《第九章-地形圖的應(yīng)用ppt課件(全).ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第九章-地形圖的應(yīng)用ppt課件(全).ppt（36頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、第九章 地形圖的應(yīng)用,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 地形圖應(yīng)用的基本內(nèi)容 第三節(jié) 面積和體積計(jì)算第四節(jié) 數(shù)字高程模型及應(yīng)用 第五節(jié) 地圖數(shù)據(jù)庫(kù),第一節(jié) 概述,傳統(tǒng)地形圖 通常是繪制在紙上的，它具有直觀性強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但也存在易損、不便保存、難以更新等缺點(diǎn)。 數(shù)字地形圖 是以數(shù)字形式儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)上的地形圖。,數(shù)字地形圖具有高度的現(xiàn)勢(shì)性。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字地形圖可以實(shí)現(xiàn)用手工無(wú)法做到的許多數(shù)據(jù)處理工作，從而大大地拓寬了地形信息的應(yīng)用范圍。 數(shù)字地形圖全面提供幾何圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、要素拓?fù)潢P(guān)系等，按照用途可分為空間數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品和地圖制圖數(shù)字產(chǎn)品。過(guò)去，人們?cè)诩堎|(zhì)地形

2、圖進(jìn)行的各種量測(cè)工作，利用數(shù)字地形圖同樣能完成，而且精度高、速度快。 利用數(shù)字地形圖，可以建立數(shù)字高程模型(DEM)。,第二節(jié) 地形圖應(yīng)用的基本內(nèi)容,一、量取圖上點(diǎn)的坐標(biāo)值,式中，xa、ya 為P點(diǎn)所在方格西南角點(diǎn)的坐標(biāo)。如考慮圖紙伸縮變形的影響 ，按下式計(jì)算 P 點(diǎn)坐標(biāo)：,式中，ab、ad 和 l 的單位為厘米，af 和 ae 的單位為米。,二、量測(cè)兩點(diǎn)間的距離,分別量取兩點(diǎn)的坐標(biāo)值，然后按坐標(biāo)反算公式計(jì)算兩點(diǎn)間的距離。 當(dāng)量測(cè)距離的精度要求不高時(shí)，可以用比例尺直接在圖上量取或利用復(fù)式比例尺量取兩點(diǎn)間的距離。三、量測(cè)直線的坐標(biāo)方位角 先量取直線兩端點(diǎn)的平面直角坐標(biāo)，則可用坐標(biāo)反算公式求出該直

3、線的坐標(biāo)方位角。 若量測(cè)精度要求不高時(shí)，可用量角器直接在圖上量測(cè)直線的坐標(biāo)方位角。,四、確定地面點(diǎn)的高程和兩點(diǎn)間的坡度,如果所求點(diǎn)恰好位于某一等高線上，則其高程與所在等高線的高程相同。,如果所求點(diǎn)不在等高線上,式中，Hm 為m點(diǎn)的高程，h為等高距。坡度，是指直線兩端點(diǎn)間高差與其平距之比，以 i 表示。,坡度 i 一般用百分率%或千分率表示，上坡為正；下坡為負(fù)。,五、按指定方向繪制斷面圖,為了明顯地表示地面的起伏變化，高程比例尺常為水平距離比例尺的10倍20倍。 為了正確地反映地面的起伏形狀，方向線與地性線（山脊線、山谷線）的交點(diǎn)必須在斷面圖上表示出來(lái)，以使繪制的斷面曲線更符合實(shí)際地貌，其高程可

4、按比例內(nèi)插求得。,六、確定匯水面積,匯集水流量的區(qū)域面積稱(chēng)為匯水面積。,山脊線亦稱(chēng)為分水線。 雨、雪水是以山脊線為界流向兩側(cè)的， 匯水面積的邊界線是由一系列的山脊線連接而成。量算出該范圍的面積即得匯水面積。,七、按限制坡度選線,在道路、管道等工程設(shè)計(jì)時(shí)，要求在不超過(guò)某一限制坡度條件下，選定最短線路或等坡度線路?？筛鶕?jù)下式求出地形圖上相鄰兩條等高線之間滿(mǎn)足限制坡度要求的最小平距。,式中，h0 為等高線的等高距, i 為設(shè)計(jì)限制坡度， M為比例尺分母。,八、根據(jù)等高線整理地面,例1 把圖示地區(qū)整理成高程為201.7m的水平場(chǎng)地,確定填挖邊界線圖上201.7m高程的等高線即為填挖邊界線。在201.7

