2006年一类调查之地形图的基本知识

一、   基本定义：

　　地形是地物和地貌的总称。所谓地物是指地面上如房屋、道路、田园、城镇、河流等物体。所谓地貌是地面上高低起伏如山岭、平原、断崖、绝壁、崩土等形体。表示这些地面上这些错综复杂，千态万状的图形，就是地形图。即地球表面的地物和地貌，经过测量，按一定的比例尺缩小后，把地物地貌综合表现在图纸上，形成与地面相纵的图形，便成地形图。

二、   地形图内容

地形图包括的内容很多，而且也是复杂的，但总的来说，可以包括以下四个方面的内容：

１．  数学要素：也就是比例尺、经维线、分度带、直角坐标网；

２．  自然要素：水系、地貌及土质、植被；

３．  社会经济要素：居民点、独立地物、道路网、管线及桓栅、政治行政界线；

４．  注记和整饰要素：图上的各种注记。资料说明（图名、图号、省市县属注记，测图日期和方法，坐标系统和高程系统，等高距，图式依据。）和辅助图表（图例，直线比例尺，坡度尺，三北线图，临图接图表）。

二、地形图的比例尺和分幅编号

1、     地形图比例尺

地形图上某一线段长度与实地相应长度之比。

比例尺=图上距离/实地水平距离

由于地球表面是一个不可展曲面，将其曲面表示在平面上必然存在有变形，所以地图上的比例尺不是一个常数，而是变数，它随着图上点（或线段）的位置和方向而改变。地图上通常所注记的比例尺为主比例尺，它代表了整个地球缩小的倍数，在地图上只是沿标准纬线这个比例尺，而在标准纬线以外的地方乃是小于或大于住比例尺的局部比例尺。

当地土表示的区域范围很小时，其地图的形变很小，这时可以认为该图上各处的比例尺是相等的，但是随着地图所表示区域范围的扩大，地图上各点的比例尺变化越来越大。所以在世界地图，分洲图等比例尺较小的地图上，用主比例尺量算距离时不恰当的，而应当按照他的地理位置分别用不同的比例尺去测量。

为了适合各种不同用途的目的和要求，地形图分大、中、小三种比例尺图。1/500至1/10000的地形图，通常叫做大比例尺图，1/25000至1/50000的地形图，叫做中比例尺图；1/100000至1/1000000及更小比例尺的地形图，叫做小比例尺图。

2、     地形图的分幅与编号

我国现在采用的是国际分幅法，即是以经线和纬线把地图划分为若干图幅的方法。它适用于百万分之一、五十万分之一、二十万分之一、十万分之一、五万分之一、二万五千分之一、万分之一、五千分之一、二千分之一九种地图。

地形图的分幅是以百万分之一的分幅图作为基础，即自经度为180度的子午线起，每隔经差6度划一纵带，把地球划为60个纵带，以阿拉伯数字表示。而从赤道开始，相隔纬差4度划一横带至88度为止，共划分为22个带，以拉丁字母A,B,C…….V次序排号，（现在也有以阿拉伯数字排号的）。在百万分之一的地图编号时，总把横带号放前，纵带号列后，如延边地区百万分之一地图代号为K—52，或为11—52，含义为延边地区处于横带的K带（也为第11带）和纵带的第52带内。

在百万分之一的图幅中内含四个五十万分之一地图、三十六个二十万分之一的地图、一百四十四个十万分之一的图幅。而在十万分之一的图幅内有划分四幅五万分之一的图幅，由此可依比例类推，二万五千分之一、万分之一分别为前图的几幅。只不过它们的代号是甲、乙、丙、丁或俄文乡间下表：

地形图的图幅号标在每张地形图图廓上方中央图名之下（汉字为图名）。在每张地形图图廓左、右、下标记的为相邻地形图的图幅号。了解地形图的分幅规律，无论对开展工作和指挥生产都是必须掌握的。

三、地理标与平面直角坐标

地球上任何一点的位置，有地理坐标和平面直角坐标两种表示方法。

1、     地理坐标

地球是一个旋转的球体，地球自转的轴叫地轴，地轴与地球表面的交点叫做极，在北的叫北极，在南的叫南极，地球的中点叫做地心。

垂直于地轴并通过地心的平面，叫做赤道面。赤道面和地球表面的交线，叫做赤道。

地球表面上一点L在地球旋转式画出的圆周QLQ，叫做纬线。

通过L点及地轴的平面叫做子午面。子午面和地球表面的交线叫做该点的子午线和经线。经线和纬线可以确定地面的位置。

通过英国格林威治天文台的子午面叫做子午面，世界各国公认为警服起算的标准。L点子午面与起始子午面的交角叫做L点的纬度，在起始子午面之东者叫东经，在起始子午面之西者叫西经，最大各到180度。

