地理空间信息的应用课件.ppt

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1、第9章 地形图的应用11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系2 9.1 9.1 概述概述 9.2 9.2 地形图应用的基本知识地形图应用的基本知识 9.3 9.3 面积量算面积量算 9.4 9.4 在地形图上按一定方向绘制断面图在地形图上按一定方向绘制断面图 9.5 9.5 地形图在平整场地中的应用地形图在平整场地中的应用 9.6 9.6 地理信息系统在城市管理中的应用地理信息系统在城市管理中的应用 11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系3 地理信息系统地理信息系统GIS 数字化测绘数字化测绘 基础地理信息基础地理信息 应用数据库管理系统和相关应用软件应用数据库管理系

2、统和相关应用软件 直接应用地形图直接应用地形图9.1 9.1 概述概述 基础地理信息基础地理信息 GIS 应用应用 计算机软硬件计算机软硬件 GIS 地理信息的应用地理信息的应用11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系49.2 9.2 地形图应用的基本知识地形图应用的基本知识教学要求教学要求：掌握地形图应用的基本内容及地掌握地形图应用的基本内容及地形图在工程勘测规划设计工作中的应用，会用形图在工程勘测规划设计工作中的应用，会用几种常用的方法在地形图上测定图形的面积。几种常用的方法在地形图上测定图形的面积。本章重点本章重点：地形图应用的基本内容，地形图地形图应用的基本内容，地形图在工

3、程规划设计工作中的应用。在工程规划设计工作中的应用。11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系5地形图的主要用途地形图的主要用途 地形图应用于广泛的领域，如国土整治、资源勘地形图应用于广泛的领域，如国土整治、资源勘测、城乡建设、交通规划、土地利用、环境保护、测、城乡建设、交通规划、土地利用、环境保护、工程设计、矿藏采掘、河道整理、等，可在地形图工程设计、矿藏采掘、河道整理、等，可在地形图上获取详细的地面现状信息。在国防和科研方面，上获取详细的地面现状信息。在国防和科研方面，更具重大用途。更具重大用途。数字化地形图使地形图在管理和使用上体现出图数字化地形图使地形图在管理和使用上体现出图

4、纸地形图所无法比拟的优越性。纸地形图所无法比拟的优越性。11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系6一、确定点位的平面坐标一、确定点位的平面坐标 根根据据地地形形图图上上的的方方格格网网，可可以以求求出出地地面面上上任任意意点点位位的的平平面面坐坐标。标。求求M点点的的坐坐标标。先先将将M点点所所在在的的小小方方格格用用虚虚线线连连接接，即即得得正正方形方形abcd，从图中可以看出，从图中可以看出，a点坐标为：点坐标为：Xa=3265100，Ya=20 612400 量量取取ag、ae的的长长度度（注注意意：应应按按比比例例化化算算成成实实地地距距离离），则则M点的坐标为：点的坐标为

5、：Xm=Xa+（ag/ad/ad）*100100Ym=Ya+（ae/ab）*100地形图应用的基本知识地形图应用的基本知识11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系7XaYa点位的坐标量测点位的坐标量测xya11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系8二、确定两点之间的距离二、确定两点之间的距离 假假设设须须测测出出已已知知点点A（Xa、Ya）B（Xb、Yb）之之间间的的距距离离D，有两种方法。，有两种方法。1)：图图量量法法，按按比比例例化化算算成成实地距离。实地距离。2)：用公式计算：用公式计算：x yBA地形图应用的基本知识地形图应用的基本知识11 一月 2023 湖

6、北工业大学土建学院测量工程系9三三、确确定定某某一一直直线线的的坐坐标标方方位角位角(1)图图解解法法：确确定定直直线线12的的方方位位角角。可可以以直直接接用用量角器量取量角器量取。(2)解析法解析法：如如图图所所示示，当当知知道道1、2点点的坐标时，公式计算：的坐标时，公式计算：12xyyx12地形图应用的基本知识地形图应用的基本知识11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系10例：例：在图上量得A、B坐标为：1000 900 800 700 600 5001000 1100 1200 1300 1400 15001：1000.A.BXB=683.2mYB=1378.5mXA=8

7、45.6mYA=1140.3m求DAB、AB。DABAB解解:X=683.2-845.6=-162.4 Y=1378.5-1140.3=+238.2DAB=(-162.4)2+238.22=288.29RAB=tan-1 =tan-1 1.466749YX=554253 第象限AB=180RAB =1241707 11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系11四、确定点位的高程四、确定点位的高程 如果某点位置恰好位于一条等高线上，则这点的高程就等于如果某点位置恰好位于一条等高线上，则这点的高程就等于该等高线的高程。如果某点的点位位于两条等高线之间，则可该等高线的高程。如果某点的点位位