5、m高程等高線上的各點(diǎn)處不填不挖；不在201.7m高程等高線上的各點(diǎn)處就需要填或挖。,八、根據(jù)等高線整理地面,如圖示，要通過(guò)實(shí)地上A、B、C三點(diǎn)筑成一傾斜平面。此三點(diǎn)的高程分別為152.3m、153.6m、150.4m。這三點(diǎn)在圖上的相應(yīng)位置為a、b、c。,例2. 把地表面整理成傾斜平面,傾斜平面上的等高線是等距的平行線。,1)確定設(shè)計(jì)等高線的平距2)確定設(shè)計(jì)等高線的方向,八、根據(jù)等高線整理地面,例2. 把地表面整理成傾斜平面3）插繪設(shè)計(jì)傾斜面的等高線,通過(guò)d、e、f 各點(diǎn)作與 ak 平行的直線，就得到傾斜平面上的設(shè)計(jì)等高線。這些等高線在圖中是用虛線表示的。,八、根據(jù)等高線整理地面4）確定填挖邊

6、界線,在圖上定出設(shè)計(jì)等高線與原地面上同高程等高線的交點(diǎn)，即得到不填不挖點(diǎn)（也稱(chēng)為零點(diǎn)），用平順的曲線連接各零點(diǎn)，即得到填挖邊界線。,八、根據(jù)等高線整理地面,圖中有陰影的部分表示應(yīng)填土的地方，而其余部分表示應(yīng)挖土的地方。 如在M 點(diǎn)，實(shí)際地面高程為 151.2m而該處設(shè)計(jì)高程為150.6m，因此 M 點(diǎn)必須挖深 0.6m。,4）確定填挖邊界線,第三節(jié) 面積和體積計(jì)算,若待量算面積的圖形為規(guī)則的幾何圖形，例如矩形、三角形、梯形等，可量測(cè)其幾何要素，用相應(yīng)的幾何面積計(jì)算公式計(jì)算其面積。,一、面積量算 1.幾何圖形法,為保證量算精度，所劃分三角形的底高之比以接近11為最好。在圖上量測(cè)圖形幾何要素長(zhǎng)度，

7、最好使用復(fù)式比例尺。,一、面積量算,2.坐標(biāo)解析法 坐標(biāo)解析法是按多邊形各頂點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算其面積的方法。,若圖形為n邊形，則面積計(jì)算公式的一般形式為：,式中下標(biāo)為多邊形各頂點(diǎn)的序號(hào)。,一、面積量算,3.方格法 利用繪有邊長(zhǎng)為1mm或2mm正方形網(wǎng)格的透明模片（或透明紙），蒙圖數(shù)格量算面積的方法，稱(chēng)為方格法。,若破格數(shù)估計(jì)在30個(gè)以上，則可采用半格計(jì)數(shù)法，直接數(shù)出破格數(shù)，每個(gè)破格以0.5格計(jì)算，算出全部所占的單格數(shù)。,圖形面積可按下式計(jì)算：,式中S為圖形面積，n為單格數(shù)，C為單格所代表的實(shí)地面積。,一、面積量算,4.平行線法 利用刻有間距h=1mm或2mm平行線組的透明模片，將其覆蓋在待量算的圖形

8、上量算面積的方法，稱(chēng)為平行線法又稱(chēng)積距法。,1,圖形被平行線分割成若干個(gè)等高的近似梯形，用分規(guī)和比例尺量取圖形輪廓線內(nèi)各平行線的長(zhǎng)度，將其累加后乘以梯形的高（平行線間距h），即得到圖形的面積：,一、面積量算,5.求積儀法,求積儀是一種專(zhuān)門(mén)供圖上量算面積的儀器。優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便、速度快、適用于任意曲線圖形，且能保證一定的精度。 下圖為KP-90N型動(dòng)極式電子求積儀 。,二、體積計(jì)算,1. 根據(jù)等高線計(jì)算體積,設(shè)F0、F1、F2及F3為各等高線圍成的面積，h為等高距，hk為最上一條等高線至山頂?shù)母叨取?總的體積:,二、體積計(jì)算,2.帶狀土工建筑物土石方量算 在地形圖上求路基、渠道、堤壩等帶狀土工建筑

9、物的開(kāi)挖或填筑土(石)方,可采用斷面法。 量算各橫斷面的面積為Si，則第i段的體積為：,帶狀土工建筑物的總體積為：,二、體積計(jì)算,3.土地平整的填挖土石方計(jì)算 根據(jù)地形圖來(lái)量算平整土地區(qū)域的填挖土石方，常采用方格法。 在平整土地的范圍內(nèi)按一定間隔d (一般為520m)繪出方格網(wǎng)，量算各方格角點(diǎn)的地面高程。,如果要將該區(qū)域平整成水平面，并要求挖方與填方大致平衡，可按下列步驟進(jìn)行：（1）計(jì)算設(shè)計(jì)高程,式中N表示總格數(shù)。按圖中數(shù)據(jù)計(jì)算的設(shè)計(jì)高程H0=20.1m。,3.土地平整的填挖土石方計(jì)算,（2）確定填挖邊界線 在圖上按設(shè)計(jì)高程內(nèi)插繪出20.1m的等高線（如圖中虛線），此線即為填挖邊界線。（3）計(jì)

