第一篇 工程建设中地形信息的获取和应用 第一章工程建设对地形图的要求与应用 §1-1地形图在工程建设规划设计阶段的作用 一般的工程建设可分为规划设计，建筑施工和运营管理3个阶段。为进行工程建设的规 划设计，必须对工程建设所在地的地形、地质和水文地质条件等有充分的了解，为此要进行勘 察工作，其中测绘工作主要是地形图的测绘，为工程建设的规划设计提供地形图。 工程建设的规划设计通常可分选址、初步设计和施工设计3个阶段。各阶段的目的及任 务不同，内容也有所不同，而就与测绘工作的关系来说，其各设计阶段涉及地域的大小不同，对 地形信息详细程度的要求不同，因而各设计阶段所需地形图的比例尺的大小就不同。在选址 和初步设计阶段一般使用1：5000至1：100000的地形图，我国大部分地区已测制了比例尺 为1：10000至1：50000的地形图，在选址和初步设计阶段应尽量利用已有的地形图。在施 工设计阶段需要详细设计各建筑物的细部，要求更大比例尺的地形图，如比例尺为1：500至 1：2000的地形图。这些地形图通常是按照设计需要的范围实地进行测绘，大面积的测图（如 大型水利枢纽、铁路)采用摄影测量方法，而中小范围的测图通常采用地面数字测图方法。 我国蕴藏着极为丰富的水利资源，为开发与利用水利资源，必须兴建水工建筑物，例如拦 河坝、水闸、船闸、渠道、运河、港口码头等。对于一条河流或一个流域而言，首先应该有一个综 合开发利用的全面规划，进行梯级开发，合理地选择水利枢纽的位置和分布，以使其在发电、航 运、防洪及灌溉等方面都能发挥最大的效益。这时应该有全流域的比例尺为1：50000或 1:100000的地形图，以及水面和河底的纵断面图，以便研究河谷地貌的特点，探讨各个梯级 中水利枢纽水头的高低、发电量的大小、回水的分布情况以及流域的面积与水库的库容等，并 确定各主要水利枢纽的形式和建造的先后次序。 对于某一个水利枢纽工程而言，拦河坝是一项主要工程，坝址的选择主要决定于地形和地 质条件，河谷最窄而岩层良好的河段是最可能建坝的地方。建坝以后，在河流的上游形成水 库。水库的库容与淹没面积的大小取决定于地形与蓄水高度。为了进行水库的设计，需要比 例尺为1：10000至1：50000的地形图，以确定水库的淹没面积，库容和有效库容，制订城镇 居民的迁移和交通线改建规划，设计库岸的防护工程、航道及码头的位置。在研究这些问题时 对地形图的要求并不完全一致，有些项目（如计算库容）需要整个库区范围内同一精度的地形 图，而另一些项目（如防护工程的设计）则需要局部地区有较高精度的地形图。因此，为了满足 各种用图项目的需要，测图工作应该有计划有区别地进行。 在水利枢纽工程的初步设计阶段，在可能布设枢纽工程的全部地区，也应有比例尺为 1:10000的地形图，以便正确地选择坝轴线的位置。坝轴线选定以后，就应在这个划定的枢 纽布设地区提供比例尺为1：2000至1：5000的地形图，以研究枢纽工程主要建筑物的布置 ▣碰▣ 扫描全能王创建 尚
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第一章工程建设对地形图的要求与应用 9 方案。这些主要建筑物包括：拦河坝、发电厂，通航建筑物、交通运输线、施工围堰和导流建筑 物、住宅区以及其他的辅助建筑物。在施工设计阶段，在坝区、厂房地区，船闸闸室、引水渠渠 道以及引水隧洞的进口等处应测绘比例尺为1：1000（有时需1：500）的地形图，以便详细地 设计该工程各部分的位置与尺寸 城市建设是按照城市的总体规划和详细规划进行的。对于城市总体规划、工程项目规划 设计，需要比例尺为1：5000至1：10000的地形图。对于小区规划、工程项目的初步设计需 要比例尺为1：2000的地形图。对于工程项目的施工设计需要比例尺为1：500或1：1000 的地形图。城市地下铁道工程除需要地面地形图外，还需要沿线的地下管线测量资料。为满 足城市建设的需要，城市地形图必须经常地进行更新。 在工业企业的建筑设计中，各种大比例尺地形图是必不可少的基础资料之 。在改建、扩 建现有的工业企业时，还需提供一些已有建筑物轮廓点的解析坐标和高程。在总平面图设计 时，必须考虑地形条件，安排好各建筑物之间的相互关系。地形图资料是设计定点、定位、定 向、定坡以及计算工程量的主要依据。设计人员只有全面掌握了正确可靠的自然地理、资源以 及经济条件等基础资料后，才有可能根据工艺流程和投资限额，正确合理地进行设计。因此 基础资料是否正确和适用，将直接影响到工业企业的设计质量。 铁路、公路建设的最初阶段是收集有关设计线路方案的资料，需要的地形资料是比例尺为 1:10000至1：50000的地形图。经过方案研究，提出方案研究报告，确定可能的几个线路 方案。方案确定后，即进行线路勘测设计工作，其中测量分为初测和定测。初测通常采用摄影 测量方法测绘比例尺为1·2000的地形图。