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1 地形图的基本组成
一幅正规地形图由图名、图号、比例尺、内外图括、 接图表、坡度尺、三北方向线、图面内容(地形与地物)和图例等部分组成。
1.1 图 名
一般以图幅范围内最大或最重要的地名作为图名,写在图纸的正上方。
1.2 图 号
即地形图的编号。由地形图所处的经纬度范围所决定,一般放在图名下方。
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,延伸出1:50万、1:25万、1:10万,再以1:10万为基础,延伸出1:5万、1:2.5万及1:1万三种比例尺。
1:100万从赤道起向两极每纬差4°为一行,至88°,南北半球各分为22横行,依次编号A、B……,V;由西经180°自西向东每6°为一列,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E-49。
在1:100万基础上,按经差3°纬差2°分成4幅1:50万地形图,编号A、B、C、D,如E-49-A;按经差1°30′纬差1°分成16幅1:25万地形图,编号为[1],……,[16],如E-49- [1];按经差30′纬差20′分成144幅1:20万地形图,编号为1,……,144,如E-49- 1。即后三种比例尺各自独立地与1:100万地图的图号联系。
1:10万图上每经差15′纬差10′分成4幅1:5万地形图,编号为A、B、C、D,如E-49- 1-A。
1:5万图上每经差7′30″纬差5′分成4幅1:2.5万地形图,编号为1、2、3、4,如E-49- 1-A-1。
1:10万图上每经差3′45″纬差2′30″分成64幅1:1万地形图,编号为(1)、……,(64),如E-49- 1-(1)。
1:1万图上每经差1′52″纬差1′15″分成4幅1:5000地形图,编号为a、b、c、d,如E-49- 1-(1)-a。
通过一个编号可以查找到国内某个地区的图幅,同样地,通过一个图幅所在的经纬度可以得到该图幅的编号,这在“坐标换带”程序中可以实现。
1.3 比例尺
分为数字比例尺和线段比例尺。数字比例尺表示成1:M,M为分母,M越大则比例尺越小,如1:50000就是图上1厘米代表实地长度500米;线段比例尺是用线段长度直接说明实地距离,通常是把一根线段分成五等分,每等分1厘米,左手第一厘米处为0刻度,向左划分到毫米,端点处写上图上1厘米代表的实际距离,向右每两个厘米写一个数字(公里数)。如下(?):
一般1:5000-1:50000为中比例尺;大于1:5000就叫大比例尺,如1:2000或1:1000等;小于1:50000的叫小比例尺,如1:100000、1:200000等。
高斯-克吕格投影分带规定:该投影是国家基本比例尺地形图的数学基础,为控制变形,采用分带投影的方法,在比例尺1:2.5万-1:50万图上采用六度带,对比例尺为1:1万及大于1:1万的图采用三度分带。
1.4 内外图括
地形图的内图括用细实线,南(下)北(上)两条线为本图幅的南北纬度界线,左(西)右(东)两条线为本图幅的经度范围。如罕达汽幅1:50000地形图西界细线和东界细线分别代表这幅图的经度为126°00′和126°15′,南界和北界细线分别代表这幅图的纬度范围是自北纬50°00′到北纬50°10′。
外图括用粗实线表示,与内图括平行,用图有二:一是为了图面美观,二是在内外图括之间留出空间方便表示坐标值和经纬度。
1°大约107.5km, 1′大约1.79km,1″大约28.0m。
1.5接图表
为方便查找相邻地形图,在图纸的左上角或右下角绘制一个方框,分成九等分,每个小矩形代表一幅图,将本图放在中心位置用阴影线表示,上下左右四幅图分别表示本图北、南、西和东面相邻的四幅图,他们与本图为线接合,四个角上的图与本图幅为点接合。
1.6 坡度尺
一般放在图幅的左下角,其中的曲线代表等高线,由左向右越来越密集,相应的坡度也越来越大。它用来量测地形图上两点之间的坡度,有相邻两根等高线坡度尺和相邻六根等高线坡度尺之分。
坡度尺用法:用卡规卡住要量坡度的两点,在坡度尺上去比对,读出相应的坡度即可。
1.7三北方向线
绘制在坡度尺旁边,用来形象的表示三个北方向之间的偏差。其中带五角星的线为地理子午线(经线),星的位置就是地理北也叫正北;带箭头的线为磁子午线,箭头即磁北方向;另一个带叉的线就是坐标纵线,即坐标北方向。
磁偏角(磁北与正北):磁北与正北的夹角叫磁偏角,如罕达汽幅1:50000图上磁偏角为11°08′,以正北为准,磁北偏于正北西侧叫西偏,否则叫东偏。
子午线收敛角(坐标北与正北):正北(地理子午线北)与坐标北(中央子午线的北)的夹角叫子午线收敛角,以正北为准,也有西偏和东偏之分,坐标北偏于正北之西叫西偏,如罕达汽幅1:50000图上子午线收敛角为西偏2°12′。
磁坐偏角(磁北与坐标北):即磁北与坐标北的夹角,以坐标北为准,磁北偏于坐标北西侧叫西偏。如罕达汽幅1:50000图上磁坐偏角为西偏8°56′。因为图上用的最多的是坐标线,量方位经常用罗盘,所以磁坐偏角是最重要的参数。
三北方向之间的关系:磁坐偏角=子午线收敛角-磁偏角
1.8 图面内容
由地形符号与地物符号组成。
