等高线地形图图例

7.1　地形图的基本知识

7.1.1　地形图的比例尺

地球表面的形状十分复杂，但总体上可分为地物和地貌两大类。地物是具有明显的轮廓、固定性的自然形成或人工构筑的各种物体，如江河、湖泊、房屋、道路等;地貌是地球表面的自然起伏，变化各异的形态，如山地、丘陵、平原、洼地等，地形是地物和地貌的总称。拟建地区的地形资料是工程规划、设计和施工必不可少的基础资料。

当测区范围较小时，可以不考虑地球曲率的影响，将地面上的各种地形沿铅垂方向投影到水平面上，并按规定的符号和一定的比例尺缩绘成图，在图上仅表示地物平面位置的称为地物图;如果在图上除表示地物的平面位置外，还表示出地面的起伏状态(即地貌的情况)称为地形图。如果测区范围较大，顾及地球曲率的影响，采用专门的投影方法所编绘而成的图称为地图。

地形图上任意一线段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。

1.比例尺的表示方法

比例尺可分为数字比例尺和图示比例尺。数字比例尺一般用分子为1的分数形式表示，设图上某一直线的长度为d，地面上相应线段的长度为D，则该图的比例尺为:

式中，M为比例尺分母，分母越大(分数值越小)，则比例尺就越小。地形图的比例尺越大，图上表示的地物、地貌越详尽。通常称1∶100万、1∶50万、1∶20万为小比例尺地形图;1∶10万、1∶5万、1∶2.5万、1∶1万为中比例尺地形图;1∶5000、1∶2000、1∶1000、1∶500为大比例尺地形图。按照地形图图式规定，比例尺书写在图幅下方正中处。

直线比例尺又称图示比例尺。为了直接而方便地进行图上与实地相应水平距离的换算并消除由于图纸伸缩引起的误差，常在地形图图廓的下方绘制一直线比例尺，用以直接量测图内直线的实际水平距离。图7.1(a)、图7.1(b)分别表示1∶500、1∶2000两种直线比例尺。它是在图纸上画两条间距为2mm的平行直线，再以2cm为基本单位，将直线等分为若干大格，然后把左端的一个基本单位分成10等份，以量取不足整数部分的数。在小格和大格的分界处注以0，其他大格分划上注以0至该分划按该比例尺计算出的实地水平距离。

图7.1

量测时，先用分规在地形图上量取某线段的长度，然后将分规的右针尖对准直线比例尺0右边的某整分划线，使左针尖处于0左边的毫米分划小格之内以便读数。如图7.1 (b)中，右针尖处于120m分划处，左针尖落在0左边的24.0m分划线上，则该线段所代表的实地水平距离为120+24.0=144.0(m)。

大比例尺地形图传统的测绘手段是采用经纬仪和平板仪测绘成图，随着电子测量仪器与计算机绘图技术的日益普及，地形测图将实现从外业数据采集到计算与内业成图一整套自动化数字成图作业系统。中比例尺地形图目前均用航空摄影测量方法成图。小比例尺图则由其他比例尺图编绘而成。

在城市及工程规划、设计和施工的各个阶段，将要用到1∶1万～1∶500等不同比例尺的地形图，对一些特种工程(如地下建筑、大桥桥址等)有时还要测绘1∶200的地形图，而1∶100万～1∶1万的中小比例尺地形图为国家的基本图。

2.比例尺精度

在正常情况下，人们用肉眼能分辨出图上两点间的最小距离为0.1mm，因此一般在图上量度或在实地测图绘制时，就只能达到图上0.1mm的精确性，因此把地形图上0.1mm所代表的实地水平距离，称为比例尺精度，用ε表示，即:

ε=0.1mm×M

式中，M为比例尺分母。

显然比例尺大小不同，则其比例尺精度的高低也不同，如表7.1所示。

表7.1　相应比例尺的比例尺精度

比例尺精度的概念，对测图和设计用图都有重要的意义。例如，测绘1∶2000比例尺的地形图时，测量碎部点距离的精度只需达到0.1mm×2000=0.2m，因为若量得再精细，图上也是表示不出来的。又如某项工程设计，要求在图上能反映出地面上0.05m的精度，则所选图的比例尺就不能小于1∶500。

