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摘要：大比例地形图在工程建设中的应用极其广泛，通常应用GPS-RTK、全站仪等测绘仪器设备进行图根控制测量和野外数据采集，采用数字化编辑和整饰进行成图，经过技术设计、组织实施、质量检查、验收评定和技术总结等作业步骤，保持必要的精度要求和质量标准，对测量与工程相关的信息进行管理和使用。本文以湖南株洲湘水湾1：500地形图测绘项目为例，结合工程实际，介绍了大比例地形图测绘在工程建设领域的实践和应用，给出了施测过程，分析了测量结果。
关键词：大比例尺地形图 GPS-RTK 全站仪 数字化
1大比例尺地形图测绘目的意义
地形图是工程建设必不可少的基础性资料，在每一项新的工程建设之前，都要先进行地形测量工作，以获得规定比例尺的现状地形图。在城市和工程建设规划、设计和施工的各个阶段要用到各种比例尺的地形图，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。地形图是进行国土整治、资源勘查、城乡规划、土地利用、环境保护、工程设计、施工组织与管理等工作必不可少的重要资料。
2大比例尺地形图测绘发展现状
随着科学的进步和计算机技术的迅猛发展向各领域渗透以及电子全站仪和GPS-RTK等先进测绘仪器技术的诞生，由于测量仪器的飞速发展和计算机技术的广泛应用，地形测量向自动化和数字化方向发展。以计算机为核心，在外接输入、输出硬件设备和软件的支持下，对地形空间数据进行采集、传输、处理编辑、入库管理和成图输出的整个系统，将采集到的地形数据传输到计算机，并由功能齐全的成图软件进行数据处理、成图显示，再经过编辑、修改，生成符合国标的地形图，最后将地形数据和地形图分类建立数据库，并用数控绘图仪或打印机完成地形图和相关数据的输出。现在的地形图是由数字表示的，利用计算机辅助绘图，减轻测绘人员的劳动强度，保证地形图绘制质量，提高绘图效率，用计算机进行绘制和管理既便捷又迅速，精度可靠，地形的测图系统，由过去的传统测绘方式发展为数字测图，以其特有的高自动化、全数字化和高精度的显著优势而具有广阔的发展前景。
3大比例尺地形图测绘程序
3.1 技术设计
为制定切实可行的技术方案，保证测绘成果符合技术标准和满足顾客要求，并获得最佳的社会效益和经济效益，测绘作业前应进行技术设计或编制作业指导书。为确保技术设计文件满足规定要求的适宜性、充分性和有效性，技术设计活动应按照策划、设计输入、设计输出、评审、验证和审批的程序进行。
技术设计应依据设计输入内容，充分考虑顾客要求，引用适用的技术标准，重视社会效益和经济效益；考虑先整体后局部，顾及发展，根据实际情况，考虑作业资源条件，挖掘潜力，选择适用方案；积极采用适用的新技术、新方法和新工艺；认真分析和充分利用已有成果和资料，为外业测量进行实地踏勘。
3.2 组织实施
图根控制测量是各项测量工作的基础，具有传递平面位置和点位高程并等精度控制全局及限制误差传播和误差累计的作用，应遵循从整体到局部、从高级到低级的原则进行分级布设，包括平面控制测量和高程控制测量，经历控制点选择、埋石造标、绘制点之记、控制网布设、外业观测和内业计算等过程。
作业前应进行相关准备工作，包括资料收集整理、仪器和器材准备、作业模式选择和人员组织分工等工作内容，确保测绘工作的有序进行。
外业工作包括仪器设置、测站检查、数据采集、综合取舍和数据记录等作业步骤，根据选择的测绘仪器，严格按照操作规程进行仪器设置，并通过多余观测进行检查复核，数据采集应加强测量人员之间的沟通，确保成果精度和作业安全，数据记录内容应完整并进行综合取舍，确保正确无误，作为内业检查的依据。
内业工作是对外业工作的成果整理和检查利用，对采集的数据进行传输和预处理，结合外业观测记录进行检查复核，发现错误或数据不完整应及时重测或补测，对地形地貌进行绘制、编辑和修改，进行图形拼接、分幅和整饰，形成正式测绘成果。