地形符号是表示地形起伏的符号,最主要也最常见的就是地形等高线(地球表面上高程相等点的连线),其次有悬崖、峭壁、陡坎等特殊符号;地物是指天然形成或人工构筑的地面物体,如河流、水库、独立大树、各种道路、输电线路、水渠、电缆、管线、梯田、林地、房舍、油库等等。
1.9 图例
就是对图面上各种符号的说明,一般置于图纸的右侧。
1.10 其它
坐标系统与高程系统说明、出版年月等一般放在图纸右下角。
2 地形图上的坐标
地面点的位置由坐标和高程表示。坐标是地面点沿着铅垂线在投影基准面(大地水准面、椭球面或平面)上的位置;高程是地面点沿着铅垂线到投影面的距离。例如,地面点A、B沿铅垂线投影到基准面上为a、b两点,可以得到在投影面坐标系的坐标,沿铅垂线量出高程HA、HB,由此可确定地面点的空间位置。
2.1 大地坐标(BHL)
即地理坐标,大地测量中以参考椭球面为基准面的坐标。地面点P的位置用大地经度L、大地纬度B和大地高H表示。当点在参考椭球面上时,仅用大地经度和大地纬度表示。大地经度是通过该点的大地子午面与起始大地子午面之间的夹角,大地纬度是通过该点的法线与赤道面的夹角,大地高就是地面点沿法线到参考椭球面的距离。
地图上的经纬度表示在图纸的四个边线上,即在外图括和与外图括紧邻的细实线之间,用短线条划分到“分”,两端写上完整的数值。例如罕达汽幅1:50000图上底边由左向右划分为15格,每格位1分,最左端(西端)为126°00′,最右端(东端)为126°15′。
经纬度只在图纸边线上标记,图纸内部没有,因此用经纬度在图上找点并不方便。
2.2直角坐标
即方里网,方里网是由平行于投影坐标轴的两组平行线所构成的方格网。因为是每隔整公里绘出坐标纵线和坐标横线,所以称之为方里网,由于方里线同时又是平行于直角坐标轴的坐标网线,故又称直角坐标网。
正规地形图采用高斯直角坐标,以赤道线为横轴(Y轴),向东Y值增大,向西Y值减小;以中央子午线为坐标纵轴(X轴),X值由赤道向北增大。即图上某点的X值表示该点到赤道的直线距离。
直角坐标网的坐标系以中央经线投影后的直线为X轴,以赤道投影后的直线为Y轴,它们的交点为坐标原中央经线算点。这样,坐标系中就出现了四个象限。纵坐标从赤道算起向北为正、向南为负;横坐标从起,向东为正,向西为负。
中小比例尺地形图上的坐标线构成所谓的“方里网”,即一格代表1平方公里.1:50000图上方里网每格长宽各2厘米,1:25000图上则变成4厘米。密集的坐标线很适合在图上量算、确定方向和点位。
地形图上的Y坐标值前面两位为高斯投影带的带号,如罕达汽幅1:50000图上Y坐标的带号为22,带号字体偏小写在左上角,如22286公里写成22286,下角数字为公里。
虽然我们可以认为方里网是直角坐标,大地坐标就是球面坐标。但是我们在一幅地形图上经常见到方里网和经纬度网,我们很习惯地称经纬度网为大地坐标,这个时候的大地坐标不是球面坐标,它与方里网的投影时一样的(一般为高斯克吕格投影),也是平面坐标。因此我们常看到一幅图外框为经纬度标记,内框为方里网标记。
3 高斯投影与高斯直角坐标系
由于地球表面为曲面,将地图制成平面图会造成误差变形,所以高斯和克吕格将地球按经线分割成“瓜皮状”条块、采用从地心向地表射线投影的方法将“瓜皮”压平作图以减少误差和变形,在中小比例尺制图中采用所谓6度带投影,即从0°经线开始每隔6°划分为一个投影带,全球共划分出60个6°投影带,罕达汽一带刚好位于第22个6度投影带。
压平后每个6°投影带只有中间的一根经线为南北直线,其余经线为弧线,这个特殊的经线叫“中央子午线”,就用它作为坐标纵轴(X轴),用赤道线(压平后也为东西方向直线)作为横轴(Y轴),两个轴的交点为坐标原点,但纵轴以西部分各点的Y值将为负值,为方便起见,规定坐标纵轴统一向西平移500公里,这样每个投影带任何位置都不会出现负值坐标。因为我国处于北半球,所以X值始终为正值,横轴不用平移。
制作大比例尺地形图时6度带显得误差较大,因此要用3度带投影。即每个投影带的经差为3°,第一带从东经1°30′开始,纵横轴的规则不变。
4 投影带带号和中央子午线的计算
4.1投影带带号确定
(1)在地形图底边(顶边)的左右两个端点查看横坐标,小字体的前两位就是。
(2)计算:
6度带带号n6等于所在位置经度除以6取整数再加1,若没有余数则商数就是带号。例如所在位置经度为126°07′,则商数为21,余数为07′,带号n6=21+1=22。
(3)3度带带号n3等于所处位置经度除以3四舍五入取整数。
4.2 中央子午线经度的计算
根据带号求中央子午线经度:
从0°到东经180°(1-30带),6度带中央子午线经度:东经L6=n6× 6°-3°;
从西经180°到0°(31-60带),6度带中央子午线经度:西经L6=360°-(n6× 6°-3°)。
从0°到东经180°(1-60带),3度带中央子午线经度L3=n3× 3°。
5 地形判读方法
等高线属于闭合曲线,不在此处闭合必在它处闭合;闭合的等高线代表山顶或盆地,小圈比大圈高就是山,反之就是盆地;弯曲的等高线凸向高处是为山谷,凸向低处就是山脊;河谷中等高线凸向上游;看图上河流的流向或河流的宽窄变化判断高低;图上看从大河向小溪为逆流而上,小溪在沟谷中,两侧为山脊;一系列平直的等高线构成山坡;相邻两个山顶之间为鞍部;等高线稠密坡度大,反之地形平坦;等高线重合之处为陡坎或峭壁;等高线相交之处必为悬崖。