不同的测图比例尺有不同的比例尺精度。比例尺越大，所反映的地形越详细，精度也越高，但测图的时间、费用消耗也将随之增加。因此，用图部门可依工程需要参照《城市测量规范》(GJJ8—99)规定的各种比例尺地形图的适用范围(见表7.2)选择测图比例尺，以免比例尺选择不当造成浪费。

表7.2　测图比例尺的选用

7.1.2　地形图的图名、图号和图廓

1.地形图的图名

图名即本幅图的名称，一般以本图幅中的主要地名命名。如果大比例尺地形图所代表的实地面积很小，往往以拟建工程名称命名或编号。

2.地形图的编号

每幅地形图的大小是一定的，当测区范围较大时，为便于测绘和使用地形图，需将地形图按一定的规则进行分幅和编号。

1)正方形图幅的分幅和编号

工程建设中使用的大比例尺地形图一般用正方形分幅。它是以1∶5000地形图为基础按统一的直角坐标格网划分的。正方形图幅的大小及尺寸如表7.3所示。

表7.3　正方形图幅的大小及尺寸

具体分幅的编号如图7.2所示。

图7.2

例如:某幅1∶5000比例尺地形图西南角坐标值为:纵坐标x=40.0km，横坐标y=50.0km，则它的图号为40－50。

1∶2000、1∶1000、1∶500比例尺地形图的编号，是在基础图号后面分别加罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组成。一幅1∶5000的地形图可分成四幅1∶2000的地形图，其编号分别为40－50－Ⅰ、40－50－Ⅱ、40－50－Ⅲ、40－50－Ⅳ。同法，可继续对1∶1000和1 ∶500的地形图进行编号。如图7.2中，P点所在不同图幅的编号如表7.4所示。

表7.4　不同比例尺图幅编号

2)数字顺序编号法

在较小区域的测图，图幅数量较少，可用这种方法编号，如图7.3所示。

图7.3

3.地形图的接合图表

为了便于查取相邻图幅，通常在图幅的左上方绘有该图幅和相邻图幅的接合图表，以表明本图幅与相邻图幅的联系。如图7.4所示。

图7.4

4.地形图的图廓

图廓是地形图的边界线，有内、外图廓之分。如图7.4所示，外图廓线以粗线描绘，内图廓线以细线描绘，它也是坐标格网线。内、外图廓相距12mm，在其四角标有以km(或100m)为单位的坐标值。图廓内以“+”表示10cm×10cm方格网的交点，以此可量测图上任何一点的坐标值。

7.1.3　地形图的图式

地面上的地物和地貌在地形图上都用简单明了、准确、易于判断实物的符号来表示，这些符号总称为地形图图式。最新的地形图图式规范是GB/T20257.1—2007，表7.5是该规范第一部分“1∶500、1∶1000、1∶2000地形图图式”中所规定的部分地物、地貌符号。

1.地物符号

地物符号表示地物的形状、大小和位置，根据地物的形状大小和描绘方法的不同，地物符号有下列几种。

1)比例符号

把地物的平面轮廓按测图比例尺缩绘在图上的相似图形，称为比例符号。它不但能反映地物的位置也能反映其大小与形状。如房屋、河流、农田等(表7.5中5～26项等)。

2)线形符号

对于一些带状地物，如道路、围墙、管线等，其长度可按比例尺缩绘，但宽度不能按比例尺缩绘，这种符号称为线形符号(表7.5中56～64项等)。线形符号的中心线就是地物的中心线。

3)非比例符号

表7.5　地形图图式（部分）

续表

续表

续表

当地物较小，如控制点、电杆、水井等，很难按测图比例尺在图上绘出来，就要用规定的符号来表示，这种符号称非比例符号。它只表示地物的中心位置(表7.5中1～4项和50～53项等)。

上述符号的使用界限不是固定不变的，这主要取决于地物本身的大小以及测图的比例尺大小，如道路、河流等，其宽度在大比例尺图上按比例缩绘，而在小比例尺图上则不能按比例缩绘。

4)注记符号

注记符号是对地物符号的说明或补充，它包括以下几方面。

(1)文字注记。如村、镇名称等。

(2)数字注记。如河流的深度、房屋的层数等。

(3)符号注记。用来表示地面植被的种类，如庄稼类别、树种类等。

2.地貌符号——等高线

在大比例尺地形图上，用等高线和规定符号表示地貌。

1)等高线

等高线就是将地面上高程相等的相邻点连接而成的闭合曲线。如图7.5所示，假设地面被一组高程间隔大小为5m的水平面所截，得四条截线就是高程分别为30m、35m、40m、45m的四条等高线。将各水平面上的等高线沿铅垂方向投影到一个水平面上，并按一定的比例尺缩绘到图纸上，就得到用等高线表示的该地地貌图。

