地形图基础知识

第一节　地形图基础知识

一、地图的定义

地图，是地球表面的缩写。它是按照一定的数学法则，用特定的图式符号、颜色和文字注记，将地球表面的自然和社会现象，经过一定的制图综合测绘于平面上的图，称为地图，其特点是：

（一）有一定的数学法则

地球是一个近似椭球体，它的表面是一个复杂的、起伏不平的曲面。而地图则是一张平面图纸，要把这个曲面展绘成平面图形，就必须通过一定的数学法则（即采用适当的投影方法和一定的比例关系），才能将地球表面的自然和社会现象描绘到平面上，这样才能在图上进行长度（距离）、角度、高度、面积和坐标等内容的量读和计算。

（二）有特定的图式符号

地面上的物体种类繁多，形状、大小不一，有些物体能依比例表示，有些物体不能依比例表示，有些是无形事物。为了将其恰当清晰地表示在地图上，就必须采用特定的图式符号。

（三）有规定的颜色

地球表面各种物体的自然色彩是十分丰富的，某些物体的位置还会叠加在一起。为了增强地图的地理景观和艺术感，又不使地图显得杂乱无章，规定了用与自然相类似的颜色进行描绘。如：森林用绿色、水系用蓝色、地貌用棕色等。

（四）有规定的文字、数字注记

物体的名称、质量和数量等，在实地有的是看不见的，在图上用符号也是难以表达的。为了提高地图的表现力和使用价值，在地图上以规定的字体和大小，用文字和数字予以注明，使看不见的现象变成看得见的实体。

（五）经过一定的制图综合

由于地球表面的自然和社会现象是无穷的，测绘时，不可能也没有必要全部表示在地图上。因此，制图时，就必须依据用图目的，按照物体的重要程度进行取舍，并对那些形态比较复杂的物体，按其质量状况进行简化，以保证地图更加清晰易读。这种方法，称为制图综合。

二、地形图的分类

地形图是军事上的主要用图，表示地物、地貌的平面位置和高程，是普通地图的一种。地形图比例尺大于或等于1：100万，地物用地物符号表示，地貌用等高线显示，能反映地表面的高低起伏特征和实际高程，具有一定的立体感。根据需要和用途，每个国家都有自己的比例尺系列，并且具有很强的连续性。我国军用地形图比例尺系列为：1 : 1万、1 : 2．5万、1 : 5万、l : 10万、1 : 25万、1 : 50万和1 : 100万七种。

（1）1 : 1万和1 : 2.5万地形图，是经过实地调查测绘而成的，对地形的显示最精确、详细。但每幅图包括的实地范围较小，所以只在重要城市、要塞、基地和重点设防地区才测制，主要供支队（团）以下部队（分队）研究地形、组织指挥战斗行动、重点设防时使用。

（2）1 : 5万地形图，是经过实地调查测绘而成的，对地形的显示比较详细、精确。能在图上进行精确量测计算和分析研究地形，是总队（师）、支队（团）指挥机关组织训练和指挥作战的基本用图。同时，也是编制各种小比例尺地形图的基础。

（3）1 : 10万地形图，多数是根据1 : 5万地形图编绘的，少数地区（如草原、戈壁地区）是经过实地调查测绘的，较1 : 5万地形图概括些，也具有1 : 5万地形图的特点。主要供装甲、机械化部队和总队（师）以上指挥机关组织计划战斗行动时使用。还可供炮兵射击、空降兵选定着陆场使用，也是合成军队的基本用图。

（4）1 : 25万和l : 50万地形图，是根据1 : 10万地形图编绘的，能以较小的幅面显示较大地区的地形概貌。主要供军级以上高级指挥机关研究兵力部署、拟定战役计划、指挥陆空大兵团协同作战时使用。

（5）1 : 100万地形图，是根据1 : 20万、1 : 50万地形图编绘的，它以更小的幅面显示更广大地区的地理总貌。主要供航空兵目视领航和陆海空三军领率机关研究战役方向、进行战略（战役）规划部署、研究战略（战役）方面的作战任务使用。

