、填土方量 与前面的方法相同，首先在图上绘制方格网，并确定各方格顶点的挖深和填高量。不同之处是各方格顶点的设计高程是根据设计等高线内插求得的，并注记在方格顶点的右下方。其填高和挖深

28、量仍注记在各顶点的左上方。挖方量和填方量的计算和前面的方法相同。 10.5建筑设计中的地形图应用 建筑设计要求考虑现场的地形特点，不剧烈改变地形的自然形态， 使设计建筑物与周围景观环境比较自然地融为一体， 可以避免开挖大量的土方，节约建设资金， 和不破坏周围的环境状态，如地下水、土层、植物生态和地区的景观环境。 地形对建筑物布置的间接影响主要是自然通风和日照效果两方面。 由地形和温差形成的地形风，往往对建筑通风起主要作用，常见的有山阴风、顺坡风、山谷风、越山风和山垭风等， 在布置建筑物时，需结合地形并参照当地气象资料加以研究。 为达到良好的通风效果，在迎风坡，高建筑物应置于坡上； 在背风坡，高

29、建筑物应置于坡下。 把建筑物斜列布置在鞍部两侧迎风坡面，可充分利用垭口风，以取得较好的自然通风效果。 建筑物布列在山堡背风坡面两侧和正下坡，可利用绕流和涡流获得较好的通风效果。 在平地，日照效果与地理位置、建筑物朝向和高度、建筑物间隔有关；,而在山区，日照效果除了与上述因素有关外，还与周围地形、建筑物处于向阳坡或背阳坡、地面坡度大小等因素密切相关， 日照效果问题就比平地复杂得多， 必须对每个建筑物进行个别的具体分来决定。 在建筑设计中，既要珍惜良田好土，尽量利用薄地、荒地和空地，又要满足投资省、工程量少和使用合理等要求。 如建筑物应适当集中布置，以节省农田，节约管线和道路； 建筑物应结合地形灵

30、活布置，以达到省地、省工、通风和日照效果均好的目的；公共建筑应布置在小区的中心； 对不宜建筑的区域，要因地制宜地利用起来，如在陡坡、冲沟、空隙地和边缘山坡上建设公园和绿化地； 自然形成或由采石、取土形成的大片洼地或被地，因其高差较大，可用来布置运动场和露天剧场； 高地可设置气象台和电视转播站等等。 建筑设计中所需要的上述地形信息，大部分都可以在地形图中找到。 10.6给排水设计中的地形图应用 选择自来水厂的厂址时，要根据地形图确定位置。 如厂址设在河流附近，则要考虑到厂址在洪水期内不会被水淹没，在枯水期内又能有足够的水量。 水源离供水区不应太远，供水区的高差不应太大。,在0.5l地面坡度的地段

31、，比较容易排除雨水。 在地面坡度较大的地区内，要根据地形分区排水。 由于雨水和污水的排除是靠重力在沟管内自流的，因此，沟管应有适当的坡度，在布设排水管网时，要充分利用自然地形， 如雨水干沟应尽量设在地形低处或山谷线处， 这样，既能使雨水和污水畅通自流，又能使施工的土方量最小。 在防洪、排涝、涵洞和涵管等工程设计中， 经常需要在地形图上确定汇水面积作为设计的依据。 10.7城市规划用地分析的地形图应用 城市用地在规划设计以前，首先应按建筑、交通、给水和排水等对地形的要求， 分析用地的地形， 在地形图上标明不同坡度的地区的地面水流方向、分水线和集水线等， 以便合理地利用地形和改造原有地形。 下面以

32、图10-26为例进行讨论。图示地形有下列特点： (1) 惠家村以西有一座不太高的小山； (2) 惠家村东南有一条河流(青水河)，河南岸有一沼泽地； (3) 在青南公路以北有一个高出地面约30m的小丘，小丘东西向地势较南北向平缓； (4) 惠家村以西的地形，从75m等高线以上较陡，5575m等高线一段渐趋平缓，从55m等高线以下更为平坦。总的来说，这块地形除了小山和小丘外还是比较平缓的。,了解了上述地形特点以后，再作如下进一步的分析： (l) 根据地形起伏情况，从小山山顶向东北到小丘可找出分水线，从小山向东到青南公路找出分水线，分水线的一段与青南公路东段相吻合。在分水线和之间可找到集水线。根据地势情况，定出地面水流方向(最大坡度方向)。在分水线以北的地面水排向小丘和小丘以北，在分水线以南的地面水则向青水河汇集； (2) 青水河南面的沼泽地区，需做工程地质和水灾地质等的分析以后，才能确定其用途。,