水文测量ppt课件( 地形测量).ppt

,水 文 测 量,水文水资源业务骨干培训,二一六年,第一讲 测量基本知识第二讲 水准测量第三讲 角度与距离测量第四讲 水文高程测量第五讲 水文地形测量 第六讲 水文断面测量专 题 卫星定位测量,第五讲 水文地形测量,水文水资源业务骨干培训水文测量,I 水文地形测量综述,5 地形测量,一、水文测站地形测量的一般规定,5 地形测量,（一）水文测站地形图及测绘时间,水文测站地形测量分为岸上和水下两部分，岸上和水下地形测量宜同时进行。因特殊原因不能同时进行时，落水期应先测水下后测岸上，涨水期则相反。测量时应避免出现成图空白区域。水文测站的地形应在建站初期进行测量，以后地形有显著变化时应重新测量或局部重测。地形变化不大时，重测时间应不超过20年。,5 地形测量,（二）水文测站地形图测绘范围,1、河道站在垂直水流方向的宽度，应测至历史最高洪水位以上0.51.0m；滩地较宽的河流应测至漫滩边界，有堤防的河段应测至堤防背河侧的地面。在顺水流方向，应包括对水位流量关系起控制作用的全河段，其长度应大于宽度，滩地较宽的可适当变通。2、对水库、堰闸、渠道站应包括各观测地段。当观测地段较分散时，可用小比例尺图标明各观测地段位置，各地段按需要测绘大比例尺地形图。,5 地形测量,（三）水文测站地形图测绘内容,水文测站地形图，除测绘一般地形图内容外，应增加下列测绘内容：1、水准点、断面标志、基线桩和高程基点桩等。2、历年最高水位的淹没边界。3、站房、观测场、观测道路、测验断面及水文观测设备、设施等。,二、地形图的基本知识,地形地物和地貌地物：地面上具有明显轮廓的几何形态。地貌：地球表面的高低起伏、凹凸不平。,5 地形测量,将地球表面的形状、形态（地形）按投影的方法，并按一定的比例尺缩绘到图纸上形成的图称为地形图。,（一）地形图,（二）地形图的比例尺,2、地形图的比例尺系列,1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:10000、1:25000、1:50000、1:10万、1:20万、1:25万、1:50万、1:100万,3、地形图的比例尺精度 定义：图上0.1mm 相应的实地水平距离称为比例尺精度。,5 地形测量,1、地形图的比例尺 图上长度与相应实地水平长度之比，表示为分子为 1 的形式：图上长度 1 实地长度 M,（三）地形在图上的表示,1、地物在图上的表示 地物符号,比例符号（轮廓符号）非比例符号（形象符号）半比例符号（线性符号）注记符号,地物符号,5 地形测量,5 地形测量,5 地形测量,5 地形测量,地物在图上的表示,5 地形测量,2、地貌,5 地形测量,地貌在图上的表示方法等高线,5 地形测量,（1）等高线的定义：高程相等的相邻点所联成的闭合曲线。例：水面静止的湖泊和池塘的水边线，实际上就是一条闭合的等高线。,5 地形测量,（2）等高线的几个概念,等高距：相邻等高线之间的高差，称为等高线间隔或称等高距，一般 用 h 表示。在同一幅地形图上，各处的等高距应当相同。,等高线平距：相邻等高线之间的水平距离称为等高线平距，一般用 d 表示，它随着地面的起伏情况而改变。,坡度：h 与 D 的比值即地面坡度，一般用 i 表示。坡度一般以百分率表 示，向上为正，向下为负。例如 i=+5，i=-2。i 大，等高 线 密，实地坡度陡；反之，i 小，等高线稀，实地较平缓。