3.3 质量检查
质量控制是满足顾客要求、法律法规和技术标准所提出的质量要求，围绕产品形成过程每个阶段工作顺利进行，对人员、设备、环境和方法等因素进行控制，使对产品质量有影响的各个过程处于受控状态，持续提供符合要求的合格产品，围绕影响产品质量的各种因素，对实施过程进行有效的监督和管理。
质量控制坚持质量第一、用户至上、以人为本进行管理、预防和预控为主、以质量为标准严格检查和科学、公正、守法等原则，依据合同文件、设计文件、法律法规和技术标准为依据，做好山岗人员审查工作、对投入生产仪器设备检验情况的审定工作、组织落实和制度制订、生产工序过程的质量控制工作、严格执行工序交接检查制度、质量管理制度的落实和执行工作、困难和隐蔽地区的质量检查工作以及过程产品和中间产品的检查验收工作等工作内容，采取自检互校、平行检查、现场巡视和旁站监督等手段和方法。
3.4 验收评定
测绘成果检查验收与质量评定，应严格执行两级检查和一级验收制度，测绘生产单位对产品质量实行过程检查和最终检查，过程检查由测绘作业队检查人员承担，最终检查由测绘生产单位质量管理机构负责实施，验收工作由委托单位组织或委托检验机构进行验收，检查测绘生产单位自查自校程序的完备性，检查相关质检人员资质和业务能力，监督检查工作的完备性，产品质量由测绘生产单位评定，验收单位复核，根据详查比例，按随机抽样的方法从检验批中抽取，除印刷成品采用正品和副品两级评定制外，其他实行优级品、良级品、合格品和不合格品四级评定制。
3.5 技术总结
测绘技术总结是在测绘工作完成后，对技术设计文件和技术标准、法律法规的执行情况，技术设计方案实施中出现的主要技术问题和处理方法，成果质量、新技术的应用等进行分析研究、认真总结，并进行正确描述和客观评价，为用户对成果的合理使用提供方便，为测绘生产单位持续改进提供依据，主要依据合同文件有关要求、顾客书面要求或口头要求记录、市场需求、技术设计文件、法律法规、技术标准、成果质量检查报告等进行编写。
4湖南株洲湘水湾1：500地形图测绘案例
4.1 工程概述
4.1.1测区概况
为满足湖南株洲湘水湾生态公园建设的需要，受湖南甲方委托对该项目红线范围约2.018km2测绘1：500地形图，为该项目的整体规划、施工提供准确详实的基础数据。
4.1.2 成果利用
1、该项目控制点成果由甲方提供，作为图根控制测量的起算数据。一级控制点TI193、TI199、TI200、TI236，共四个一级点，高程为四等水准，点位标志保存完好，点号清晰，控制点成果坐标系统为1980年西安坐标系，高程基准为1985年黄海高程系，经复核，精度良好，可以利用，控制点检查情况见附表。
2、委托方提供的测绘和用地范围见附图，测绘范围按业主要求以用地红线范围每边加宽约20米进行实测。地形图成图比例为1：500，根据业主要求不进行分幅，坐标系统为1980年西安坐标系，采用中央子午线为114°的3°带高斯投影，高程基准为1985年黄海高程系，场地坡度较缓，等高距采用0.5m。
4.1.3 作业依据
1、《城市测量规范》（CJJ8－1999）；
2、《工程测量规范》（GB50026-2007）；
3、《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）；
4、《1：500 1：1000 1：2000地形图图式》（GB/T20257.1－2007）；
5、《基础地理信息要素分类与代码》（GB/T 13923-2006）；
6、《测绘产品质量评定标准》（CH1003-1995）；
7、《测绘产品检查验收规定》（CH1002-1995）；
8、测绘合同及技术设计。
4.1.4 完成工作
为保质保量完成测绘任务，精心组织，严格管理，均由具有多年控制网布设和地形图测绘经验及熟悉GPS和全站仪操作的测绘专业技术人员和专职质量检查人员共8人持证上岗，配备均检定合格的中海达GPS接收机1台套、拓普康全站仪2台、笔记本电脑3台，分为3组进行作业，共完成实物工作量见附表。
