地形圖圖型設(shè)計(jì)

1、第一節(jié) 地形圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 為了保證地形圖具有良好的精度，對(duì)地形圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，特別是地圖投影的要求很高：，沒有角度變形，以保證圖上景物形狀與實(shí)地相似；地物之間的距離和位置關(guān)系正確，以便于量測。那么，選用什么樣的投影才能滿足這些要求呢？一、投影和分帶一投影 我國大、中比例尺的地形圖采用等角橫切橢圓柱投影，即克呂格投影。小比例尺地形圖（1：100等角圓錐投影。1 高斯克呂格投影的原理是：假設(shè)用一空心橢圓柱橫套在地球橢球體上，使橢圓柱軸通過地心，橢圓柱面與橢球體面某一經(jīng)線相切；然后，用解析法使地球橢球體面上經(jīng)緯網(wǎng)投影到橢圓柱面上，并保持角度相等的關(guān)系，最后將橢圓柱面切開展平，就得到投影后的圖形。 這個(gè)

2、投影是德國數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家高斯于1825年擬定，后經(jīng)德國大地測量學(xué)家克呂格于1912年對(duì)投影公式加以補(bǔ)充，故稱高斯克呂格投影。高斯-克呂格投影演示2 該投影后的經(jīng)緯網(wǎng)圖形可看出以下三條規(guī)律： (1)中央經(jīng)線和赤道為垂直相交的直線，也是經(jīng)緯網(wǎng)圖形的對(duì)稱軸。 (2)經(jīng)線為對(duì)稱并凹向于中央經(jīng)線的曲線，緯線為對(duì)稱并凸向于赤道的曲線，經(jīng)緯線投影后正交，沒有角度變形。 (3)中央經(jīng)線上沒有長度變形，其余經(jīng)線的長度略大于球面實(shí)際長度，離中央經(jīng)線東西兩側(cè)愈遠(yuǎn)，其變形愈大。（在赤道上，經(jīng)差為3，長度變?yōu)?.38%）。 3（二）分帶 為了控制變形，采用分帶投影的辦法，規(guī)定1：2.5萬1：50萬地形圖采用經(jīng)差6分帶

3、;1:1萬及更大的比例尺地形圖采用3分帶。 6分帶法： 從格林威治0經(jīng)線（本初子午線），自西向東按經(jīng)差每6為一投影帶，全球共分60個(gè)投影帶，依次編號(hào)為160。我國位于東經(jīng)72136之間，共包括11個(gè)投影帶，即1323帶。 3分帶法：從東經(jīng)1 30算起，自西向東按經(jīng)差3為一個(gè)投影帶，全球共分為120個(gè)帶，我國位于2445帶。 4 每帶帶號(hào)與其中央經(jīng)線的經(jīng)度有如下關(guān)系： 6帶 中央經(jīng)度 中=6x n -3 3帶 中央經(jīng)度 中=3x n二、地形圖上的坐標(biāo)網(wǎng) 為了在地圖上迅速而準(zhǔn)確的指示目標(biāo)位置和確定方向，距離、面積等，高斯克呂格投影的地圖上繪有兩種坐標(biāo)網(wǎng)：地理坐標(biāo)網(wǎng)（經(jīng)緯網(wǎng)）和直角坐標(biāo)網(wǎng)（方里網(wǎng)）。