8、于两条等高线之间，则可以用线性比例内插法计算。如图所示以用线性比例内插法计算。如图所示:地形图应用的基本知识地形图应用的基本知识11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系12五、在地形图上量取曲线长度五、在地形图上量取曲线长度 利用曲线计测定利用曲线计测定六、六、在地形图上确定某一直线的在地形图上确定某一直线的坡度坡度 要要确确定定地地面面AB的的坡坡度度，可可以以在在图图上上量量测测两两点点之间的水平距离之间的水平距离D与高差与高差h则其坡度则其坡度i为：为：地形图应用的基本知识地形图应用的基本知识11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系13四四.点位的高程和点位的高程

9、和两点间的坡度量测两点间的坡度量测四四.点位的高程和两点间的坡度量测点位的高程和两点间的坡度量测 在等高线地形图上进行量测1.1.点位高程：点位高程：可根据等高线目估可根据等高线目估 HE=51.0m,HF=48.3m,HG=51.9m2.2.两点间坡度两点间坡度 坡度公式：i=hDhdm=tan=5251504948EFG1:500例：例：设量得F、G的图上距离为28.5mm，求F、G之间的平均坡度(点的高程见上)。解：解：平均坡度地面倾角 14.2i=hDhdm=51.9-48.30.0285500=0.2526=25.3%11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系14七、按限制

10、坡度选定最短路线七、按限制坡度选定最短路线 在在一一些些工工程程建建设设过过程程中中，常常遇遇到到坡坡度度限限制制问问题题。利利用用地形图就可以根据限制的坡度选择规划最佳的路线。地形图就可以根据限制的坡度选择规划最佳的路线。例例如如，从从山山脚脚A点点到到山山顶顶修修一一条条公公路路，限限制制坡坡度度i=5。图图的的比比例例尺尺为为1:2000，等等高高距距h为为2米米，要要满满足足设设计计要要求，可先求出路线在相邻等高线之间的最小平距求，可先求出路线在相邻等高线之间的最小平距d，d=h /（i M）=2/（0.05*2000）=0.02米米 然然后后，以以A为为圆圆心心，d为为半半径径作作弧

11、弧，交交等等高高线线于于1点点，再再以以1点点为为圆圆心心，d为为半半径径作作弧弧交交等等高高线线于于2点点，如如此此直直到到线线路路到到达达山山顶顶，然然后后把把相相邻邻点点连连接接起起来来，即即为为所所求求的的最最短短路路线线，如如果果相相邻邻等等高高线线之之间间的的平平距距大大于于d时时，说说明明地面坡度小于限制坡度。地面坡度小于限制坡度。有有时时可可按按实实际际情情况况反反复复比比较较不不同同的的方方案案，选选择择其其中中施施工工方便、经济合理的一条。方便、经济合理的一条。地形图应用的基本知识地形图应用的基本知识11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系15地形图的基本应用地

12、形图的基本应用按限制坡度选定最短路线按限制坡度选定最短路线可按实际情况反复比较不同的方案，选择其中施可按实际情况反复比较不同的方案，选择其中施工方便、经济合理的一条。工方便、经济合理的一条。11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系16在图上设计等坡度线在图上设计等坡度线例：要在例：要在A、B间选定一条满足坡度为间选定一条满足坡度为 的最短路线。的最短路线。解：由坡度公式解：由坡度公式 ：当相邻两根等高线之间的当相邻两根等高线之间的 图上图上 d 30毫米时，地面坡毫米时，地面坡 度度 i 3.33%。取。取d=30毫米毫米 作图时，作图时，A、B间路线最短间路线最短。P270 图9

13、-11dddddddddddddd11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系17地形图的基本应用地形图的基本应用 八、八、确定汇水面积确定汇水面积如图所示，汇水面积的分界线为山脊线，图中虚线和如图所示，汇水面积的分界线为山脊线，图中虚线和AB围围起来部分为汇水区域。只要测出围起来的面积即可。测出面起来部分为汇水区域。只要测出围起来的面积即可。测出面积的方法有格网法和利用求积仪直接测出。见面积量算。积的方法有格网法和利用求积仪直接测出。见面积量算。11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系189.3 9.3 面积量算面积量算一、透明方格纸法一、透明方格纸法 二、平行线法二、平

