项目二 地形图基本知识

内容提要 本项目共分四个任务，主要介绍了地形图的比例尺，地形图的分幅与编号，大比例尺地形图测图中地物、地貌的表示方法。本项目的重点内容是：比例尺及比例尺精度，地物、地貌的概念，等高线的概念、分类、特性，等高线表示各种地貌的方法，矩形分幅与编号。本项目的难点是：比例尺精度，等高线表示各种地貌的方法，梯形分幅。

地面上有各种各样的天然的或人工的固定物体，通常我们称之为地物，如房屋、农田、道路等。地表面的高低起伏形态，如高山、丘陵、盆地等称为地貌。地物和地貌总称为地形。通过野外实地测绘，可将地面上的各种地物、地貌按铅垂方向投影到同一水平面上，再按一定的比例缩小绘制成图。在图上仅表示地物平面位置的图，称为平面图；如果既表示地物的平面位置，又表示地貌的起伏形态的图，称为地形图。图2-1是1∶500某城区居民地地形图，图2-2是1∶5000比例尺地形图的一部分。

为了测绘、管理和使用上的方便，地形图必须按照国家统一规定的图幅、编号、图式，并按一定的比例尺进行绘制。本章主要介绍地形图的基本知识。

任务一 地形图的比例尺

地形图上一段直线的长度与地面上相应线段的实际水平长度之比，称为地形图的比例尺。比例尺有数字比例尺、图示比例尺两类。

1.数字比例尺

数字比例尺用分子为1的分数表达，分母为整数。设图中某一线段长度为d，相应实地的水平长度为D，则图的比例尺为

比例尺分母M值越大，比值越小，比例尺就越小。

通常称1∶100万、1∶50万和1∶25万的比例尺为小比例尺；1∶10万、1∶5万、1∶2.5万的比例尺为中比例尺；1∶1万、1∶5000、1∶2000、1∶1000和1∶500比例尺为大比例尺。1∶100万、1∶50万、1∶25万、1∶10万、1∶5万、1∶2.5万、1∶1万7种比例尺的地形图为国家基本比例尺地形图。大比例尺地形图通常是直接为满足各种工程设计、施工而测绘的。不同比例尺的地形图一般有不同的用途。如1∶1万和1∶5000地形图为基本比例尺地形图，是国民经济建设部门进行总体规划、设计的一项重要依据，也是编制其他更小比例尺地形图的基础。1∶2000比例尺地形图常用于城市详细规划及工程项目初步设计。1∶1000和1∶500比例尺地形图，主要供各种工程建设的技术设计、施工设计和工业企业的详细规划使用等。

图2-1 1∶500某城区居民地地形图

图2-2 某地区1∶5000地形图

2.图示比例尺

为了便于应用，以及减小由于图纸伸缩而引起的使用中的误差，通常在地形图上绘制图示比例尺。图2-3为1∶1000的图示比例尺，以2cm为基本单位，最左端的一个基本单位分成10等份。从图示比例尺上可直接读得基本单位的1/10，估读到1/100。

特别提示：地形图上经常采用图示比例尺和数字比例尺结合的表示方式。

3.比例尺精度

人们用肉眼在图上能分辨的最小距离一般为0.1mm，因此在图上量度或者实地测图描绘时，就只能达到图上0.1mm的精确性。所以我们把图上0.1mm所表示的实地水平长度称为比例尺精度。各种比例尺的比例尺精度可表达为

图2-3 1∶1000图示比例尺

式中 δ——比例尺精度；

M——比例尺分母。

比例尺越大，其比例尺精度也越高。工程上常用的几种大比例尺地形图的比例尺精度见表2-1。

比例尺精度的概念，对测图和设计都有重要的意义。根据比例尺的精度，可以确定在测图时量距应准确到什么程度。例如测1∶1000图时，实地量距只需取到10cm，因为即使量得再精细，在图上也无法表示出来。同时，若设计规定需在地图上能量出的实地最短长度时，就可以根据比例尺精度定出测图比例尺。如一项工程设计用图，要求图上能反应0.2m的精度，则所选图的比例尺就不能小于1∶2000。图的比例尺越大，其表示的地物、地貌就越详细，精度也越高。但比例尺越大，测图所耗费的人力、财力和时间也越多。因此，在各类工程中，究竟选用何种比例尺测图，应从实际情况出发，合理选择，而不要盲目追求大比例尺的地形图。

