地形图的一般常识和使用方法(1)

地形图是国民经济建设中不可缺少的图面资料。在农林业生产中，土地规划、资源开发、森林资源调查、林区规划设计、农田基本建设、运输道路的勘察设计、水利工程规划等等工作都是在地形图上进行的。因此，正确使用地形图是我们每个林业工作者必备的知识。

一、        地形图的概念和分类
（一）        概念
将地球表面的地形地物，经过测量，按一定的比例尺缩小后，用不同的符号、线条综合后表现在图纸上，形成与地面相似的图形，称为地形图。
地形：是地物地貌的总称。
地物：指地面上诸如房屋、道路、田园、城镇、河流等物体。
地貌：指地面上高低起伏如山岭、平原、断崖、绝壁等形体，是地球表面多种多样的高地和凹地的总称。
（二）        分类
地形图按比例尺大小、内容、用途等的不同可进行如下分类：
1．        按比例尺大小分：
大比例尺地形图，比例尺为1/2000、1/5000、1/10000等；
   中比例尺地形图，比例尺为1/50000、1/25000等；
   小比例尺地形图，比例尺小于1/100000。
2．        按地形图的内容分类：
（1）        普通地形图：具有区域的自然地理和社会经济等方面要素的地形图。
（2）        专门地形图：除具有普通地形图的各要素外还包括某些特有的专门资料要素。
3．        按地形图的用途可分为：参考图、教学图、军用图、飞行图、航海图等。
目前，我省林业生产中所用地形图是除去军事要素的中比例尺普通地形图。
二、地形图的内容
地形图包括的内容很多，但总的来说可分为四个方面：
（一）        地形图的符号
地球表面的地物地貌在地形图上的反映，绝大部分是按比例的，但为了突出某些要素，往往也出现超比例现象。构成地形图的符号很多，国家测绘总局和中国人民解放军总参谋部测绘局都有共同的统一规定，按其符号形式可归纳为四类：
1．        轮廓地物符号：较大的房屋、湖泊、果园、森林等，其轮廓按比例缩绘；
2．        线状符号：如公路、铁路、河流、沟渠等，其长度按比例尺，宽度无法按比例尺表示；
3．        独立物体的超比例符号：如水井、独立树、独立屋、塔及有方位意义的地物；
4．        数字和文字注记：即图上用文字和数字说明各种内容所表达的意义、名称和数量。     图例
（二）        比例尺
1．        概念：所谓比例尺就是图上线段长度与实地相对的水平线段长度之比。
            图上线段长度             1
比例尺= —————————————— =   ——
      实地对应的水平线段长度           N
式中：1/N 表示实地水平线段长度的缩小倍数，如1/10000表示缩小10000倍）。
2．        几种形式的比例尺
（1）数字比例尺：用分子为1的分数式表示，如1/50000写成1：50000；
（2）图解比例尺：就是用简易的图式来表示图面与实地长度的关系，常用的是直线比例尺，如比例尺为1/50000
（3）文字说明式：直接用文字说明图上某一单位的长度等于实地相应的水平长度。如图上1cm等于实地相应水平长度五百米，这时图上的比例尺是五万分之一。
3．        关于比例尺的精度
比例尺越大，精度越高，反之则越低，因为大比例尺地形图能够在某一图幅内较全面而完善地反映实地的各种地物、地貌，所以精度高，清晰易看。小比例尺地形图，对一些较小的地物、地貌无法表示出来，其精度较大比例尺低。
我省目前所使用的地形图为1/5万比例尺地形图或以此放大成的1/2.5万比例尺地形图，长江流域以北的大部分地区目前已开始使用1/1万比例尺的大比例地形图。
（三）        地形图的分幅和编号
1．        经、纬度的一般概念
在挂图上有纵向和横向的细线，纵向的线叫“经线”，横向的线叫“纬线”，经线和纬线交织成的网状的格子叫“经纬网”在经纬度两端注有的“***°**′”称作经、纬度。
地形图除了图幅角上注有经纬度外，还按一定规则在图幅上绘制互相垂直的网状格子，由于每一整小格这样的格子相当于实地边长为1公里的正方形，所以称为“公里网”。
经度表示东西方向上的位置。将地球表面按纵向划分为360等分，每1等分为1度，以英国格林威治天文台所在的经线为0度，分别向东，向西0~180度，向西为“西经”，向东为“东经”。
纬度是表示南北方向上的位置。以赤道为起始点（0°）将地球南北表面分别划分为90等分，每一等分为1°，向北为“北纬”，向南为“南纬”。
2．        分幅与编号
为了便于使用地形图，常常将大面积地形图进行分幅和编号，地形图的分幅和编号是国际上统一规定的，故称国际分幅，这是1891年第五届国际地理学代表大会决定的。各种比例尺图幅的划分和编号都是由经差6°、纬差4°的百万分之一比例尺图为基础的。
（1）百万分之一地图分幅和编号 国际百万分之一的地图分幅编号，是将整个地球表面用经线分成60个6°的纵行，从经度180°开始向东，顺序以阿拉伯数字1~60编列号数。
从赤道起向南、北两极，以每隔4°的纬度圈分成若干个横列，直到88°为止，这些横列是用大写的拉丁字母A、B、C………V标明的,即现在采用1、2、3………编列号数代替。如图1中的A点地区位于横列为10，纵行为50，则它的图幅号为10—50即百万分之一的图幅编号。
（2）在百万分之一图幅内1：500000；1：200000；1：100000地图分幅图，如图2及表1所示。