10、算填挖高度 設(shè)地面高程為Hi，則各方格點(diǎn)的挖（填）高度為：,將計(jì)算結(jié)果注在地面高程的下面，正號(hào)表示挖土，負(fù)號(hào)表示填土。（4）計(jì)算各方格的填挖方量 根據(jù)方格四個(gè)角點(diǎn)的挖填符號(hào)不同，可選擇以下四種情況之一進(jìn)行計(jì)算。,四個(gè)角點(diǎn)均為填方或均為挖方,3.土地平整的填挖土石方計(jì)算相鄰兩個(gè)角點(diǎn)為填方，另外相鄰兩個(gè)角點(diǎn)為挖方，如圖 (a)所示：,三個(gè)角點(diǎn)為填方，一個(gè)角點(diǎn)為挖方，如圖(b)所示：,如果三個(gè)角點(diǎn)為挖方，一個(gè)角點(diǎn)為填方，則上、下兩計(jì)算公式等號(hào)右邊的算式對(duì)調(diào)。,3.土地平整的填挖土石方計(jì)算 相對(duì)兩個(gè)角點(diǎn)為連通的挖方，另外相對(duì)兩個(gè)角點(diǎn)為獨(dú)立的填方，如圖 (c)所示：,（5）計(jì)算總填、挖方量 將所有方格的

11、填方量和挖方量分別求和，即得總的填、挖土石方量。,如果相對(duì)兩個(gè)角點(diǎn)為連通的填方，另外相對(duì)兩個(gè)角點(diǎn)為獨(dú)立的挖方，則上、下兩計(jì)算公式等號(hào)右邊的算式對(duì)調(diào)。,第四節(jié) 數(shù)字高程模型及應(yīng)用,一、概述 數(shù)字高程模型DEM(Digital Elevation Model)，是以數(shù)字的形式按一定結(jié)構(gòu)組織在一起，表示實(shí)際地形特征空間分布的模型，是定義在X，Y域離散點(diǎn)（規(guī)則或不規(guī)則）上以高程表達(dá)地面起伏形態(tài)的數(shù)字集合。,當(dāng)該序列中各平面向量的平面位置呈規(guī)則格網(wǎng)排列時(shí)，其平面坐標(biāo)可省略，此時(shí)DEM就簡(jiǎn)化為一維向量序列，,二、數(shù)字高程模型的特點(diǎn),與傳統(tǒng)地形圖比較，DEM作為地形表面的一種數(shù)字表達(dá)形式有如下特點(diǎn)： 容易以

12、多種形式顯示地形信息,具有多比例尺特性。 精度不會(huì)損失。 便于存儲(chǔ)、更新、傳播和計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理,容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化。 特別適合于各種定量分析與三維建模。,三、DEM的表示方法,1.規(guī)則矩形格網(wǎng) 規(guī)則矩形格網(wǎng)（Grid）又稱(chēng)為高程矩陣。格網(wǎng)通常是正方形，每個(gè)格網(wǎng)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)二維數(shù)組和一個(gè)高程值，用這種方式描述地面起伏稱(chēng)為格網(wǎng)數(shù)字高程模型。 高程數(shù)據(jù)可直接由解析立體測(cè)圖儀從立體航空像片上定量測(cè)量，還可由規(guī)則或不規(guī)則離散數(shù)據(jù)點(diǎn)內(nèi)插產(chǎn)生。 規(guī)則格網(wǎng)的高程矩陣，可以很容易地用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，有利于計(jì)算等高線、坡度、坡向和自動(dòng)提取流域地形。 格網(wǎng)DEM的缺點(diǎn)： 不能準(zhǔn)確表示地形的結(jié)構(gòu)和細(xì)部， 在地形簡(jiǎn)

13、單地區(qū)存在大量冗余數(shù)據(jù)。,三、DEM的表示方法,2.不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN） 不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）是由不規(guī)則分布的數(shù)據(jù)點(diǎn)連成的三角網(wǎng)組成 。,不規(guī)則三角網(wǎng)能隨地形起伏變化的復(fù)雜性而改變采樣點(diǎn)的密度和決定采樣點(diǎn)的位置，因而能克服地形起伏不大地區(qū)產(chǎn)生數(shù)據(jù)冗余的問(wèn)題。同時(shí)還能按地形特征點(diǎn)，如山脊、山谷及其它重要地形特征獲得DEM數(shù)據(jù)。,采集DEM數(shù)據(jù)的方法有：全站儀野外數(shù)據(jù)采集，利用數(shù)字化儀或掃描儀對(duì)現(xiàn)有地形圖數(shù)字化，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方法、全球定位系統(tǒng)GPS、激光掃描和干涉雷達(dá)等。,四、數(shù)字高程模型的應(yīng)用,數(shù)字高程模型在許多領(lǐng)域，如測(cè)繪、土木工程、地質(zhì)、礦山工程、軍事工程，景觀建筑、道路設(shè)計(jì)、防洪減災(zāi)、

