8 大比例尺地形测绘
8．1 地形图的基本知识
地球表面千姿百态，错综复杂，有高山、峡谷、平原、河流、房屋等，这些统称为地形。习惯上把地形分为地物和地貌两大类。地物是指地球表面上的各种固定性物体，可分为自然地物（如江河、森林等）和人工地物（如房屋、道路等）。地貌是指地球表面高低起伏的自然形态，如高山、平原、盆地、陡坎等。按照一定的比例尺，用规定的符号将地物、地貌的平面位置和高程表示在图纸上的正射投影图，称为地形图。如果仅反映地物的平面位置，不反映地貌变化的图，称为平面图。
地形图的测绘是按照“先控制，后细部”的原则进行的。根据测图目的及测区的具体情况建立平面和高程控制网，然后根据控制点进行地物和地貌测绘。为了满足建筑设计和施工的不同需要，地形图采用各种不同的比例尺绘制，在工程建设中常用的有1∶500、1∶1 000、1∶2 000和1∶5 000等几种。
由于地物的种类繁多，为了在测绘和使用地形图中不至于造成混乱，各种地物、地貌表示方法在图上必须有一个统一的标准。因此，国家测绘总局对地物、地貌在地形图上的表示方法制定了统一标准，这个标准称为“地形图图式”。
地形图能够客观地反映地物和地貌的变化情况，利用地形图可以进行规划、设计、施工及竣工管理等。因此，在经济、国防等各种工程建设中具有重要的作用。
地形图的内容相当丰富，下面分别介绍地形图的比例尺、图式、等高线以及分幅与编号。
8．1．1 地形图比例尺
地形图上某一线段的长度d与其在地面上所代表的相应水平距离D之比，称为地形图的比例尺。
1）比例尺的种类
比例尺有下列两种表示方法：
（1）数字比例尺
数字比例尺可表示为分子为1、分母为整数的分数。设图上一段直线长度为d，相应实地的水平长度为D，则该图的数字比例尺为或写成1∶M，其中M为比例尺分母。M愈大，比值愈小，比例尺愈小；相反，M愈小，比值愈大，比例尺愈大。可以利用式（8－1），根据图上长度和比例尺求实际长度，也可根据实际长度和比例尺求图上长度。
为了满足经济建设和国防建设的需要，测绘和编制了各种不同比例尺的地形图。通常称1∶1 000 000、1∶500 000、1∶200 000比例尺的地形图为小比例尺地形图；1∶100 000、1∶50 000和1∶25 000比例尺的地形图为中比例尺地形图；1∶10 000、1∶5 000、1∶2 000、1∶1 000和1∶500比例尺的地形图为大比例尺地形图。
中比例尺地形图系国家的基本图，由国家测绘部门负责测绘，目前均用航空摄影测量方法成图。中比例尺地形图主要供各种工程规划和勘察设计使用。小比例尺地形图一般由中比例尺地形图缩小编绘而成。小比例尺地形图主要供各种区域规划或高级指挥机关使用。而大比例尺地形图是直接为满足城市各种工程设计、施工而测绘的。按照地形图图式规定，比例尺书写在图幅下方正中处。
（2）图示比例尺
为了用图方便、直观，以及减弱由于图纸伸缩而引起的误差，在绘制地形图时，通常在地形图的正下方绘制图示比例尺。图示比例尺由两条平行线构成，并把它从左至右分成若干个2 cm长的基本单位，最左端的一个基本单位再分成10等份，从第二个基本单位开始，分别向左和向右注记以米为单位的代表实际的水平距离，如图8－1所示为1∶500的比例尺。
图8－1 图示比例尺
使用图示比例尺时，只要用脚规的两只脚将图上某直线的长度移至图示比例尺上，使一只脚尖对准“0”分划线右侧的整分划线上，而另一只脚尖落在“0”分划线左端的细分划段中，则所量直线在实地上的水平距离就是两个脚尖的读数之和，不足一个小分划的零数可用目估。若需要将地面上已丈量水平距离的直线展绘在图上，则需要先从图示比例尺上找出等于实地水平距离的直线的两端点，然后将其长度移至图上相应位置。
2）比例尺精度
通常人眼能在图上分辨出的最小距离为0．1 mm。因此，图上0．1 mm所表示的实地水平长度称为比例尺精度。若用δ代表比例尺精度，则
δ＝0．1Mmm （8－2）
显然，比例尺越大，其比例尺精度也越高。不同比例尺图的比例尺精度如表8－1所示。
表8－1 不同比例尺的精度
根据比例尺的精度，可以确定在测图时量距应准确到什么程度。例如，测绘1∶1 000比例尺地形图时，其比例尺的精度为0．1 m，故量距的精度只需0．1 m，小于0．1 mm在图上表示不出来。另外，当设计规定需在图上能量出的实地最短长度时，根据比例尺的精度，可以确定测图比例尺。比例尺越大，表示地物和地貌的情况越详细，精度越高。但是必须指出，同一测区，采用较大比例尺测图往往比采用较小比例尺测图的工作量和投资将增加数倍，因此采用哪一种比例尺测图，应从工程规划、施工实际需要的精度出发进行选择。
8．1．2 地形图图式
为了便于测图和读图，在地形图中常用不同的符号来表示地物和地貌的形状和大小，这些符号总称为地形图图式。《地形图图式》是由国家测绘管理机关制定，由国家技术监督局颁布实施的国家标准。它是测绘和使用地形图的重要依据，是识别和使用地形图的重要工具。具体地说，它是地形图上表示各种地物、地貌要素的符号、注记和颜色的标准。常见的1∶500及1∶1 000地形图图式示例如表8－2所示。
表8－2 地形图图式
续 表8－2
续 表8－2
地形图图式中的符号有三类：地物符号、地貌符号和注记符号。
1）地物符号
根据地物大小及描绘方法的不同，地物符号可分为比例符号、非比例符号和半比例符号。有些地物的轮廓较大，它们的形状和大小可以按测图比例尺缩小，并用规定的符号绘在图纸上，这种符号称为比例符号，如房屋、较宽的道路、稻田、花圃和湖泊等。有些地物轮廓较小，无法将其形状和大小按比例绘到图上，则不考虑其实际大小，而采用规定的符号表示出其中心位置，这种符号称为非比例符号，如三角点、水准点、导线点、独立树、路灯、水井和里程碑等。对于一些带状延伸地物，其长度可按比例缩绘，而宽度无法按比例尺表示的符号称为半比例符号，如小路、通讯线、管道、栅栏等。这种符号的中心线一般表示其实地地物的中心位置，但是对于城墙和垣栅等，地物中心位置在其符号的底线上。
2）地貌符号
地貌是指地球表面自然起伏的状态，包括山地、丘陵、平原、洼地等。在地形图上表示地貌的方法很多，在大比例尺地形图上通常用等高线表示地貌。因为用等高线表示地貌，不仅能表示地面的起伏状态，而且还能科学地表示出地面的坡度和地面点的高程。对峭壁、冲沟、梯田等特殊地形，不便用等高线表示时则绘注相应的符号。
3）注记符号
有些地物除了用相应的符号表示外，对于地物的性质、名称等在图上还需要用文字和数字加以注记，称为注记符号。注记符号是为有利于更准确地表示出地物的位置、属性，有利于地形图阅读和应用的符号形式，如房屋的结构和层数、地名、路名、单位名、等高线高程、散点高程以及河流的水深、流速等。
8．1．3 等高线