表1 1：1000000~1：100000的地图图幅编号

比例尺        在1:1000000图内图幅的分幅数        编号        图廓间隔
                     经差        纬差
1:1000000        -----        10--50                6°        4°
1:500000          4        10—50—甲             3°        2°
1:200000           36        10—50--（3）             1°        40′
1:100000       144        10—50--5                   30′        20′

（3）在10万分之一图幅内1：50000；1：25000地图分幅图，如图2及表2所示。

表2 1：100000~1：25000的地图图幅编号
比例尺        在1:1000000图内图幅的分幅数        编号        图廓间隔
                     经差        纬差
1:100000       -----        10—50--5             30′        20′
1:50000             4        10—50—5—乙          15′        10′
1:25000          36        10—50—5—乙--4        7′30″        5′

（4）        在百万分之一地图内1：100000地图分幅图如图3及表3所示。
表3 1：1000000~1：10000的地图图幅编号
比例尺        在1:1000000图内图幅的分幅数        编号        图廓间隔
                     经差        纬差
1:1000000（百万）        -----        J—50        6°        4°
1:100000（十万）        144        J—50—5        30′        20′

（5）        在十万分之一图幅内1：10000；1：5000分幅图如图4及表4所示。

表2 1：100000~1：5000的地图图幅编号
比例尺        在1:1000000图内图幅的分幅数        编号        图廓间隔
                     经差        纬差
1:100000（十万）        -----        J—50--5        30′        20′
1:10000        64        J—50—5—(15)        3′45″        2′30″
1:5000        256        J—50—5—(15)-a        1′52″.5        1′15″
目前我省开始使用的1/1万地形图是由1/10万地形图一分64幅而成的，其编号样式为J—50—5--（8）。
（四）        等高线-----地貌在地形图上的表示方法
1．        等高线的概念
等高线就是地面上高程相等的相邻各点，彼此相互连接而成的封闭曲线，它是用来表示各种地貌的曲线。
2．        等高线分类
（1）        基本等高线：又称主曲线或首曲线。它是地图上用来表示各种地貌的主要曲线。
（2）        加粗等高线：又称计曲线。它除具有等高线的作用外还有助于判读和计量高程，是将基本等高线每隔一定的数目（一般五条）加粗而成的曲线。
（3）        半距等高线：又称间曲线。在地形比较平缓的情况下，基本等高线，不能准确地反映变化状况，在相邻两条等高线之间插入1/2等高距的虚线，这种虚曲线便是半距等高线。
（4）        补助等高线：或称助曲线。就是用半距等高线仍无法表示地形变化时，加绘1/4等高距的短虚线，这便是补助等高线。
3．        等高线的特点
（1）        在同一条等高线上所有各点的高程相等；
（2）        每一条等高线都是封闭曲线。不在本幅图上闭合必在另一幅图上闭合，不会中断；
（3）        两条不同高程的等高线不能相交，除非在垂直的悬崖峭壁处才可能有两条或多条等高线重合的现象；
（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；在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侧绘垂直于曲线的短线，指着下坡，或在洼地封闭曲线凹面相对两内侧绘垂直于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）        两对闭合等高线的凸侧互相对峙时，中间所夹的部分就是曲面上的鞍部；
（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。
4．        利用等高线判读地形、地貌
在地形图上，根据等高线的特点可以辨别各种地形地势，如山头、山峰、分水线、合水线、鞍部等。
在判读时，必须准确地掌握方位，使图上的方位与实地的方位相吻合，图面方位是上北、下南，左西右东。
（1）        山头、山峰
在地形图上，有一些最小的封闭等高线（对许多圈封闭等高线而言）有的有数字注记，有的没有。有的最小封闭等高线的中心部位即是山头或山峰。主要的山头和山峰，都有数字注记，表示该山头或山峰的绝对高程，又称海拔高（即是从黄海海平面为零公尺算起，到该 山头或山峰的垂直高度）。
（2）        分水线（山脊线）
在地形图上，看到许多从山头向四周呈凸出状况的曲线，这些曲线是通过分水线的等高线。垂直于等高线凸出状况急弯处的连接线，便是分水线。
注：对平缓山脊的分水线一般是通过等高线凸出状况的中央部位；若分水线两侧的坡度陡缓不一致时，分水线必然*近陡坡的一侧。
（3）        鞍部
在地形图上，当两组等高线的凸侧互相对称的地方，为山岳的鞍部，鞍部相邻两条等高线的高程相等。
（4）        合水线（排水沟）
在地形图上，通过合水线的等高线的弯曲方向相反，通常是等高线的凸部朝向山麓的是分水线；而等高线的凹部朝向山麓的是合水线。
在地形复杂，图上所示分水线和合水线难以判定时，可显灰到山头或河流，还可以通过等高线上高程注记来帮助判读，因为注记的字头总是朝向高处。

