矿图基本知识

矿图基本知识张玉英内容提要一、基本概念二、投影知识三、基本矿图及其绘制内容四、图例及其补充规定五、识图一、基本概念1、矿图矿图是反映井下煤层的产状、地质构造、各种巷道之间、采区之间、现采区同采空区之间，以及井上、下之间相对位置和相互关系的图纸。矿图的种类很多，一个生产矿井必须具备的图纸一般分为两大类，一类是矿井测量图，另一类是矿井地质图，在此基础上，根据生产的需要，还要有采掘计划图、设计图和管理用图等。2、地球椭球又称“地球椭球体”。代表地球大小和形状的数学曲面。一般采用旋转椭球。其大小和形状常用长半径a和扁率α表示。1980年中国国家大地坐标系采用国际大地测量学与地球物理学联合会第十六届大会推荐的1975年椭球参考值：长半轴a=6378140±5（m）短半轴b=6356755.2882m扁率α=1/298.2573、北方向标准北方向的种类有:真北方向、磁北方向、坐标北方向。地面P点真子午面与地球表面交线称为真子午线，真子午线在P点的切线北方向称真北方向。过地表任一点且与其所在的高斯平面直角坐标系或者假定坐标系的坐标纵轴平行的直线称为点的坐标纵轴方向，或坐标北方向。指北针所指的北方向，为磁北方向。4、方位角真方位角-以真子午线为起始方向，顺时针方向量至某目标方向线的夹角叫真方位角。坐标方位角-以坐标纵轴为起始方向，顺时针方向量至某目标方向线的夹角叫坐标方位角。磁方位角-以磁子午线为起始方向，顺时针方向量至某目标方向线的夹角叫磁方位角。磁偏角-磁子午线方向与真子午线方向的夹角称磁偏角。磁北偏于真北之东为东偏，磁偏角取正；磁北偏于真北之西为西偏，磁偏角取负。子午线收敛角-过地面某点的真子午线与坐标纵线的方向夹角称子午线收敛角。中央子午线以东地区，坐标北偏于真北之东，子午线收敛角取正；中央子午线以西地区，坐标北偏于真北之西，子午线收敛角取负。坐标方位角=磁方位角+磁偏角-子午线收敛角象限角-是由标准方向的北端或南端沿顺时针或逆时针方向量到直线的水平锐角称象限角。5、比例尺比例尺是表示图上线段与实地相应线段的水平投影之比。公式为：比例尺=图上距离/实际水平距离。比例尺有三种表示方法:数字式，线段式和文字式。（1）数字式，用数字的比例式或分数式表示比例尺的大小。例如地图上1厘米代表实地距离500千米，可写成：1∶50,000,000或写成：1/50,000,000。（2）线段式，在地图上画一条线段，并注明地图上1厘米所代表的实际距离。（3）文字式，在地图上用文字直接写出地图上1厘米代表实地距离多少千米，如：图上1厘米相当于地面距离500千米，或五千万分之一。三种表示方法可以互换。一般讲，大比例尺地图，内容详细，几何精度高，可用于图上测量。小比例尺地图，内容概括性强，不宜于进行图上测量。图上0.1㎜所表示的实地水平距离称为比例尺精度。6、坐标系：1954年北京坐标系“1954年北京坐标系”，是采用苏联克拉索夫斯基椭圆体，在1954年完成测定工作的，所以叫“1954年北京坐标系”，我国地形图上的平面坐标位置都是以这个数据为基准推算的。1954年我国的国家大地坐标系，实质上是由原苏联普尔科沃为原点的1942年坐标系的延伸。1980年国家大地坐标系。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故也称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。地理坐标是用经度、纬度表示地面点位置的球面坐标。地理坐标系以地轴为极轴，所有通过地球南北极的平面，均称为子午面。子午面与地球椭球面的交线，称为子午线或经线。所有通过地轴的平面，都和地球表面相交而成为（椭）圆，这就是经线圈。通过伦敦格林威治天文台原址的那条经线称为0度经线，也叫本初子午线。所有垂直于地轴的平面与地球椭球面的交线，称为纬线。纬线是半径不同的圆，其中半径最大的纬线称为赤道。所有纬线长度不相等，纬线标注的度数就是纬度；赤道纬度为零，赤道以北为北纬，以南为南纬。