三、地图投影概述

（一）地球形状及点位确定

1．地球形状

地球形状大体上是一个椭球体，其自然表面分布着高山、丘陵、平原、江河和湖海，高低起伏变化很大，从8844．43米的世界最高点珠穆朗玛峰，到-11022米的世界最低点马里亚纳海沟，两者相差近两万米。这说明地球表面是一个极其复杂而又不规则的自然曲面。为解决测量计算的有关问题，假想用一个与平均海水面重合，并引申到大陆的水准面，来代替地球的自然表面，这个表面叫大地水准面。大地水准面所包围的球体，叫大地球体。大地水准面，虽然比地球的自然表面规则得多，但它仍是一个不太规则的曲面，是不能用一个数学公式来表达的，因而仍然无法解决测量计算问题。不过这个大地水准面很近似一个微小扁平的旋转椭球面。所以在测量计算中，就用一个长、短半径与地球的形状、大小极为接近的椭圆，即以椭圆的短轴（地轴）为旋转轴的“旋转椭球”来代替它（见图7-1）。这种旋转椭球，又叫地球椭球。旋转椭球面，是一个纯粹的数学表面，用简单的数学公式就可以表达，对其进行计算就不难了。地球椭球的形状和大小，是用它的长半径（a）、短半径（b）和扁率（a）等基本元素表示的。这些基本元素，各国科学家在不同年代采用不同的资料和方法推算出许多不同数据。各国采用的数据也各不相同。目前我国采用的元素为：

长半径（a）——6 378 245（m）短半径（b）——6 356 863（m）

扁率（a）——（a-b）／a≈1 : 298．3

确定地球形状和大小，无论是在理论上、还是在实用上都有着重要的意义，特别是对测制精度较高的大比例尺地形图尤为重要。因为地形图上表示的内容，都是先将地球自然表面的物体垂直投影到大地水准面上，再转化到地球椭球面上，然后经过地图投影的方法才描绘到平面图纸上的。如果地球形状和大小确定得不正确，地形图的精度就会受到影响。

2．地球椭球上的基本点、线、面为了确定地面点在地球上的地理位置，就要在地球面上建立一种以地理极为极，以经、纬线为坐标线的曲面坐标系。要说明这种坐标系，就要先弄清地球椭球上的基本点、线、面的意义（见图7-2）。

（1）地心：地球的中心，以O表示。

（2）地轴：地球自转的轴，以N、S表示，它从南到北并通过地心。

（3）地极：地轴与地球椭球面的交点叫地极，又称地理极。位于北端的叫北极，用N表示，位于南端的叫南极，以S表示。

（4）赤道面和赤道：通过地心，并垂直于地轴的平面，叫赤道面；赤道面与地球表面相交的圆，即最大纬线圈，叫赤道。赤道周长为40 075 704米；经度1º的赤道长为111 329.7米，1′的赤道长为1855．5米。

（5）纬线：平行于赤道的平面（或垂直于地轴的平面）与地球表面的交线，称纬线（或平行圈）。纬线是准确的东西方向线。

（6）子午面和经线：通过地面某点包含地球南北极的平面，叫该点的子午面。子午面与地球表面的交线，叫经线圈（又叫子午线圈）。经线是准确的南北方向线。子午圈周长为40 008 548米；纬度1°的经线长为111 134.9米，1′的经线长为l852．2米。

（7）起始经线：通过英国格林尼治天文台子午仪中心的经线，该线经度为0°，故叫起始经线，又叫首子午线。

（8）纬度：地球表面某点铅垂线方向与赤道面间的夹角，即该点的纬度。以赤道为0º，向南、北至极点各90º。赤道以北叫北纬，以南叫南纬。

（9）经度：地面某点的子午面与首子午面间的夹角，叫该点的经度。由首子午面起向东、西量度，各由0º~180º。在首子午面以东的叫东经，以西的叫西经。

（10）经差：地面某两点的经度值之差。经差与时间有关，经差1º，时差4分；经差15º，时差l小时。

（11）纬差：地面某两点的纬度值之差。

（12）回归线：地球表面南、北各23º26′处的两个纬度圈，叫南、北回归线。它是地球上热带和温带的分界线，南、北回归线之间为热带。

（13）极圈：地球表面距南、北极各23º26′的纬度圈。极圈在南半球的叫“南极圈”；在北半球的叫“北极圈”。它是地球上温带和寒带的分界线，极圈之内为寒带，极圈到回归线之间为南、北温带。