二、地形图在林业调查设计中的应用
利用地形图进行林业调查设计，主要内容是野外实地调绘，求算面积、绘制平面图。
（一）        野外实地调绘
调绘，实际上是将调查区域内的地形、地势、地物、行政界线、各林种树种的分布情况及各地类界线等如实地调绘在地形图上的过程。一般分下面三个顺序进行。
1．        室内判读
根据地形图上已标出的三角点、埋石点、山名、村名等，在依据明显的山头、山峰、大的分水线（山脊线）、合水线（山沟）位置及走向用笔草绘出来，以便野外对图时清晰易看。
2．        野外对图
当进入某一调查区域工作时，必须逐一将地形图上的地形、地貌、地物与实地相对应的地形、地貌、地物核对验证，这个过程叫野外对图或野外判读。
对图，首先是确定方位，就是图上的东西南北向要与实地的东西南北向相一致。确定方位，一般可采用：
（1）        罗盘仪定向：即将磁针所指的南北向与地形图上南北向吻合。
（2）        明显地物、地貌定向：即以大的山头、山峰、有方位意义的塔、桥、公路、河流间的交*点为依据使图上所示位置与实地所示的位置相吻合。
在判定方位后，根据地形图上的等高线特点，逐一判读山脊走向、坡度、坡向、道路、河流、村庄、农田等地物、地貌，详细核对有无差错，对变化的地物、地貌，要及时地在地形图上加以增补或删除，直至完全符合为止。
3．        区划
区划工作在判读、对图之后，调查研究员认为该地区地形图上所示地物地貌准确无误的情况下即可进行。一般采用对坡区划法。选择地势高、视线开阔的地方，利用明显的地貌形状和地物标，充分观察、加以分析，找出相互关系，根据有关方案和规定进行区划。每区划一地段后，应以不同的方位进行验证。
区划的主要内容有：行政界、地类界和小班界的区划。
（1）        行政界的区划
地形图上已有的省界和县界，可在室内勾绘，若有变动，应到现场核对更正；没有的乡界、村界可采用室内勾绘（通过召开乡、村对地界、山界较熟悉情况的同志开会，按地形图上明显的主要山脉、河川等，结合参照原有的行政区划图面资料，在图上勾绘）与实地对照相结合的办法进行。
（2）        地类界的区划
在现场区划。主要是有林地（不同林种、树种等到因子）、宜林地（荒山荒地、灌丛地）和非林业用地。具体区划条件，按《安徽省森林资源规划设计调查操作细则》执行。
（3）        有林地小班的区划
有林地小班区划，就是按不同林种、树种、起源、龄组、疏密度、权属等因子划分小班的过程。它是整个区划过程中一项复杂细致的工作，应注意以下注意事项：
1）        区划小班时，一般采用对坡区划，然后深入小班校正的方法。在调查各林分因子的同时，验证区划的小班界线是否正确。
2）        要熟练地掌握和使用比例尺。当小班四周界线无明显地貌形状和地物标控制时，应准确地止估小班界线彼此间的距离，然后在图上所在位置，按比例进行区划勾绘。
3）        区划时先控制小班范围内的大地形，然后逐步对照其它小地形，用笔在图上点出小班界的变化转折点，校对无误后，按小班的实际形状，将各变化点连接成封闭的曲线。
4）        小班的四周界线最好以自然界线划分。同一个小班不宜跨越大的山脊、河流、水沟及林区道路等，防止今后成图时，将同一小班切割成几块的破碎现象。
5）        小班区划面积规定：对于本次森林分类区划，小班最小面积为1公顷，最大面积原则上不超过35公顷。
6）        行政界可以作为小班界，但小班界不得跨越树及村以上的行政界线。
7）        小班区划调查后，要进行临时编号。在一个调查区域工作结束后（以村为单位），应对所区划小班界进行盖墨，并要重新编号，以防模糊、差错。
（二）        求算面积、绘制平面图（透明纸图）
求算面积，绘制平面图的工作是在小班区划调查结束后进行，具体方法和要求，详见《安徽省森林资源规划设计调查操作细则》。
三、        使用地形图应注意的几个问题
本次使用的地形图是七十年代航测和调绘的，已有二、三十年，其间地形图地貌可能发生较大变化，在实地应用时应加以认真判读和识别。
1．        大的山头、山峰、山脊河流及其走向等比较明显的地物、地貌是准确的，可用以对图。而一些小的地形，特别是复杂的局部地区小地形，在图上不太明显，在实际工作中要反复对照。
2．        公路、河流的交*点、桥梁等大部分是准确的可作为判读地形的主要地物标志。
3．        庙宇、塔等重要地物标，在开阔地区是准确的，在隐蔽地区是表示大概位置。
4．        地形图上所示的国家测量三角点、埋石点及水准点的位置是精确的，可用来对图和寻找方位。
5．        地形图是国家机密资料，使用时务必妥善保管，不得遗失。


