地形圖基礎(chǔ)知識

一、
地形圖的基本組成
一幅正規(guī)地形圖由圖名、圖號、比例尺、內(nèi)外圖括、 接圖表、坡度尺、三北方向線、圖面內(nèi)容（地形與地物）和圖例等部分組成。
1、圖名：一般以圖幅范圍內(nèi)最大獲最重要的地名作為圖名，寫在圖紙的正上方。
2、圖號：即地形圖的編號。由地形圖所處的經(jīng)緯度范圍所決定。一般放在圖名下方。
3、比例尺：分為數(shù)字比例尺和線段比例尺，數(shù)字比例尺表示成1：M，M為分母，M越大則比例尺越小，如1：50000就是圖上1厘米代表實地長度500米；線段比例尺是用線段長度直接說明實地距離，通常是把一根線段分成五等分，每等分1厘米，左手第一厘米處為0刻度，向左劃分到毫米，端點(diǎn)處寫上圖上1厘米代表的實際距離，向右每兩個厘米寫一個數(shù)字（公里數(shù)）。
        一般1：5000~1：50000為中比例尺，大于1：5000就叫大比例尺如1：2000或1：500等，小于1：50000的叫小比例尺如1：100000、1：200000等。
4、內(nèi)外圖括：地形圖的內(nèi)圖括用細(xì)實線，南（下）北（上）兩條線為本圖幅的南北緯度界線，左(西)右（東）兩條線為本圖幅的經(jīng)度范圍。如罕達(dá)汽幅1：50000地形圖西界細(xì)線和東界細(xì)線分別代表這幅圖的經(jīng)度為126°00′和126°15′，南界和北界細(xì)線分別代表這幅圖的緯度范圍為“自北緯50°00′到北緯50°10′。
       外圖括用粗實線表示，與內(nèi)圖括平行，用圖有二。一是為了圖面美觀，二是在內(nèi)外圖括之間留出空間方便表示坐標(biāo)值和經(jīng)緯度。
5、接圖表：為方便查找相鄰地形圖，在圖紙的左上角或右下角繪制一個方框，分成九等分，每個小矩形代表一幅圖，將本圖放在中心位置用陰影線表示，上下左右四幅圖分別表示本圖北、南、西和東面相鄰的四幅圖，他們與本圖為線接合，四個角上的圖與本圖幅為點(diǎn)接合。
6、坡度尺：一般放在圖幅的左下角，其中的曲線代表等高線，由左向右越來越密集，相應(yīng)的坡度也越來越大。它用來量測地形圖上兩點(diǎn)之間的坡度，有相鄰兩根等高線坡度尺和相鄰6根等高線坡度尺之分。
        坡度尺用法：用卡規(guī)卡住要量坡度的兩點(diǎn)，在坡度尺上去比對，讀出相應(yīng)的坡度即可。
7、三北方向線：繪制在坡度尺旁邊，用來形象的表示三個北方向之間的偏差。其中帶五角星的線為地理子午線（經(jīng)線），星的位置就是地理北也叫真北，帶箭頭的線為磁子午線，箭頭即磁北方向，另一個帶叉的線就是坐標(biāo)縱線，即坐標(biāo)北方向。
        磁偏角：磁北與正北的夾角叫磁偏角，如罕達(dá)汽幅1：50000圖上磁偏角為11°08′，以正北為準(zhǔn)，磁北偏于正北西側(cè)叫西偏，否則叫東偏。
        子午線收斂角：正北（地理子午線北）與坐標(biāo)北（中央子午線的北）的夾角叫子午線收斂角，以正北為準(zhǔn)，也有西偏和東偏之分，坐標(biāo)北偏于正北之西交西偏，如罕達(dá)汽幅1：50000圖上子午線收斂角為西偏2°12′。
        磁坐偏角：即磁北與坐標(biāo)北的夾角，以坐標(biāo)北為準(zhǔn)，磁北偏于坐標(biāo)北西側(cè)叫西偏。如罕達(dá)汽幅1：50000圖上磁坐偏角為西偏8°56′。因為圖上用的最多的是坐標(biāo)線，量方位經(jīng)常用羅盤，所以磁坐偏角是最重要的參數(shù)。
        三北方向之間的關(guān)系：磁坐偏角=子午線收斂角-磁偏角
8、圖面內(nèi)容：由地形符號與地物符號組成。
       地形符號是表示地形起伏的符號，最主要也最常見的就是地形等高線（地球表面上高程相等點(diǎn)的連線），其次有懸崖、峭壁、陡坎等特殊符號；地物是指天然形成或人工構(gòu)筑的地面物體，如河流、水庫、獨(dú)立大樹、各種道路、輸電線路、水渠、電纜、管線、梯田、林地、房舍、油庫等等。
9、圖例：就是對圖面上各種符號的說明，一般置于圖紙的右側(cè)。
10、
坐標(biāo)系統(tǒng)與高程系統(tǒng)說明、出版年月等一般放在圖紙右下角。
二、
地形圖上的坐標(biāo)
