测量学 第八章
地形图的应用
马莉、王国辉 制作
本 章 要 点
1、地形图的识读;
2、地形图应用的基本内容。( 重点 )
2
目 录 ?









?













?














线
?
















?














?














线
?















3
§ 8— 1 地形图的识读
一, 地形图识读的目的
大比例尺地形图是各项工程规划、设计和施工的
重要地形资料 。
在规划设计阶段,1)以地形图为底图,进行总
平面的布设,2)根据需要,在地形图上进行量算
工作,以便因地制宜地进行合理的规划和设计。
为了能正确地应用地形图,首先要能看懂地形图。
地形图用各种规定的符号和注记表示地物、地貌及
其它有关资料,通过对这些符号和注记的识读,可
使地形图成为展现在人们面前的实地立体模型,以
判断其相互关系和自然形态。
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二,地形图识读的内容,
1)地形图注记的识读
根据地形图图廓外的注记,可全面了解地形的基本
情况,地形图的比例尺、测图日期、图廓坐标、
接图表、坐标系统、高程系统、等高距 等。
2)地物和地貌的识读
通过地形图来分析、研究地形,主要是根据
,地形图图式, 中的符号、等高线的性质和测绘
地形图时综合取舍的原则来识读地物、地貌。
3)识读地形图注意,由于各项建设的发展,地面上的
地物、地貌不是一成不变的。 因此,在应用地形
图进行规划以及解决工程设计和施工中的各种问
题时,除了细致地识读地形图外,还需进行实地
勘察,以便对建设用地作全面正确的了解。
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§ 8— 2 地形图应用的基本内容
一, 求图上某点的平面坐标
1.求点的直角坐标
方法 1,如 图 8-1所示,欲求 P点的直角坐标:
1)通过 P点作平行于直角坐标格网的纵横直线,
交邻近的格网线于 A,B,C,D;
2)按比例尺量出 CP和 AP的距离,
3)则可求出 P点的坐标为:
mAPyy
mCPxx
AP
CP
4 0 5 4 1 4 9 54954 0 5 4 1 0 0 0
3 8 1 3 3 9 53953 8 1 3 0 0 0
?????
?????
6
方法 2,考虑图纸伸缩变形的影响 (精度要求高 ):图 8-1
此时还应量取 AB和 CD的长度,按下式计算:
式中 l 代表相邻格网线间所代表的距离,故
my
mx
P
P
0.4054114951000
100
5.49
40541000
4.38133951000
9.99
5.39
3813000
????
????
?
?
?
??
?
?
???
???
l
AB
AP
yy
l
CD
CP
xx
AP
CP ( 8-1)
7
图 8-1
8
2.求点的大地坐标
例如求 图 8-1中 Q点的大地坐标,先根据内外图
廓中的分度带,绘出大地坐标格网。过 Q点作平
行于大地坐标格网的纵横直线,交邻近的格网线
于 a,b,c,d。按下列公式求出 Q点的大地坐标:
"15'2634'1
1 8 2
46
'2634
"23'281 2 0'1
1 5 9
62
'281 2 0
??????
??????
Q
Q
B
L故:
?
?
?
??
?
?
???
???
'1
'1
cd
cQ
BB
ab
aQ
LL
cQ
aQ
( 8-2)
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二, 求图上某点的高程
在地形图上的任一点,可以根据等高线及高程注记确定其高程。
1) 正好位于等高线上的点, 点的高程即等高线高程,如图 8-2
中的 p,可看出 Hp=27 m;
2) 不在等高线上的点,则可用内插法求出,
如图 8-2中的 k 点。
? 过 k点作一条大致垂直于相邻等高线
的线段 mn,
? 量取 mn的长度 d,再量取 mk的长度 d′,
? k点的高程 Hk可按下式求得:
hddHH mk '?? ( 8-3)
式中 Hm为 m点的高程,h为等高距,在图中 h=1 m。
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三, 求图上两点间的距离
?欲求图上两点间的直线距离,可用以下两种方法:
1.直接量测
? 用分规在图上直接卡出线段长度,再与图
示比例尺比量,即可得其水平距离;
? 也可用毫米尺量取图上长度并按比例尺换
算为水平距离,但受图纸伸缩的影响。
2.解析法