（二）地图投影的意义和变形

地球表面是一个不可展开的曲面，而地图是个平面。为解决地球曲面与地图平面之间的矛盾，运用数学原理，按一定的要求，将地球椭球面的点和线相应转绘到平面上的某种方法，叫地图投影。地图的投影方法很多，但不论采取什么方法，地球表面的地形，经过地图投影后，在平面图上都不可避免地会产生差异，出现了平面与实地不一致的现象，这就是投影变形。地图投影的变形，一般分为长度变形、面积变形和角度变形三种。如图7-3为等面积投影的世界地图，图上面积依比例放大后和实地一致，但形状则不相似。

图7-4 为等角（正形），投影的世界地图，图上角度、小范围内的形状和实地相似，但面积依比例放大后与实地则不相等。非洲的面积实际上约为格陵兰的十五倍，但在图上几乎是一样大。

图7-4　等角投影的世界地图图

　图7-5　高斯一克吕格投影

了解地图投影变形。其目的在于选择适当的投影方法，以编制适应需要的地图。比如：

海军为保持正确的航向，采用墨卡托投影（等角切圆柱投影，以取得角度没有变形的海图；而合成军队为确保作战行动的准确性。采用高斯-克吕格投影，以取得面积、距离和角度与实地相同或相似的地图。

（三）高斯-克吕格投影

高斯-克吕格投影是一种等角横切圆柱投影，它是19世纪德国数学家高斯创立，后经克吕格研究改进，把它应用到椭球面上，故称高斯-克吕格投影，简称高斯投影。高斯投影的基本要领：设想用一个椭圆柱面横套在地球的外面，与某经线（即中央经线）相切，并使圆柱轴通过地心，然后根据等角不变的条件，用数学的方法将地球的经纬线投影到椭圆柱面上（见图7-5）。为了控制变形，先按一定的经差将地球表面划分为若干带，再使椭球柱面依次和每一带的中央相切，并把各带中央经线东西两侧一定经差范围内的经纬线网投影到椭圆柱面上，然后从两极将该椭圆面切开展平，即是地球各带经纬线网在平面上的图形。我国1 : 2.5万、1 : 5万、1 : 10万、l : 25万、1 : 50万比例尺地形图，采用的是经差6º分带的方法，即以起始经线为零，由西向东每隔经差6°为一带，将全球分为60个带，各带的带号依次用1、2、3……60表示。每带的中央经线，依次为3º、9º、15º…357º。我国位于东经72º至138º之间，共占11个投影带，即13至23带，各带中央经线依次为75º、81º、87º…135º。

1 : 1万及大于1 : 1万比例尺地形图，采用的是经差3º分带方法，并规定中央经线的经度均为整度数。因此，3º分带就不是从零子午线开始，而是1º30′的经线开始。

四、地形图图式

规定地形图图解语言与表示原则的技术文件，叫地形图图式。地面上的地物，在地图上是用统一规定的符号结合注记表示的，这些规定的图形符号叫地物符号。它是构成地图的重要因素，是地图的语言。要识别地物符号，并了解它在军事上的意义，就必须首先了解地物符号的规律及其相互关系。

（一）符号的特点

地物符号的图形，依其形状，主要有以下三个特点：

（1）图形与地物的平面形状相似。这类符号的图形与地物正射投影后的平面形状相似，并保持一定的比例关系，所以叫正形图形。一般用以表示占地面积较大的地物，如居民地、森林、河流、湖泊等。

（2）图形与地物的侧面形状相近。这类符号的图形与地物的侧面形状相近，所以叫侧形图形，一般用以表示占地面积较小的独立地物，如突出树、烟囱、水塔等。

（3）图形与地物的有关意义相应。这类符号的图形是按照会形、会意的方法构图的，所以叫象征图形。具有形象和富有联想的特点，如变电站、矿井、气象台（站）等。

（二）符号的分类

按符号与实地地物的比例关系，可以分为以下四类：

（1）依比例尺符号（又叫轮廓符号）。占地面积较大的地物，如大居民地、森林、江河、湖泊等，其外部轮廓是按比例尺缩绘的，内部文字注记是按配置需要填绘的（见图7-6）。在图上可了解其分布、形状和性质，量算出相应实地的长、宽和面积。这类符号的轮廓线与实地地物的轮廓一致，特别是轮廓转折点的位置精度较高，可供部队指示目标用。但轮廓内的文字注记，并不代表实地物体的真实位置，只具体说明物体性质的作用。