定测中要进行中线测量和线路的纵横断面图测 绘。关于线路勘测将在第二章中详细叙述。 隧道和桥梁一般是铁路、公路线上的关键性工程。对于中小型桥隧工程，往往先决定线路 方向和位置，再考虑地形、地质条件，然后确定隧道与桥梁的位置。而大型桥隧工程，首先要考 虑地形、地质及水文等条件来确定它们的位置，然后再决定与它们连接路线的走向及位置。对 于大型桥梁，首先在比例尺为1：10000至1：50000的地形图上研究，然后结合实地踏勘，提 出桥址的几个可能的比较方案。在初步设计阶段，其目的是要对几个可能的比较方案进一步 加以比较，以确定一个最优的设计方案。为此，需要提供更为详细的地形、水文及其他资料，作 为方案比较的依据，同时也供设计桥梁及其附属结构物之用。为设计桥梁需要提供的地形资 料有：桥菠线跨河长度、桥址纵断面图、比例尺为1：2000至1：10000的桥渡位置图、比例尺 为1：500至1：2000的桥址地形图及水下地形图， 城市地下铁道工程建设的初步设计阶段，采用比例尺为1：2000或1：5000的城市地形 图，以选定线路的布置。对于地铁车站、竖井以及用明挖法施工地区，还需要该地区的比例尺 为1：500的地形图。为了施工设计，要沿者设计线路施测比例尺为1：500的带状地形图和 地下管线图。 在矿山建设中，工业场地布置，地质填图都需要大比例尺地形图。地形图是地质填图的底 图，将地质要素及工程位置用相应的符号展绘在地形图上，按地质点圈绘地质界线，形成地形 地质图。在地形地质图上做剖面，进行储量计算，同时把地下资源的质量、储量、范围搞清楚， 绘制成矿图，作为采矿设计的依据。通常用比例尺为1·1000至1：5000的图作储量计算和 提交地质报告，用比例尺为1：500或1·1000的图作工业场地布置，用比例尺为1：500的 图作井口设计和地下巷道布置。 扫描全能王创建
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10 第一篇工程建设中地形信息的获取和应用 港口码头的设计一般分为两个阶段，即初步设计阶段和施工设计阶段。在初步设计阶段，需 要有关地区的比例尺为1：1000或1：2000的陆上地形图和水下地形图，以便布置铁路枢纽、仓 库、码头、船坞、防波堤以及其他的一些附属建筑物，并且进行方案比较。在施工设计阶段，需要 比例尺为1：500或1：1000的地形图，以便进一步精确地确定建筑物的位置和尺寸 测绘资料要满足工程建设规划设计的需要，其主要质量标准有：地形图的精度、比例尺和 测绘内容的取舍适度等。要合理解决这些问题，使得既能充分地满足规划设计的要求，又能使 测绘工作经济合理，这就要根据设计工作所使用地形资料的具体情况进行分析，制订测绘 计划。 目前，工程建设规划设计基本上采用计算机辅助设计，因此，为工程建设规划设计所提供 的地形图也需要是数字地形图。现在地面测图和摄影测量测图都已采用数字测图方法，测制 的地形图就是数字地形图。对于原来测制在图纸上的地形图可采用地形图数字化的方法，生 成数字地形图。在很多设计部门已建立了工程信息系统，如城市地理信息系统，矿山地理信息 系统等，测绘资料是工程信息系统的一个子系统。 §1-2大比例尺地形图的精度分析 在工程建设中，工程规划或方案设计所用的地形图比例尺较小，通常利用现有的地形图资 料，而一般工程勘测所进行的测图工作，绝大多数是为满足初步设计和施工设计所需要的大比例 尺地形图。根据这种情况，这里仅讨论大比例尺(1：500、1：1000,1：2000)地形图的精度。 现行规范对大比例尺地形图精度的规定 《1:500、1:1000,1:2000地形图平板仪测量规范》(GB/T16819-1997)规定地形图 的精度：图上地物点相对于邻近图根点的平面位置中误差，不应超过表1-1中的规定。等高线 插求点相对于邻近图根点的高程中误差不应超过表1-2中的规定。 表11围上地物点平面位置中误差 单位：mm 地形类别 平地、丘陵地 山地、高山地 中误差 0.6 0.8 注：城镇建筑区或工矿建筑区的中误差按平地要求。 表1-2等高线插求点的高程中误差 地形类别 平地 丘陵地1 山地 高山地 中误差（等高距） 1/2 2/3 1 《工程测量规范(GB50026一93)规定地形图的精度：地形图图上地物点相对于邻近图根 点的位置中误差应符合表13中的规定。等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差，应 符合表1-4中的规定 表13图上地物点的点位中误差 单位：mm 区战米冠 点位中误差 般地区 0.8 城镇居住区、工矿区 扫描全能王创建