特别提示：图的比例尺越大，其比例尺精度也越高。图的比例尺越大，其表示的地物、地貌就越详细，精度也越高。

任务二 地物符号和地貌符号

一、地物符号

地物的种类繁多，形态复杂，一般可分为两类：一类是自然地物，如河流、湖泊等；另一类为人工地物，如房屋、道路、管线等。地物的类别、大小、形状及其在图上的位置，都是按规定的地物符号和要求表示的。国家测绘总局颁发的《地形图图式》统一规定了地形图的规格要求、地物、地貌符号和注记，供测图和识图时使用。

表2-2是GB/T 20257.1—2007《1∶500，1∶1000，1∶2000地形图图式》所规定的部分地物符号，根据地物的大小和描绘的方法可分为四种类型，即比例符号、非比例符号、半比例符号、地物注记。

1.比例符号

地物的轮廓较大，能按比例尺将地物的形状、大小和位置缩小绘在图上以表达轮廓性的符号。这类符号一般是用实线或点线表示其外围轮廓，如房屋、湖泊、森林、农田等，见表2-2中的1～9号。

特别提示：有些地物、地貌如图示没有规定，又需要表示时，则测图和用图单位可协商制定有关的补充规定，并按其规定的符号进行表示。

2.非比例符号

一些具有特殊意义的地物，轮廓较小，不能按比例尺缩小绘在图上时，就采用统一尺寸，用规定的符号来表示，如三角点、水准点、烟囱、路灯等。这类符号在图上只能表示地物的中心位置，不能表示其形状和大小，见表2-2中的12号、21～33号。

3.半比例符号

一些呈线状延伸的地物，其长度能按比例缩绘，而宽度不能按比例缩绘，需用一定的符号表示的称为半比例符号，也称线状符号，如铁路、公路、围墙、通信线等。半比例符号只能表示地物的位置（符号的中心线）和长度，不能表示宽度，见表2-2中10～11号、13～16号。

4.地物注记

地形图上对一些地物的性质、名称等加以注记和说明的文字、数字或特定的符号，称为地物注记，例如房屋的层数，河流的名称、流向、深度，工厂、村庄的名称，控制点的点号、高程，地面的植被种类等。

特别提示：比例符号与半比例符号的使用界限并不是绝对的。如公路、铁路等地物，在1∶500～1∶2000比例尺地形图上是用比例符号绘出的，但在1∶5000比例尺以上的地形图上是按半比例符号绘出的。比例符号与非比例符号之间也是同样的情况。一般来说，测图比例尺越大，用比例符号描绘的地物越多。比例尺越小，用非比例符号表示的地物越多。

二、地貌符号

地貌形态多种多样，可按其起伏的变化程度分为平地、丘陵地、山地、高山地，见表2-3。

图上表示地貌的方法有多种，对于大、中比例尺主要采用等高线法，对于特殊地貌则采用特殊符号表示。

（一）等高线概念

1.等高线的定义

等高线是地面上高程相等的相邻点连成的闭合曲线，如图2-4所示。设想有一座高出平静水面的小山头，山顶被水淹没时的水面高程为100m，山头与水面相交形成的水涯线为一闭合曲线，曲线的形状随山头与水面相交的位置而定，曲线上各点的高程相等。例如，当水面高为95m时，曲线上任一点的高程均为95m；若水位继续降低至90m、85m，则水涯线的高程分别为90m、85m。将这些水涯线垂直投影到水平面H上，并按一定的比例尺缩绘在图纸上，就将山头用等高线表示在地形图上。这些等高线的形状和高程，客观地显示了山头的空间形态。

2.等高距与等高线平距

相邻两高程不同的等高线之间的高差称为等高距，常以h表示。如图2-4中的等高距是5m。在同一幅地形图上，等高距是相同的。

相邻两高程不同的等高线之间的水平距离称为等高线平距，常以d表示。等高线平距d的大小与地面坡度有关。等高线平距越小，地面坡度越大；平距越大，坡度越小；坡度相等，平距相等。因此，可根据地形图上等高线的疏密判定地面坡度的缓陡，如图2-5所示。