（2）半依比例尺符号（又叫线状符号）。实地的窄长线状地物，如道路、垣栅、土堤、通信线等，其转折点、交叉点位置是按实地精确测定，其长度是按比例尺缩绘的（见图7-7），而宽度不是按比例尺缩绘的。因此，在图上只能量测位置和相应的实地长，而不能量取宽度和面积，此类地物的转折点、交叉点可用以判定方位和确定位置。

图7-6　依比例尺符号　

　图7-7　半依比例尺符号

（3）不依比例尺符号（又叫点状符号），实地上一些对部队行动有影响或有方位意义的地物。如突出树、亭、塔、油库等。因其占实地面积较小，不能按比例尺缩绘。只能用规定的符号表示（见图7-8），在图上可了解实她地物的性质和位置，但不能量读其大小。

图7-8　说明和配置符号　

图7-9　山顶的表示

五、地貌判读

地貌，主要是指地球表面高低起伏的变化形态，如山地、丘陵地、平原、谷地等，它和水系一起构成图上其他要素的自然基础。地图上表示地貌的方法很多，主要有：等高线法、晕渲法、分层设色法、写景法及组合法（如等高线加晕渲）等。

等高线法，是现代地形图表示地貌的主要方法，虽然缺乏立体效果，但能科学地反映地面起伏形态及其特征；能准确地量测地面点的高程和坡度；能判定山脉走向、地貌类型以及微型地貌特征（如小山顶、凹地、沟谷等）。本节着重介绍等高线法。

（一）山的各部形态

地貌的外表形态尽管千差万别，多种多样，但它们都是由某些基本形态组成的，这些基本形态是：山顶、凹地、山背、山谷、鞍部和山脊等，如能熟识这些基本形态，识别等高线图就比较容易了。

1．山顶、凹地

山的最高部位叫山顶。山顶依其形状可分为尖顶、圆顶和平顶三种。图上表示山顶的等高线是一个小环圈，环圈外通常绘有示坡线（见图7-9）。

比周围地面低下，且经常无水的低地，叫凹地。大面积的低地称盆地，小面积的低地称凹（洼）地。图上表示凹地的等高线是用一个或数个小环圈，并在环圈内绘有示坡线。

2．山背、山谷

山背，是从山顶到山脚的凸起部分，很像动物的脊背。下雨时，雨水落在山背上向两边分流，所以最高凸起的棱线又叫分水线。如图7-10所示，图上表示山背的等高线以山顶为准，等高线向外凸出，各等高线凸出部分顶点的连线，就是分水线。

图7-10　山背的表示

依山背的外形分，有尖的、圆的和平齐的三种。尖山背，等高线依山背延伸方向呈尖状回头；圆山背，等高线依山背延伸方向呈弧状回头；平齐山背，等高线依山背延伸方向呈平齐状回头。

山谷，是相邻山背、山脊之间的低凹部分。由于山谷是聚水的地方，所以最低凹入部分的底线又叫合水线。如图7-11所示，图上表示山谷的等高线与山背相反，以山顶或鞍部为准，等高线向里凹入（或向高处凸出），各等高线凹入部分顶点的连线，就是合水线。

根据山谷横剖面的形状分尖形的、圆形的和槽形的三种。尖形谷的横剖面是上部宽敞，底部尖窄，等高线图形为“V”形；圆形谷的横剖面是下部宽敞，底部近于圆弧状，等高线图形为“U”形；槽形谷的横剖面如同水槽上宽下窄的几何梯形，等高线图形为“U”形。

3．鞍部、山脊

鞍部，是相连两山顶间的凹下部分，形如马鞍状，故称鞍部。如图7-12所示，图上是用一对表示山背的等高线和一对表示山谷的等高线显示的。山脊，是由数个山顶、山背、鞍部相连所形成的凸棱部分。如图7-13所示，山脊的最高棱线叫山脊线。

图7-12 鞍部的表示

图7-13 山脊的表示

（二）斜面和防界线

1．斜面

斜面是指从山顶到山脚的倾斜部分，又叫斜坡。军事上以敌对双方占领地区为准，把朝向对方的斜面称为正斜面，背向对方的斜面叫反斜面。斜面按其起伏形状分为四种：

（1）等齐斜面：实地斜面的坡度基本一致，所有地段均可通视，便于发扬火力。在图上，等高线间隔大致相等，仅有陡坡和缓坡之分。陡坡等高线密，间隔小；缓坡等高线稀，间隔大。