,5 地形测量,（3）等高线的分类,5 地形测量,（4）等高线的特性,等高性同一条等高线上各点的高程都相同;封闭性等高线是一条闭合曲线,不能中断（如果不在同一幅图内 闭合,则必定跨越邻幅或许多幅图后闭合）;,不相交性等高线不能相交（在绝壁或悬崖才会重合）;与地性线正交性等高线经过山脊或山谷时转变方向,等高线与山 脊线和山谷线正交;,密度与坡度关系等高线平距大（等高线疏），表示地面坡度小（地形平坦）；等高线平距小（等高线密），表示地面坡 度大（地形陡峻）。,5 地形测量,地貌在图上的表示,5 地形测量,（四）地形图图廓外的标注内容,图名（本图幅内最具代表性的地物或地貌名称）图号（本图幅的起点坐标，以km 为单位）接图表（与相邻图幅的位置关系）比例尺测图单位测图时间和测图方法坐标和高程系统测图人员姓名,5 地形测量,II 控制测量,5 地形测量,在整体范畴内，选择布置若干具有控制意义的点（控制点），由控制点相连构成一定的几何图形（控制网），测定这些控制点的空间位置（X、Y、H）即为控制测量。若仅是测定其平面位置的工作，称为 平面控制测量；仅是测定其高程的测量工作，称为高程控制测量。,一、控制测量综述,5 地形测量,（一）控制测量概念,地形测量控制网，一般分为基本控制、图根控制和仪器站三级。在一个测区内控制网的最高一级称为首级控制。,水文测绘的地形图一般面积不大，可采用图根控制为首级控制的两级控制网，测绘大江河或大漫滩河流的地形图时，由于测区面积较大，宜采用以基本控制为首级的三级控制。,测绘水文测站地形图的控制测量，有条件利用国家和其它部门控制网的，宜采用与所利用控制网相同的坐标系统，没有条件利用国家和其它部门控制网的，可采用独立坐标系统。,一、控制测量综述,5 地形测量,（二）控制测量的作用,控制网具有控制全局的作用建立统一的坐标体系，使各测图站点构成一个统一的整体，从而保证所测地形图的各部分精度均匀一致，对于较大的测区，测图工作能够分组、分幅测绘地形图。控制网具有限制测量误差的积累、传递的作用将误差限制在一定的范围内，且局部误差不影响全局。,一、控制测量综述,5 地形测量,（三）平面控制的形式,平面控制的主要形式有三角测量、导线测量、交会测量、卫星定位静态测量等。过去，受测量装备条件和技术水平的限制，大多数水文站平面控制网的建立，多采用三角测量、量距导线测量和旁点交会导线测量形式。随着装备条件改善和技术水平不断提高，愈来愈多地采用电磁波测距导线和卫星定位测量手段。,三角测量和导线测量的形式及特点,三角测量的特点：控制范围大，主要的观测工作是测角度，测距工作量小，对通视的要求很高。,导线测量的特点：适于控制狭长的测区，测角、测距的工作量相当，对通视要求大为降低。,1、三角测量,2、导线测量,5 地形测量,二、导线测量,5 地形测量,（一）导线布设形式,1、闭合导线：由一个已知点出发，经过若干未知点，回到出发的已知点的闭 合多边形形式。,2、附合导线：由一个已知点出发，经过若干未知点，附合到另一个已知点的 折线图形。,3、支导线：仅是一端连接在已知点上，延伸到到几个未知点，既不闭合也不 附合的支线形式。,导线测量的外业工作包括：踏勘选点、外业观测。1、踏勘选点（1）准备工作 搜集测区的有关资料：如地形图，已有控制点坐标成果、点之记等。（2）2、现场选点、埋标志 导线点应选在土质坚硬，能长期保存和便于安置仪器观测的地方。相邻导线点间通视良好，便于测角、量边。导线点应视野开阔，便于测绘周围的细部地形。导线边长应避免长、短变化太大，相邻边长之比一般不应超过三倍。导线点选定后，在地面上建立标志，并沿导线走向顺序编号，绘制导线 略图及点之记（点位略图）,（二）导线测量的外业工作,5 地形测量,1、边长测量 导线边长用钢尺或测距仪（或全站仪）测定。2、角度测量 导线角度测量有转折角测量和连接角测量。在各待定点上所测的角为转折角；已知方向边与未知方向边之间的夹角为连接角。