等高线是表示地貌的主要形式。地貌是地形图要表示的重要信息之一。地貌尽管千姿百态、错综复杂，但其基本形态按其起伏的变化可以归纳为几种典型地貌，如山头、山脊、山谷、山坡、鞍部、洼地、绝壁等（图8－2）。
图8－2 地貌的基本形状
1）等高线的定义
图8－3 等高线的形成
等高线是地面上高程相同的相邻点所连成的一条闭合曲线。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。如图8－3所示，设有一座位于平静湖水中的小山头，山顶被湖水恰好淹没时的水面高程为100 m；然后水位下降5 m，露出山头，此时水面与山坡就有一条交线，而且是闭合曲线，曲线上各点的高程是相等的，这就是高程为95 m的等高线；随后水位又下降5 m，山坡与水面又有一条交线，这就是高程为90 m的等高线。依此类推，水位每降落5 m，水面就与地表面相交留下一条等高线，从而得到一组高差为5 m的等高线。设想把这组实地上的等高线沿铅垂线方向投影到水平面H上，并按规定的比例尺缩绘到图纸上，就得到用等高线表示该山头地貌的等高线图。
这些等高线的形状和高程，客观地显示了小山头的空间形态，同时又具有可度量性。
2）等高距与等高线平距
两条相邻等高线的高差称为等高距，常以h表示。常用的等高距有1 m、2 m、5 m、10 m等几种，根据地形图的比例尺和地面起伏的情况确定。在同一幅地形图上，等高距是相同的。
相邻等高线之间的水平距离称为等高线平距，简称平距，常以d表示。因为同一张地形图内等高距是相同的，所以等高线平距d的大小直接与地面坡度有关。地面坡度i可以写成：
等高线平距越小，地面坡度就越大；平距越大，则坡度越小；平距相等，坡度相同。因此，可以根据地形图上等高线的疏、密来判定地面坡度的缓、陡。同时还可以看出：等高距越小，显示地貌就越详细；等高距越大，显示地貌就越简略。还有某些特殊地貌，如冲沟、滑坡等，其表示方法参见地形图图式。
测绘地形图时，要根据测图比例尺、测区地面的坡度情况和国家规范要求选择合适的基本等高距，见表8－3所示。
表8－3 地形图的基本等高距 （m）
3）典型地貌的等高线
地面上地貌的形态是多样的，进行仔细分析后，就会发现它们一般是由山头、洼地、山脊、山谷、鞍部等几种基本地貌组成（图8－4）。了解和熟悉用等高线表示典型地貌的特征，就能比较容易地根据地形图上的等高线，分析和判别地面的起伏状态，将有助于识读、应用和测绘地形图。典型地貌有：
图8－4 基本地貌形状及其等高线
（1）山头和洼地
图8－5 山头和洼地
图8－5（a）为某山头的等高线，图8－5（b）为某洼地的等高线。它们投影到水平面上都是一组闭合曲线。在地形图上区分山丘与洼地的方法是：凡是内圈等高线的高程注记大于外圈者为山丘，小于外圈者为洼地。如果等高线上没有高程注记，则用示坡线来表示。
示坡线是垂直于等高线的短线，用以指示坡度下降的方向。示坡线从内圈指向外圈，说明中间高，四周低，为山丘。示坡线从外圈指向内圈，说明四周高，中间低，为洼地。
（2）山脊和山谷
山脊是沿着一个方向延伸的高地。山脊的最高棱线称为山脊线。山脊等高线表现为一组凸向低处的曲线，见图8－6（a）。山谷是沿着一个方向延伸的洼地，位于两山脊之间。贯穿山谷最低点的连线称为山谷线。山谷等高线表现为一组凸向高处的曲线，见图8－6（b）。
山脊附近的雨水必然以山脊线为分界线，分别流向山脊的两侧，因此，山脊又称分水线。而在山谷中，雨水必然由两侧山坡流向谷底，向山谷线汇集，因此，山谷线又称集水线。山脊线和山谷线统称为地性线。
在土木工程规划及设计中，要考虑地面的水流方向、分水线、集水线等问题。因此，山脊线和山谷线在地形图测绘及应用中具有重要的作用。
（3）鞍部
鞍部是相邻两山头之间呈马鞍形的低凹部位。典型的鞍部是在相对的两个山脊和山谷的会合处，其左、右两侧的等高线是近似对称的两组山脊线和两组山谷线。鞍部等高线的特点是在一圈大的闭合曲线内，套有两组小的闭合曲线（见图8－7）。鞍部往往是修建山区道路的关节点，越岭道路常需经过鞍部。
图8－6 山脊和山谷
图8－7 鞍部
（4）绝壁和悬崖
绝壁又称陡崖，它和悬崖都是由于地壳产生断裂运动而形成的。绝壁是坡度在70°以上的陡峭崖壁，有石质和土质之分。如果用等高线表示，将是非常密集或重合为一条线，因此采用锯齿形的陡崖符号来表示，如图8－8（a）、（b）所示。
悬崖是上部突出，下部凹进的绝壁，这种地貌的等高线出现相交。俯视时隐蔽的等高线用虚线表示，如图8－8（c）所示。
识别上述典型地貌用等高线表示的方法以后，就基本上能够认识地形图上用等高线表示的复杂地貌。图8－9为某一地区综合地貌及其等高线地形图。
图8－8 绝壁和悬崖
4）等高线的分类
表示地形起伏的等高线有首曲线、计曲线、间曲线和助曲线之分（见图8－10）。
（1）首曲线
在同一幅地形图上，按照基本等高距描绘的等高线称为首曲线，又称为基本等高线。用0．15 mm宽的细实线绘制。
（2）计曲线
为了计算和用图的方便，每隔四条基本等高线，或者凡高程能被5整除且加粗描绘的基本等高线称为计曲线。例如等高距为1 m的等高线，则高程为5 m、10 m、15 m、20 m……5 m倍数的等高线为计曲线；又如等高距为2 m的等高线，则高程为10 m、20 m、30 m……10 m倍数的等高线为计曲线。一般只在计曲线上注记高程。计曲线的高程值总是为等高距的5倍。计曲线用0．3 mm宽的粗实线绘制。
（3）间曲线
对于坡度很小的局部区域，当用基本等高线不足以反映地貌特征时，可按1／2基本等高距加绘一条等高线，该等高线称为间曲线。间曲线用0．15 mm宽的长虚线绘制，可以不闭合。
图8－9 某地区地貌及其等高线地形图
（4）助曲线
在地形较为平坦的区域，为了能够更准确地利用地形图设计工程建筑物，有时在间曲线的基础上还绘制出高差为四分之一等高距的等高线，通常把这一等高线称为四分之一等高线，也称助曲线。一般用0．15 mm宽的细短虚线表示。
5）等高线的特性
为了掌握用等高线表示地貌时的规律性，现将等高线的特性归纳如下：
（1）同一条等高线上各点的高程都相等。但高程相等的点，不一定在同一条等高线上。
（2）等高线是闭合曲线，不能中断（间曲线、助曲线除外），如果不在同一幅图内闭合，则必定在相邻的其他图幅内闭合。
图8－10 等高线分类
（3）等高线只有在绝壁或悬崖处才会重合或相交。
（4）等高线经过山脊或山谷时转变方向，因此，山脊线和山谷线应与转变方向处的等高线切线垂直相交，如图8－11所示。
（5）在同一幅地形图内，基本等高距（等高线间隔）是相同的。因此，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）则表示地面坡度大（地形陡峭）；平距相等则坡度相同。
图8－11 垂直相交
8．1．4 地形图的分幅与编号