例如：北京位于北纬40度和东经116度的交点附近。地心坐标系是以地球质心为原点建立的空间直角坐标系，或以球心与地球质心重合的地球椭球面为基准面所建立的大地坐标系。地心坐标系是在大地体内建立的O-XYZ坐标系。原点O设在大地体的质量中心，用相互垂直的X，Y，Z三个轴来表示，X轴与首子午面与赤道面的交线重合，向东为正。Z轴与地球旋转轴重合，向北为正。Y轴与XZ平面垂直构成右手系。通常分为地心空间直角坐标系(以x，y，z为其坐标元素)和地心大地坐标系(以B，L，H为其坐标元素)。7、高程系1956年黄海高程系我国于1956年规定以黄海(青岛)的多年平均海平面作为统一基面，叫“1956年黄海高程系统”，为中国第一个国家高程系统。1956黄海高程水准原点的高程是72.289米。1985年国家高程基准以青岛验潮站1952年～1979年的潮汐观测资料为计算依据，叫“1985国家高程基准”1985国家高程系统的水准原点的高程是72.260米。习惯说法是“新的高程比旧的低0.029m，黄海平均海平面是新的比旧的高。我国常见高程系统及其换算关系1985国家高程=1956年黄海高程－0.029(米)1985国家高程=吴凇高程－1.717(米)1985国家高程=珠江高程+0.557(米)1985国家高程=废黄河高程－0.19(米)1985国家高程=大沽高程－1.163(米)1985国家高程=渤海高程+3.048(米)8、高斯-克吕格投影亦称等角横切椭圆柱投影。假想用一个椭圆柱横切于地球椭球体的某一经线上，这条相切的经线，称中央经线。以中央经线为投影的对称轴，将东西各3°或1°30′的两条子午线所夹经差6°或3°的带状地区按数学法则、投影法则投影到圆柱面上，再展开成平面，即高斯-克吕格投影，简称高斯投影。这个狭长的带状的经纬线网叫做高斯-克吕格投影带。高斯投影是正投影的一种。这种投影，将中央经线投影为直线，其长度没有变形，与球面实际长度相等，其余经线为向极点收敛的弧线，距中央经线愈远，变形愈大。赤道线投影后是直线。除赤道外的其余纬线，投影后为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴。经线和纬线投影后仍然保持正交。所有长度变形的线段，其长度变形比均大于1。离中央经线越远，面积变形也愈大。若采用分带投影的方法，可使投影边缘的变形不致过大。我国各种大、中比例尺地形图采用了不同的高斯-克吕格投影带。其中大于1:1万的地形图采用3°带；1:2.5万至1:5万的地形图采用6°带。6度带的划分方法是由首子午线起，从西向东每隔经差6度划分一带，全球共分为60个带。其轴子午线与带号的关系为：轴子午线经度L=6×带号－3。3度带的划分方法是由经度1.5度子午线起，从西向东每隔经差3度划分一带，全球共分为120个带。其轴子午线与带号的关系为：轴子午线经度L=3×带号。高斯平面直角坐标在投影面上，中央子午线和赤道的投影都是直线，并且以中央子午线和赤道的交点0作为坐标原点，以中央子午线的投影为纵坐标x轴，以赤道的投影为横坐标y轴。在我国x坐标都是正的，y坐标的最大值（在赤道上）约为330km。为了避免出现负的横坐标，可在横坐标上加上500000m。此外还应在坐标前面再冠以带号。这种坐标称为国家统一坐标。9、图形分幅国际分幅（internationalsheetdivision）是按国际统一地形图分幅原则划分的地理图幅，呈梯形，又称梯形分幅。目前各国基本比例尺地图，都以经差6°、纬差4°的百万分之一地图的图幅作为编号基础，按一定经差和纬差来划分图幅范围。不同比例尺图幅之间，所含的经差、纬差范围具有一定的倍数关系。如1︰50万，经差3°、纬差2°，1︰25万,经差1.5°、纬差1°等。1：100万的地形图的分幅是从赤道起，向南北两极到88度止，每隔纬差4度分为一列，把两半球各分为22个横列，依次以英文字母A、B……V表示。