角度分为左角和右角：在导线前进方向左侧的水平角为左角，在右侧的为右角，一般都是观测左角。,2、外业测量,5 地形测量,布设导线应与高级控制点连测，才能得到起始方位角，这一工作称为连接角测量，或称导线定向。目的是使导线点坐标纳入已知点（高级点）统一坐标系统。对于独立地区周围无高级控制点时，可假定起点的坐标，用罗盘仪测定起始边的磁方位角作为起算数据。,3、导线定向,5 地形测量,导线计算目的任务：由起算数据（已知点坐标、已知边方位角）和观测数据（导线边长、导线转折角）推算未知点的坐标。,（三）导线计算,5 地形测量,2、角度闭合差的调整及改正角计算,导线计算步骤计算思路,1、角度闭合差及限差的计算和比较,5 地形测量,3、各边方位角推算,4、坐标增量计算,5 地形测量,5、坐标增量闭合差及限差的计算和比较,5 地形测量,7、改正后的坐标增量,8、导线点的坐标推算,6、坐标增量闭合差的调整,5 地形测量,闭合导线计算,闭合导线计算,闭合导线计算,闭合导线计算,III 地形图测绘,5 地形测量,一、碎部点在图上的确定方法,1、传统手工测图,5 地形测量,视准轴水平时的视距公式,A、B 间的距离：,视距测量 根据几何光学原理，利用经纬仪配合视距尺（水准尺）间接测定测站点至观测点之间的水平距离和高差。,5 地形测量,A、B 间的高差：,任意情况下视距测量的计算公式,5 地形测量,视距测量记录表格,（已知测站点高程 HA=7.64m，仪器高 i=1.36m。）,5 地形测量,2、数字化测图,数字化测图（Digital Surveying Mapping，简称DSM）是以数字的形式表达地形特征点的集合形态。,利用各种设备、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，生成符合规范的地形图。最后将地形数据和地形图分类建立数据库，也可以用数控绘图仪或打印机完成地形图和相关数据的输出。,5 地形测量,二、碎部点的选择,5 地形测量,地物的测绘,5 地形测量,地貌的测绘,5 地形测量,七、地形图的勾绘,1、地物描绘 地物按地形图图式规定的符号表示。,比例符号（轮廓符号）非比例符号（形象符号）半比例符号（线性符号）注记符号,地物符号,5 地形测量,2、地貌描绘 勾绘等高线（地貌用等高线表示）。,5 地形测量,5 地形测量,三、地形图的拼接,当测区较大，需分块、分幅测图，相邻的图幅需要拼接。,5 地形测量,四、地形图的整饰,地形图的整饰包括：擦去图上不需要的线条、注记，修饰地物轮廓线和地貌等高线，使其清晰、明了规范；绘制内、外图框；在图框外注记图名、图号、接图表、比例尺、测图单位、坐标和高程系统、测图时间、测图人员姓名等。,5 地形测量,五、地形图的检查,1、室内检查 室内检查的内容有：图上地物、地貌是否清晰易读；各种符号注记是否正确；等高线与地形点的高程是否相符；图边拼接有无问题等。如发现错误或疑点，应到野外进行实地检查修改。,2、外业检查 外业检查分巡视检查和仪器设站检查。巡视检查是根据室内检查的具体情况，有计划、有目的地确定巡视路线，进行实地对照查看。检查地物、地貌有无遗漏；等高线是否逼真合理；符号、注记是否准确等。设站检查即安置仪器，对图上的地物位置、等高线的高程进行观测复核。,5 地形测量,IV 数字测图及数字成图软件,5 地形测量,一、数字测图概述,大比例尺地面数字测图，是20世纪70年代在轻小型、自动化、多功能的电子速测仪面世后发展起来的，80年代全站仪的迅猛发展，加速了数字测图的研究与应用。我国从1983年对大比例尺地形图的数字化测图方法开始研究，率先开展数字测图研究工作的有武汉测绘科技大学（现武汉大学）、同济大学、解放军测绘学院（现信息工程大学）、清华大学、北京市测绘研究院、上海市测绘研究院等几十家单位，后来逐步在全国测绘行业推广。