为了便于管理和使用地形图，需要将大面积的各种比例尺的地形图进行统一的分幅和编号。地形图的分幅方法分为两类：一类是按经纬线分幅的梯形分幅法（又称国际分幅）；另一类是按坐标格网分幅的矩形分幅法。前者用于中、小比例尺的国家基本图的分幅，后者用于城市大比例尺图的分幅。
1）地形图的梯形分幅与编号
（1）1∶1 000 000比例尺图的分幅与编号
按国际上的规定，1∶1 000 000的世界地图实行统一的分幅和编号。即自赤道向北或向南分别按纬差4°分成横列，各列依次用A，B，…，V表示。自经度180°开始起算，自西向东按经差6°分成纵行，各行依次用1，2，…，60表示。每一幅图的编号由其所在的“横列—纵行”的代号组成。例如北京某地的经度为东经116°24′20″，纬度为39°56′30″，则所在的1∶1 000 000比例尺图的图号为J—50。（见图8－12）
（2）1∶500 000、1∶200 000、1∶100 000比例尺图的分幅与编号
该范围的地形图都是以1∶1 000 000地形图的分幅为基准，再进行图的分幅与编号的。
图8－12 北半球东侧1∶1 000 000地图的国际分幅与编号
一幅1∶1 000 000地形图划分四幅1∶500 000地形图，这样1∶500 000的地形图每幅的经差为3°，纬差为2°，并分别用甲、乙、丙、丁表示，其编号是在1∶1 000 000地形图的编号后加上它本身的序号，如J—50—乙。（见图8－13）
一幅1∶1 000 000地形图划分36幅1∶200 000地形图（从左至右），这样每幅1∶200 000地图经差为1°，纬差为40′，并分别用带括号的数字（1）～（36）表示，其编号是在1∶1 000 000地形图的编号后加上它本身的序号，如J—50—（28）。（见图8－13）
图8－13 1∶500 000、1∶200 000、1∶100 000比例尺图的分幅与编号
一幅1∶1 000 000地形图划分144幅1∶100 000地形图（从左至右），这样每幅1∶100 000地图经差为30′，纬差为20′，并分别用数字1～144表示，其编号是在1∶1 000 000地形图的编号后加上它本身的序号，如J—50—32。（见图8－13）
（3）1∶50 000、1∶25 000、1∶10 000比例尺图的分幅与编号
1∶50 000、1∶25 000、1∶10 000的地形图分幅编号是以1∶100 000地形图为基础的。
每幅1∶100 000地形图，划分成四幅1∶50 000的图，分别在1∶100 000的图号后写上各自的代号A、B、C、D，如J—50—5—B。
每幅1∶50 000的图又可分为四幅1∶25 000的图，分别在1∶50 000地形图的编号后以1、2、3、4编号，如J—50—5—B—1。
1∶10 000地形图的编号，是以一幅1∶100 000地形图划分为64幅1∶10 000地形图，则每幅1∶10 000地形图得经差为3′45″，纬差为2′30″，并分别以带括号的（1）～（64）表示，其编号是在1∶100 000图号后加上1∶10 000地图的序号，如J—50—32—（10）。
一幅1∶10 000地形图划分为四幅1∶5 000地形图，分别用小写拉丁字母a、b、c、d表示，其编号是在1∶10 000图号后加上它本身的序号，如J—50—32—（10）—a。
表8－4列出了基本比例尺地形图的图幅大小及其图幅间的数量关系。
表8－4 基本比例尺地形图的图幅大小及其图幅间的数量关系
2）地形图的矩形分幅与编号
1∶500～1∶2 000大比例尺地形图大多采用矩形分幅法。《1∶500 1∶1 000 1∶2 000地形图图式》规定：1∶500～1∶2 000比例尺地形图一般采用50 cm×50 cm正方形分幅或40 cm×50 cm矩形分幅。根据需要，也可以采用其他规格的分幅，但都是按统一的直角坐标格网划分的。
采用矩形分幅时，大比例尺地形图的编号，一般采用图幅西南角坐标千米数编号法。如西南角的坐标为x＝3 530．0 km，y＝531．0 km，则其编号为“3 530．0—531．0”。编号时，比例尺为1∶500地形图，坐标值取至0．01 km，而1∶1 000、1∶2 000地形图取至0．1 km。
某些工矿企业和城镇面积较大，而且测绘有几种不同比例尺的地形图，编号时是以1∶5 000比例尺图为基础，并作为包括在本图幅中的较大比例尺图幅的基本图号。例如，某1∶5 000图幅西南角的坐标值为x＝20 km，y＝10 km，则其图幅编号为“20—10”。这个图
号将作为该图幅中的较大比例尺所有图幅的基本图号。也就是在1∶5 000图号的末尾分别加上罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，就是1∶2 000比例尺图幅的编号。同样，在1∶2 000图幅编号的末尾分别再加上Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，就是1∶1 000图幅的编号；在1∶1000比例尺的图号末尾再加上Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，就是1∶500图幅的编号，如图8－14所示。
图8－14 1∶500～1∶2 000地形图分幅与编号
8．2 地形图测绘
地形图是将测区内地表的地物和地貌按照一定的投影方式投影到投影面上（参考椭球面），再投影至平面上，经过综合取舍及按比例缩小后，用规定的符号和一定的表示方法描绘成的正射投影图。地形图测绘是指在控制测量结束后，在图根控制点上安置经纬仪（设立测站），来测定其周围地物、地貌特征点（碎部点）的平面位置和高程，并按比例尺缩绘成图。地形图测绘也称碎部测量。目前常用的碎部测量方法有经纬仪测绘法、大平板仪测绘法和小平板仪与经纬仪联合测绘法等。本节介绍测绘部门主要采用的经纬仪测绘法。
8．2．1 测图前的准备工作
要完成地形图测绘任务，测图前必须进行必要的准备工作。首先应整理本测区的控制点成果及测区内可利用的资料，勾绘出测图范围。按坐标以一定比例尺绘制整个测区的展点网图，并在网图上绘注测区中图的分幅和编号，然后定出本测区的施测方案和技术要求。
对测图用的仪器应进行检验与校正，其他必要的测量工具应准备齐全。
除此之外，还应着重做好测图板的准备工作，包括图纸的准备、绘制坐标格网及展绘控制点等工作。
1）图纸的准备
为了保证测图的质量，应选择质地较好的图纸。对于临时性测图，可将图纸直接固定在图板上进行测绘；对于需要长期保存的地形图，为了减少图纸变形，测图时，应将图纸裱糊在锌板或铝板或胶合板上。
