接上期【干货】地形图概述,测绘新手必看!(上)
(二)国家标准分幅
2. 梯形分幅
梯形分幅是以大地坐标(经纬度)为基准进行的分幅,相对矩形分幅更为复杂。主要的分幅编号思路是:1:100万地形图按国际分幅标准进行分幅和编号,其余大于1:100万比例尺的地形图在1:100万图幅内按一定的经纬度格网值进行分幅,并以其在1:100万地形图中的行列号进行编号。
1:100万地形图的分幅方式是按经差6°纬差4°进行分幅。纬度从赤道开始,每4°为一行,至88°,南北半球各22行,依次编号为A、B、C……V。经度由东(西)经180°经线向东每6°为一列,全球共60列,编号为1-60。1:100万图幅按行列号进行编号,例如首都北京所在的1:100万图幅编号为J50。我国1:100万地形图的分幅和编号情况如下图所示:
图4 我国1:100万地形图分幅和编号
1:50万~1:5000地形图的分幅在1:100万图幅内按一定的经纬度格网进行分幅。具体分幅规则如下:
1:50万图幅:经差3°、纬差2°(2行2列);
1:25万图幅:经差1°30′、纬差1°(4行4列);
1:10万图幅:经差30′、纬差20′(12行12列);
1:5万图幅:经差15′、纬差10′(24行24列);
1:2.5万图幅:经差7′30″、纬差5′(48行48列);
1:10000图幅:经差3′45″、纬差2′30″(96行96列);
1:5000图幅:经差1′52.5″、纬差1′15″(192行192列)。
1:50万~1:5000图幅编号是以1:100万图幅编号为基础,采用行列编号方法。图幅号由1:100万图幅号、比例尺代码(见表1)和行列号组成。行号由上到下,列号由左到右进行编号,分别用3位阿拉伯数字表示,依次为001,002,003……。例如某幅1:1万地形图表示为K50G034067。
表1 1:50万~1:500比例尺代码
由于1:2000、1:1000、1:500地形图极少采用梯形分幅和编号的方法,因此这里不再详细展开。如果实际需要,可参照《国家基本比例尺地形图分幅和编号》(GB/T 13989-2012)。
五、地形图的测绘方法
地形图的测绘是测绘工作的核心内容之一。随着技术的不断发展,地形图的测绘方法也日益多样化。总体来说,地形图的测绘方法可以分为实地测绘和摄影测量两大类。
(一)实地测绘
实地测绘是传统的地形图测绘方法,通过在实地进行测量,获取地形信息并绘制地形图。这种方法能够达到较高的精度,尤其适用于大比例尺地形图的测绘。
1. 平板测图
在全站仪广泛应用之前,平板测图是主要的实地测绘方法。平板测图分为大平板测图和经纬仪配合小平板测图两种方式。这两种测图方法现在基本已经绝迹,但在过去曾广泛应用于地形图测绘。平板测图方法虽然难度较大,但对地形图的理解很有帮助。
2. 数字化地形图测绘
随着全站仪的出现,数字化地形图测绘方式迅速取代了平板测图。利用全站仪配合测距棱镜外业实测地形图碎部点(特征点)的坐标,内业将外业采集的碎部点展绘到专业绘图软件中,编绘成标准地形图成果。当时数字化地形图测绘使用的软件大多是在AutoCAD基础上开发的,其中最常用的是南方公司的CASS软件。
(二)摄影测量
摄影测量方法包括航空摄影测量、航天摄影测量、倾斜摄影测量等。航空摄影测量方法最早使用,最初主要用于1:10000、1:50000基本比例尺地形图测绘,后来大比例尺地形图测绘也广泛采用。采用航空摄影测量的方法测绘地形图较实测的方法能够减少外业工作量,外业主要工作是像控点测量和调绘,内业进行空三加密、立体测图、地形图编辑等工作。
1. 航空摄影测量
航空摄影测量是利用飞机或其他飞行器搭载摄影设备,对地面进行拍摄,获取影像数据,再通过影像处理和立体测图技术生成地形图。随着无人机技术的快速发展,利用无人机进行航空摄影比传统大飞机更加便捷,还可以降低成本,现在已经成为航空摄影的主流方式。
2. 航天摄影测量
航天摄影是利用立体卫星影像进行地形图测绘,与航空摄影测量原理基本相同,主要用于1:10000、1:50000比例尺地形图测绘。高分7号卫星是国内发射的最新立体卫星,主要用于1:10000比例尺地形图测绘,可以代替航空摄影测量的方式。
3. 倾斜摄影测量
倾斜摄影是近几年发展起来的一种新技术,对地物从多个角度进行拍摄,可以建立比较完整的三维立体模型。与航空摄影和航天摄影相比,倾斜摄影建立的立体像对更清晰、更直观,可以直接裸眼进行量测,采集地形图要素,生成地形图。
六、地形图的主要规格指标
地形图的质量和精度是其能否有效应用的关键因素。因此,地形图的测绘和使用都需要遵循严格的技术规格和标准。其中,比例尺和地形类别是地形图最重要的两个技术规格,其他指标如位置精度、等高距等都是基于这两个规格来确定的。
(一)比例尺