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第一章工程建设对地形图的婴求与应用 11 表14等高线插求点的高程中误差 地形光西 平坦地 丘陵地 山地 高山地 高程中误老 (等高距) 23 《1:500,1:1000,1:2000地形图航空摄影测量外业规范)(GB7391一87)规定地形图 的精度：图上地物点对最近野外平面控制点或平高控制点的平面位置中误差，不应超过表1-5 中的规定，地形图上等高线对邻近高程控制点的高程中误差，不应超过表1-6中的规定。 表15地物点的平面位置中误差 单位：mm 地形类别 地物点平面位置中误差 平地、丘陵地 0.6 山地，高山炮 0.5 表16等高线的高程中误差 单位：m 地形类别 等高钱中误差 11500 11100 112000 平地 0.25 0.25 0 (0.5) (0.5) 丘陵地 0.5 (0.25) 0.7 0.7 山地 0.7 10 15 高山地 10 20 2.0 《城市测量规范(C8一99)规定地形图的精度：图上地物点相对于邻近图根点的点位中 误差与邻近地物点间距中误差，应符合表17中的规定。等高线插求点相对于邻近图根点的 高程中误差，应符合表1-8中的规定 表17地物点的点位中误差与间距中误差 单位：mm 地区分 点位中误差 邻近地物点间距中误差 城市建区和平的，后陵 山地、高山地和设站施测困难的旧街坊内部 ≤0.75 0.6 表18等高线插求点的高程中误差 地形分类 平地 丘陵地 山地 高山地 高程中误差 (等高距) ≤1/3 ≤1/2 ≤2/3 61 城镇居住区的地形图，要求提供给各部门使用，保留时间长达数十年。这种图需经常修 测，要求原图精度略有储备。城镇居住区应保留的建筑物对新建筑物的制约是比较强的，则要 求图面位置较准确，以避免与设计的间距连接关系有较大的出人。工程建设应用的大比例尺 地形图往往用作土方计算，这要求地表高程点有较高的高程精度。 二、平板仪测图的地形图精度 目前，平板仪测图方法已被数字测图方法所代替，原有的地形图已通过地形图数字化成为 数字地形图保存在数据库中。这些经地图数字化的地形图，其地形图的精度仍是平板仪测图 方法所得地形图的精度。 扫描全能王创建
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12 第一篇工程建设中地形信息的获取和应用 (一)地形图平面位置的精度 地形图平面位置的精度可用地物点相对于邻近图根点的点位中误差来衡量。在平板仪测 图中，多数的地物点从图根点上直接测定。在图上，用图根点直接测定的地物点平面位置的中 误差来源主要有：图根点的点位中误差m,图根点测定地物点距离产生的中误差m,测定方 向产生的中误差m,以及地物点的刺点中误差m:,则地物点平面位置的中误差m,为 m。=√m+m十m十m 图根点的点位中误差包括图根点的测量中误差和图根点的展绘中误差，m,约为0.2mm, 图根点测定地物点距离产生的中误差，对于不同比例尺、不同的测量方法、不同的地形情 况有所不同，其距离中误差列于表1-9中。 表19测定地物点距离产生的中误差 单位：mm 地形类别 中误差网 1￥500 11000 12000 平地、丘陵地 0.2(量距) 0.28(视距) 0.25(视距) 山地、高山地 0.62(视距) 0.49(视距) 0.42(视距) 图根点测定地物点方向产生的中误差可表示为 m,=S 式中，m,为方向中误差，可取m.=6:S为距离.假定S=100m,则m,=0.17mm 地物点的刺点中误差可取0.2mm 综合各项中误差，可得到用图根点直接测定的地物点平面位置的中误差，如表1-10所示。 表1-10国根点直接测定的地物点平面位置的中误差 单位：mm 中误差m 地形类别 1:500 1:1000 1t2000 平地、丘陵地 0.39 043 040 山地、高山地 0.73 0.61 0.54 以上得到的地物点平面位置的中误差是指在地形原图上的中误差，要是工业企业的设计 在复制图上进行，还应考虑复制过程中图纸的变形误差。根据生产单位的经验，此项误差大约 为0.3mm。经地形图数字化后地物点平面位置的中误差会适当增大，相对于工作底图，数字 化后的线划误差大约为0.2mm. (二)地形图高程的精度 地形图高程的精度，是根据地形图按等高线所求得的任意一点高程相对于邻近图根点的 高程中误差来衡量的。因此，地形图的高程精度是指等高线所表示的高程精度。影响地形图 高程精度的因素对大比例尺地形图来说，主要有：测定地形点的高程误差、地形概括误差和勾 绘等高线的误差。这些误差与地面的坡度和地面的起伏不平有关。随着地面的坡度增大，测 量高程误差会显著加大。实际地面是起伏不平的，而在测图时则将相邻两个地形点间的不规 则曲线视为直线，由此而引起的高程误差称为地形概括误差。地形点的间距愈大，则地形概括 误差就愈大。因此，要提高地形图高程的精度，除提高测量高程精度外，还要加大地形点的 密度。 扫描全能王创建
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