近年来，各测绘部门大多采用聚酯薄膜，其厚度为0．07～0．1 mm，表面经打毛后，可代替图纸用来测图。聚酯薄膜具有透明度好、伸缩性小、不怕潮湿、牢固耐用等优点，如果表面不清洁，还可用水洗涤，并可直接在底图上着墨复晒蓝图。但聚酯薄膜有易燃、易折和易老化等缺点，故在使用保管过程中应注意防火、防折。
2）绘制坐标格网
控制点是根据其直角坐标值x、y展绘在图纸上的，为了准确地将图根控制点展绘在图纸上，首先要在图纸上精确地绘制10 cm×10 cm的直角坐标格网。绘制的方法通常有对角线法和坐标格网尺法等。
（1）对角线法
如图8－15所示，先在正方形图纸上画出两条对角线，以其交点M为圆心，取适当长度为半径画弧，在对角线上交得A、B、C、D点，用直线连接各点，得正方形ABCD。再从A、D两点起各沿AB、DC，每隔10 cm定一点；从A、B两点起各沿AD、BC，每隔10 cm定一点。连接各对边的相应点，即得坐标格网。
坐标格网画好后，要用直尺检查应该在同一条直线上的各方格网的交点是否在同一条直线上，如图8－15所示，其偏离值不应超过0．2 mm；用比例尺检查方格网的边长，其值与理论值相差不应超过0．2 mm；方格网对角线长度误差不应超过0．3 mm。如超过限差，应重新绘制。
图8－15 对角线法绘制方格网
（2）坐标格网尺法
坐标格网尺是一种特制的金属直尺，尺上每隔10 cm有一小孔，孔内有一倾斜面。左端第一孔的斜面下边缘为一直线，斜面上刻一细线，细线与斜面边缘的交点为尺的零点，其余各孔斜边和尺末端的斜边均是以零点为圆心，分别以10，20，…，50及70．711 cm为半径的圆弧线。（70．711 cm是边长为50 cm的正方形对角线的长度。）
用坐标格网尺绘制坐标格网的步骤如图8－16所示。先将直尺放在图纸下方的适当位置，沿尺边画一直线，将尺放在直线上，在线上定出直尺零点位置，再沿各孔斜边画弧线与直线相交；并定出B点，如图8－16（a）。然后将直尺放在与AB线约成90°的位置，并将直尺零点对准B点，如图8－16（b），沿各孔画弧线。再把直尺放到图8－16（c）所示位置，置直尺零点对准A，旋转直尺，使直尺末端与B点上方第一条弧线相交得交点C，连接BC，即得方格网右边线。同法，将直尺分别放到图8－16（d）、（e）所示位置，就可画出格网的左边线AD及上边线CD。连接对边各相应点，即成为边长10 cm的坐标格网，如图8－16（f）。坐标格网绘好后，也应按照上述检查方法进行检查。
图8－16 坐标格网尺法绘制方格网示意图
3）展绘控制点
展点前，应根据测区所在图幅的位置，将坐标格网线的坐标值标注在相应格网边线的外侧。展点时，先要根据控制点的坐标，确定所在的方格。如控制点A的坐标xA＝667．45 m，yA＝654．62 m，根据A点的坐标值即可确定其位置在plmn方格内。再按y坐标值分别从l、p点按测图比例尺向右各量54．62 m，得a、b两点。同法，从p、n点向上各量67．45 m，得c、d两点。连接a、b和c、d，其交点即为A点的位置。同法将图幅内所有控制点展绘在图纸上，并在点的右侧以分数形式注明点号及高程，如图8－17中1、2、3、4、5等点。
控制点展绘后，应进行校核。方法是用比例尺量出各相邻控制点之间的距离，与相应的实地距离比较，其图纸上的尺寸差值不应超过0．3 mm。
图8－17 控制点的展绘
8．2．2 碎部点的选择
地形图是根据测绘在图纸上的碎部点来勾绘的，因此碎部点的正确选择是保证成图质量和提高测图效率的关键。碎部点应选在地物和地貌的特征点上。
具体地说，选择碎部点时应注意如下三点：
（1）地物特征点就是决定地物形状的地物轮廓线上的转折点、交叉点、弯曲点及独立地物的中心点等。例如房屋的房角，河流、道路的方向转变点，道路交叉点等，连接有关特征点，便能绘出与实地相似的地物形状，如图8－18所示。
图8－18 碎部点选择示意图
（2）对于地貌来说，碎部点应选择在最能反映地貌特征的山脊线、山谷线等地性线上，如山顶、鞍部、山脊、山脚、谷底、谷口、沟底、沟口、洼地、台地、河川湖池岸旁等的坡度和方向变化处，如图8－18所示。
（3）为了能如实地反映地面情况，即使在地面平坦或坡度变化不大的地方，每相隔一定距离也应立尺。地形点密度和它离测站的最大距离随测图比例尺的大小和地形变化情况而定，见表8－5。
表8－5 碎部点的密度和最大视距长度
8．2．3 碎部测量的方法
经纬仪测图法是按极坐标法定位的解析测图法，就是将经纬仪安置在测站上，绘图板安置于测站旁；用经纬仪测定碎部点的方向与已知方向之间的夹角；再用视距测量方法测出测站点至碎部点的平距及碎部点的高程；然后根据测定数据，用量角器（又称半圆量角器）和比例尺把碎部点的平面位置展绘在图纸上，并在点的右侧注明其高程，再对照实地描绘地形。
经纬仪测图法工作步骤如下：
1）安置仪器
如图8－19所示，将经纬仪安置在测站点（图根控制点）A上，对中、整平，量出仪器高度i。瞄准另一图根控制点B，设置水平度盘读数为0°00′00″。
将绘图板安置在测站附近，使图纸上控制边方向与地面上相应控制边方向大体一致。连接图上相应控制点A、B，并适当延长AB线，AB即为图上起始方向线；然后用小针通过量角器圆心的小孔插在A点，使量角器圆心固定在A点上。
图8－19 经纬仪测图
2）立尺
在立尺之前，立尺员应根据实地情况及本测站实测范围选定立尺点，并与观测员、绘图员共同商定跑尺路线；然后依次将视距尺立在地物、地貌的特征点上。
3）观测
观测员转动经纬仪照准部，瞄准1点视距尺，读取下、上、中三丝读数，然后读取竖盘读数和水平角，同法观测2、3…各点。在观测过程中，应随时检查定向 点方向，其归零差不应超过4′；否则，应重新定向，并检查已测的碎部点。
4）记录及计算
将测得的三丝读数、竖盘读数及水平角依次填入手簿。对于有特殊作用的碎部点，如房角、山头、鞍部等，应在备注中加以说明，以备必要时查对和作图。
根据测得的数据按视距测量计算公式计算水平距离D和高差h，并算出碎部点的高程。碎部测量观测记录手簿见表8－6。
表8－6碎部测量观测记录手簿
5）展绘碎部点
用半圆量角器（直径有18 cm、22 cm等几种）和比例尺，按极坐标法将碎部点缩绘到图纸上。方法是：用细针将量角器的圆心插在图上测站点A处，转动量角器，将量角器上等于水平角值的刻划线对准起始方向线AB，如图8－20所示。此时量角器的零方向便是碎部点的方向；然后在零方向线上，根据测图比例尺按所测的水平距离定出点1的位置，并在点的右侧注明其高程。同法，将其余各碎部点的平面位置及高程绘于图上。
图8－20 量角器展绘碎部点的方向
碎部测量要遵循随测随算随绘的原则。测绘部分碎部点后，在现场参照实际情况，在图上勾绘地物轮廓线与等高线。
为了检查测图质量，仪器搬到下一测站时，应先观测前站所测的某些明显碎部点，以检查由两个测站测得该点平面位置和高程是否相同，如相差较大，应查明原因，纠正错误，再继续进行测绘。
