地形图的基本知识讲解

第七章地形图的基本知识主要内容和重点：本章主要介绍了大比例尺地形测图中地物、地貌的表示方法。重点内容是：比例尺精度、地形图的分幅、地物的符号及其表示方法、等高线原理、等高线表示基本地貌、地貌特征点、地貌特征线。7．1地图、平面图和地形图将整个地球或者地球上某一区域的实体沿铅垂线方向投影到参考椭圆体表面，得到的图形保持了与地面实体的相似性。如果不是投影在椭圆体表面，而是投影在平面上，则必须采用特殊的方法才能使变形限制在一定的范围内。这种特殊的制图方法称为地图投影。若顾及地球曲率的影响，应用地图投影的方法，将整个地球或地球上某一区域的实体按比例尺缩小后绘于平面上，这种图则称为地图，例如世界地图和中国地图。对于一个小地区，不考虑地球的曲率，把地球椭圆体表面当作平面，将地面上的图形投影到水平面上，并按一定的比例尺缩小绘在图纸上，这种图称为平面图。工程上所指的平面图仅仅表示出地物的形状和位置，而没有表示出地势高低起伏的状况。如果图上不仅表示出地物的位置和形状，而且把地面上的高低起伏的地貌也表示出来，这种图便称为地形图(图7—1)。图7—11：2000地形图7．2比例尺地面上的地物或地貌(高低起伏的地表情况)在平面上的投影，不可能按其真实的大小绘在图上，而是将其缩小。经缩小后，地形图上直线的长度与其地面上相应直线的水平距离之比称为地形图的比例尺。设在地形图上直线的长度为l，在地面上相应直线的水平距离为L，则地形图的比例尺为LlM1（7.1）比例尺通常将分子化为1表示，M为比例尺的分母，即lLM如5001，10001，100001等。假设某直线在地面上水平距离为92m，而量出该直线在地形图上长度为4.6cm，则地形图的比例尺为2000192006.41M以分数表示的比例尺称为数字比例尺。数字比例尺的分母表示地面水平距离在图上缩小的倍数。比例尺的分母愈大，比例尺愈小；分母愈小，比例尺愈大。工程建设上，使用较多的是5001，10001，20001，50001，100001地形图，通常称这些比例尺地形图为大比例尺地形图；250001，500001，1000001称为中比例尺地形图；而5000001，10000001，等则称为小比例尺地形图。所谓比例尺的大小，是当一种比例尺与另一种比例尺相比较时，如某一种比例尺在图上对同一地物所画出的图形比较大，则该比例尺为较大的比例尺。数字比例尺给我们一种缩小程度的概念，地面上的长度经过计算后才能得到图上的长度，这当然感到不便。但在实际工作中，常使用三棱比例尺直接在图上量得某直线的长度，使用上既方便又迅速。通常认为人们的肉眼能在地形图上分辨出的最短距离为0.1mm，因此，地形图上0.1mm所代表的实地长度称为比例尺的精度。根据比例尺的精度，可以确定在地面上测量距离时应该准确到什么程度。例如测绘10001地形图时，测量距离的精度只需0.1m，因为地面0.lm在10001地形图上便是0.1mm，而地面小于0.1m的长度即使测量了，地图上也表示不出来。反过来，根据比例尺精度也可算出要在地形图上表示出某段距离应采用的比例尺。例如要求在图上能表示出0.5m长度的物体，则所用的比例尺不应小于500015001.0。表7.l列举了不同比例尺的精度，它为0.1mm乘以比例尺分母M而得。由表7.1可看出，比例尺越大，表示地形的状况越详细，精度越高；比例尺越小，表示地形的状况越简略，精度越低。但不能由此认为测图表7.l比例尺的精度比例尺越大越好，因为同样大小的测区面积，测图比例尺越大，耗费的人力物力越大，甚至在使用上也不一定方便。一般情况下选定比例尺可以表7.2作参考。当设计有特殊要求时可进行商定，一般以满足设计需要为准。表7.2各种比例尺的用途比例尺用途1：5000工程规划设计、大型企业厂址的选定、线路工程比较方案、水利工程中计算容积和汇水面积等l：2000l：l000工程初步设计、厂区新建及一般工程设计用图l：500工程施工图设计、城市建筑区内工程设计基本图、厂区扩建和独立建筑物设计用图等1：2001：100小型厂、站、所址和桥涵闸位、路口、停车场工程设计以及独立建筑物的改建工程等7．