14、行线法 三、解析法三、解析法 四、求积仪法四、求积仪法五、直接利用几何图形计算面积五、直接利用几何图形计算面积11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系19一、透明方格纸法一、透明方格纸法透明方格纸法透明方格纸法计算曲线内的面积，先计算曲线内的面积，先将毫米透明方格纸覆盖将毫米透明方格纸覆盖在图形上，数出图形内在图形上，数出图形内完整的方格数完整的方格数n1n1和不完和不完整的方格数整的方格数n2n2，则面积，则面积可按下式计算可按下式计算 n2图形边界所占的方格数n1为图形边界所包围的方格个数M为比例尺分母11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系20二、平行线法二、平行

15、线法 将绘有等距平行线的透明纸将绘有等距平行线的透明纸覆盖在图形上。则相邻两平行覆盖在图形上。则相邻两平行线间截割的图形面积可近似视线间截割的图形面积可近似视为梯形。梯形的高为平行线间为梯形。梯形的高为平行线间距距h h，图形截割各平行线的长，图形截割各平行线的长度，则各梯形面积分别为：度，则各梯形面积分别为：图形总面积：11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系21三、解析法三、解析法 如果图形为任意多边形，且各顶点的坐标已在图上量出或实地测如果图形为任意多边形，且各顶点的坐标已在图上量出或实地测定，可利用各点定，可利用各点 坐标以解析法计算面积。如图坐标以解析法计算面积。如图12

16、341234点分别向点分别向Y Y轴轴作垂线，由梯形面积加减可以得到图形作垂线，由梯形面积加减可以得到图形12341234围起的图形面积围起的图形面积A A为：为：整理得下式展开后得下式 ：x 1234Y11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系22三、解析法三、解析法若若n n边形各顶点投影于边形各顶点投影于X X轴时，则图形面积公式轴时，则图形面积公式可以写为下式：可以写为下式：对于任意对于任意n n边形，可以边形，可以 写出面积计算的通用公写出面积计算的通用公式：式：当当i=1i=1，y yi-1i-1=y=yn n;当当i=ni=n，y yi+1i+1=y=y1 1。当当i=

17、1i=1，x xi-1i-1=x=xn n;当当i=ni=n，x xi+1i+1=x=x1 1。编写程序时的实用公式编写程序时的实用公式11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系24四、求积仪法四、求积仪法n求积仪是一种专门供图上量算面积的仪器，求积仪是一种专门供图上量算面积的仪器，n其其优优点点是是操操作作简简便便、速速度度快快，适适用用于于任任意意曲曲线线图形的面积量算，并能保证一定的精度。图形的面积量算，并能保证一定的精度。n求积仪有机械求积仪求积仪有机械求积仪)和电子求积仪两种。和电子求积仪两种。11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系25求积仪法求积仪法-机械求

18、积仪机械求积仪1)机械求积仪n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，n它结构简单，售价低廉，便于使用。n机械求积仪由极臂、描迹臂和计数器三部分组成。11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系26求积仪法求积仪法-机械求积仪机械求积仪求积仪的使用方法：F是所量面积，P是分划值，U是起点和终点读数11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系27求积仪法求积仪法-电子求积仪电子求积仪2)电子求积仪电子求积仪图图所所示示为为日日本本KOIZUMI(小小泉泉)公公司司生生产产的的KP-90N电电子子求求积积仪，仪，仪仪器器是是在在机机械械装装置置动动极极

19、、动动极极轴轴、跟跟踪踪臂臂(相相当当于于机机械械求求积积仪的描迹臂仪的描迹臂)等的基础上，等的基础上，增增加加了了电电子子脉脉冲冲记记数数设设备备和和微微处处理理器器，能能自自动动显显示示测测量量的的面面积，积，面积测量的相对误差为面积测量的相对误差为1/100011 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系28地籍中的用地面积计算由计算机地籍管理软件自动计算由计算机地籍管理软件自动计算11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系299.4 9.4 在地形图上在地形图上按一定方向绘制断面图按一定方向绘制断面图一、按指定方向绘制纵断面图一、按指定方向绘制纵断面图在在进进行行道道路

20、路、隧隧道道、管管线线等等工工程程设设计计时时，需需要要了了解解两两点点之之间间的的地地面面起起伏伏情情况况，这这时时，可根据地形图中的等高线来绘制断面图。可根据地形图中的等高线来绘制断面图。11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系30按指定方向绘制纵断面图11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系31二、按设计线路绘制纵断面图二、按设计线路绘制纵断面图 在在道道路路、管管线线等等工工程程设设计计中中，为为确确定定线线路路的的坡坡度度和和里里程程，要要按按设设计计线线路路绘绘制制纵纵断断面面图图。ABCD为为一一线线路路，需需要要沿此方向绘纵面图。沿此方向绘纵面图。首首先