1   地形图


地形图及其应用

   地形图属于普通地图。是以同等详细程度，按统一规范表示地面各要素的地图。这些要素包括：水系、地貌、居民地、交通线、土质植被、政区境界线等，其中地貌用等高线表示，其它要素用规定的图式符号表示。

概述
1．        地形图的特点
（1）        各国的地形图都具有统一的数学基础：
?        选用一种椭球体数据
?        统一的地图投影
?        统一的大地坐标系统和高程系统
?        完整的比例尺系列
?        统一的分副和编号体系
（2）        统一的规范与图式符号：按照国家统一的测量和编绘规范完成。包括：
?        各种比例尺地形图的精度要求
?        制图综合原则
?        等高距：如1：25万为50米，1：50万为100米，1：5万为10米
?        图式符号
?        整饰规格等
（3）        几何精度高，内容详细：尽量详细和精确地表示水体、地形等，地理要素的分布以及数量和质量特征，以便在图上进行量测。
2．        我国国家基本地形图系列
1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：20万（现为1：25万）、1：50万、1：100万共七种。不同比例尺的地形图，其内容的详细程度不同，满足不同的应用要求。
（1）1：1万——1：10万，大比例尺地形图：
1：1万、1：2.5万、1：5万均为实测成图，1：10万编绘成图。是编制1：25万、1：50万地形图的基本资料，也是编制大比例尺专题地图的工作底图。
特征：可以全面地反映地理要素的分布，有较多的数量和质量注记（如宽度、深度等）。
应用：其中，1：1万——国家重点建设项目和农田基本建设、军事重点地图的主要用图；1：2.5万、1：5万、1：10万——基本规划设计、勘测调查和开发利用等。
（2）1：25万——1：50万，中比例尺地形图：
特征：据大比例尺地形图编制，反映地面要素的总体特征。
应用：主要用作较大范围的工程规划、总体规划、设计、军事上的战略图。是编制1：100万比例尺普通地图的基本资料，也是编制同比例尺专题地图的工作底图。
（3）1：100万，小比例尺地形图：
根据中比例尺地形图编绘而成。
特点：制图综合程度大，只能反映地理要素最主要特征。
应用：国家自然条件资源综合利用、改造开发的总体规划图，是编制小比例尺普通地理图的基本资料和编制专题地图的工作底图。