若测区面积较大，可分成若干图幅，分别测绘，最后拼接成全区地形图。为了相邻图幅可以顺利拼接，每幅图应测出图廓外5 mm。
8．2．4 等高线的勾绘
碎部测量完成后，碎部点展绘到图纸上，就需要对照实地随时描绘地物和等高线。地物要按“地形图图式”规定的符号表示。如房屋按其轮廓用直线连接；道路、河流的弯曲部分用平滑的曲线连接；对于不能按比例描绘的地物，应按“地形图图式”规定的非比例符号表示。而地貌部分主要用等高线来表示。对于不能用等高线表示的特殊地貌，如悬崖、峭壁、土坎、土堆、冲沟等，应按地形图图式所规定的符号表示。
在地形图上，为了能详尽地表示地貌的变化情况，又不使等高线过密而影响地形图的清晰，等高线必须按规定的间隔（基本等高距）进行勾绘。
勾绘等高线时，首先轻轻描绘出山脊线、山谷线等地性线（如图8－21中虚线所示）。接着，由于各等高线的高程是等高距的整倍数，而测得的碎部点的高程往往不是等高距的整倍数，因此，必须在相邻点间用内插法定出等高线通过的点位。由于碎部点是选在地面坡度变化处，因此相邻点之间可视为均匀坡度。这样可在两相邻碎部点的连线上，按平距与高差成比例的关系，内插出两点间各条等高线。如图8－22中A、B两点的高程分别为63．7 m及59．5 m，两点间距离由图上量得为21 mm，当等高距为1 m时，就有63 m、62 m、61 m、60 m四条等高线通过（图8－22）。内插时先算出一个等高距在图上的平距，然后计算其余等高线通过的位置。同样方法，定出其他相邻两碎部点间等高线应通过的位置。最后，将高程相同的点连成平滑曲线，即为等高线。
图8－21 等高线的勾绘
图8－22 等高线内插原理
勾绘等高线时，要对照实地情况，先画计曲线，后画首曲线，并注意等高线通过山脊线、山谷线的走向。地形图等高距的选择与测图比例尺和地面坡度有关。
实际工作中，根据内插原理一般采用目估法勾绘，如图8－22所示。先按比例关系估计A点附近60 m及B点附近63 m等高线的位置，然后三等分求得61 m、62 m等高线的位置，如发现比例关系不协调，可进行适当的调整。
8．2．5 地形图的拼接、检查与整饰
在大区域内测图，地形图是分幅测绘的。为了保证相邻图幅的互相拼接、每一幅图的四边，要测出图廓外0．5～1 cm。测完图后，还需要按测量规范要求对图幅进行拼接、检查与整饰，方能获得符合要求的地形图。
1）地形图的拼接
测区面积较大时，整个测区必须划分为若干幅图进行施测。这样，在相邻图幅连接处，由于测量误差和绘图误差的影响，无论是地物轮廓线还是等高线往往不能完全吻合。（如图8－23所示）相邻左、右两图幅相邻边的衔接情况，房屋、河流、等高线都有偏差。拼接时用宽5～6 cm的透明纸蒙在左图幅的接图边上，用铅笔把坐标格网线、地物、地貌描绘在透明纸上，然后再把透明纸按坐标格网线位置蒙在右图幅衔接边上，同样用铅笔描绘地物和地貌。当用聚酯薄膜进行测图时，不必描绘图边，利用其自身的透明性，可将相邻两幅图的坐标格网线重叠；若相邻处的地物、地貌偏差不超过规定的要求时，则可取其平均位置，并据此改正相邻图幅的地物、地貌位置。
图8－23 地形图的拼接
图的接边误差不应大于规定的碎部点平面位置及高程中误差的 2 √
2倍。在大比例尺测图中，关于碎部点（地物点与等高线内插求点）平面位置及高程的中误差规定如表8－7和表8－8所示。
表8－7 地物点点位中误差
表8－8 等高线插求点的高程中误差
2）地形图的检查
为了确保地形图的质量，除施测过程中加强检查外，在地形图测完后，必须对成图质量作一次全面检查。检查工作包括室内检查、外业检查和测站校核等。
（1）室内检查的内容：观测和计算手簿的记载是否齐全、清楚和正确，各项限差是否符合规定；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，有无矛盾可疑之处，图边拼接有无问题等。如发现错误或疑点，应到测区进行实地检查修改。
（2）外业检查的内容：首先进行巡视检查，根据室内检查的情况，有计划地按照巡视路线进行实地对照查看。主要查看原图的地物、地貌有无遗漏；勾绘的等高线是否逼真、合理，符号、注记是否正确等。野外巡视检查中，对于发现的问题应及时处理，必要时应重新安置仪器进行检查并予以修正。
（3）测站校核：仪器设站检查根据室内检查和外业检查发现的问题，到测区重新设站检查，除对发现的问题进行修正和补测外，还要对测区内的主要地物和地貌或一些怀疑点、图幅的四角或中心地区等区域进行抽样设站检查，看看原图是否符合要求。仪器检查量每幅图一般为10%左右。
3）地形图的整饰
当原图经过拼接和检查后，还应按规定的地形图图式符号对地物、地貌进行清绘和整饰，使图面更加合理、清晰、美观。
整饰的顺序是：先图内后图外，先地物后地貌，先注记后符号。图上的注记、地物以及等高线均按规定的图式进行注记和绘制，但应注意等高线不能通过注记和地物。最后，应按图式要求写出图名、图号、比例尺、坐标系统及高程系统、施测单位、测绘者及测绘日期等。如系地方独立坐标系，还应画出真北方向。
8．3 数字化测图方法
8．3．1 概述
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。科学技术的进步、电子计算机技术的迅猛发展及其向各专业的渗透以及电子测量仪器的广泛应用，促进了地形测量的自动化和数字化。
从广义上说，数字化测图应包括：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；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，生成符合国标规范的地形图。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。
上述以计算机为核心，连接测量仪器的输入输出设备在硬件、软件的支持下对地形空间数据进行采集、输入、编辑、成图、输出、绘图、管理的测绘系统，称之为数字化测图系统。其主要系统配置如图8－24所示。
图8－24 数字化测图系统
数字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，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一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。
通常，将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工作，简称为数字测图。
数字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，是一种先进的地形图测绘方法，与图解法传统地形图测绘方法相比，其优点非常明显，主要表现在以下几个方面：