图2-4 用等高线表示地貌的方法（单位：m）

图2-5 等高线平距

等高距选择过小，会成倍地增加测绘工作量。对于山区，有时会因等高线过密而影响地形图清晰。等高距的选择，应该根据地形类型和比例尺的大小，并按照相应的规范执行。表2-4是大比例尺地形图基本等高距参考值。

3.等高线的分类

等高线可分为首曲线、计曲线、间曲线和助曲线。首曲线也称基本等高线，是指从高程基准面起算，按规定的基本等高距描绘的等高线，用宽度为0.1mm的细实线表示，如图2-6（a）中的102m、104m、106m、108m等各条等高线，图2-6（b）中的42m、44m、46m、48m等高线。

计曲线是指从高程基准面起算，每隔四条基本等高线有一条加粗的等高线。为了读图方便，计曲线上也注出高程。如图2-6（a）中的100m等高线，图2-6（b）中的30m、40m、50m等高线。

间曲线是当基本等高线不足以显示局部地貌特征时，按1/2基本等高距加绘的等高线，用长虚线表示，如图2-6（a）中的101m、107m等高线。按1/4基本等高距加绘的等高线，称为助曲线，用短虚线表示，如图2-6（a）中的107.5m等高线。间曲线和助曲线描绘时可以不闭合。

图2-6 等高线的分类（单位：m）

（二）典型地貌的等高线

地貌的形态虽然纷繁复杂，但通过仔细研究和分析就会发现它们是由几种典型的地貌综合而成的。了解和熟悉典型地貌的等高线特性，对于提高我们识读、应用和测绘地形图的能力很有帮助。

1.山头和洼地

山头的等高线特征如图2-7所示，洼地的等高线特征如图2-8所示。山头和洼地的等高线都是一组闭合曲线，但它们的高程注记不同。内圈等高线的高程注记大于外圈者为山头；反之，小于外圈者为洼地。也可以用示坡线表示山头或洼地。示坡线是垂直于等高线的短线，用以指示坡度下降的方向，如图2-7、图2-8所示。

图2-7 山头（单位：m）

图2-8 洼地（单位：m）

2.山脊和山谷

山的最高部分为山顶，从山顶向某个方向延伸的高地称为山脊。山脊的最高点连线称为山脊线。山脊等高线的特征表现为一组凸向低处的曲线，如图2-9所示。

相邻山脊之间的凹部称为山谷，它是沿着某个方向延伸的洼地。山谷中最低点的连线称为山谷线，如图2-10所示，山谷等高线的特征表现为一组凸向高处的曲线。因山脊上的雨水会以山脊线为分界线而流向山脊的两侧，所以山脊线又称为分水线。在山谷中的雨水由两侧山坡汇集到谷底，然后沿山谷线流出，所以山谷线又称集水线。山脊线和山谷线合称为地形线。