,5 地形测量,第一阶段：,（1）全站仪野外测量、采集数据，电子手簿记录（全站仪配套的电子 手簿或用袖珍计算机改装的电子手簿）；（2）传输数据到计算机；（3）室内根据野外详细绘制的标有测点号的草图，在计算机屏幕上 进行人机交互编辑修改，生成图形文件 数字地形图；（4）由绘图仪绘制地形图。,地面数字测图技术的发展阶段和作业模式：,5 地形测量,第二阶段：,（1)软件发展 软件智能化 开发了智能化外业数据采集软件，成图软件能直接针对电子手簿记录的地形信息（坐标数据及地形编码）进行处理。,（2）模式发展电子平板测绘模式（内外业一体化）便携式计算机的应用给数字测图提供了新的发展机遇。1994年清华大学山维开发公司研制出电子平板测绘模式（全站仪+便携机+测图软件），将安装了测绘软件的便携机命名为电子平板。电子平板测图软件既有与全站仪通信和数据记录的功能，又有解算建模、现场实时成图和图形编辑、修正等功能，实现了内外业一体化，测量中出现的错误可以现场及时地纠正，从而使数字测图的质量与效率大大提高。,5 地形测量,电子平板测绘模式（内外业一体化）,5 地形测量,二、野外测量数据采集,将全站仪安置在测站点，对中、整平后量取仪器高，按菜单提示键盘输入测站信息（测站点号、坐标，后视点点号、坐标，仪器高、棱镜高），进行后视定向检核，瞄准碎部点反光棱镜，测量坐标。,1、全站仪采集数据,5 地形测量,2、GPS RTK模式采集数据,基准站,移动站,5 地形测量,数字测图软件很多，国内市场上比较有影响的数字测图软件主要有：武汉瑞得公司的“RDMS数字测图系统”南方测绘仪器公司的“CASS地形地籍成图系统”清华三维公司的“EPSW电子平板测图系统”各种数字测图软件都具有丰富的图形编辑功能和图形管理功能，操作界面友好。,三、数字化成图软件,5 地形测量,总体上，数字化成图软件有两种类型：（1）用高级编程语言从底层开发，具有结构紧凑、运行 速度较快、界面美观等特点，典型代表性软件：清华三维公司研制的“EPSW电子平板测图系统”（2）运用已有的绘图平台（如CAD）进行开发，具有使 用方便、扩充性强、接口丰富等特点，典型代表性 软件：南方公司研制的“CASS地形地籍成图系统”,5 地形测量,四、数字化成图软件使用,1、数字成图软件成图的作业流程,2、数字化成图软件的操作使用以CASS数字成图软件为例,5 地形测量,CAD工具条,顶部菜单,CASS功能屏幕菜单,命令区,状态提示区,CASS成图软件要求的数据格式,5 地形测量,点号，编码，Y坐标（横坐标），X坐标（纵坐标），高程,若对观测点未进行编码，则：点号，Y坐标（横坐标），X坐标（纵坐标），高程,例：某碎部点的点号为PT1，用全站仪测得其坐标和高程为：X=3587642.236m，Y=442567.908m，H=15.354m。若将该点导入“CASS成图系统”，满足要求的数据格式是：PT1，442567.908，3587642.236，15.354,CASS成图软件自带的练习数据文件,5 地形测量,1,53167.880,31194.120,495.8002,53151.080,31152.080,495.4003,53151.080,31165.220,494.5004,53174.690,31109.490,499.3005,53161.730,31117.070,497.4006,53154.150,31129.070,495.8007,53142.780,31122.750,494.5008,53129.510,31124.970,492.3009,53102.970,31185.590,493.70010,53106.130,31206.430,494.700,5 地形测量,V 地形图的应用,5 地形测量,O、概述,地形图是客观自然地理的载体，是进行工程建设项目可行性研究的重要资料，是工程规划、设计和施工的重要依据。