（1）自动化程度高
由于采用全站式电子速测仪在野外采集数据，自动记录存储，并可直接传输给计算机进行数据处理、绘图，不但提高了工作效率，而且减少了测量错误的发生，使得绘制的地形图精确、美观、规范。同时，由计算机处理地形信息，建立数据和图形数据库，并能生成数字地图和电子地图，有利于后续的成果应用和信息管理工作。
（2）精度高
数字测图的精度主要取决于对地物和地貌点的野外数据采集的精度，而其他因素的影响，如微机数据处理、自动绘图等，其误差对地形图成果的影响都很小，而全站仪的解析法数据采集精度则远远高于图解法平板绘图的精度。
（3）使用方便
数字测图采用解析法测定点位坐标依据的是测量控制点。测量成果的精度均匀一致，并且与绘图比例尺无关，利用分层管理的野外实测数据，可以方便地绘制不同比例尺的地形图或不同用途的专题地图，实现了一测多用，同时便于地形图的检查、修测和更新。
8．3．2 数字测图系统的基本设备
在数字测图系统中，主要用外业测量仪器进行野外数据采集，然后用计算机进行数据处理和图形编辑，用绘图仪绘制地形图。数字测图系统的基本设备由以下几部分组成：
1）外业测量仪器
外业测量仪器是获取地形信息的基本设备。目前，最先进的为电子全站仪，也可以用电子经纬仪加测距仪（合称半全站仪），或光学经纬仪加测距仪。
2）电子计算机
电子计算机是进行数据采集、储存、处理和自动成图的基本设备，它主要包括主机和显示器两大部分。主机可采用586型及其以上微机，内存8 MB以上，至少应配备200 MB以上的硬盘。为提高图形处理速度，主机应配有协处理器。显示器是计算机的重要组成部分，显示器分为显示卡和显示监视器两部分。字符屏幕可采用EGA显示卡，图形显示分辨率为640×350。如果是单屏方式，则应采用分辨率为640×480的VGA显示卡。高分辨图形屏幕在双屏方式下用于高精度图形显示，其分辨率为1 280×1 024。根据测图系统的需要，电子计算机可选用台式微机或便携机。
3）绘图仪
绘图仪用于图的绘制，它是数字测图系统中的主要部件。它能根据计算机中编辑好的图形信息绘制出各种图形。常用的绘图仪分为滚筒式和平台式两类。滚筒式绘图仪将绘图纸卷在滚筒上，当同步电动机通过传动机带动滚筒转动时，就带动图纸来回移动，形成X方向（纵向）运动；Y方向（横向）的运动是由笔架的移动来完成的。依靠这两种运动，就可以绘制图形。平台式绘图仪有导轨和横梁，横梁沿导轨作X方向运动，笔架在横梁上作Y方向运动，这样，就可以绘制图形。
8．3．3 数字测图方法
1）数字测图作业过程
数字测图作业过程大致可分为数据采集、数据传输、数据处理、图形编辑、图形输出等几个步骤。
（1）数据采集
数据采集就是采集供自动绘图的定位信息和绘图信息，是数字测图的一项重要工作。数据采集应根据不同的情况而定，常用的几种数据采集方式如图8－25所示。
图8－25 数字测图数据采集方式
（2）数据传输
用专用电缆将电子手簿与计算机连接起来，将野外采集的数据传输到计算机中，生成数据文件。
（3）数据处理
数据处理分数据转换和数据运算。数据转换是将野外采集的数据格式文件转换为图形编辑系统要求的格式，即带绘图编码的数据文件。数据运算是对地物、地貌特征的再分类，各种特征的归化、分解和合并，曲线光滑、畸弯消除、直角改正，最后生成图形数据文件。
（4）图形编辑
图形编辑是将数据处理后生成的图形文件进行编辑、修改、标记、标注、分幅、图幅整饰等，最后形成数字化地形图。
（5）图形输出
图形输出包括将数字化地形图保存在计算机磁盘中，根据需要随时提取应用、更新、处理生成其他各种专题图，以及通过计算机与绘图机连接，由计算机驱动绘图机绘制出地形图或专题图。
2）数字测图野外数据采集方法
（1）数据采集的作业模式
数字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。
如图8－26所示，为电子全站仪在野外进行数字地形测量数据采集的示意图，也可采用普通测量仪器施测，手工键入实测数据。从图中可以看出，其数据采集的原理与普通测量方法类似，所不同的是全站仪不但可测出碎部点至已知点间的距离和角度，而且还可以直接测算出碎部点的坐标，并自动记录。
图8－26 全站仪野外测图
由于地形图不是在现场测绘，而是依据电子手簿中存储的数据，由计算机软件自动处理（自动识别、检索、连接、自动调用图式符号等），并控制数控绘图仪自动完成地形图的绘制。这就存在着野外采集的数据与实地或图形之间的对应关系问题。为使绘图人员和计算机能够识别所采集的数据，便于对其进行处理和加工，必须对仪器实测的每一个碎部点给予一个确定的地形信息编码。
（2）地形信息的编码
①地形信息编码的原则
由于数字测图采集的数据信息量大，内容多，涉及面广，数据和图形应一一对应，构成一个有机的整体，它才具有广泛的使用价值。因此，必须对其进行科学的编码。编码的方法是多种多样的，但不管采用何种编码方式，都应遵循如下几点原则：
a．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，在绘图时能唯一地确定一个点，并在绘图时符合图式规范。
b．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。
c．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。
d．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。
e．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编码方法举例
在遵循编码原则的前提下，应根据数据采集使用的仪器、作业模式及数据的用途统一设计地形信息编码。目前，国内数字化测图系统的软件品种较多，所采用的地形信息编码的方法也很多，实际工作中可参阅有关测图软件说明书。在此介绍一种目前国内应用较广的编码方法。该方案总的编码形式由三部分组成，无论编码方法怎样不同，但总的形式不变，码长为8位，见表8－9。
表8－9 编码形式
a．地形要素码。地形要素码用于标识碎部点的属性。该码基本上按照1∶500、1∶1 000、1∶2 000《地形图图式》中各符号的名称和顺序来设计，把地形要素分为十大类，据此也可以把图形信息层分为十个信息层，用三位表示，位于8位编码的前部，其表示形式可分为三位数字型和三位字符型两种。
三位数字型编码是计算机能够识别并能迅速有效地处理地形编码形式，又称内码。其基本编码思路是将整个地形信息要素进行分类、分元设计。首先将所有地形要素分为十大类，每个信息类中又按地形元素分为若干个信息元，百位码为信息类代码（0～9），十位和个位码为信息元代码，则三位数字型地形要素码由（1位类码）＋（2位元码）组成。如：