图2-9 山脊等高线（单位：m）

图2-10 山谷等高线（单位：m）

3.鞍部

鞍部是相邻两山头之间呈马鞍形的低凹部位（图2-11中的S）。鞍部等高线的特征是对称的两组山脊线和两组山谷线，即在一圈大的闭合曲线内，套有两组小的闭合曲线。

4.陡崖和悬崖

陡崖是坡度在70°以上的陡峭崖壁，因用等高线表示将非常密集或重合为一条线，故采用陡崖符号来表示，如图2-12（a）、（b）所示。

悬崖是上部突出，下部凹进的陡崖。上部的等高线投影到水平面时，与下部的等高线相交，下部凹进的等高线用虚线表示，如图2-12（c）所示。

图2-11 鞍部（单位：m）

图2-12 陡崖和悬崖（单位：m）

认识了典型地貌的等高线特征以后，进而就能够认识地形图上用等高线表示的各种复杂地貌。图2-13为某一地区的综合地貌。

（三）等高线的特性

（1）同一条等高线上各点的高程相等。

（2）等高线是闭合曲线，不能中断，如果不在同一幅图内闭合，则必定在相邻的其他图幅内闭合。

（3）等高线只有在峭壁或悬崖处才会重合或相交。

（4）同一幅地形图上等高距相等。等高线平距小，表示坡度大；平距大，则坡度小；平距相等，则坡度相同。

（5）等高线与山脊线、山谷线正交。

图2-13 综合地貌等高线（单位：m）

任务三 地形图的图外注记

为了图纸管理和使用的方便，在地形图的图框外有许多注记，如图号、图名、接图表、图廓、坐标格网、三北方向线和坡度尺等。

1.图名和图号

图名就是本幅图的名称，常用本图幅内最著名的地名、最大的村庄或厂矿企业的名称来命名。图号即图的编号。图名和图号标在北图廊上方的中央，如图2-14所示。

2.接图表

说明本图幅与相邻图幅的关系，供索取相邻图幅时使用。通常是中间一格画有斜线的代表本图幅，四邻分别注明相应的图号或图名，并绘注在北图廊的左上方，如图2-14所示。

图2-14 地形图图外注记

3.图廓和坐标格网线

图廓是图幅四周的范围线。矩形图幅有内图廓和外图廓之分。内图廓是地形图分幅时的坐标格网线，也是图幅的边界线。外图廓是距内图廓以外一定距离绘制的加粗平行线，仅起装饰作用。在内图廓外四角处注有坐标值，并在内图廓线内侧，每隔10cm绘有5mm的短线，表示坐标格网线的位置。在图幅内每隔10cm绘有坐标格网交叉点，如图2-15所示。

知识链接：我国处于北半球，纵坐标x均为正，自然坐标即为通用坐标。横坐标y有正有负，为了避免出现负号，规定了y自然坐标加500km，并在前面冠以带号的坐标为其通用坐标。

梯形图幅的图廓有三层：内图廓、分图廓和外图廓。内图廓是经纬线，也是该图幅的边界线。如图2-15中西图廓经线是东经128°45′，南图廓是北纬39°50′。内、外图廓之间的黑白相间的线条是分图廓，每段黑线或白线的长度，表示实地经差或纬差为1′。分图廓与内图廓之间，注记了以公里为单位的平面直角坐标值，如图2-15中的5189表示纵坐标为5189km（从赤道算起）。其余90、91等，其公里的千百位的数都是51，故省略。横坐标为22482，22为该图幅所在投影带的带号，482表示该纵线的横坐标公里数。外图廓以外还有图示比例尺、三北方向、坡度尺等，是为了便于在地形图上进行量算而设置的各种图解，称为量图图解。

图2-15 梯形图幅图廓

4.三北方向线及坡度尺

在许多中、小比例尺的南图廓线的右下方，还绘有真子午线、磁子午线和坐标纵轴（中央子午线）三者之间的角度关系，常称为三北方向线，如图2-16（a）所示。该图中，磁偏角为9°50′（西偏），子午线收敛角为0°05′（西偏）。利用该关系图，可对图上任一方向的真方位角、磁方位角和坐标方位角三者间作相互换算。

图2-16 三北方向线及坡度尺

在中比例尺地形图的南图廊左下方还常绘有坡度比例尺，如图2-16（b）所示。它是一种量测坡度的图示尺，按以下原理制成：坡度，d为图上等高线的平距，h为等高距，M为比例尺分母。在用分规卡出图上相邻等高线的平距后，可在坡度比例尺上读出相应的地面坡度数值。坡度尺的水平底线下边注有两行数字，上行是用坡度角表示的坡度，下行是对应的倾斜百分率表示的坡度。

5.投影方式、坐标系统、高程系统

地形图测绘完成后，都要在图上标注本图的投影方式、坐标系统和高程系统，以备日后使用时参考。

坐标系统指该图幅是采用哪种坐标系完成的，如1980年国家大地坐标系、城市坐标系、独立直角坐标系等。

高程系统指本图所采用的高程基准，如1985年国家高程基准或假定高程基准。

特别提示：地形图的阅读，可按先图外后图内、先地物后地貌、先主要后次要、先注记后符号的基本顺序，并依照相应的《地形图图示》逐一阅读。

任务四 地形图的分幅和编号

地形图的分幅方法有两种：一种是按经纬线分幅的梯形分幅法，适用于1∶500～1∶100万的大、中、小比例尺地形图的分幅；另一种是按坐标格网分幅的矩形分幅法，它一般用于城市和工程建设1∶500～1∶2000的大比例尺地形图的分幅。

