第七章-地形图的基本知识

第七章地形图的基本知识§7-1高斯投影的概念§7-2地形图的分类、用途及系列§7-3地形图的分幅与编号§7-4地形图的识图§7-5地形图的读图程序§7-6电子地图与数字地图§7-1高斯投影的概念测量是在地球表面上进行的，而地球表面是复杂和不规则的。为了将曲面上的地物和地貌表示于平面上，地球表面的图形首先投影到与地球相似的椭球体面上，以便进行计算和制图。椭球体面是一个不可展开的曲面，曲面上的图形投影在平面图上必然产生变形，变形一般分为角度变形、长度变形和面积变形三种。变形是可以掌握和控制的，可使某一种变形为零，也可使全部变形减少到某一适当的程度。从用图的观点来考虑，要在平面图上量测距离和角度，必须要求曲面上的图形投影到平面上角度和距离没有变形或变形很小。满足这个条件的地图投影就是高斯—克吕格投影，简称高斯投影。该投影又称为等角横切椭圆柱投影，它属于地图投影中的正形投影。一、高斯投影带的划分及特点（一）高斯投影的概念高斯投影，从几何意义来看，就是假想一个椭圆柱面套在地球椭球体的外面，并与某一子午线（称为中央子午线或轴子午线）相切。椭圆柱的中心轴线通过地球椭球的中心，然后按等角条件—投影后角度无变形的条件，将中央子午线东西两侧一定经差范围内的图形投影到椭圆柱面上，再沿着过极点的母线将柱面剪开，并将其展成平面。高斯投影和平面直角坐标赤道NSNS中央子午线赤道高斯投影具有如下几个特点：1)等角。椭圆体面上的角度投影到平面上之后，其角度相等，无角度变形。2)中央子午线不变形其它均变长。子午线投影均为凹向中央子午线的对称曲线，同一条纬线上，离中央子午线愈远，其长度变形也愈大，最大值位于投影的边缘。3)赤道投影后为直线，并与中央子午线垂直。其余纬线的投影均为凸向赤道的对称曲线，同一条经线上，纬度愈低，其长度变形也愈大，最大值位于赤道上。4)除中央子午线投影与实地的长度比为1外，其它长度比均大于1。（二）高斯投影带的划分高斯投影中除中央子午线无长度变形外，其余投影后都增长。为控制变形、不影响测图精度，必须采取分带投影的方法，把投影限制在中央子午线两侧的一定范围内，此范围称为投影带。对于1:2.5万-1:50万地形图采用6°分带，1:1万及更大比例尺地形图采用3°分带。1、6°投影带6°带的划分是由首子午线开始，自西向东每隔经差6°为一投影带，将全球划分为60个带，依次以1、2、3、……60进行编号，6°带每带中央子午线的经度顺序为3°、9°、15°……。高斯投影带我国位于东半球，经度范围从东经72°至东经138°，横跨13～23带(按6°带划分）。6°投影带中央子午线的经度，可按下式计算：l0=N*6o-3o(7-1)如已知某地的大地经度L，求其所在投影带的带号可按下式计算:N=[L/6o]+1(7-2)2、3°投影带对于1:1万及更大比例尺地形测图，为了更好地控制长度变形，采用经差为3°的分带方法。3°带的划分不是从首子午线开始，而从东经1°30′开始，自西向东，每隔经差3°为一投影带，将全球划分成120个投影带，依次以1、2、3、…120顺序编号，每带中央子午线的经度为3°、6°、9°、120°……，如图7-2所示。我国跨越23个3°带，其带号为24～46。3°投影带中央子午线的经度可按下式计算：l09=n*3o(7-3)3°带的投影带号可用下式计算：N=[L/3o](7-4)二、高斯平面直角坐标系的建立高斯投影带的中央子午线投影后是一条直线，作为平面直角坐标系的—X轴，赤道投影后的直线—Y轴，两轴交点即为坐标原点，这就是高斯平面直角坐标系。因高斯投影是按分带的方法各自进行投影的，因此各投影带的坐标也成为独立系统。纵坐标以赤道为零起算，赤道以北为正，以南为负；横坐标以中央子午线为零起算，以东为正，以西为负。我国位于地球的北半球，X坐标值均为正，Y坐标值则有正有负。为了避免横坐标出现负值，规定将所有的Y值均加上500Km，即相当于将原坐标纵轴西移500Km，如图7—3所示。