（2）凸形斜面：实地斜面的坡度上缓下陡，部分地段不能通视，形成观察、射击的死角。在图上，等高线间隔上面稀下面密。

（3）凹形斜面：实地斜面的坡度上陡下缓，所有地段均可通视，便于发扬火力。在图上，等高线间隔上面密下面稀。

（4）波形斜面：等齐斜面、凸形斜面、凹形斜面三种斜面的组合斜面，实地斜面的坡度交叉变换、陡缓不一，且若干地段不能通视，形成观察、射击的死角。但便于组织多层火力配置。在图上，等高线间隔密疏不一。

2．防界线

防界线通常是斜面上凸起的倾斜变换线。在防界线上能展望其下方的部分或全部斜面，利于构筑射击阵地和观察所。在图上，防界线一般位于山顶下方，等高线由稀变密的地方。

六、地貌符号

用等高线表示地貌的方法，虽然比较科学，但它毕竟是一种相当简化的曲线图形，由于地貌形态复杂多变，不论等高距选择得如何正确，描绘得又如何精细，它都不可能逼真地反映地形的全貌，在等高线之间总有遗漏的微小地貌，这是等高线本身无法克服的缺点，因此，还必须采用地貌符号，才能弥补等高线之不足。地貌符号主要有三种：

（一）微型地貌符号（见图7-14）

图7-14

（1）山隘：道路通过鞍部隘口的地方。重要的隘口除绘以符号外，还注有能通行的时间。

山洞（溶洞）：石灰岩地区的重要标志之一。由于地下水的溶蚀作用而形成地下洞穴，虽然洞口不大，但洞内容积一般都很大，在军事上具有重要的价值，既可作为天然大仓库，也可作为防原子、隐蔽兵力的重要场所。地形图上以山洞符号的点表示洞口的真实位置，同时还注有洞口的最短直径和洞深。

（2）溶斗：石灰岩地区受水溶蚀而形成的漏斗或小凹地，底部有透水窟窿的才用该符号表示。黄土地区的溶斗也用此符号，但均注记有“土”字。

（3）岩峰：高耸于山岭、山坡或平地上的柱状岩石，是良好的方位物。孤立的用“孤峰”符号表示，成群的用“峰丛”符号表示，峰丛的比高注记是指其中最高的岩峰。

（二）变形地符号（见图7-15）

图7-15　变形地符号

（1）冲沟：土质疏松、植被稀少的斜坡上，由暂时性流水冲蚀而成的大小沟壑，它是黄土地形的典型地貌。根据符号在图上的宽度，可分为：单线冲沟、双线冲沟（依比例）和陡壁冲沟（依比例，用陡壁符号或加等高线表示）三种。

（2）陡石山：岩石大部或全部裸露在外，坡度大于70º的山地，陡石山符号是按照光线法则，以断续的山脊线表示岩顶，以纵横交错的短线表示陡岩。

（3）陡崖：坡度在70º以上难于攀登的陡峭崖壁。有土质和石质之分，实线表示陡崖的上缘，虚线表示斜坡降落方向，一般都注记比高。

（4）崩崖：山坡受风化作用后，岩石碎屑从山坡上崩落下来的地段。图上用密集的小圆点表示沙土质崩崖，用三角块加小圆点表示石质崩崖，大面积的崩崖用等高线配合表示。

（5）滑坡：斜坡表层因地下水（或地表水）的影响，在重力作用下沿着斜坡下滑的地段。滑坡的上缘用陡崖符号绘出，范围用点线描绘，内部用断续的等高线表示。

（三）土质特征符号（见图7-16）

（1）沙地地貌：干燥气候区形成的风积地貌。因地表形态多种多样，所以又分为：平沙地、多小丘沙地、波状沙丘地、多垄沙地和沙窝地。总的起伏与走向用等高线表示，以符号显示沙地地貌的种类。

（2）沙砾地：沙和砾石混合分布的沙砾地，或是地表面几乎全为砾石覆盖的戈壁滩。

图7-16　土质特征符号

（3）石块地：碎石分布的地段。注意露岩地、沙砾地、石块地三者的区别。

（4）盐碱地：地面盐碱聚积，呈现白色、草木很少的地段。

（5）小草丘地：在沼泽、草地和荒漠地区长有草类或灌木的小丘成群分布的地段。

（6）残丘地：由风蚀或其他原因形成的成群石质和土质小丘。

（7）龟裂地：荒漠地区、表面土质为黏土的低洼地段、在干燥季节龟裂成坚硬的块状，下雨后则一片泥泞。