3图幅分幅、图名与图号地形图的图幅分幅方法随采用的比例尺不同而不同。小比例尺图采用按地理坐标进行划分的梯形分幅法，大比例尺图大部分采用矩形分幅法。各种大比例尺图的图幅规格见表7.3。表7.3各种大比例尺图的图幅规格比例尺图幅规格(cm2)实地面积(km2)一幅1：5000图包含该图幅的数目l：50001：2000l：l000l：50040×4050×5050×5050×504l0.250.0625l41664对一些大比例尺图，有时也采用50cm×40cm的图幅规格。为了使用上的方便，地形图必须编号。1．按图幅西南角坐标公里数编号法比例尺1：500l：10001：20001：5000比例尺的精度(m)0.05O.100.200.50如图7—2a所示，一幅l：5000图西南角的坐标x=30km，y=20km，则该图的编号为30-20。按此方法编号时，1：l000、1：2000比例尺地形图的公里数取至0.1km，1：500比例尺地形图的公里数取至0.Olkm。2．以1：5000地形图图号为基础编号法当测区是采用假定坐标系统时，大比例尺地形图的编号方法通常是以测区所在的l：5000比例尺图为基础进行编号，并作为包括在本图幅中的较大比例尺图的基本图号。例如某l：5000比例尺图幅的西南角的坐标值x=30km，y=20km，则其图幅编号为30-20(图7—2a)；在l：5000比例尺图号的末尾分别加上罗马字I，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，作为1：2000比例尺图幅的编号；同样，在1：2000比例尺图幅编号的末尾分别加上I，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ作为该图幅内1：1000图幅的编号；1：5000图幅的编号按此类推。3．流水编号法对区域较小的局部地区，如图7—2b所示，图幅编号是采用数字“从左到右，由上到下”的顺序编列。图7—2地形图的分幅此外，为方便用图，常在图的左上角绘制图幅接合表(图7—3)，表格上斜线格代表本幅图，四周注明邻接的图号。正规图幅，在内图廓线外应加绘外图廓线(本图仅绘出内图廓线)。图幅的命名，通常以该图幅内最大的或最重要的居民地、厂矿单位名称或地名作为该图幅的图名。对于图的方向，正规图幅上绘有10厘米见方的坐标格网线，规定纵坐标值较大的一端为北，较小的一端为南；横坐标值较大的一端为东，较小的一端为西。如建筑场地甚小，测图面积不满一幅图而未绘制坐标格网时，则绘出方向符号标明图的方向。图7—3图幅接合表7．4地形图图式地面上的地物和地貌，在地形图上是用各种不同的符号来表示的。地物的种类繁多，如房屋、道路、桥梁、渠道等属于人工地物；河流、池塘、湖泊、植物分界线等则属于天然地物。为使各种地物都能表示在地形图上，并能使人们了解地形图上所表示的是何种地物，国家测绘机关制定了各种比例尺的地物符号、地貌符号作为绘制地形图的依据。这些符号，统称为地形图图式，现将国家测绘机关制定的1：500和l：1000比例尺地形图图式中一部分常用符号列示如表7.4。地物符号又分为下面几种：1．比例符号按地物的形状和大小依测图比例尺缩小后绘于图上而成的符号，称比例符号，如房屋，运动场、河流、湖泊等面积较大的地物。表7.4常用地物地貌符号表续表7.44．注释符号在图上用文字表示村、镇、学校、铁路、公路的名称及其去向；用数字表示等高线和地形点的高程及房屋的层数；用箭头表示水流方向；以特定的符号(按地形图图式规定)表示土地界线内的植物或果树种类等，都称为注释符号。这些符号并不表示地物的大小和位置，只是对地物的性质作说明，是地物地貌符号的补充注释。7．5等高线7．5．1．等高线表示地貌的方法表示地貌的方法有很多种，但比较常用的方法是等高线法。地面上高程相等的相邻点连成的闭合曲线称为等高线。静止的池塘水面的边缘就是等高线的一个例子。