因此，凡横坐标值大于500Km的点，位于中央子午线以东；反之，位于中央子午线以西。由于采用分带投影的方法，因而一个坐标值（x，y）在6°投影带中有60个对应点。为表明该点位于哪一个投影带，规定在一点的横坐标y值前面冠以带号，y值称为通用坐标。OX500kmY高斯平面直角坐标系§7-2地形图的分类、用途及系列地形图作为客观环境信息的载体和信息传输的工具，具有文字和数字形式所不具备的直观性、一览性、量算性和综合性的特点。地形图具独特功能和广泛的用途。因此，必须研究地形图的分类和用途。一、地形图的分类地图种类很多，按其所表示的内容不同，可分为普通地图和专题地图两类。1.普通地图是表示地表各种自然和社会现象的地图，主要内容有水系、地貌、土质植被、居民地、交通线、境界线和经济文化等要素。普通地图又可按内容的概括程度进一步划分为地形图和地理图：地形图是指按国家制订的统一规范测绘和编制的较大比例尺地图，内容比较详细。地理图具有一览性的性质，内容概括程度较高，多为较小比例尺地图。2.专题地图是突出表示某一种或几种主要要素或现象的地图，一般分为自然地图和社会经济地图两类。自然地图又可分为地质图、地貌图、气候图、土壤图、植被图等。社会经济地图可分为人口图、历史图、经济图等。按比例尺的大小不同可分为三类:一）大比例尺地形图1:500、1:1000、1:2000、1:5000地形图称为大比例尺地形图，是用实测方法成图。较详尽、精确地反映了地表面上的地理和社会经济要素。二）中比例尺地形图1:1万、1:2.5万、1:5万、1:10万地形图称为中比例尺地形图，是用航测及编绘方法成图，其表示的内容不及大比例尺地形图详尽、精确。三）小比例尺地形图1:25万、1:50万、1:100万地形图称为小比例尺地形图，用编绘方法成图，表示内容的综合程度较高，详尽性及精确性均不及大中比例尺地形图。这种分法有相对性，不同的生产部门分法不尽相同。二、地形图的主要用途（一）大比例尺地形图的用途大比例尺地形图是城市规划、市政建设以及各项工程勘察设计的重要资料。由于大比例尺地形图的内容详尽、精度高，主要用于规划设计和工程施工。其中1:5000比例尺地形图，多用于初步设计和区域规划，1:1000-1:2000地形图多用于小面积规划，1:1000和1:500地形图多用于详细设计和施工放样。（二）中比例尺地形图的用途是大面积区域规划设计和各种资源调查的根据，是编绘较小比例尺地形图的主要资料。是军事上的主要战术图。一切战略部署、战役指挥、战术进攻均在中比例尺地形图上进行。表示不同地区水系类型和特征。能正确表示出居民地位置、行政意义、分布特点等以及与其它要素的关系；（三）小比例尺地形图的用途小比例尺地形图是研究广大区域地形状况的重要资料，是制定大地域发展战略的重要依据。三、我国基本比例尺地形图系列我国地形图有统一的标准和系列。国家基本地形图的比例尺系列1993年以前由七种比例尺地形图组成，即1:100万、1:50万、1:25万、1:10万、1:5万、1:2.5万、1:1万比例尺地形图。自1993年起1:5000地形图正式列入国家基本地形图系列，丰富了基本比例尺地形图系列的内容。§7-3地形图的分幅与编号我国地域辽阔，陆地面积有960万k㎡，这不可能在一张有限的图纸上将其描绘出来。为了便于测绘、管理和使用地形图，需按一定方式将大区域的地形图划分为尺寸适宜的若干单幅图，称为地形图分幅。为了便于贮存、检索和使用系列地形图，按一定的方法给予各分幅地形图唯一的代号，称为地形图编号。416361444464441:100万1：50万1：25万1：20万1：10万1：2.5万1:1万1：5万我国基本比例尺地形图的分幅编号系统为了反映各种比例尺地形图图幅之间的隶属关系和拼接关系，保证地形图不重复无遗漏，我国地形图的分幅与编号采用了梯形分幅法和矩形分幅法。一、梯形分幅与编号梯形分幅与编号是以国际百万分之一地形图的分幅与编号为基础，因而称为国际分幅。