地形图的应用.docx
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地形图的应用
第九章地形图的应用
大比例尺地形图是建筑工程规划设计和施工中的重要地形资料。
特别是在规划设计阶段,不仅要以地形图为底图,进行总平面的布设,而且还要根据需要,在地形图上进行一定的量算工作,以便因地制宜地进行合理的规划和设计。
第一节
地形图的识读
为了正确地应用地形图,首先要能看懂地形图。
地形图是用各种规定的符号和注记表示地物、地貌及其它有关资料。
通过对这些符号和注记的识读,可使地形图成为展现在人们面前的实地立体模型,以判断其相互关系和自然形态这就是
地形图识读的主要目的。
一、图外注记识读
首先了解测图的年月和测绘单位,以判定地形图的新旧;然后了解图的比例尺、坐标系统、高程系统和基本等高距以及图幅范围和接图表。
二、地物识读
三、地貌识读
在识读地形图时,还应注意地面上的地物和地貌不是—成不变的。
由于城乡建设事业的迅速发展,地面上的地物、地貌也随之发生变化,因此,在应用地形图进行规划以及解决工程设计和施工中的各种问题时,除了细致地识读地形图外,还需进行实地勘察,以便对建设用地作全面正确地了解。
第二节 地形图应用的基本内容
一、求图上某点的坐标和高程
1.确定点的坐标
欲确定图上多点的坐标,首先根据固廓坐标注记和点多的图上位置,绘出坐标方格,再按比例尺量取长度。
但是,由于图纸会产生伸缩,使方格边长往往不等于理论长度。
为了使求得的坐标值精确,可采用乘伸缩系数进行计算。
2.确定点的高程
在地形图上的任一点,可以根据等高线及高程标记确定其高程。
如果所求点不在等高线上,则作—条大致垂直于相邻等高线的线段,量取其线段的长度,按比例内插求得。
在图上求某点的高程时,通常可以根据相邻两等高线的高程目估确定。
因此,其高程精度低于等高线本身的精度。
规范中规定,在平坦地区,等高线的高程中误差不应超过l/3等高距,丘陵地区,不应超过1/2等高距;山区,不应超过一个等高距。
由此可见,如果等高距为1m,则平坦地区等高线本身的高程误差允许到0.3m、丘陵地区为0.5m,山区可达1m。
所以,用目估确定点的高程是允许的。
二、确定图上直线的长度、坐标方位角及坡度
1.确定图上直线的长度
(1)直接量测
用卡规在图上直接卡出线段长度,再与图示比例尺比量,即可得其水平距离。
也可以用毫米尺量取图上长度并按比例尺换算为水平距离,但后者受图纸伸缩的影响。
(2)根据两点的坐标计算水平距离
当距离较长时,为了消除图纸变形的影响以提高精度,可用两点的坐标计算距离。
2.求某直线的坐标方位角
(1)图解法
如图9—3,求宜线BC的坐标方位角时,可先过B、C两点精确地作平行于坐标格网纵线的直线,然后用量角器量测BC的坐标方位角。
同一直线的正、反坐标方位角之差应为180。
(2)解析法
先求出B、C两点的坐标,然后再按下式计算BC的坐标方位角,当直线较长时,解析法可取得较好的结果。
3.确定直线的坡度
设地面两点间的水平距离为D,高差为h,而高差与水平距离之比称为坡度,以i表示,常以百分率或千分率表示。
如果两点问的距离较长,中间通过疏密不等的等高线,则上式所求地面坡度为两点间的平均坡度。
第三节 图形面积的量算
在规划设计中,常需要在地形固上量算一定轮廓范围内的面积。
下面介绍几种常用方法
一、透明方格纸法
要计算曲线内的面积,先将毫米透明方格纸覆盖在图形上,数出图形内完整的方格数和不完整的方格数,则面积可按下式计算
二、平行线法
将绘有等距平行线的透明纸覆盖在图形上,使两条平行线与图形边缘相切,则相邻两平行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距A,图形截割各平行线的长度,则各梯形面积分别为:
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已在实地测定,可利用各点坐标以解析法计算面积。
四、求积仅法
求积仅是一种专门供图上量算面积的仪器,其优点是操作简便、速度快、适用于任意曲线图形的面积量算,且能保证一定的精度。
1.电子求积仪
电子求积仪是采用集成电路制造的一种新型求积仪。
性能优越,可靠性好,操作简便。
第四节 按一定方向绘制纵断面图
在各种线路工程设计中,为了进行填挖方量的概算,以及合理地确定线路的纵坡,都需要了解沿线路方向的地面起伏情况,为此,常需利用地形图绘制沿指定方向的纵断面图。
欲沿MN方向绘制断面图,可在绘图纸或方格纸上绘制MN水平线,过M射点作MN的垂线作为高程轴线。
然后在地形图上用卡规自M点分别卡出M点至各点的距离,并分别在图上自M点沿MN方向截出相应的点。
再在地形图上读取各点的高程,按高程轴线向上画出相应的垂线。
最后,用光滑的曲线将各高程线顶点连接起来,即得MN方向的断面图。
断面过山脊、山顶或山谷处的高程变化点的高程,可用比例内插法求得。
绘制断面图时,高程比例尺比水平比例尺大10至20倍是为了使地面的起伏变化更加明显。
如,水平比例尺是1:
2000,高程比例尺为1:
200。