地面點(diǎn)的位置由坐標(biāo)和高程表示。坐標(biāo)是地面點(diǎn)沿著鉛垂線在投影基準(zhǔn)面（大地水準(zhǔn)面、橢球面或平面）上的位置；高程是地面點(diǎn)沿著鉛垂線到投影面的距離。如圖1－4所示，地面點(diǎn)A、B沿鉛垂線投影到基準(zhǔn)面上為a、b兩點(diǎn)，可以得到在投影面坐標(biāo)系的坐標(biāo)。沿鉛垂線量出高程HA、HB，由此可確定地面點(diǎn)的空間位置。
地面點(diǎn)的位置
1、大地坐標(biāo)：即地理坐標(biāo)，用經(jīng)緯度表示在圖紙的四個邊線上，即在外圖括和與外圖括緊鄰的細(xì)實線之間，用短線條劃分到“分”，兩端寫上完整的數(shù)值。例如罕達(dá)汽幅1：50000圖上底邊由左向右劃分為15格，每格位1分，最左端（西端）為126°00′，最右端（東端）為126°15′。
        經(jīng)緯度只在圖紙邊線上標(biāo)記，圖紙內(nèi)部沒有，因此用經(jīng)緯度在圖上找點(diǎn)并不方便。
2、直角坐標(biāo)：正規(guī)地形圖采用高斯直角坐標(biāo)，以赤道線為橫軸（Y軸），向東Y值增大，向西Y值減??；以中央子午線為坐標(biāo)縱軸（X軸），X值由赤道向北增大。即圖上某點(diǎn)的X值表示該點(diǎn)到赤道的直線距離。
        中小比例尺地形圖上的坐標(biāo)線構(gòu)成所謂的“方里網(wǎng)”，即一格代表一平方公里，1：50000圖上方里網(wǎng)每格長寬各2厘米，1：25000圖上則變成2厘米。密集的坐標(biāo)線很適合在圖上量算、確定方向和點(diǎn)位。
         地形圖上的Y坐標(biāo)值前面兩位為高斯投影帶的帶號，如罕達(dá)汽幅1：50000圖上Y坐標(biāo)的帶號為22，帶號字體偏小寫在左上角，如22286公里寫成22286，下角數(shù)字為百公里。
三、
高斯投影與高斯直角坐標(biāo)系
由于地球表面為曲面，將地圖制成平面圖會造成誤差變形，所以高斯和克呂格將地球按經(jīng)線分割成“瓜皮狀”條塊、采用從地心向地表射線投影的方法將“瓜皮”壓平作圖以減少誤差和變形，在中小比例尺制圖中采用所謂6度帶投影，即從0°經(jīng)線開始每隔6°劃分為一個投影帶，全球共劃分出60個6°投影帶，罕達(dá)汽一帶剛好位于第22個6度投影帶。
壓平后每個6°投影帶只有中間的一根經(jīng)線為南北直線，其余經(jīng)線為弧線，這個特殊的經(jīng)線叫“中央子午線”，就用它作為坐標(biāo)縱軸（X軸），用赤道線（壓平后也為東西方向直線）作為橫軸（Y軸），兩個軸的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，但縱軸以西部分各點(diǎn)的Y值將為負(fù)值，為方便起見，規(guī)定坐標(biāo)縱軸統(tǒng)一向西平移500公里，這樣每個投影帶任何位置都不會出現(xiàn)負(fù)值坐標(biāo)。因為我國處于北半球，所以X值始終為正值，橫軸不用平移。
制作大比例尺地形圖時6度帶顯得誤差較大，因此要用3度帶投影。即每個投影帶的經(jīng)差為3°,第一帶從東經(jīng)1°30′開始?？v橫軸的規(guī)則不變。
四、
投影帶帶號和中央子午線的計算
1、
投影帶帶號確定
1）在地形圖底邊（頂邊）的左右兩個端點(diǎn)查看橫坐標(biāo)，小字體的前兩位就是。
2）計算：
6度帶帶號N6等于所在位置經(jīng)度除以6取整數(shù)再加1，若沒有余數(shù)則商數(shù)就是帶號，例如所在位置經(jīng)度為126°07′，則商數(shù)為21，余數(shù)為07′，帶號N6=21+1=22
3度帶帶號N3等于所處位置經(jīng)度除以3四舍五入取整數(shù)。
2、
中央子午線經(jīng)度計算
6度帶中央子午線經(jīng)度L6=N6× 6°-3°
3度帶中央子午線經(jīng)度L3=N3× 3°
五、
地形判讀方法
等高線屬于閉合曲線，不在此處閉合必在他處閉合。閉合的等高線代表山頂或盆地。小圈比大圈高就是山，反之就是盆地。
彎曲的等高線凸向高處是為山谷，凸向低處就是山脊。河谷中等高線凸向上游。
看圖上河流的流向或河流的寬窄變化判斷高低
圖上看從大河向小溪為逆流而上，小溪在溝谷中，兩側(cè)為山脊。
一系列平直的等高線構(gòu)成山坡。
相鄰兩個山頂之間為鞍部。
等高線稠密坡度大，反之地形平坦。
等高線重合之處為陡坎或峭壁