地形图的梯形分幅又称国际分幅，由国际统一规定的经线为图的东西边界，统一规定的纬线为图的南北边界。由于子午线向南、北两极收敛，因此，整个图幅呈梯形。

一、旧的梯形分幅与编号

（一）1∶100万比例尺地形图的分幅和编号

1∶100万比例尺地形图的分幅是从赤道（纬度0°）起，分别向南北两极，每隔纬差4°为一横行，依次以拉丁字母A，B，C，D，…，V表示；由经度180°起，自西向东每隔经差6°为一纵列，依次用数字1，2，3，…，60表示。图2-17所示为东半球北纬1∶100万地图的国际分幅和编号。每幅图的编号，先写出横行的代号，中间绘一横线相隔，后面写出纵列的代号。如北京某处的地理位置为北纬39°56′23″，东经116°22′53″，则所在1∶100万比例尺图幅号是J-50；广东某处的地理位置为北纬22°36′10″，东经113°04′45″，其所在1∶100万比例尺图的图幅号是F-49。

图2-17 东半球北纬1∶100万地图的国际分幅和编号

（二）1∶50万、1∶25万、1∶10万比例尺地图的分幅和编号

这三种比例尺地图的分幅和编号，都是在1∶100万比例尺地图分幅和编号的基础上，按表2-5中的相应纬差和经差划分的。每幅1∶100万的图，按经差3°、纬差2°可划分成4幅1∶50万的图，分别以A、B、C、D表示。如北京某处所在的1∶50万的图的编号为J-50-A，如图2-18所示。

每幅1∶100万的图又可按经差1°30′、纬差1°划分为16幅1∶25万的图，分别以［1］，［2］，…，［16］表示。如北京某处所在的1∶25万的图的编号为J-50-［2］，如图2-18中有阴影线的图幅。每幅1∶100万的图按经差30′、纬差20′划分为144幅1∶10万的图，分别以1，2，3，…，144表示。如北京某处所在的1∶10万的图幅的编号为J-50-5，如图2-19中有阴影线的图幅。

图2-18 1∶50万地图的分幅和编号

图2-19 1∶10万地图的分幅和编号

（三）1∶5万、1∶2.5万、1∶1万比例尺地图的分幅和编号

这三种比例尺地图的分幅和编号都是在1∶10万比例尺图的基础上进行的，其划分的经差和纬差见表2-5。每幅1∶10万的图，可划分为4幅1∶5万的图，分别在1∶10万的图号后面写上各自的代号A、B、C、D。如北京某处所在1∶5万的图幅为J-50-5-B，如图2-20所示。再将每幅1∶5万的图四等分，就得到1∶2.5万的图，分别以1、2、3、4编号，如北京某处所在1∶2.5的图幅编号为J-50-5-B-2，如图2-20中有阴影线的图幅。

每幅1∶10万的图，按其经差和纬差作8等分，划分为64幅1∶1万的图，以（1），（2），（3），…，（64）作编号，如北京某处所在的1∶1万的图幅为J-50-5-（15），如图2-21中有阴影线的图幅。

（四）1∶5000比例尺地形图的分幅和编号

图2-20 1∶5万和1∶2.5万地图的分幅和编号

按经纬线分幅的1∶5000比例尺地图，是在1∶1万的图的基础上进行分幅和编号的，每幅1∶1万的图分成四幅1∶5000的图，并分别在1∶1万图的图号后面写上各自的代号a、b、c、d作为编号。如北京某处所在的1∶5000梯形分幅图号为J-50-5-（15）-a，如图2-22中有阴影线的图幅。

图2-21 1∶1万地图的分幅和编号

图2-22 1∶5000地图的分幅和编号

二、现行的国家基本比例尺地形图分幅和编号

为适应对大比例尺地形图的分幅和编号方面规范化、标准化的要求，2012年10月1日，国家技术监督局发布了GB/T 13989—2012《国家基本比例尺地形图分幅和编号》。该标准替代了GB/T 13989—92《国家基本比例尺地形图分幅和编号》。该标准将原来的1∶100万～1∶5000的分幅和编号要求扩大到了1∶100万～1∶500，使得大比例尺地形图也有了经、纬度分幅。

