没有卫星时怎样绘制等高线地形图?
作者:管理员    发布于:2019-11-29 04:48:55    文字:【】【】【
摘要: 有人会好奇,以前都没有卫星,什么gps,北斗,那是怎么做控制点,怎么测量的。你可以说手工测图已经过时了,但不能把我们当成上古文物啊。万一哪天文明倒退,咱这种还能手工作业的人可是宝贝。

        简单的说,先用高精度的光学仪器,测定一系列高精度基准点的三维坐标。(国家负责布置基准点,绝大多数国土都可以就近找到高精度测量基准)然后工程人员从这些点出发,用廉价工具测绘周围的二维曲面,其中最快捷的测面方式就是平板仪-经纬仪测图法。当然,就算没有国家基准点,也不妨碍我们手工测一个不和其他图拼接的局部地形图。

如图,右边是平板仪,左面是经纬仪。平板仪其实是一个放图纸的小桌子,经纬仪是安置在双向旋转架上的望远镜,望远镜转动的角度可以从盘面上看到。


读出望远镜的水平旋转角度(比如说和正北方的夹角),与俯仰角度(和水平面的差距),我们就能确定一条从经纬仪到目标的线。然后把标有长度的尺子放到目标处,看看标杆在经纬仪里的视角收缩到多小(望远镜上有刻度),就能知道经纬仪到目标的距离。这些信息已经足够确定目标点的位置,也足够我们在图上画出目标点的平面位置及高程。


当然,只要能收集三个坐标系数,我们也不介意用其他方式来确定目标点的位置。比如说先测水平旋转角,然后用标杆视角(或者皮尺)确定水平距离,最后把尺寸固定的标杆放在地上,用望远镜平视去读标杆上的数字来确定地面高程,也同样能画出目标点的水平位置、竖直高程。

现在的问题是,经纬仪和平板仪并不是放在一起,如何把收集到的三维数据直接转化为平板仪上的图像呢?

首先我们可以让平板仪和简陋经纬仪合一,然后把平板仪放在基准点上,直接从图纸原点看出去,收集三维数据。但这一般不够精确:

常见方式是让平板仪和经纬仪分开,然后利用简单的相似形原理,把测到的三维数据平移到图纸上:


如图,平板仪和经纬仪距离一两米。精确测出两者的差距和偏角,然后按照比例尺在图上绘出经纬仪的位置,再从图上的经纬仪点出发,按照比例标出三维数据。

无论哪种方式,我们都可以在图上标出许多配高程的点。点的位置说明了目标的平面位置,高程可以写在一边。等到点足够多,我们假设点之间的距离和高程是等比例过渡的,把两个点连起来,就能在中间找到整数高程的位置,即等高线必须通过的点。这些位置找的多了,用曲线连起来就是等高线。




严格来说,我们测出来的是一系列离散的点,而不是曲面。但在可接受的误差范围内,肉眼加铅笔做内插就能得出不错的等高线,用来估算土方,初步确定路桥规划已经够用了:




15年前我还是每顿饭五个馒头一饭盒肉一饭盒汤的腼腆少年。扛着三脚架在南方茶园里东奔西跑,肩膀被晒爆皮两次才搞定几个山头的地形图。(全站仪在20世纪算是贵重物资,即便同济当时算是比较有钱的大学,也不会随便发给毛手毛脚的本科生用)我知道这工作效率不咋地,但毕竟也是人类发展的必经之路,希望将来的人不要忘了当年测绘工作的辛苦。

补充:上面说的是20世纪后期中国主流测绘方式。很快出现了能兼顾测角和测距的全站仪,不用再通过视角来估算距离,大大提高了测量效率。至于之后的电子化进步,那已经超出了测量基础原则的范围,这就不详说了。

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