因它是按经纬线划分图幅的，一幅图的左、右图廓为经线，上、下图廓为纬线，因图廓为梯形，又称为梯形分幅。分幅编号方法是在国际统一规定的一百万分之一地形图的基础上按一定经差和纬差来划分的。1、1:100万地形图的分幅与编号全球1:100万地形图实行统一的分幅与编号。从180°子午线自西向东，按经差6°将整个地球表面划分为60纵行，依次以1、2、……60进行编号。又从赤道起，分别向南、向北按纬差4°划分横列，依次以A、B、……V进行编号。北半球东侧1:100万地图的国际分幅与编号J-50任一幅1:100万地形图，都是由纬差4°和经差6°的子午线所围成的梯形面积，其编号是由所在横列字母和纵行数字组成，即“列号一行号”，如北京的经度为东经116°28′30″，纬度为北纬39°54′20″，则该点1:100万地形图图幅编号为J—50。求1:100万地形图图幅编号，可计算：列号=[f/4]+1行号=[l/6]+31投影带的带号与纵行之间存有一定的关系，对于我国而言，其关系为带号=行号—302、1:50万、1:25万、1:10万地形图的分幅与编号这三种比例尺的分幅与编号，都是在1:100万地形图分幅编号的基础上来划分的。1:50万：每幅1:100万地形图按经差3°、纬差2°将其分成2行2列，共4幅1:50万地形图，分别用A、B、C、D表示，其编号为“1:100万图号—序号码”。如上述某地所在1:50万地形图图幅编号为J—50—A。1:25万：每幅1:100万地形图图幅，又按经差1°30′、纬差1°将其划分为4行4列，共16幅1:25万地形图，分别以[1]、[2]、……[16]表示，其编号为“1:100万图号—序号码”，如上述某地所在1:25万地形图编号为J—50—[2]。1:10万地形图分幅与编号1:1万地形图分幅与编号39050'116022'30''40000'J-50-51：5万、1：2.5万地形图分幅与编号39040'116000'116015'116030'40000'39050'ACDB13241:10万：每幅1:100万地形图，按经差30′、纬差20′将其划分成12行12列，共144幅1:10万地形图，分别以1、2、3、……144表示。其编号为“1:100万图号—序号码”，如上述某地所在1:10万地形图的图幅编号为J—50—5。3、1:5万、1:2.5万、1:1万地形图的分幅与编号这三种地形图在1:10万的基础上进行的。1:5万:每幅1:10万地形图，按经差15′、纬差10′将其划分为2行2列，共4幅1:5万地形图，分别以A、B、C、D表示，其编号是在1:10万地形图编号后加其序号码，如编号为J-50-5-B。1:2.5万:每幅1:5万地形图，再按经差7′30″、纬差5′将其划分2行2列4幅1:2.5万地形图，分别以1、2、3、4表示，其编号是在1:5万地形图编号后加其序号码，如上述某地所在1:2.5万比例尺地形图编号为J-50-5-B-4。1:1万:每幅1:10万地形图按经差3′45″、纬差2′30″将其划分为8行8列，共64幅1:1万地形图，分别以（1）、（2）、……（64）表示，其编号是在1:10万地形图编号后加其序号码，如上述某地所在的1:1万地形图编号为J—50—5—（24）。§7-4地形图的识图要想认识和使用地形图，就必须了解地形图的内容，地形图的基本内容可分为数学要素、自然地理和社会经济要素和注记整饰要素三部分。一、数学要素（一）坐标网1、平面直角坐标网2、经纬网（二）邻带千米格网的重叠坐标网的重叠（三）图廓1、图廓内2、图廓间3、图廓外（四）控制点二、自然地理和社会经济要素（一）水系1、河流2、湖泊、沼泽与井泉3、水体附属物（二）地貌平原：陆地表面起伏微缓，相对高度小于50m的广大坦荡平地。丘陵：陆地表面坡度较小，相对高度在100m以下的隆起地貌形态。高原：地势较高，地面比较平缓的地区。其海拔一般在500m以上。山地：地面起伏显著，群山连绵交错，高差在200m以上的地区。盆地：周围有山