4、 (一）地理坐標(biāo)網(wǎng) 規(guī)定1：1萬1：10萬比例尺的地形圖上，每幅圖的內(nèi)圖廓為經(jīng)緯線，而圖內(nèi)不加繪經(jīng)緯線，經(jīng)緯度數(shù)值注記在內(nèi)圖廓的四角，在內(nèi)外圖廓間，還繪有黑白相間或僅用針線表示經(jīng)差、緯差1的分度帶。需要時(shí)將對(duì)應(yīng)點(diǎn)相連接，就可構(gòu)成很密的經(jīng)緯網(wǎng)。 在1：25萬1：100萬地形圖上，直接繪出經(jīng)緯網(wǎng)有時(shí)還繪有加密經(jīng)緯網(wǎng)的加密分割線。緯度注記在東西內(nèi)外圖廓間，經(jīng)度注記在南北內(nèi)外圖廓間。56（二）直角坐標(biāo)網(wǎng)1.坐標(biāo)系的建立和起算 直角坐標(biāo)網(wǎng)是以每一投影帶的中央經(jīng)線為縱軸（X軸），赤道作為橫軸（Y軸），縱坐標(biāo)以赤道為0起算，赤道以北為正，以南為負(fù)。我國位于北半球，縱坐標(biāo)都是正值。 橫坐標(biāo)本來應(yīng)以中央經(jīng)線為0

5、起算，以東為正，以西為負(fù)，但因坐標(biāo)數(shù)值有正有負(fù)，不便于使用，所以，又規(guī)定凡橫坐標(biāo)值均加500千米即等于將縱坐標(biāo)軸向西移500千米，橫坐標(biāo)從此起算則均為正值。 72.直角坐標(biāo)網(wǎng)的構(gòu)成 以公里為單位，按相等間距，作平行于縱、橫軸的若干直線，便構(gòu)成了圖面上的平面直角坐標(biāo)網(wǎng)，又叫方里網(wǎng)。3.坐標(biāo)的注記 縱坐標(biāo)注記在東西內(nèi)外圖廓間，由南向北增加（四位數(shù)）；橫坐標(biāo)注記在南北內(nèi)外圖廓間，由西向東增加。地圖四角注有全部坐標(biāo)數(shù)。橫坐標(biāo)前兩位為帶號(hào)，其余只注最后兩位公里數(shù)。8 規(guī)定1：10萬和更大的比例尺地形圖繪制方里網(wǎng)，其間隔規(guī)定如下表： 比例尺 圖上方里網(wǎng)間隔 相應(yīng)實(shí)地長度 1：1萬 10 cm 1 km 1

6、：2.5萬 4 cm 1 km 1：5萬 2 cm 1 km 1：10萬 2 cm 2 km（三）相鄰?fù)队皫D幅的拼接 由于高斯克呂格投影的經(jīng)線是向投影帶的中央經(jīng)線收斂的，它和坐標(biāo)縱線有一定的夾角，叫子午線收斂角。所以當(dāng)相鄰兩帶的圖幅拼接時(shí)，方里網(wǎng)就形成了折角。這就給拼接使用地圖帶來很大的困難，9 于是規(guī)定在一定的范圍內(nèi)把鄰帶的坐標(biāo)延伸到本帶的圖幅上，這就使某些圖幅上有兩個(gè)方里網(wǎng)系統(tǒng)，一個(gè)是本帶的，一個(gè)是鄰帶的，為了區(qū)別，圖廓內(nèi)繪有本帶方里網(wǎng)，圖廓外繪鄰帶方里網(wǎng)的小段，需要使用時(shí)才連繪出來，這樣相鄰圖幅就具有統(tǒng)一的直角坐標(biāo)系統(tǒng)。10 繪有鄰帶方里網(wǎng)的區(qū)域范圍是沿經(jīng)線呈帶狀分布的，所以叫重疊帶。

7、 重疊帶的實(shí)質(zhì)就是將投影帶的范圍擴(kuò)大，即西帶向東帶延伸30，東帶向西帶延伸15。11三、地形圖上的高程和注記 1. 絕對(duì)高程、相對(duì)高程和高差 絕對(duì)高程：地面上點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的垂直距離，也叫海拔或真高。 相對(duì)高程：地面上點(diǎn)到任意假定水準(zhǔn)面的高度叫相對(duì)高度或假定高度。 高差：地面上兩點(diǎn)間高程差叫高差或比高。 2. 注記。高程注記有兩種：一種是點(diǎn)的高程，用黑色數(shù)字注記，字頭朝向北圖廓；另一種是等高線的高程，用棕色數(shù)字注記，字頭朝向上坡方向。 12第三節(jié) 地形圖的輔助資料一、圖廓 圖廓，又叫圖框，使地圖圖形的范圍線，一般由內(nèi)圖廓、外圖廓和分度帶組成。 13（）絕對(duì)高程、相對(duì)高程和高差 絕對(duì)高程：地面上