21、先在在图图纸纸下下方方或或方方格格纸纸上上绘绘出出两两垂垂直直的的直直线线，横横轴轴表示距离，纵轴表示高程。表示距离，纵轴表示高程。然然后后在在地地形形图图上上，从从A点点开开始始，沿沿线线路路方方向向量量取取两两相相邻邻等等高高线线间间的的平平距距，按按一一定定的的比比例例尺尺，将将各各点点依依次次绘绘在在横横轴上，得轴上，得A、1、215、D点的位置。点的位置。再再从从地地形形图图上上求求出出各各点点的的高高程程，根根据据对对应应点点高高程程在在纵纵轴轴上上找找出出相相应应的的数数值值，根根据据横横轴轴、纵纵轴轴即即可可在在图图中中找找出出相相应应的的点点，最最后后，将将相相邻邻垂垂线线上

22、上的的高高程程点点用用平平滑滑的的曲曲线线连连接接起来，即得路线起来，即得路线ABCD方向的纵断面图。方向的纵断面图。11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系32按设计线路绘制纵断面图按设计线路绘制纵断面图11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系339.5 9.5 地形图在平整场地中的应用地形图在平整场地中的应用 q场地平整有两种情形：场地平整有两种情形：一、要求平整成水平面一、要求平整成水平面，土方量的计算土方量的计算二、要求按设计等高线整理成倾斜面，二、要求按设计等高线整理成倾斜面，土方量的计算土方量的计算11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系34一、

23、要求平整成水平面一、要求平整成水平面，土方量的计算土方量的计算n下下图图所所示示为为某某场场地地的的地地形形图图，假假设设要要求求将将原原地地貌貌按按照照挖挖填填平平衡衡的的原原则则改改造造成成水水平平面面，土土方方量量的计算步骤如下：的计算步骤如下：1、在地形图上绘制方格网在地形图上绘制方格网n方方格格网网大大小小取取决决于于地地形形的的复复杂杂程程度度、地地形形图图比比例尺的大小和土方计算的精度要求，例尺的大小和土方计算的精度要求，n一一般般地地，方方格格边边长长为为图图上上2cm,相相当当于于地地面面10M*10M,20M*20M。11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系35

24、一、要求平整成水平面一、要求平整成水平面，土方量的计算土方量的计算第一步在地形图上绘制方格网地面10M*10M20M*20M11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系36一、要求平整成水平面一、要求平整成水平面，土方量的计算土方量的计算2、计算各方格顶点的高程计算各方格顶点的高程n用用线线性性内内插插法法求求出出，并并注注记记在在相相应应顶顶点点的右上方，如图所示。的右上方，如图所示。11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系37一、要求平整成水平面一、要求平整成水平面，土方量的计算土方量的计算第二步计算各方格顶点的高程11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系3

25、8一、要求平整成水平面一、要求平整成水平面，土方量的计算土方量的计算3、计算设计高程“挖、填平衡挖、填平衡”。先将每一方格顶点的高程加起。先将每一方格顶点的高程加起来除以来除以4，得到各方格的平均高程，再把每个，得到各方格的平均高程，再把每个方格的平均高程相加除以方格总数，就得到设方格的平均高程相加除以方格总数，就得到设计高程计高程H。Hi-每个方格的平均高程每个方格的平均高程n n-方格总数方格总数11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系39一、要求平整成水平面一、要求平整成水平面，土方量的计算土方量的计算第三步“挖、填平衡”，计算设计高程H0=33.04m H1H4H5H6H7

26、H8H9H10H11H2H3Hi-每个方格的平均高程11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系40一、要求平整成水平面一、要求平整成水平面，土方量的计算土方量的计算分析分析H的计算过程，可以发现：的计算过程，可以发现：角点的角点的高程高程使用一次使用一次-边点的边点的高程高程使用二次使用二次-拐点的拐点的高程高程使用三次使用三次-中点的中点的高程高程使用四次使用四次-因此设计高程因此设计高程H。可以表达为：。可以表达为：权为1/4权为2/4权为3/4权为4/411 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系41一、要求平整成水平面一、要求平整成水平面，土方量的计算土方量的计算 4

27、 4计计算挖、填高度算挖、填高度并绘制填挖边界线并绘制填挖边界线 根据根据设计设计高程和方格高程和方格顶顶点的高程，可以点的高程，可以计计算出算出每一方格每一方格顶顶点的挖、填高度，即：点的挖、填高度，即：将图中各方格顶点的挖、填高度写于相应方将图中各方格顶点的挖、填高度写于相应方格顶点的左上方。正号为挖深，负号为填高。格顶点的左上方。正号为挖深，负号为填高。根据根据各方格顶点的挖、填高度各方格顶点的挖、填高度绘制填挖边界线。绘制填挖边界线。11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系42一、要求平整成水平面一、要求平整成水平面，土方量的计算土方量的计算第四步计算挖、填高度绘制挖填边界