过L点沿垂线与赤道面的交角叫做L点的纬度。

用经度和纬度可以决定地面上一点在地球上的位置，所以经度和纬度在一起，叫做点的地理坐标，为了完全确定一点的位置，除了地理坐标外，尚须测定该点的绝对高程，所以高程又叫第三坐标。

2、     平面直角坐标

地理坐标对一般测量工作来说是很不方便的，所以要采用平面直角坐标。

平面直角坐标是以赤道当作直角坐标的Y轴（横坐标），中央子午线当作X轴（纵坐标）。我国以按照高斯吕格尔投影（简称高斯投影）划分投影带。从经度3度、9度、15度、21度……等，全球共有60条中央子午线。

投影带内的一个点，它的位置以横坐标Y和纵坐标X决定。在北半球纵坐标都是正值。但横坐标有正负，为了避免正负号，故将纵轴向西平行移500公里，则任何横坐标加500公里后，都成正值。为了使横坐标能指示投影带的带号，又在相加的数值之前注已知点所在投影带的带号。

一个点的地理坐标和平面直角坐标可在地形图的边框中读得。

四、等高线的性质

在地形图上用等高线表示地貌。见下图，假设AA,BB,CC,DD等是间隔相等的四个水平面，水平面与这些形体的割线成封闭的曲线，这些封闭曲线上任何一点到平均海平面的高程是相等的，因此，这种曲线叫做等高线。在实地上的等高线垂直投影到水平面上，并按比例尺缩小，就是地形图上的等高线。

等高线有下列性质：

1、     等高线上各点的高度相等。

2、     每一等高线必须自相闭合成一小圈，或跨越多数图幅成一大圈。

3、     任何一条等高线，不能分为两条等高线，两条等高线也不能合成一条等高线。如遇悬崖绝壁，等高线可以相交或合一，但交点一定有两个。

4、     等高线与山脊线（分水线）、山谷线（合水线）成正交，在山脊线处的等高线凸面向着低处，而山谷线处的等高线凸面向着高处。

5、     几条等高线相套，越向内表示地势越高，一般最小的闭合曲线中心就是山峰。如在低洼处几条等高线相套，越向内越低，在山顶封闭曲线凸面相对两外测绘垂直于曲线的短线，指着下坡，或者在洼地封闭曲线凹面相对两内侧绘垂直子曲线的短线也是指向下坡，这个短线就叫做示坡线。

6、     等高线密集处表示陡坡，稀疏处表示缓坡，间隔相等的表示均匀坡。

7、     两对闭合的等高线的凸侧互相对峙时，中间所夹的部分就是地面上的鞍部。

8、     等高线之间的最短距离（即与等高线成垂直的距离）的方向是地面上最大坡度的方向。

五、三北方向

在地形图的应用中要涉及直线定向

在测量过程中，除了要测定某直线的距离外，还要确定该直线的方向。为此要先选定一标准方向作为依据。确定地面上一直线与标准方向的关系，称为直线方向。通常采用的标准方向有三种方向，总称为三北方向。

1．     三北方向：即真子午线方向（真北方向）、磁子午线方向（磁北方向）和纵坐标轴方向（坐标北方向）的总称。

真子午线方向：通过地面上一点指向南北极的方向，称为通过该点的真子午线方向。

磁子午线方向：磁针在地磁的作用下静止时，磁针两端所指的方向，称为磁子午线方向。

纵坐标轴方向：直角坐标（如地形图上的公里网）纵轴方向，即测量上的X轴方向，称为纵坐标方向。

2．     三北方向之间的关系：三北方向可根据彼此间的关系进行换算。在地形图的下方一般绘有真子午线、磁子午线、坐标纵线三者的关系图（见下图）

(1) 磁偏角：真子午线与磁子午线所构成的夹角称磁偏角（a）。通过磁方位、磁偏角可按下式换算真方位：真方位角=磁方位角±磁偏角。（磁子午线东偏时为正号，西偏时为负号）。

（2）收敛角：真子午线与坐标纵线所构成的夹角称为子午线收敛角（b），通过坐标方位角和收敛角可以按下式换算真方位角：真方位角=坐标方位角±收敛角。（坐标纵线东偏时为正号，西偏时为负号）。

（３）方向改正角 磁子午线与坐标纵线所构成的夹角称为方向改正角（G），即方向改正角=磁偏角-收敛角，（注：磁偏角与收敛角可能为正值也可能为负值，故在计算时要注意其正负号）

磁方位角等于坐标方位角和方向改正角的代数差：

磁方位角＝坐标方位角－方向改正角＝坐标方位角－（磁偏角-收敛角）

根据上述真子午线、磁子午线、坐标纵线三者的关系、就给使用地形图换算方位角时带来了方便。如欲在地形图上求算两点间的磁方位时可先用量角器量取公里网纵线与所求两点连线的方位角（即坐标方位角）在减去方向改正角即得两点连线的磁方位角。