为了进一步说明等高线的意义，假想有一个小山头整个被水淹没了，其时水面高程恰为80m(图7—5)。后来，水面退落5m，山的一部分显露出来，这时水面高程为75m，水面与山头表面的交线即为地面75m的等高线。如果水面继续下降5m，又可获得70m的等高线。如此继续下去，可获得一系列的等高线。显然这些等高线都是闭合曲线。如果把这些曲线投影在水平面上并按一定的比例缩小，便成为图上的等高线。根据等高线的形状和位置，可以决定山的形态、大小和高低。7．5．2．等高线和等高线平距相邻两根等高线间的高差称为等高距或等高线间隔，以h表示。图6.5的等高距等于5m。两条相邻等高线间的水平距离称为等高线平距，以d表示。在一张地形图上，等高距必须是相同的，因此，地面坡度愈陡，等高线愈密集，平距则愈小；反之，坡度愈缓，等高线愈稀疏，平距则愈大。地面坡度均匀则等高线平距相等。可见，由等高线的疏密鲜明地显示出地面坡度变化的情况，这是等高线表示地貌的优越之处。7．5．3．等高线的种类在地形图上，按(规定的)基本等高距测绘的等高线称为首曲线，用0.15mm细实线绘出。为了便于判读等高线的高程，从零米起算，通常每隔四条首曲线加粗一条，用0.3mm粗实线绘出。加粗的等高线称为计曲线(加粗等高线)。为了更加详尽地表示较小的地貌形态，除绘制首曲线外，再加绘半等高距的等高线(图7—6)，称为间曲线。图7—5等高距图7—6间曲线显然，等高距选择小些，所表示的地貌就会详尽些；反之，等高距大些，表示的地貌就简略些。但等高距过小，会造成等高线过于密集，反而使图形失去清晰之感。选择等高距的原则，详见第八章§8.5及表8.4的规定。此外，选择等高距时还要考虑工程上的特殊需要，测图前应与用图单位商定。7．5．4．基本地貌及其等高线地面上地貌的变化虽然很复杂，但大抵是由山丘、山脊、山谷、盆地、鞍部等基本地貌所组成。了解这些基本地貌的性质并掌握其等高线的画法，对测绘、判读和使用地形图都将有很大的帮助。现将基本地貌及其等高线说明如下。凸出而高于四周的高地，大的称为山岭，小的称为山丘，山岭和山丘的最高部分称为山顶。山丘的形状和它的等高线如图7—7a.图7—7几种基本地貌山脊是沿着一个方向延伸的高地，山脊上最高点的连线称为山脊线。下雨时雨水以山脊线为分界线，分别流向山脊的两侧，故山脊线又称为分水线。山谷是沿着一个方向延伸的洼地，山谷上最低点的连线称为山谷线。下雨时雨水从两侧的山坡会集于山谷，故山谷线又称为集水线。山脊线、山谷线的形状及其等高线如图7—7b。两山脊之间的洼地称为谷地。谷地中的水流必会聚而形成溪涧及河流，其最高点称为谷源，最低点称为谷口。谷地是向一方延伸其下段有出口的洼地，而四周闭合的洼地叫做盆地。盆地的形状和它的等高线如图7—7c。两个相连的山头其山脊的底部形状像马鞍形，称为鞍部。鞍部也是两山脊与山谷的会合处，而且在山区常常是道路通过的地方。鞍部的形状和它的等高线如图7—7d。山的侧面部分为山坡，山坡倾斜在20°～45°的叫陡坡。几乎成垂直的山坡叫做峭壁或绝壁如图7—7e，下部凹入的峭壁叫做悬崖。悬崖的形状和它的等高线如图7—7f。梯田也是常见的地貌。山坡上开成一块一块的可耕地称为梯田，有一定坡度的梯田其等高线如图7—7g。在坡地上，由于雨水冲刷而形成的狭窄而深陷的深沟叫雨裂，雨裂逐步扩大成为冲沟，冲沟的等高线如图7—7h。从上述基本地貌及其等高线可以看出，山丘与盆地的等高线大致相似，两者皆表示为一组闭合曲线。其区别的方法是：如注记高程，则内圈高程大于外圈者为山丘，反之则为洼地；如不注记高程，则用示坡线表示。所谓示坡线即在山脊或山谷线上与等高线垂直且指向下坡方向的短线(图7—7a，c)，山脊的等高线是一组在山脊上垂直于山脊线并凸向低处的曲线(图7—7b)，而山谷的等高线是一组在山谷上垂直于山谷线并凸向高处的曲线(图7—7b)。山脊和山谷的等高线的疏密反映了山脊、山谷纵断面的起伏状况，而等高线的尖圆或宽窄则反映了山脊、山谷的横断面的起伏状况。鞍部等高线的特点是在一圈大的闭合曲线内套有两组小的闭合曲线，等高线的高程从鞍部向两边