当距离较长时,为了消除图纸变形的影响以提高
精度,可用两点的坐标计算距离。
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? 确定曲线的长度,(最简便的方法 )
用一细线使之与图上待量的曲线吻合,在细线上作出两
端点的标记,然后量取细线两标记之间的长度,再按比例
尺确定曲线的实地长度。
2222 )()(
ABABABABAB yxyyxxD ????????
( 8-4)
2.解析法
如图 8-3中,求 AB的水平距离,
? 首先求出两点的坐标值 xA,yA
和 xB,yB。
? 然后按下式计算水平距离:
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四, 求图上某直线的坐标方位角
1.图解法
如 图 8-3,求直线 AB的坐标方位角,
1) 先过 AB两点精确地作平行于坐标格
网纵线的直线,
2) 然后用量角器量测 AB的坐标方位角
αAB和 BA的坐标方位角 αBA。
同一直线的正、反坐标方位角之差
为 180°,但由于量测存在误差,设量
)180''(21 ???? BAABAB ??? ( 8-5)
按 图 8-3中的情况,上式右边括弧中应取“-”号。
测结果为 α?AB和 α?BA,
3) 可按下式计算 αAB 。
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2.解析法 (常用 )
先求出 A,B两点的坐标,然后再按下式计算
AB的坐标方位角,
当直线较长时,解析法可取得较好的结果。
AB
AB
AB
AB
AB x
y
xx
yy
?
??
?
?? a r c t a n
)(
)(a r c t a n? ( 8-6)
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五, 求图上两点间地面的坡度
设地面两点间的水平距离为 D,高差为 h,高差与水平距离
之比称为坡度( i),常以百 (千 )分率(%,‰ )来表示
坡度,
式中,d为图上两点间的长度,以米为单位,M为地形图比
例尺分母。
如 图 8-2中的 a,b两点,其高差 h为 1 m,若量得 a.b图上的长
为 1 cm,地形图比例尺为 1:5千,则
a.b线段的地面坡度为,
如果两点间的距离较长,中间通过疏密不等的等高线,
则上式所求地面坡度为两点间的平均坡度。
)000&00(Md hDhi ??? ( 8-7)
%25 0 001.0 1 ????? Md hi
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六, 图形面积的量算 ( P155 )
在规划设计中,常需要在地形图上量算一定轮
廓范围内的面积。下面介绍几种常见的方法:
1.多边形面积量算
( 1)几何图形法
( 2)坐标计算法
2,不规则图形面积量算
( 1)透明方格纸法
( 2)平行线法
( 3)求积仪法
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1.透明方格纸法
如 图 8-6所示,要计算曲线内
的面积,将一张透明方格纸覆盖
在图形上,数出图形内的整方格
数 n1和不足一整格的方格数 n2。
设每个方格的面积为 a(当为毫
米方格时,a=1 mm2),则曲线
围成的图形面积可按下式计算:
2
21 )2
1( aMnnA ?? ( 8-10)
式中 M为比例尺分母,计算时应注意 a 的单位。
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2.平行线法
如图 8-7所示,将绘有等
间隔平行线的透明纸蒙在
待求面积的图形上,图形
则被分割成若干个长条,
每一个长条可按照梯形来
计算面积。梯形的高为平
行线间隔 h,图形分割各平
行线的长度为 l1,l2,… ln,
则各梯形面积分别为,
)0(
2
1
)(
2
1
)(
2
1
)0(
2
1
1
1
212
11
??
??
??
??
?
?
nn
nnn
lhA
llhA
llhA
lhA
??
图形总面积为:
?
?
? ?????
n
i
in lhAAAA
1
121 ?
( 8-11)
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3) 求积仪法
求积仪是一种专门供图上量算面积的仪器。
优点,操作简便、速度快、适用于任意图形的面积
量算,且能保证一定的精度。
分类,有 电子求积仪 和 机械式求积仪 两种。
电子求积仪,是采用集成电路制造的一种新型求积