第二节 地形图的数学基础
我国国家基本地形图要求内容详尽，几何精度高，这就对其数学基础提出了更高要求，特别是对地图投影的要求。具体的数学要求包括：
?        地图投影：方向正确、没有角度变形，以保持图上景物形状，地物之间的距离和位置关系正确，以便于量测。
?        比例尺
?        坐标系、高程系
?        地图分幅
规定：大、中比例尺：等角横切椭圆柱投影（高斯——克吕格投影）；
小比例尺：等角圆锥投影（78年后，78年前采用改良多圆锥投影）
1．        高斯——克吕格投影（Gauss—Kriger）：
由德国数学家、物理学家、天文学家高斯（Gauss）拟定（19世纪20年代）后经德国大地测量学家克吕格（Kriger）于1912年补充。
（1）        基本思想：以椭圆柱面作为投影面，即使地球椭球体的某条经线（中央经线）与椭圆柱相切（横切）。然后按等角条件，以中央经线为对称轴，将东西各3º（或1º30＇）的地面投影到椭圆柱面上，然后展成平面，即得本投影。
（2）        特点：
?        中央经线和赤道投影成相互垂直的直线，且为对称轴。
?        中央经线长度不变，其他经线投影为与中央经线对称的向两极收敛的曲线，离中央经线愈远，长度和面积变形愈大。
?        纬线的投影，除赤道的投影为直线外，其他纬线的投影均为以赤道的投影为对称轴的向两极弯曲的曲线，且与经线成直角相交。
?        没有角度变形
?        在同一条经线上，长度变形随纬度的减小而增大，在赤道处为最大，在同一条纬线上，长度变形随经度的增加而增大，且增长速度较快，为保证地形图的精度，采用分带投影的方法。
（3）        分带投影：我国采用6º分带和3º分带分布。
1：2.5万——1：50万：采用6º分带投影，即每经差为6º，从0º子午线开始，自西向东每隔经差6º为一投影带，全球共分60个带。用1，2，3……表示。即东经0º～6º为第一带，其中央经线的经度为3ºE，东经6º～12º为第二带，其中央经线的经度为9ºE，我国位于东经72º～136º间，共包括11个带，即13～23带。
1：1万及大于1：1万的地形图：采用3º分带分布。从东经1º30＇的经线开始，每隔3º为一带，全球共划分120个投影带。这样中央经线的经度为整度数。我国共跨22个3º带。24～45。
由于分带投影是按相同经差划分的，故只算出一带各点的坐标，其余各带都是适用的。
对于6º带，每带中央经线的经度为L，设n为投影带的带号，
             L=6ºn-3
对于3º带，L=3ºn

2．        地形图的坐标系和公里网：
在1：1万——1：10万的地形图上绘有直角坐标网（公里网）和地理坐标网（经纬网），前者用来确定点的平面直角坐标，后者用来确定点的地理坐标。
（1）        坐标系：
我国地形图采用高斯——克吕格平面直角坐标系。在该坐标系中：
横轴：赤道，用Y表示；
纵轴：中央经线，用X表示；
坐标原点：中央经线与赤道的交点，用O表示。
      赤道以北为正，以南为负；中央经线以东为正，以西为负。
我国位于北半球，故纵坐标均为正值，但为避免中央经线以西为负值的情况，将坐标纵轴西移500公里。
由于采用了分带方法，各带的投影完全相同某点的坐标值（Xi，Yi），在每一带中均有一个，在6º带中，全球共有60个（Xi，Yi）坐标值。为明确某点的确切位置，Y值前冠以带号，构成通用坐标。如A点：原来的横坐标YA=245863.7米，向左平移后YA＇=745863.7米，通用坐标为：YA通=20745863.7米。
（2）        公里网：
在大比例尺地形图上，绘有Gauss—Kriger平面直角坐标网。即按一定的间隔，作平行与
坐标轴的平行线。
（3）        经纬网（地理坐标网）：
          图上南北图廓线为纬线,东西图廓线为经线。地形图是按一定的经纬度分幅的。

#1   我国基本比例尺地形图分幅与编号
我国基本比例尺地形图分幅与编号，以1：100万地形图为基础，按规定的经差和纬差划分图幅。
　　1：100万采用国际1：1000000地图分幅标准。每幅1：1000000地形图范围是经差6°，纬差4°；纬度66°～76°之间经差12°，纬差4°；纬度76°～88°之间纬经差24°，纬差4°（在我国没有纬度60°以上的需要合幅图幅）
1：1000000地图编号采用国际1：1000000地图编号标准。从赤道起算，每纬差4°为一行，至88°，南北半球各分为22横列，依次编号A、B、... V；由精度180°西向东每6°一列，全球60列，以1-60表示，如海南所在1：100万图在第5行，第49列，其编号为 E49 ；北京为J50
每幅1：100万地形图划分为2行2列，按经差3°纬差2°分成四幅1：50万地形图
每幅1：100万地形图划分为4行4列，按经差1°30′纬差1°分成16幅1：25万地形图
每幅1：100万地形图划分为12行12列，按经差30′纬差20′分成144幅1：10万地形图
每幅1：100万地形图划分为24行24列，按经差15′纬差10′分成576幅1：5万地形图
每幅1：100万地形图划分为48行48列，按经差7′30″纬差5′分成2304幅1：2.5万
每幅1：100万地形图划分为96行96列，按经差3′45″纬差2′30″分成9216幅1：1万地形图
每幅1：100万地形图划分为192行192列，按经差1′52″纬差1′15″分成36864幅1：5000地形图