0类 地貌特征点
1类 测量控制点
2类 居民地、工矿企业建筑物和公共设施
3类 独立地物
4类 道路及附属设施
5类 管线和垣栅
6类 水系和附属设施
7类 境界
8类 地貌及土质
9类 植被
每一类中的信息元编码基本上取图式符号中的顺序号码。如第1类测量控制点，包含有三角点（101）、小三角点（102）、导线点（105）、埋石图根点（106）、水准点（108）等；第3类独立地物，如纪念碑（301）、塑像（303）、水塔（321）、路灯（327）等；又如第0类地貌特征点中，包含有一般地形点（001）、山脊点（002）、山谷点（003）、山顶点（004）以及鞍部点（005）等。
三位字符型编码是根据图式中各符号名称的汉语拼音（缩写成3位，不足3位时在后面用“．”补齐），或1位信息类编码加信息元汉语拼音的前两位缩写字母的数字符号混合方式来编码。例如：山脊点（SJD）、导线点（DXD）、水准点（SZD）；台阶（TJ．）、水塔（ST．）、塔（T．．）；埋石图根点（MTG）、一般房屋（YBF）、特种房屋（TZF）、活树篱笆（SLB）；鞍部点（0AB）、水准点（1SZ）、简单房屋（2JF）、公路（4GL）、门（2 M．）等。这种编码形式比较直观，易记忆，便于野外操作，又称为外码。
在实际工作中，三位地形要素码的输入形式可根据操作员的爱好和习惯，灵活使用或交叉使用，并能通过数字化采集软件的处理，使野外作业简化成只操作1～2位字符键，或在便携机屏幕上直接点取相应菜单即可。计算机在数据处理、生成数据库和图形显示时，能够将字符型代码自动转化为相应的数字型地形要素码，以便两者最终得到统一。
b．信息Ⅰ编码。由4位数字组成信息Ⅰ编码，其功能是控制地形要素的绘图动作，描述某测点与另一测点之间的相对关系，又称为连接码。编码的具体设计有两种不同的方式：第一是设计成注记连接点号或断点号，以提供某两点之间相连或断开的信息。这种编码形式可以简化现场绘制草图的工作。第二种是在该信息码中注记分区号（或各类单一实地，如房屋、道路的顺序号）以及相应的测点号。分区号和测点号各占两位，共计四位。采用该编码形式要求在现场详细绘制地形草图，各分区和测点编号应与信息Ⅰ编码中相应的编号完全一致，不能遗漏，以保证在现场绘制的草图真正成为计算机处理、屏幕编辑和绘图仪绘图的重要依据。
c．信息Ⅱ编码。信息Ⅱ编码仅用1位数字表示，它是对绘图指令的进一步描述。常用不同的数字区分连线的形式，例如0表示非连线，1表示直线连接，2表示曲线连接，3表示圆弧等，故信息Ⅱ编码又称为线型码。
在实际工作时，可以输入点号及连接码、线型码等，若使用便携机亦可用屏幕光标指示被连接的点及线型菜单。连接信息码和线型码可由软件自动搜索生成，无须人工输入。
现举一例，说明该编码方案的具体应用。如图8－27所示，假设某建筑物要素码为201，道路为437，信息Ⅰ编码4位数字中的前两位表示测点号，后两位表示连接点号，其中00表示断点，最后一位是信息Ⅱ编码，含义同前所述。
图8－27 数字测图信息编码
点号 编码
1 201 0100 0
2 201 0201 1
3 201 0302 1
4 201 0403 1
5 201 0504 1
6 201 0605 1
10 437 1000 0
11 437 1110 1
12 437 1211 3
13 437 1312 1
3）野外碎部测量步骤
（1）测图准备工作
野外数字测图前，必须按规范检验所使用的测量仪器，如电子全站仪的轴系关系是否满足要求；水平角、竖直角和距离测量的精度是否小于限差；光学对中器及各种螺旋是否正常；反射棱镜常数的测定和设置等。还需要安装、调试好所使用的电子手簿（或便携机）及数字化测图软件，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（x，y）和高程（H）。
（2）测站设置与检核
将电子全站仪安置在测站点上，经对中、整平后量取仪器高；连接电子手簿或便携式计算机，启动野外数据采集软件，按菜单提示键盘输入测站信息。如测站点号、后视点点号、检核点点号及测站仪器高等。根据所输入的点号即可提取相应控制点的坐标，并反算出后视方向的坐标方位角，以此角值设定全站仪的水平度盘起始读数。然后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
数字测图野外数据采集的方式可根据实测条件和测区具体情况来选择，主要有下列四种：极坐标法、勘丈支距法、距离交会法和方向交会法。
①极坐标法。极坐标法即传统测图方法中的经纬仪单点测绘法，特别适用于大范围开阔地区的碎部点测定工作。在实际野外作业时，完成了测站设置和检核后，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；同时按照电子手簿或便携机的菜单提示输入碎部点信息，如镜站高度v（多数可设置成默认值）和前述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。其原理如图8－28所示，测站点A，后视点B，待测碎部点为P，实测坐标方位角αAP、竖直角α、水平距离D、仪器高i、目标高v，则算得P点的三维坐标为（xP，yP，HP）。
图8－28 极坐标法测量
图8－29 勘丈支距法定点
②勘丈支距法。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如图8－29所示，假设测点A、B的坐标已知，距离为DAB，野外勘丈A点至待定点P的水平距离为DAP，若P点在AB直线的反向延长线上，即图中P′点，应取DAP为负值。
P点的坐标为
若在P点的基础上，勘丈了至K点的水平距离DPK，且PK直线与AB直线垂直，K点在AB直线的右侧，如图8－29所示，即可用直角坐标法求出K点坐标：
如果K点在AB直线的左侧，则取DPK为负值。
③距离交会法。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。如图8－30所示，A、B为已知点，两点距离为DAB；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，即可算得
求出DAP和DPK，若K点在AB直线左侧，应取DPK为负值。然后代入式（8－7）和式（8－8），由直角坐标法求出待测点K的坐标，即
图8－30 距离交会法定点
图8－31 方向交会法定点
④方向交会法。方向交会法的原理与前方交会法类似，如图8－31所示。若已知点至待定点P的距离无法直接测定时，可利用A、B、C、D四个已知坐标点（或仅有A、B两点亦可），在A、B两点上安置仪器，分别以C、D为起始方向（或A、B互为起始方向），瞄准P点，测出βA和βB两个水平角，则两条方向线即可交出P点位置。P点坐标计算公式如下：