第五节在地形图上按限制的坡度选定最短线路
在道路、管线、渠道等工程设计时,都要求线路在不超过某一限制坡度的条件下,选择一条最短路线或等坡度线。
设从公路上的A点到高地B点要选择一条公路线,要求其坡度不大于5%(限制坡度)。
设计用的地形图比例尺为1:
2000,等高距为1m。
为了满足限制坡度的要求,根据计算出该路线经过相邻等高线之间的最小水平距离D于是,以A点为圆心,以D为半径画弧交等高线于点1,再以点1为圆心,以D为半径画弧,交等高线于点2,依此类推,直到B点附`近为止。
然后连接A、l、2……B,便在图上得到符合限制坡度的路线。
这只是A到B的路线之一,为了便于选线比较,还需另选一条路线,同时考虑其它因素·,如少占农田,建筑费用最少,避开塌方或崩裂地带等,以便确定路线的最佳方案。
如遇等高线之间的平距大于1cm,以1cm为半径的圆弧将不会与等高线相交。
这说明坡度小于限制坡度。
在这种情况下,路线方向可按最短距离绘出。
第六节在地形图上确定汇水面积
修筑道路时有时要跨越河流或山谷,这时就必须建桥梁或涵洞;兴修水库必须筑坝拦水。
而桥梁、涵洞孔径的大小,水坝的设计位置与坝高,水库的蓄水量等,都要根据汇集于这个地区的水流量来确定。
汇集水流量的面积称为汇水面积。
由于雨水是沿山脊线(分水线)向两侧山坡分流,所以汇水面积的边界线是由一系列的山脊线连接而成的。
—条公路经过山谷,拟在m处架桥或修涵洞,其孔径大小应根据流经该处的流水量决定,而流水量又与山谷的汇水面积有关。
量测该面积的大小,再结合气象水文资料,便可进一步确定流经公路M处的水量,从而对桥梁或涵洞的孔径设计提供依据。
确定汇水面积的边界线时,应注意以下几点:
1.边界线(除公路段外)应与山脊线—致,且与等高线垂直;
2.边界线是经过一系列的山脊线、山头和鞍部的曲线,并与河谷的指定断面(公路或水坝的中心线)闭合。
第七节地形图在平整土地中的应用
在各种工程建设中,除对建筑物要作合理的平面布置外,往往还要对原地貌作必要的改造,以便适于布置各类建筑物,排除地面水以及满足交通运输和敷设地下管线等。
这种地貌改造称之为平整土地。
在平整土地工作中,常需预算土、石方的工程量,即利用地形图进行填挖土(石)方量的概算。
其方法有多种,其中方格法(或设计等高线法)是应用最广泛的一种。
下面分两种情况介绍该方法。
一、要求平整成水平面
假设要求将原地貌按挖填土方量平衡的原则改造成平面,其步骤如下:
1.在地形图图上绘方格网
在地形图上拟建场地内绘制方格网。
方格网的大小取决于地形复杂程度,地形图比例尺大小,以及土方概算的精度要求。
例如在设计阶段采用1:
5百的地形图时,根据地形复杂情况,一般边长为10m或20m。
方格网绘制完后,根据地形图上的等高线,用内插法求出每一方格顶点的地面高程,并注记在相应方格顶点的右上方。
2.计算设计高程
先将每一方格顶点的高程加起来除以4,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,就得到设计高程H。
3.计算挖、填高度
根据设计高程和方格顶点的高程,可以计算出每一方格顶点的挖、填高度,即:
挖、填高度=地面高程一设计高程
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
4.计算挖、填土方量
挖、旗土方量可按角点、边点、拐点和中点分别按下式列表计算。
设每一方格面积为400m2,计算的设计高程是25.2m,每一方格的挖深或填高数据已分别计算出,并已注记在相应方格顶点的左上方。
于是,可分别计算出挖方量和填方量。
从计算结果可以看出,挖方量和填方量是相等的,满足“挖、填平衡”的要求。
二、要求按设计够高线整理成倾斜面
将原地形改造成莱一坡度的倾斜面,一般可根据旗、挖平衡的原则,绝出设计倾斜面的等高线。
但是有时要求所设计的倾斜面必须包含不能改动的某些高程点(称为设计斜面的控制高程点),例如,已有道路的中线高程点;永久性或大型建筑物的外墙地坪高程等。
1.确定设计等高线的平距
2.确定设计等高线的方向
3.插绘设计倾斜面的等高线
4.计算挖、填土方量
与前一方法相同,首先在图上绘方格网,并确定各方格顶点的挖深和填高量。
不同之处是各方格顶点的设计高程是根据设计等高线内插求得的,并注记在方格顶点的右下方。
其填高和挖深量仍记在各顶点的左上方。
挖方量和填方量的计算和前一方法相同。
本章小结
1.每项工程建设离不开地形图,所以识图必须熟悉下列一些问题:
地形图的分幅、编号与图廓;地形图的坐标系;高程系统;地形图的比例尺和方位;地形图图式;等高线等。
2.对用图人员来说,只有掌握评定地形图精度的方法,才能正确地选用合乎要求的地形图。
选择地形图既要考虑点位和高程的精度,又要顾及设计的对象等因素。
3.地形图应用的基本内容为:
在图上确定设计点位的坐标、边长和方位角;欲求图上任何一点的高程;求图上菜直线的坡度;按限制坡度在图上选定最短路线;。
’在地形图上按已知方向绘制断面。
4,地形图在工程规划设计中的应用为:
排、灌工程规划;在地形图上计算汇水面积及计算水库库容;在图上确定坝坡脚线;平整场地等.