14、農(nóng)業(yè)、土地規(guī)劃、資源環(huán)境、通訊及地理信息系統(tǒng)等領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。 1）作為國(guó)家地理信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； 2）土木工程和礦山工程規(guī)劃與設(shè)計(jì)；工程中填、挖土方總量的計(jì)算 ； 3）為軍事目的而進(jìn)行的三維顯示； 4）景觀設(shè)計(jì)與城市規(guī)劃； 5）流水線分析、可視性分析；,四、數(shù)字高程模型的應(yīng)用,6）交通路線的規(guī)劃與大壩選址；由所建立的帶狀DEM內(nèi)插出現(xiàn)狀縱、橫斷面，自動(dòng)繪制公路帶狀地形圖、完成縱、橫斷面設(shè)計(jì)的計(jì)算與繪圖并可生成道路透視圖。 7）不同地表的統(tǒng)計(jì)分析與比較； 8）進(jìn)行地形屬性數(shù)據(jù)的計(jì)算，生成坡度圖、坡向圖、剖面圖、輔助地貌分析、估計(jì)侵蝕和徑流等； 9）作為背景疊加各種專(zhuān)題信息如土壤、土地利用及

15、植被覆蓋數(shù)據(jù)等，以進(jìn)行顯示與分析； 10）與GIS聯(lián)合進(jìn)行空間分析； 11）虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality)。,四、數(shù)字高程模型的應(yīng)用,12）利用數(shù)字高程模型制作透視立體圖是DEM的一個(gè)極其重要的應(yīng)用。,基于DEM制作的透視立體圖,第五節(jié) 地圖數(shù)據(jù)庫(kù),一、數(shù)據(jù)庫(kù)概念 數(shù)據(jù)庫(kù)是一種計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理技術(shù)，它是以一定的組織形式存儲(chǔ)在一起的互相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。,數(shù)據(jù)庫(kù)一般由三個(gè)基本部分構(gòu)成：（1）數(shù)據(jù)集。是數(shù)據(jù)庫(kù)的核心和管理對(duì)象。 （2）物理存儲(chǔ)介質(zhì)。 （3）數(shù)據(jù)庫(kù)軟件。核心是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS)。 地圖數(shù)據(jù)庫(kù)是在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的各種數(shù)字地圖及其管理軟件的集合。 地圖數(shù)據(jù)庫(kù)是地理信息系統(tǒng)的

16、重要組成部分。,二、地圖數(shù)據(jù),1.空間數(shù)據(jù) 空間數(shù)據(jù)也叫圖形數(shù)據(jù)，是用來(lái)表示地理物體的位置、形態(tài)、大小和分布特征諸方面信息。 地形圖空間數(shù)據(jù)可分為點(diǎn)數(shù)據(jù)、線數(shù)據(jù)、面數(shù)據(jù)和混合性數(shù)據(jù)四種類(lèi)型。 2.非空間數(shù)據(jù) 非空間數(shù)據(jù)又叫非圖形數(shù)據(jù)，主要包括專(zhuān)題屬性數(shù)據(jù)和質(zhì)量描述數(shù)據(jù)等。 3.時(shí)間因素 時(shí)間因素為地理信息增加了動(dòng)態(tài)性質(zhì)。,三、城市地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)分層,城市地圖數(shù)據(jù)庫(kù)是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的各種城市數(shù)字地圖及其管理軟件的集合。在城市地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中，地圖數(shù)據(jù)采取分層存儲(chǔ)。按地圖的要素內(nèi)容，各層分別為：,測(cè)量控制點(diǎn)、 居民地、 工礦建筑物、 交通、 管線、 水系、 境界、 地貌與土質(zhì)、 植被、 高程、 注記、 圖廓。,地籍圖的分層疊合,思考題,1.數(shù)字地形圖與傳統(tǒng)的紙質(zhì)地形圖有何不同？2.地形圖應(yīng)用的基本內(nèi)容有哪些？3.怎樣根據(jù)等高線確定地面點(diǎn)的高程？4.怎樣繪制已知方向的斷面圖？5.面積量算的方法有那幾種？各適用于何種場(chǎng)合？6.在地形圖上如何作土方計(jì)算？7.什么是數(shù)字高程模型？它有何特點(diǎn)？8.簡(jiǎn)述數(shù)字高程模型在工程中的應(yīng)用？,本章主要參考書(shū)目,1. 潘正風(fēng)，楊正堯，程效軍等.數(shù)字測(cè)圖原理與方法.武漢：