仪,此仪器设定图形比例尺和计量单位后,将描迹
镜中心点沿曲线推移一周后,可 在显示窗上自动显
示图形面积和周长 。当图形为多边形时,只要依次
描对各顶点,就可自动显示其面积和周长。
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§ 8— 3 按限制坡度在地形图上选线
在设计铁路、公路、渠道等线路工程时,常常
需要定出一条 坡度要求不超过规定坡度的 最短线路 。
[例 ]设从公路上的 A点到高地 B点要选择一条公路
线,要求其坡度不大于 5% (限制坡度 )。设计用的
地形图比例尺为 1:2000,等高距为 1 m。如 图 8-8,
1,按限定坡度求两等高线间的最小平距 d
cmmMi hd 101.02 0 0 005.0 1 ??????
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2.在相邻等高线上找出满足限坡且大于或等于 d 的点
1) 以起始等高线 A点为圆心,以 d 为半径画弧交 81 m
等高线于点 1,(如 图 8-8 )
2) 再以点 1为圆心,以 d 为半径画弧,交 82 m等高线
于点 2,依次类推,直到 B点附近为止。
3) 然后连接 A,1,2… B,便在图上得到符合限制坡
度的路线。这只是 A到 B的路线之一,
4) 还需另选一条路线,如 A1′2′… B。
注,如遇等高线之间的平距大于 d,以 d 为半径的圆弧
将不会与等高线相交,这说明坡度小于限制坡度,
路线方向可直接与相邻等高线相连。
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? 在所有选取的线路
中选择 最短线路;
? 若考虑其它因素,
如 少占农田, 建筑
费用最少,避开塌
方或崩裂地带 等,
则要确定路线的最
佳方案。 图 8-8
3.选择最短路线或最佳方案
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§ 8— 4 按图上一定方向绘制纵断面图
? 断面图,表现某一方向的地面高低起伏情况,是以
距离为横坐标,高程为纵坐标绘出的图。
? 纵断面图,沿着线路中线方向绘出的断面图。它反
映沿线路方向的地面起伏情况,可进行填挖方量的
概算,合理确定线路的纵坡等。
纵断面图可以在现场实测,也可以从地形图上
获取资料而绘出。
? 根据地形图来绘制纵断面图的方法:
( 绘出 图 8-8中直线 MN方向的纵断面图为例 )
1,先量出 MN线上各等高线交点 a,b,c,… 等点
到 M的距离,以与地形图相同的比例尺 或其它适宜
的比例尺 将其展绘在横坐标轴上(如 图 8-9中的 a、
b,c,… 等);
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2,过横坐标轴上展绘的各点作横坐标轴的垂线 (图 8-9)
根据各点的高程,再按一定比例在各自的垂线上
绘出相应的高程,就得出相应的地面点;
3,在山头、鞍部、山脊、山谷处应设加点(如断面
图 8-9上 f,g和 h,i点之间),用内插法求得加点的
高程并将其展绘在相应与横坐标轴垂直的垂线上;
4,用光滑的曲线将与横坐标轴垂直的垂线上各地面
点连接起来,就绘出了沿直线 MN方向的断面图。
※ 绘制断面图时,为了使地面的起伏变化更加明显,
一般高程比例尺比水平比例尺大 10~ 20倍。
24图 8-9
图 8-8
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§ 8— 5 在地形图上确定汇水面积
汇水面积,雨水流向同一山谷地面的受雨面积。
确定汇水面积的意义,跨越河流、山谷修筑道路时,
必须建桥梁和涵洞;兴修水库必须筑坝拦水。而
桥梁涵洞孔径的大小,水坝的设计位置与坝高、
水库的蓄水量 等都要根据这个地区的降水量和汇
水面积来确定。
确定汇水面积方法:
1,确定汇水面积的边界线
2,计算汇水面积:
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1,确定汇水面积的边界线
汇水面积的边界线,是由
一系列的山脊线和路堤或大坝
连接而成。由图 8-10可以看出,
由山脊线 bcdefga与公路上的
ab线段所围成的面积,就是这
个山谷的汇水面积。
2,计算汇水面积,汇水面
积可用透明方格纸法、平行线
法或电子求积仪测定 。
图 8-10
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作业,P162~163
1,2,3,4,5