8、點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的垂直距離，也叫海拔或真高。 相對(duì)高程：地面上點(diǎn)到任意假定水準(zhǔn)面的高度叫相對(duì)高度或假定高度。 高差：地面上兩點(diǎn)間高程差叫高差或比高。（）注記。高程注記有兩種：一種是點(diǎn)的高程，用黑色數(shù)字注記，字頭朝向北圖廓；另一種是等高線的高程，用棕色數(shù)字注記，字頭朝向上坡方向。 14 內(nèi)圖廓有經(jīng)線和緯線構(gòu)成，使圖幅范圍的邊線，其上有經(jīng)度注記。 分度帶位于內(nèi)外圖廓之間，有兩條平行西線和中間加繪相當(dāng)于經(jīng)緯線上的分和度的細(xì)短線組成，用以量測圖上任何點(diǎn)的地理坐標(biāo)和將地面事物按其地理坐標(biāo)展繪到地圖上。 外圖廓平行于分度帶之外，可集中視覺，增強(qiáng)效果，其裝飾作用，其顏色，寬度和圖形應(yīng)與地圖內(nèi)容相協(xié)調(diào)。小比例尺

9、掛圖圖廓，常用圖案花邊，花邊的寬度視圖幅的大小而定，一般不超過圖廓邊長的11.5%，內(nèi)外圖廓間的間隔，常為圖廓邊長的0.21.0%。15二、圖名和圖號(hào)（一）圖名 圖名是地形圖的名稱，圖名一般選用圖幅內(nèi)最大的居民地名稱，在無居民地的圖幅上，以一著名地理事物的名稱定名。（二）圖號(hào) 圖號(hào)是該圖幅按比例尺和地理位置的編號(hào)。地形圖圖號(hào)是對(duì)各種比例尺地形圖進(jìn)行的統(tǒng)一編號(hào)。16三、比例尺和坡度尺（一）比例尺 比例尺是地圖縮小的比率，（圖上某線段與實(shí)地相應(yīng)水平距離之比）比例尺分三種，一種是數(shù)字比例尺，另一種是直線比例尺（圖解比例尺），還有一種是文字比例尺（說明比例尺），例“十萬分之一”“圖上1cm代表實(shí)地1k

10、m”（二）坡度尺 用來在圖上量測地面沿某一方向的傾斜角度。比例尺使用17利用坡度尺量取地面坡度18四、三北方向線（一）三種基本方向線 1.真北 過地面上任意一點(diǎn)，指向北極的方向，叫真北。其方向線叫真北方向線或真子午線。地圖上東西內(nèi)圖廓就是真子午線。 2、磁北 過地面上任意一點(diǎn)，磁針?biāo)傅谋狈剑写疟?。其方向線叫磁北方向線或磁子午線。地圖上P、P點(diǎn)或磁北、磁南點(diǎn)的連線叫磁子午線。 3、坐標(biāo)縱線北 地圖上坐標(biāo)縱線所指的北方，叫坐標(biāo)縱線北。19（二）三種方位角1.真方位角：從真子午線北段順時(shí)針方向量至某一直線的水平角，叫真方位角。2.磁方位角：從磁子午線北端順時(shí)針方向量至某一直線的水平角，叫磁方位角