4.2 作业流程
4.2.1 图根控制
利用甲方提供的四个一级控制点TI193、TI199、TI200、TI236进行加密图根控制点。加密图根控制前，先进行控制点复核，经复核合格直接在这四个一级控制上，采用双频GPS接收机进行实时动态（RTK）测量方法加密测图所需的图根控制点。采用GPS-RTK技术测量图根点时除认真架设基准站，正确计算“参数”，特别是选择使用计算“参数”的各高等级点均匀分布于测区控制范围的周边和中心，以确保“参数”的计算准确。基准站架设在测区中心附近方便看护和架设的高处，保证基准站与流动站的正常通讯。
实地作业时，作业前首先认真选取高等级控制点进行参数解算和控制点检核，点位要求均匀分布在测区周边和内部，确认基准站、“参数”的架设和计算均正确无误后方可正式作业。作业时基准点尽可能架高，以提高数据链接的传输速度和距离，避开强磁场的干扰。第一次设置基准站或者重新设置基准点时联测附近的高等级点作为检核，检核无误后方可进行数据采集。测量时采用强制三脚架来安置流动站，从而确保定位瞬间GPS接收机处于稳定状态，在固定解状态且HRMS≤0.02，VRMS≤0.02时方进行数据采集。每个点位应在不同的时间段观测二次，较差小于5cm的取中数使用，大于5cm的返工重测。
采用中海达动态GPS（RTK）方法测量图根控制点，需要利用WGS-84坐标系与1980年西安坐标系的转换参数进行坐标转换。转换参数通过在已知WGS-84坐标和株洲城建坐标系的三个控制点上观测30秒左右，用最小二乘法求得。测量图根控制点时，将一台GPS接收机设在更高等级的已知点上作基准站，其余的接收机设在图根点上作流动站，作业主要技术参数为：同步观测健康卫星数≥4；PDOP<6；卫星截止高度角≥10°；有效观测时段长度≥10秒；数据采样率1秒。
图根点的密度根据地形条件而定，以满足全站仪测图的需要为准，共布设135个图根控制点，标志采用临时标志木桩等，若布设在水泥地面和石头上就刻上“十”字或打入水泥钉并刻上10cm的方框作为标记；图根控制点的编号前冠字母 “T”结合阿拉伯数字进行编号。
4.2.2 数据采集
按1：500地形图的要求进行测量，采用全站仪极坐标法半测回测定，所测坐标和高程均使用仪器内存记录点号和编码，内业自动展点绘图，共采集14645个特征点坐标数据。全站仪对中误差小于5mm，以较远的点定向，以其它控制点进行检核，每一站均以边长和方位角两个参数对本站进行检核，检核无误后再进行碎部点测量。地形图测绘内容及取舍要求，按照《城市测量规范》相应条款要求执行，外业数据采用全解析法数字化采集。所有地形地物点，原则上应用测量仪器直接采集边长和角度。测图最长距离不大于150m，无棱镜仪器最长距离不大于60m。
独立地物能按比例尺表示的，实测轮廓，填绘符号；不能按比例尺表示的，表示其定位点或定位线，用不依比例尺符号表示。各类建、构筑物及主要附属设施均测绘外围轮廓；房屋外廓以墙基外角为准，并按建筑材料和性质分类，注记层数；临时性建筑物不测，当建筑物、构筑物轮廓凹凸部分在图上小于0.4mm时，简单房屋小于0.6mm时，直接连接。围墙、栅栏、栏杆根据其永久性、规整性、重要性等综合考虑取舍，道路、水系按实际形状测绘。地貌用等高线表示，该地区为山丘，基本等高距为0.5米，建筑区和不便于绘等高线的地方省略等高线。高程点注记注至厘米，地貌变化较大的地方如山顶、鞍部、凹地、山脊、谷底、沟口、道路中心、建筑物墙基脚、桥面、较大的庭院内、空地及其它地面倾斜变换处注记高程点，植被符号按面积大小进行了适当取舍。永久性电力线、电信线均进行了测绘，电杆、铁塔位置均实测，在杆架处连线表示线路走向，当多种线路在同一杆柱上时，表示主要的。水系及附属物按实际形状测绘，水渠测注渠顶边高程，河沟、水渠在地形图上的宽度小于1mm时，用单线表示。
4.2.3 地形图绘制