28、线11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系43一、要求平整成水平面一、要求平整成水平面，土方量的计算土方量的计算5 5计计算挖、填土方量算挖、填土方量 挖、填土方量可按角点、挖、填土方量可按角点、边边点、拐点和中点点、拐点和中点分分别别按下式列表按下式列表计计算。正号算。正号为为挖，挖，负负号号为为填填。11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系4411 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系45利用Excel表格计算填、挖土方量11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系461.1.绘制设计倾斜面等高绘制设计倾斜面等高 线；2.2.确定填挖确定填挖边界界

29、线(相相 同高程的原地面等高同高程的原地面等高 线与与设计等高等高线交点交点 的的连线)；二、要求按设计够高线整理成倾斜面二、要求按设计够高线整理成倾斜面3.3.在地形图上绘小方格在地形图上绘小方格 (一一 般取般取2 2厘米厘米边长)，编号；号；4.4.计算方格顶点的填挖值计算方格顶点的填挖值(挖挖 为+,+,填填为-)-)：填挖值填挖值=方格顶点的原地面标高方格顶点的原地面标高-方格顶点的设计地面标高方格顶点的设计地面标高 5.5.计算每格填、挖土方量；计算填、挖土方总量。计算每格填、挖土方量；计算填、挖土方总量。52474849505111 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系

30、4711 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系48将地面整理为倾斜面将地面整理为倾斜面n将将原原地地形形整整理理成成某某一一坡坡度度的的倾倾斜斜面面，一一般般可可根根据据挖挖、填平衡的原则，绘制出设计倾斜面的等高线。填平衡的原则，绘制出设计倾斜面的等高线。n有有时时要要求求所所设设计计的的倾倾斜斜面面必必须须包包含含某某些些不不能能改改动动的的高高程点程点(称设计倾斜面的控制高程点称设计倾斜面的控制高程点)，n例例如如已已有有道道路路的的中中线线高高程程点点，永永久久性性或或大大型型建建筑筑物物的的外墙地坪高程等。外墙地坪高程等。n如如图图所所示示，设设A、B、C三三点点为为控控制制

31、高高程程点点，其其地地面面高高程程分分别别为为54.6m、51.3m和和53.7m。要要求求将将原原地地形形整整理理成成通通过过A、B、C三三点点的的倾倾斜斜面面，其其土土方方量量的的计计算算步步骤骤如下：如下：11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系49n 确定设计等高线的平距确定设计等高线的平距n过过A、B二二点点作作直直线线，用用比比例例内内插插法法在在AB直直线线上上求求出出高高程程为为54、53、52m各各点点的的位位置置，也也就就是是设设计计等等高高线线应应经经过过AB直直线线上上的的相相应应位位置置，如如d、e、f、g等点。等点。n 确定设计等高线的方向确定设计等高线

32、的方向n在在AB直直线线上上比比例例内内插插出出一一点点k，使使其其高高程程等等于于C点点的的高高程程53.7m。过过kC连一直线，则连一直线，则kC方向就是设计等高线的方向。方向就是设计等高线的方向。n 插绘设计倾斜面的等高线插绘设计倾斜面的等高线n过过d、e、f、g各各点点作作的的平平行行线线(图图中中的的虚虚线线)，即即为为设设计计倾倾斜斜面面的的等等高高线线。过过设设计计等等高高线线和和原原同同高高程程的的等等高高线线交交点点的的连连线线，如如图图中中连连接接1、2、3、4、5等等点点，就就可可得得到到挖挖、填填边边界界线线。图图中中绘绘有有短短线线的的一一侧侧为填土区，另一侧为挖土区。为填土区，另一侧为挖土区。n 计算挖、填土方量计算挖、填土方量n与与前前面面的的方方法法相相同同，首首先先在在图图上上绘绘制制方方格格网网，并并确确定定各各方方格格顶顶点点的的挖挖深深和和填填高高量量。不不同同之之处处是是各各方方格格顶顶点点的的设设计计高高程程是是根根据据设设计计等等高高线线内内插插求求得得的的，并并注注记记在在方方格格顶顶点点的的右右下下方方。其其填填高高和和挖挖深深量量仍仍注注记记在在各各顶点的左上方。挖方量和填方量的计算和前面的方法相同。顶点的左上方。挖方量和填方量的计算和前面的方法相同。11 一月 2023 湖北工业大学土建学院测量工程系50同学们再见!