比例尺是地形图的重要特征之一,它表示地图上的距离与实际地面距离的比例关系。比例尺越大,表示的内容越详细,精度越高;比例尺越小,表示的内容越概括,精度相对较低。例如,1:500比例尺的地形图可以精确到厘米级别,适用于城市规划和工程设计;而1:100万比例尺的地形图则主要用于宏观的地理研究和区域规划。
(二)地形类别
国家基本比例尺地形图的地形类别按地面坡度分为四类:平地、丘陵地、山地、高山地。一幅地形图的地形类别通常以图内大部分的坡度为准。在实际应用中,地形类别的划分对于确定等高距和测绘精度要求非常重要。例如,平地的等高距可能为0.5米,而高山地的等高距可能为5米。
(三)精度要求
地形图的精度要求包括平面位置精度和高程精度两个方面。
1. 平面位置精度
地形图中地物点相对临近平面控制点(图根点及以上)的平面位置中误差不应大于规定值。例如,在1:1000比例尺的地形图中,平面位置中误差应小于0.1米。中误差是若干点位误差的均方根值,即若干个点位的误差值先逐个平方再求和,除以点数取平均值,再将该平均值开方。每个点位的误差值不得超过2倍中误差(限差),超过限差的点被认为是粗差,粗差过多将直接判定精度不合格。
2. 高程精度
地形图的高程精度按等高线高程中误差和高程注记点高程中误差两方面进行统计。等高线高程中误差和高程注记点高程中误差分别不应大于规定值。例如,在1:1000比例尺的地形图中,等高线高程中误差应小于等高距的1/10。如果等高距为1米,则高程中误差应小于0.1米。
(四)控制点测量
在地形图实测时,通常需要先测设图根控制点。利用摄影测量的方法测绘地形图时,也需要测量像控点。图根控制点和像控点一般采用GNSS RTK的方式,也可采用测距导线进行测量。它们的精度要求相同,平面位置中误差应小于图上0.1毫米,例如在1:1000比例尺的地形图中,图根点或像控点的平面位置中误差应小于0.1米;高程中误差应小于等高距的1/10,例如等高距为1米时,高程中误差应小于0.1米。
七、地形图成果
随着数字化测绘技术的发展,地形图的成果形式也日益多样化。现代地形图测绘不仅能够生成传统的纸质地形图,还可以生成多种数字地形图产品,这些产品在不同领域有着广泛的应用。
(一)数字线划图(DLG)
数字线划图(DLG)是地形图的一种数字化表达形式,内容主要包括定位基础、水系、居民地及设施、交通、管线及附属设施、境界与政区、地貌、植被与土质、注记等九大类地形要素及其属性。DLG具有易于存储、传输和更新的特点,广泛应用于城市规划、工程建设、资源管理等领域。
(二)数字高程模型(DEM)
数字高程模型(DEM)是采用规格格网点格网描述地面高程信息的数据集。DEM可以用于地形分析、洪水模拟、视线分析等多种应用。通过DEM,可以直观地展示地形的起伏变化,为地理信息系统的分析和决策提供重要的数据支持。
(三)数字正射影像图(DOM)
数字正射影像图(DOM)是地表航空航天影像经垂直投影而生成的影像,可以是全色、彩色或多光谱影像。DOM具有直观性强、信息丰富等特点,广泛应用于城市规划、土地利用、环境监测等领域。与传统的地形图相比,DOM能够提供更加直观的地理信息,帮助用户更好地理解和分析地形地貌。
八、地形图的应用与展望
地形图作为测绘行业的基础产品,在国防军事、国民经济和社会发展等各个领域都发挥着重要的作用。随着技术的不断进步,地形图的应用范围也在不断拓展。
(一)在国防军事中的应用
在军事领域,地形图是军事行动的重要依据。它能够为军事指挥官提供详细的地形信息,帮助他们制定战略战术,选择最佳的行军路线和作战位置。例如,在现代战争中,高精度的数字地形图可以与卫星影像、无人机侦察数据相结合,为军事行动提供全方位的地理信息支持。
(二)在国民经济中的应用
在国民经济领域,地形图广泛应用于城市规划、工程建设、资源开发、环境保护等多个方面。例如,在城市规划中,大比例尺地形图可以帮助规划师精确地设计道路、建筑和其他基础设施的位置;在工程建设中,地形图可以为施工图设计和运营管理提供基础数据;在资源开发中,地形图可以帮助决策者了解区域内的地形地貌和资源分布情况,从而制定合理的开发策略。
(三)未来展望
随着测绘技术的不断发展,地形图的精度和应用范围将进一步提高和拓展。例如,无人机测绘技术的普及将使地形图的测绘更加高效和便捷;三维地形图的广泛应用将为城市规划和工程建设提供更加直观的地理信息支持;地理信息系统的不断发展将使地形图的应用更加智能化和自动化。
总之,地形图作为测绘行业的核心产品,将在未来的发展中继续发挥重要的作用。测绘新手们需要深入学习地形图的相关知识,掌握先进的测绘技术,为测绘事业的发展贡献自己的力量。
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