经度由180度起从西向东，以经差6度的间隔把全球共分为60个纵行，依次以1、2……60表示。这样在地球表面上就由纬差4度、经差6度的经纬线构成了一系列的梯形。每个这样的梯形就是一幅1：100万的地形图，其编号采用“横列号（英文）——纵行号（阿拉伯数字）”表示，需要时前面加S或N表示南北半球。例如：J-50或(N)J-50。1：50万、1：20万、1：10万的地形图的分幅和编号都是在1：100万地形图的基础上进行的。1幅1：100万的图分为4幅1：50万（以A、B、C、D表示，例如：J-50-D）、36幅1：20万（以[1]、[2]、……[36]表示，例如J-50-[18]）、144幅1：10万的地形图（以1、2、3……144表示，例如J-50-100）。1：5万、1：2.5万、1：1万地形图的分幅与编号是在1：10万地形图的基础上进行的。1幅1：10万的地形图分为4幅1：5万（以A、B、C、D表示，例如：J-50-100-A）、64幅1：1万的地形图{以(1)、(2)……(64)}表示，例如：J-50-100-(25)。1幅1：5万地形图分为4幅1：2.5万地形图（以1、2、3、4表示，例如：J-50-100-A-3）。1幅1：1万的地形图又分为4幅1：5000的地形图（以a、b、c、d表示，例如：J-50-100-(2)-c）正方形图幅的编号由两项组成：①图幅所在投影带的轴子午线经度；②图幅西南角以公里为单位的纵横坐标。例如：111-4187.0-121.01幅1：5000的地形图分为4幅1：2000的地形图；1幅1：2000的地形图分为4幅1：1000的地形图；1幅1：1000的地形图又分为4幅1：500的地形图。新的图形分幅与编号(数字图)：①1:100万的没有变化，只是不用连接号(J50)②1:5000～1:50万比例尺的地图都是在1:100万的基础上进行的，其编号由10个代码组成，前3位是所在的1:100万地图的行号(1位)和列号(2位)，第4位是比例尺代码(每种比例尺有一个特殊代码),后6位分为两段，前3位是图幅行号，后3位是图幅列号，不足3位时前面加0。比例尺代码1：50万代码B1：25万代码C1：10万代码D1：5万代码E1：2.5万代码F1：1万代码G1：5000代码H每幅1：100万地形图划分为：1：50万：2行、2列1：25万：4行、4列1：10万：12行、12列1：5万：24行、24列1：2.5万：48行、48列1：1万：96行、96列1：5000：192行、192列10、图例（图式）在图上，地面上的地物、地貌以及井下的巷道、硐室、地质构造等都是以其相似的几何图形或统一规定的符号来表示的，这些图式符号统称为图例或图式。图式符号分为比例符号、非比例符号、线状符号（半依比例符号）三种。比例符号是将物体轮廓按测图比例尺缩绘于图上，这些符号与实际物体的图形相似，如农田、大的建筑物等等。非比例符号是指物体很小，按比例不能在图上显示其位置，就规定一定的符号和大小表示该类物体，如井口、钻孔等。线状符号（半依比例符号）是指线状延伸的物体，其长度能按比例缩绘，而其宽度不按比例缩绘，如道路、巷道等。11、地形等高线地形等高线是依次连接地面上同高程的相邻点所形成的闭合曲线，也就是用水平面截地表所形成的闭合曲线。地形等高线分为：①基本等高线：按国家规范规定的基本等高距测绘的等高线，也称为首曲线。②加粗等高线：为计算方便，每隔四条基本等高线加粗描绘一条等高线，又称为计曲线。③半距等高线：当基本等高线不足以显示局部地貌特征时，按1/2基本等高距测绘的等高线，又称为间曲线，一般用长虚线表示，可以不闭合，只在需要的地方加绘。④辅助等高线：当首曲线和间曲线仍不足以显示局部地貌特征时，按1/4基本等高距测绘的等高线，又称为助曲线。一般用短虚线表示，可不闭合，一般是在间曲线的基础上，按需要绘出。地形等高线有以下特性：①同一等高线上的各点，其高程相等。②等高线必是一条闭合的曲线，不会中断。由于一幅图所表示范围有限，如不在本图幅内闭合，