（一）1∶100万比例尺地形图分幅和编号

新标准仍以1∶100万比例尺地形图为基础，1∶100万比例尺地形图的分幅经、纬差不变，但由过去的纵行、横列改为横行、纵列，它们的编号由其所在的行号（字符码）与列号（数字码）组合而成，如北京所在的1∶100万地形图的图号为J50。

（二）1∶50万～1∶500地形图分幅和编号

1∶50万～1∶500地形图的各比例尺分别采用不同的字符作为其比例尺代码，见表2-6。1∶50万～1∶500地形图均由1∶100万地形图逐次加密划分而成，即将1∶100万地形图按所含各比例尺地形图的经差和纬差划分为若干行和列，图幅关系见表2-7。

1∶50万～1∶5000均由其所在1∶100万地形图的图号、比例尺代码和各图幅的行列号共10位码组成，如图2-23所示。横行从上到下、纵列从左到右按顺序分别用三位数字码表示，不足三位者前面补零。

1∶2000～1∶500均由其所在1∶100万地形图的图号、比例尺代码和各图幅的行列号共12位码组成，如图2-24所示。横行从上到下、纵列从左到右按顺序分别用四位数字码表示，不足四位者前面补零。

图2-25所示为1∶10万、1∶5万、1∶2.5万地形图的图幅编号。在图中，带单斜线的图幅为1∶10万的地形图，其图号为J50D002011；带网格的图幅为1∶5万的地形图，其图号为J50E023003；带阴影的图幅为1∶2.5万的地形图，其图号为J50F046046。

图2-23 1∶50万～1∶5000地形图图号的构成

图2-24 1∶2000～1∶500地形图图号的构成

特别提示：目前的地形图绝大多数采用新的《国家基本比例尺地形图分幅和编号》。

图2-25 1∶10万～1∶2.5万地形图的行、列编号

三、1∶500～1∶2000大比例尺地形图的矩形分幅和编号

《1∶500 1∶1000 1∶2000地形图图式》规定：1∶500～1∶2000比例尺地形图一般采用50cm×50cm正方形分幅或50cm×40cm矩形分幅；根据需要，也可以采用其他规格的分幅；1∶2000地形图也可以采用经纬度统一分幅。地形图编号一般采用图廓西南角坐标公里数编号法，也可选用流水编号法或行列编号法等，带状测区或小面积测区，可按测区统一顺序进行编号。采用图廓西南角坐标公里数编号法时，x坐标在前，y坐标在后，1∶500地形图取至0.01km（如10.40～21.75），1∶1000、1∶2000地形图取至0.1km（如10.0～21.0）。带状测区或小面积测区，可按测区统一顺序进行编号，一般从左到右，从上到下用数字1，2，3，4，…编号，如图2-26（a）所示的“杜阮-7”其中“杜阮”为测区地名。

行列编号法一般以代号（如A，B，C，D，…）为横行，由上到下排列，以数字1，2，3，…为代号的纵列，从左到右排列来编定，先行后列，如图2-26（b）中的A-4。采用国家统一坐标系时，图廓间的公里数应根据需要加注带号和百公里数，如X：⁴³27.8，Y：³⁷⁴57.0。

图2-26 大比例尺地形图的分幅和编号

特别提示：已知图幅内某点的经纬度或图幅西南图廓点的经纬度，可计算不同比例尺地形图的图幅编号；同样，已知图号也可以计算该图幅西南图廓点的经纬度。相应的计算公式及算例可参见GB/T 13989—92《国家基本比例尺地形图分幅和编号》。

习题

1.什么叫地形图？

2.什么叫地形图比例尺？它有几种类型？

3.什么是比例尺精度？它对测图和设计用图有什么意义？1∶5000地形图的比例尺精度是多少？

4.已知某点经度为东经116°28′25″，纬度为北纬39°54′30″，试按国际分幅法写出该点所在的1∶100万、1∶10万、1∶5000及1∶1000地形图的编号。

5.何谓地物和地貌？地形图上的地物符号分为哪几类？试举例说明。

6.什么是等高线、等高距和等高线平距？它们与地面坡度有何关系？

7.何谓山脊线、山谷线、鞍部？试用等高线绘之。

8.等高线有哪些特性？

9.地形图的图外注记包括哪些内容？