大比例尺地形图的应用.doc

第八章 地形图的识读与应用本章摘要：地形图具有丰富的信息，在地形图上可以获取地貌、地物、居民点、水系、交通、通讯、管线、农林等等多方面的自然地理和社会政治经济等信息，因此，地形图是工程规划、设计的基本资料和信息。在地形图上可以确定点位、点与点间的距离、直线的方向、点的高程和两点间的高差；此外还可以在地形图上勾绘出分水线、集水线，确定某范围的汇水面积，在图上计算上、石方量等。道路的设计可在地形图上绘出道路经过处的纵、横断面图。8-1 阅图的基本知识摘要内容：介绍地形图的坐标、高程系统；地形图的辅助要素；地形图图式和等高线。讲课重点：坐标系统的注记；坡度比例尺。讲课难点：坐标系统的注记；坡度比例尺。讲授重点内容提要：一、地形图的坐标、高程系统1.坐标系统（1）地理坐标大地坐标（L，B），又称地理坐标。国家基本地形图的内图廓均是由经纬线构成的，图上并展绘有地理坐标网，用于确定点的地理位置。（说明：在1:2.5万、1:5万、1:10万地形图上，上（北）、下（南）内图廓是纬线，左（西）、右（东）内图廓是经线；在图廓四角注有经纬度数值，纬度注在纬线上；在内外图廓之间绘有经纬度的分划线（称为分度带），每隔1标出一个分划线。读地理坐标时，只需将两对应边上相同数值的分划线连接起来，即可在图面上构成地理坐标网。由于在大于1:10万地形图上，已绘有平面直角坐标网，为了避免两种坐标网在图面上相互干扰，所以将经纬线坐标只标绘在图廓上。（2）高斯平面直角坐标系我国1:1万至1:50万比例尺国家基本地形图均采用了高斯平面直角坐标系。（说明：坐标格网的注记方法是在图廓的四角，注记有纵、横坐标的数值，沿东、西图廓注记纵坐标值，其值由南向北增加；沿南、北图廓注记横坐标值，其值由西向东增加。纵坐标注记为四位数，3396、3400，标明该线距赤道的公里数。横坐标注记是五位数，前两位数指明投影带的带号（按我国经度位置，带号应为二位数字，规定在横坐标Y值前面冠以投影带带号）；后三位数标明该线距纵坐标轴的公里数，如图上598；其它各坐标线的注记仅注后两位数学，如02、04。）2. 高程系统通常，地形图采用的高程系在图框外的左下方用文字说明。各高程系统之间只需加减一个常数即可进行换算。（说明：大部分地形图都属于黄海高程系统，但也有一些地方性的高程系统，如上海及其邻近地区即采用“吴淞高程系”，在地形图应用时，必须加以注意。）二、地形图的辅助要素在地形图图廓外配置的内容，称为地形图的辅助要素。1. 图号、图名和接图表图号、图名注记在北图廓上方的中央；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)，按照接图表，就可找到相邻的图幅。（说明：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、突出的地物、地貌等的名称来命名的。）2. 图廓图廓是图幅四周的范围界线。正方形或矩形图幅由内图廓和外图廓组成。（说明：在按经、纬度分幅的中、小比例尺地形图中，图廓是由内图廓、分度带、外图廓三部分组成。内图廓是由包围该图幅的经、纬线组成，四角注有经、纬度。分度带是在外图廓与内图廓之间靠近外图廓的分段线条，将内图廓边长按经差、纬差以l为单位进行等分，并将奇数段加粗。将上、下、左、右相应的经、纬度相连，使构成经纬线格网，可用来确定任一点的经、纬度和任一方向的真方位角。外图廓是用粗黑钱绘成，主要起装饰作用。）3. 比例尺用数字比例尺，并在数字比例尺下方绘出直线比例尺。（说明：利用直线比例尺，可以用图解法确定图上的直线距离，或将实地距离换算成图上长度。）4. 三北方向线关系图利用该关系图，可对图上任一方向的真方位角、磁方位角和坐标方位角(方向角)三者间作相互换算。（说明：在许多中、小比例尺图的南图廓线右下方，绘有真子午线N、磁子午线N和纵坐标轴这三者的角度关系图，称为三北方向线。）5. 坡度比例尺坡度比例尺是一种在地形图上量测地面坡度和倾角的图解工具。（说明：（1）制成：，式中，i为地面坡度，为地面倾角，d为相邻等高线平距，m为比例尺分母。（2）使用：用分规卡出图上相邻等高线的平距d后，在坡度比例尺上使分规的两针尖下面对准底线，上面对准曲线，即可在坡度比例尺上读出地面坡度i(百分比值)和地面倾角 (度数)。）三、地形图图式和等高线四、测图时间8-2 地形图的基本应用摘要内容：介绍确定点的空间坐标；确定直线的距离、方向、坡度；确定指定坡度的路线。讲课重点：确定直线的坡度、确定指定坡度的路线。讲课难点：定值坡度线；小于（或大于）定值坡度线。讲授重点内容提要：一、确定点的空间坐标1.在地形图上求出A点的坐标值（说明：与地形图测绘展点工作相反）2.在地形图上求出A点的高程值（1）点恰好位于图上某一条等高线上，则A点的高程与该等高线高程相同。（2）点位于两等高线之间，则可通过A点画一条垂直于相邻两等高线的线段mn，则A点高程为：。式中：Hm为通过m点的等高线上的高程；h为等高距。二、确定直线的距离、方向、坡度1.距离（说明：欲求A、B两点的距离，求出A、B两点的坐标，则用两点距离公式）2.方向（说明：A、B两点直线的象限角与方位角关系、公式）3.