式中两条交会方向线的坐标方位角为
当αAP＝90°时，P点坐标计算公式如下：
当αAP＝270°时，P点坐标计算公式如下：
野外实际测量时，勘丈支距法、距离交会法和方向交会法所定的点位，一般均无法求算其高程。但其点位信息可在测图软件的汉字菜单或屏幕光标控制下方便地输入，所确定的碎部点同样可由软件自动进行数据处理，计算出平面坐标，存入数据文件或显示在屏幕上。
4）数字测图内业编辑成图方法
（1）数字测图软件介绍
目前，国产数字测图软件具有代表性的有南方测绘仪器公司基于AutoCAD的CASS系统以及清华三维自主开发的EPSW系统。下面主要以南方测绘的CASS为例介绍数字测图内业编辑成图方法。
双击安装文件在桌面上创建的CASS7．1图标，即可启动CASS。如图8－32所示，是在AutoCAD2004上安装CASS7．1的界面。它与AutoCAD2004的界面及操作方法基本相同，两者的区别在于下拉菜单及屏幕菜单的内容不同。
作为数字地形图编辑成图工作的第一步，首先要经观测数据输入计算机，CASS7．1为几乎所有内存全站仪设置了通讯接口，能使各种型号的全站仪及电子手簿中的观测数据（如图8－33所示）以统一的坐标数据文件格式传送到计算机，并供CASS7．1打开、展绘及编辑成图，如图8－34所示，全站仪或电子手簿数据传输到计算机。
图8－32 CASS7．1的操作界面
（2）数字成图内业编辑
在大比例数字测图的工作中，无论采用什么方法作业，人机交互编辑成图均是内业编辑成图的主要工作。
对于图形编辑，CASS7．1提供“编辑”和“地物编辑”两种下拉菜单，如图8－35所示。其中，“编辑”菜单中的子菜单是AutoCAD系统的编辑功能。“地物编辑”是由南方测绘CASS系统对地形图图形元素开发的编辑功能，主要是线型换向、植被填充、批量删剪、批量缩放、窗口内的图形存盘、多边形内图形存盘等。
图8－33 全站仪内存数据转换对话框
图8－34 仪器类型选择下拉列表
图8－35 CASS提供的“编辑”和“地物编辑”两种下拉菜单与“屏幕菜单”
CASS7．1屏幕的右侧设置了“屏幕菜单”，这是一个地形图专用的互交绘图菜单，如图8－36所示。在此菜单中，包含了常用的地物、地形符号库，图形编辑可以利用在此提供的符号编绘地形图，如图8－37所示。
图8－36 “坐标定位”屏幕菜单
图8－37 居民地中“一般房屋”对话框
（3）等高线绘制
等高线是在CASS中通过创建数字地面模型DTM后自动生成。执行下拉菜单“等高线＼建立DTM”命令，在弹出对话框“建立DTM”中勾选“由数据文件生成”单选框，导入坐标数据文件dgx．dat，如图8－38所示。确定后屏幕显示三角网，它位于“SJW”图层，如图8－39所示。
图8－38 “建立DTM”对话框设置
图8－39 DTM三角网结果
对使用坐标数据文件dgx．dat创建的三角网执行下拉菜单“等高线＼绘制等高线”命令，弹出对话框“绘制等值线”，如图8－40所示，根据需要完成对话框设置后确定，CASS开始自动绘制等高线，如图8－41所示。
图8－40 “绘制等值线”对话框设置
图8－41 绘制等高线结果
（4）地形图的整饰
地形图的整饰包括添加注记和图廓。
执行下拉菜单“绘图处理＼标准图幅（50 cm×40 cm）”命令，弹出“图幅整饰”对话框，如图8－42所示，确定后CASS自动按照对话框的设置为等高线图形加图框，并以内图框为边界自动修剪内图框外的所有对象，如图8－43所示。
图8－42 “图幅整饰”对话框
图8－43 绘制等高线加图框结果
本章小结
本章首先介绍了地形图的概念和基本理论知识，包括地形图的比例尺、图式、等高线及分幅与编号等。
按地形测量工作的程序，在完成平面控制测量和高程控制测量之后，即可进行地形图的测绘，又称碎部测量。碎部测量的准备工作包括图纸的准备、坐标格网（方格网）的绘制、展绘控制点。大比例地形图的测绘方法通常用经纬仪测绘法，测绘碎部点的位置普遍应用极坐标法。地形图测绘完成后，为了保证测图的质量，还要进行地形图的拼接、检查与整饰。
地形图上要表示各种地物、地貌。按地形图图式规定的统一符号来表示地物、地貌。地物可用比例符号、非比例符号及注记符号表示。而地貌主要用等高线表示，复杂地貌也可辅以其他符号，如峭壁、冲沟等。
地貌是地球表面高低起伏的总称，其形状是错综复杂的，可大致分为山头、洼地、山脊、山谷、鞍部等几种基本形态。要掌握等高线的定义、分类、特性等，并要会勾绘等高线。
数字化测图是近20年发展起来的一种全新的测绘地形图方法。
从广义上讲，数字化测图应包括：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；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。
通常，将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工作，简称为数字测图。
数字测图作业过程大致可分为数据采集、数据传输、数据处理、图形编辑、图形输出等几个步骤。
数字测图内业编辑成图方法。目前，国产数字测图软件具有代表性的有南方测绘仪器公司基于AutoCAD的CASS系统以及清华三维自主开发的EPSW系统。
在大比例数字测图内业编辑工作中，无论采用什么方法作业，人机交互编辑成图均是内业编辑成图的主要工作。
习题与思考题
1．何谓比例尺？何谓比例尺精度？它们之间关系如何？
2．什么是等高线？等高线有什么特性？
3．什么是等高距？什么是示坡线？什么是等高线平距？
4．在地形图上主要有哪几种等高线？并说明其含义。
5．何谓梯形分幅？何谓矩形分幅？各适用于哪些比例尺地形图？
6．试述经纬仪测绘法测图的工作步骤。
7．地形图上的地物符号分为哪几类？试举例说明。
8．测图前应做哪些准备工作？
9．什么是地物特征点、地貌特征点？它们在测图中有何用途？
10．为确保地形图质量，应采取哪些主要措施？
11．什么叫坡度？试写出计算坡度的公式。
12．在图8－44中用实线绘出山脊线，用虚线绘出山谷线。
13．根据图8－45中各碎部点的平面位置和高程，其中虚线表示山谷线，点划线表示山脊线，试勾绘等高距为5 m的等高线。（图中黑三角表示山顶，虚线圆圈表示鞍部）
图8－44
图8－45
14．什么是数字化测图？它有哪些特点？
15．简述数字测图中，地形信息编码的重要性以及编码设计的基本原则和方法。
16．简述数字测图野外数据采集的步骤和常用方法。
17．简述南方测绘CASS数字测图系统进行内业编辑成图方法。
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