借助地形图，可以了解自然和人文地理、社会经济诸方面因素对工程建设的综合影响，使勘测、规划、设计能充分利用地形条件，优化设计和施工方案，有效地节省工程建设费用。应用地形图，是工程建设技术人员必须具备的基本技能。,5 地形测量（地形图应用）,一、地形图的识读,图名图号接图表比例尺测图时间坐标和高程系统等,1、图廓外的注记阅读,5 地形测量（地形图应用）,2、地形图图廓内地物、地貌的判读测量控制点三角点、导线点、水准点等。控制点在地形图上有点号（或名称）及高程。居民地居民居住的房屋、工商业用房、机关单位、运动场等。,工矿设施如矿井、探井、吊车、燃料库、加油站、变电室、露天设备等。独立地物如纪念碑、纪念像、宝塔、亭、水塔、烟囱等。道路包括道路及其附属设施，如公路、铁路、车站、路标、桥梁、天桥、高架桥、涵洞、隧道等。管线和垣栅管线主要包括各种电力线、通讯线及地上、地下的各种管道检修井、阀门等。垣栅如城墙、围墙、栅栏、篱笆、铁丝网等。,5 地形测量（地形图应用）,水系及其附属建筑如河流、湖泊、水库、沟渠、防洪堤、渡口、码头、拦水坝等。境界 如国界、省界、县界、乡界等。植被植被是覆盖在地表上各种植物的总称，如树林、竹林、草地、经济林、农作物等。地形图上表示出植被的分布、类别、范围、面积等。地貌地貌主要根据等高线进行阅读，如根据等高线的形状识别山头、山脊、山谷、鞍部、盆地、悬崖、峭壁等；根据等高线的疏密程度及其变化情况分辨地面的坡度变化。,5 地形测量（地形图应用）,二、地形图应用的基本内容 1、在地形图上量算点的坐标,不考虑图纸变形,考虑图纸变形,5 地形测量（地形图应用）,2、在地形图上确定点间的距离和方位角,用直尺和量角器直接量取,用坐标反算距离和方位角,5 地形测量（地形图应用）,用坐标反算方位角的四种情况,（1）,（2）,（3）,（4）,A,B,A,B,A,B,B,A,5 地形测量（地形图应用）,3、在地形图上确定两点连线的坡度,5 地形测量（地形图应用）,三、地形图在工程规划设计中的应用,1、在地形图上沿指定方向绘制断面图,在线型工程中，为了明确走向的坡度情况，需要按设计走向绘制断面图，利用地形图的等高线可绘制断面图。,5 地形测量（地形图应用）,2、在地形图上确定汇水边界,在河道上适当的地方修建拦水坝，坝的上游形成水库。坝址上游地貌的分水线所围成的区域面积即汇水面积。利用地形图的等高线可以方便直观地确定汇水区域范围。,注意：汇水边界线应与山脊线重合，与等高线正交。,5 地形测量（地形图应用）,四、面积量算,1、利用透明方格纸量算面积,5 地形测量（地形图应用）,2、利用透明平行线纸量算面积,5 地形测量（地形图应用）,3、利用求积仪量算面积,电子求积仪,5 地形测量（地形图应用）,求积仪的使用方法：铺开图纸，描迹镜置于图形中央。选择单位（cm2、m2、km2）和比例尺，再选择图形一个点为起始点，描迹镜中心对准此点，按起动键，拉推描迹镜，沿轮廓顺时针方向远行到起始点，即可得到图行面积。,5 地形测量（地形图应用）,4、解析法求算面积,利用图形边界若干转折点的坐标，由计算公式计算面积。,5 地形测量（地形图应用）,五、数字化（电子）地形图的应用,5 地形测量（地形图应用）,五、数字化（电子）地形图的应用,5 地形测量（地形图应用）,谢谢大家！,再见！,