坡度（说明：A、B两点直线的坡度为高差与平距之比，注意比例尺）三、确定指定坡度的路线1.定值坡度线（说明：地形图比例尺为1:1000，等高距为1m，要求从A（H=49m）到B（H=57m）选择坡度4%的路线。先根据4%坡度求出相邻两等高线间的最小平距d=h/i=1/0.04=25m（h为等高距）。d=25m，在1:1000地形图上2.5cm。将两脚规张成2.5cm，以A为圆心，以2.5cm为半径作弧与50m等高线交于1点，再以1点为圆心作弧与51m等高线交于2点，依次定出3、4、各点，直到B附近，即得坡度4%的路线。）2.小于（或大于）定值坡度线（说明：将两脚规张成小于（或大于）2.5cm，以A为圆心，以2.5cm为半径作弧与50m等高线交于1点，再以1点为圆心作弧与51m等高线交于2点，依次定出3、4、各点，直到B附近，即得坡度小于（或大于）4%的路线。）8-3 地形图的工程应用摘要内容：介绍绘制确定方向的断面图；确定汇水面积；土石方量估算；应用地形图野外定点与定向等。讲课重点：绘制断面图的方法；汇水面积计算；。讲课难点：方格网法（平整场地）；利用罗盘仪定向。讲授重点内容提要：一、绘制确定方向的断面图1.断面图在地形图上，沿某一确定方向作竖直面，竖直面与地面的称为断面图。（说明：这种图能直观显示某一方向线的地势起伏形态和坡度陡缓，它在许多地面工程设计与施工中，都是重要的资料）2.绘制断面图的方法（1）规定断面图的水平比例尺和垂直比例尺路线纵断面水平比例1:2000，垂直比例尺1:200；路线横断面水平比例1:200，垂直比例尺1:200；（说明：通常水平比例尺与地形图比例尺一致，而垂直比例尺需要扩大，一般要比水平比例尺扩大。因为在多数情况下，地面高差大小相对于断面长度来说，还是微小的，为了更好地显示沿线的地形起伏，垂直比例尺扩大。）（2）确定相对基准面（线）（说明：确定基线，并确定基线所代表的高程，基线高程一般略低于图上最低高程。）（3）作竖向标尺（说明：作基线的平行线，平行线的间隔，按垂直比例尺和等高距计算。）（4）空间点的确定（说明：在地形图上沿断面线量出各段距离，并把它们标注在断面基线上；通过这些点作基线的垂线，垂线的端点按各点的高程决定。）（5）空间点连接（说明：将各垂线的端点连接起来，即得到表示实地断面方向的断面图。）二、确定汇水面积1.汇水面积概念汇水面积（集水面积）是流域分水线所包围的面积。2.汇水面积确定汇水面积可由地形图上山脊线的界线求得，用虚线连的山脊线所包围的面积。汇水面积计算：（1）方格法计算面积在大比例尺地形图上绘制有公里网格，可按图形占据的方格数计算面积。（2）按梯形计算面积将绘有间隔相等的平行线透明纸蒙在所要量算面积的图形上，整个图形则被平行线分割成若干等高梯形，每一梯形内的虚线是梯形的中线长，平行线间隔为各梯形的高，则梯形总面积为： 三、土石方量估算1.等高线法先量出各等高线所包围的面积，相邻两等高线包围的面积平均值乘以等高距，就是两等高线间的体积（即土方量）。（说明：按棱台（椎）体计算。（1）按“汇水面积计算”方法计算施工场地范围每一整等高线围成的面积；（2）体积=（上底面积+下底面积）高/2，其中高为上、下底对应高差。）2.断面法在施工场地的范围内，以一定的间隔绘出断面图，求出各断面由设计高程线与地面线围成的填、挖面积，然后计算相邻断面间的土方量，最后求和即为总土方量。（说明：由设计高程线确定填、挖）3.方格网法（平整场地）（1）打方格在拟施工的范围内打上方格，方格边长取决于地形变化的大小和要求估算土方量的精度，一般取10m10m、20m20m、50m50m等。（2）各个方格高程根据等高线确定各方格顶点的高程，并注记在各顶点的上方；把每一个方格四个顶点的高程相加，除以4得到每一个方格的平均高程。（3）确定设计工程把各个方格的平均高程加起来，除以方格数，即得设计高程。（说明：求得的设计高程，可使填挖方量基本平衡。在地形图中按内插法绘出设计高程的等高线，它就是填挖的分界线，又称为零线。）（4）计算填挖高度（即施工高度）（说明：分别计算网格角点、边点、拐点及中点位置高差）（5）计算填挖方量（说明：由角点高差计算体积代表1/4网格范围；由边点高差计算体积代表2/4网格范围；由拐点高差计算体积代表3/4网格范围；由中点高差计算体积代表4/4网格范围。零线所在网格应分别计算填、挖部分平均高差及面积，在计算体积。将所得的填、挖方量各自相加，即得总的填挖方量，两者应基本相等。）四、应用地形图野外定点与定向地形图定向就是使地形图的方位与实地一致，这是野外阅读和使用地图的前提。1.利用罗盘仪定向（1）磁子午线定向（说明：在地形图的南北图廓线上，分别注记有磁南和磁北（或P和P），这两点的连线就是该图幅的磁子午线。定向时，将罗盘仪的直尺边与磁子午线重合，然后转动地形图，使磁针北端对准度盘“0”分划线（北端），地形图方向就与实地一致了。）（2）坐标格网定向（3）真子午线定向。2.根据地物定向五、公路选线思考题与习题1如何在地形图上确定地面点的空间坐标？2如何在地形图上确定直线的距离、方向、坡度？3试比较土方估算的三种方法有何异同点，它们各适用在什么场合？