采用计算机自动绘图，使用南方地形地籍数字化成图系统软件CASS7.1成图，辅以人工修饰。采用1：500比例尺数字地形图进行绘制，根据业主要求不用分幅，并拼接成整幅。地物、地貌各要素，分别以不同颜色、不同属性、不同图层的点、线表示。地形图的分层参照《1：500 1：1000 1：2000地形图要素分类与代码》（GB14804-93）的分类方法，分别用汉字定义层名。注记采用的字体，其高度、角度符合相应比例尺的图式规定。描述地理名称、单位名称等字符串的文字注记采用完整的字符串。保持每个地物尤其是线性地物的完整性，线型连续，面状地物保证边线的完整封闭，绘地物使用好捕捉工具，保证拓扑关系正确，不遗留悬挂点。线状地物以及描述地貌的等高线根据实际情况对曲线部分作圆滑处理，曲线用多义线（LWPOLYLINE）进行拟合生成，数据不存在冗余、重复。
4.3 检查验收
该项目实施过程中，除作业队完成100%的内外业检查外，公司组织检查验收最终测绘成果，通过内业100%检查，外业30%抽查，测量方法正确，各项记录齐全，地形图测绘详细，描绘清晰，表达合理，高程注记点密度满足规范要求，地形图精度良好，成果可靠，满足规范、标准和业主要求，经两级检查一级验收，验收评定合格。
该项目实施以前，进行了具体而完整的技术设计并严格执行。图根控制实测方法正确，精度良好，分布均匀，数量和规格符合规定。数据采集和地形图绘制方法正确，各种注记准确无误，能如实反映地形地貌，图内信息准确无误。各项资料整理规范，整齐美观，上交齐全，整体成果质量较好，可移交业主使用。
4.4 附图附表
1、控制点成果表见下表
2、工作量统计表见下表
3、1：500测区范围实测地形图见下图。
5大比例尺地形图应用经验体会
在地形图上，可以直接确定点的三维坐标、点与点之间的水平距离和直线间夹角、直线的方位。既能利用地形图进行实地定向，或确定点的高程和两点间高差，也能从地形图上计算出面积和体积，还可以从图上决定设计对象的施工数据。在工程建设规划设计时，往往要用解析法或图解法在地形图上求出任意点的坐标和高程，确定两点之间的距离、方向和坡度，利用地形图绘制断面图。
6大比例尺地形图应用未来展望
地形图上包含大量的自然、环境、社会、人文、地理等要素和信息，是国民经济发展规划与国民经济建设的重要基础资料，地形图在经济建设、国防建设和科学研究中有着广泛应用，提供地图数字图像等信息资料将成为各政府管理部门和工程设计、建设单位必不可少的工作，正越来越受到各行各业的普遍重视。地形图是具有丰富的地形信息的载体，它不仅包含自然地理要素，而且包含社会、政治、经济等人文地理要素，收集有关的各种比例尺地形图和资料，使得可能从历史到现状的结合上，从整体到局部的联系上，从自然地理因素到人文地理因素的分析上去进行研究。由计算机进行数据处理，并可以直接建立数字地面模型和电子地图，为建立地理信息系统提供了可靠的原始数据，以供国家、城市和行业部门的现代化管理，以及工程设计人员进行计算机辅助设计使用。
参考文献：
[1]张正禄等.工程测量学.武汉：武汉大学出版社，2005
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[4]工程测量规范GB50026-2007.中华人民共和国国家标准.北京：中国计划出版社，2008
作者简介：
黄国平 19771106 汉族 男 四川省泸州市人 本科 建筑施工高级工程师、注册一级建造师、注册监理工程师、造价工程师、质量活动诊断师、工程测量技师，主要从事房屋建筑工程、道路桥梁工程、房地产开发项目以及测绘工程的项目管理，擅长技术管理，尤其擅长工程测量技术。
论文作者:黄国平
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/23
标签：地形图论文; 作业论文; 测量论文; 地形论文; 高程论文; 比例尺论文; 工作论文; 《基层建设》2018年第6期论文;