11、。3.坐標(biāo)方位角：從坐標(biāo)縱線北端順時(shí)針方向量至某一直線的水平角，叫坐標(biāo)方位角。（二）三種方位角1.真方位角：從真子午線北段順時(shí)針方向量至某一直線的水平角，叫真方位角。2.磁方位角：從磁子午線北端順時(shí)針方向量至某一直線的水平角，叫磁方位角。3.坐標(biāo)方位角：從坐標(biāo)縱線北端順時(shí)針方向量至某一直線的水平角，叫坐標(biāo)方位角。方位角20（三）三種偏角 由于真北、磁北、坐標(biāo)縱線北在一般情況下方向是不一致的，所以三者之間互相形成三種偏角。1.磁偏角：以真子午線為準(zhǔn)，磁子午線與真子午線的夾角。磁子午線東偏為正，西偏為負(fù)，磁偏角是實(shí)測得來的，由于磁偏角因地而異，所以圖幅的磁偏角是本圖幅幾個(gè)點(diǎn)的平均值。2坐標(biāo)縱線偏角

12、（子午線收斂角） 以真子午線為準(zhǔn)，坐標(biāo)縱線與真子 之間的夾角。東偏為正，西偏為負(fù)，在投影帶的中央經(jīng)線以東的圖幅均為東偏，以西的圖幅均為西偏。3磁坐偏角：以坐標(biāo)縱線為準(zhǔn)，坐標(biāo)縱線與磁子午線之間的夾角。磁子午線東偏為正，西偏為負(fù)。21偏角與方位角間的換算關(guān)系： 坐標(biāo)方位角=磁方位角+磁坐偏角 磁方位角=坐標(biāo)方位角+磁坐偏角 真方位角=坐標(biāo)方位角+坐標(biāo)縱線偏角 注意偏角的正負(fù)號(hào)22（四）密位 密位是炮兵量測角度采用的單位，將圓周等分6000段，每段弧所對(duì)應(yīng)的角度為1密位，即360=6000密位。為了讀數(shù)方便，在圖上密位數(shù)的個(gè)位和十位為一組，百位和千位為一組，中間用一短線隔開。 密度制和一般角度的換算

13、關(guān)系： 1=6000/ 360=16.6667密位 1=6000/360*60=0.28密位 1密位=360*60/6000= 3.623五、接圖表和四鄰圖號(hào) 每幅地形圖的上下左右都有鄰接的圖幅，由于地形圖經(jīng)常需要拼接使用，因此安排一個(gè)“#”字型接圖表，用來表明與周圍相鄰圖幅的接合關(guān)系?！?”字中央繪有暈線的部位是本幅地形圖，四周其他八個(gè)格注記的是相應(yīng)位置圖幅的圖名。 四鄰圖號(hào) 在四邊外圖廓的中央，注記有同比例尺相鄰圖幅的編號(hào)。也是用來表明本圖幅與四鄰圖幅的接合關(guān)系，以便于查找和拼接地形圖。24六、領(lǐng)屬注記和圖廓間說明注記（一）領(lǐng)屬注記 在圖名圖號(hào)下面注記的省、市、縣等名稱，是說明該圖幅內(nèi)包括的省、市、縣領(lǐng)地，（排在前面的為占有圖幅面積大的）若有國界的，則將我國國名和區(qū)域省份注記于前面。（二）圖廓間說明注記 在內(nèi)外圖廓之間的說明文字，是為方便用圖而加的注記，包括以下內(nèi)容：（1）到達(dá)地注記 如鐵路或公路在出圖廓處，注明其通往鄰幅圖內(nèi)靠近的重要居民地名稱以及里程；（2）在境界線出圖廓處 分別注明境界兩邊相應(yīng)等級(jí)的行政區(qū)名稱；大型居民地、湖泊等地物，分布在本圖幅和相鄰圖幅時(shí)，則在跨越圖幅處的圖廓邊緣注出其名稱，以說明其另一部分位于相鄰的圖幅上。25七、圖式圖例 圖式就是地物符號(hào)的設(shè)計(jì)，通俗講就是地物用什么符號(hào)表示，圖例就是把地圖上的符號(hào)有系統(tǒng)的排列，組成圖例表。地形