图7.5

这些等高线的形状是由地面的高低起伏状态决定的，并具有一定的立体感。

2)等高距和等高线平距

相邻两条等高线的高差称为等高距，亦称等高线间隔，用h表示。同一幅地形图内，等高距是相同的。等高距的大小应综合考虑测图比例尺、地面起伏情况和用图要求等因素确定。综合考虑确定的等高距亦称基本等高距。

相邻等高线间的水平距离，称为等高线平距，用d表示。因为同一幅地形图中，等高距是相同的，所以等高线平距的大小是由地面坡度的陡缓所决定的。如图7.6所示，地面坡度越陡，等高线平距越小，等高线越密(如图7.6中AB段);地面坡度越缓，等高线平距越大，等高线越稀(如图7.6中BC段)，坡度相同则平距相等，等高线均匀(如图7.6 中CD段)。

图7.6

3)等高线分类

(1)首曲线。在地形图上按基本等高距勾绘的等高线称为基本等高线，亦称首曲线。首曲线用细实线描绘，如图7.7中高程为11m、12m、13m、14m的等高线。

(2)计曲线。为了识图方便，每隔四条首曲线加粗描绘一条等高线，称为计曲线。计曲线上必须注有高程，如图7.7中的10m、15m等高线。

(3)间曲线、助曲线。当首曲线表示不出局部地貌形态时，则需按等高距，甚至等高距勾绘等高线。按等高距勾绘的等高线，称为半距等高线，亦称间曲线，用长虚线表示。按等高距测绘的等高线，称为辅助等高线，亦称助曲线，用短虚线表示。间曲线或助曲线表示局部地势的微小变化，所以在描绘时均可不闭合。如图7.7中的虚线所示。

4)几种基本地貌的等高线

地貌形态各异，但不外乎是由山地、洼地、平原、山脊、山谷、鞍部等几种基本地貌所组成。如果掌握了这些基本地貌等高线的特点，就能比较容易地根据地形图上的等高线辨别该地区的地面起伏状态或是根据地形测绘地形图。

(1)山地和洼地(盆地)。图7.8为一山地的等高线，图7.9为一洼地的等高线。它们都是一组闭合曲线，但等高线的高程降低方向相反。山地外圈的高程低于内圈的高程，洼地则相反，内圈高程低于外圈高程。如果等高线上没有高程注记，区分这两种地形的办法是在某些等高线的高程下降方向垂直于等高线画一些短线，来表示坡度方向，这些短线称为示坡线。

图7.7

图7.8

图7.9

(2)山脊和山谷。沿着一个方向延伸的山脉地称为山脊。山脊最高点的连线称为山脊线或分水线。

两山脊间延伸的洼地称为山谷。山谷最低点的连线称为山谷线或集水线。

山脊和山谷的等高线均为一组凸形曲线，前者凸向低处(见图7.10)，后者凸向高处(见图7.11)。山脊线和山谷线与等高线正交，它们是反映山地地貌特征的骨架，称为地性线。

图7.10

图7.11

(3)鞍部。相邻两山头之间的低凹部分，形似马鞍，俗称鞍部。鞍部是两个山脊和两个山谷会合的地方。它的等高线由两组相对的山脊与山谷等高线组成。如图7.12所示。

图7.12

此外，一些坡度很陡的地貌，如绝壁、悬崖、冲沟、阶地等则按大比例尺地形图图式所规定的符号表示。图7.13为一综合性地貌及其等高线。

5)等高线的特性

等高线具有以下特征。

(1)同一条等高线上各点的高程必然相等。

(2)等高线是闭合曲线。如不在本图幅内闭合，则在相邻图幅内闭合。所以，勾绘等高线时，不能在图内中断。

(3)除遇绝壁、悬崖外，不同高程的等高线不能相交。

(4)同幅图内，等高距相同，等高线平距的大小反映地面坡度变化的陡缓。地面坡度越陡，平距越小，等高线越密;坡度越缓，平距越大，等高线就越稀;地面坡度相同，平距相等，等高线均匀。

图7.13

(5)等高线过山脊、山谷时与山脊线、山谷线正交。