等高線相交之處必為懸崖
六、
手持式GPS使用方法
國產(chǎn)GPS中內(nèi)置北京54坐標(biāo)系和西安80坐標(biāo)系，使用前先看地形圖是用的哪個坐標(biāo)系，找出所在投影帶的帶號并計算出中央子午線經(jīng)度，將GPS坐標(biāo)系統(tǒng)選擇為相應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)，設(shè)置好中央子午線經(jīng)度即可使用。
臺灣及國外產(chǎn)GPS中沒有大陸坐標(biāo)系統(tǒng)，機(jī)器默認(rèn)的是WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)。需要校正到與地形圖相匹配的坐標(biāo)系統(tǒng)。具體操作步驟如下：
第一步：測區(qū)范圍內(nèi)，在均勻分布的不少于三個已知三角點(diǎn)上（此時選擇的三角點(diǎn)應(yīng)盡量分布在工作區(qū)的四周），先將GPS接收機(jī)內(nèi)部的參數(shù)全部設(shè)為“0”，即DX=0、DY=0、DZ=0、DA=0、DF=0，其中DX、DY、DZ為同一點(diǎn)兩種坐標(biāo)系統(tǒng)三維坐標(biāo)差值，DA為兩種坐標(biāo)系統(tǒng)長半軸差值，DF為兩種坐標(biāo)系統(tǒng)扁率的差值。上述操作完成后，用GPS接收機(jī)分別觀測已知三角點(diǎn)的坐標(biāo)，根據(jù)觀測結(jié)果與已知坐標(biāo)值求出各自的差值，并取其平均值作為DX、DY、DZ的改正值（因GARMIN公司所產(chǎn)系列手持定位儀目前市面上除桂冠、展望兩種型號具有氣壓測高功能外，其余幾種型號均為GPS測高、其精度較低，無法利用，因此可將DZ設(shè)為0，也可將DZ設(shè)為其改正數(shù)，改正與否對其它參數(shù)設(shè)置均沒有影響），此時上述改正數(shù)只作為參考。
第二步：在已進(jìn)行觀測的三角點(diǎn)上將接收機(jī)的參數(shù)DX、DY、DZ設(shè)為已經(jīng)取得的改正數(shù)，將DA、DF設(shè)為相應(yīng)的差值，即a(84)－a(54)=DA=-108、α（84）-α（54）=DF=0.0000005，或a(84)—a(80)=-3、α（84）-α（80）=0.00000003。再在相同的三角點(diǎn)上觀測已知點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)觀測結(jié)果對DX、DY、DZ加入第二次新的改正數(shù)。此時，再用GPS接收機(jī)第二次觀測所有已知點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行第二次改正，直到GPS接收機(jī)觀測的坐標(biāo)值接近已知點(diǎn)坐標(biāo)，其差值一般小于5米時，取其各點(diǎn)的觀測值與已知坐標(biāo)的差值的平均值作為DX、DY、DZ的最終改正數(shù)，上述操作一般循環(huán)到第二次即可得到理想的改正數(shù)。
臺灣及國外產(chǎn)GPS參數(shù)的設(shè)置及具體按鍵：
1、打開電源
按翻頁鍵進(jìn)入菜單畫面
按上下鍵至設(shè)置
按輸入鍵進(jìn)入設(shè)置
按上下鍵至單位
按輸入鍵進(jìn)入單位菜單
按輸入鍵進(jìn)入（位置 距離）
按輸入鍵進(jìn)入（位置格式）
位置格式設(shè)為（User Grid）
按輸入鍵進(jìn)入User Grid菜單。
2、USER UTM GRID格式中，將LONGITUDE ORIGN欄中第一位改為“E”，代表東經(jīng)，緊隨其后輸入測區(qū)所在的三度帶或六度帶中央子午線度數(shù)、在SCALE欄中輸入1.0000000,代表比例系數(shù)、在FALSE
E欄中輸入500000.0，代表東偏的距離、以米為單位，在FALSE
N中輸入0.0，代表北偏為零。
3、數(shù)值輸入編輯完成后，按上下鍵至存儲按鈕，按輸入鍵存儲完成編輯并返回單位菜單。
4、按上下鍵至地圖基準(zhǔn)
按輸入鍵進(jìn)入地圖基準(zhǔn)菜單
按上下鍵至WGS 84
再按輸入鍵進(jìn)入單位菜單
按上下鍵至User（用戶自定義），按輸入鍵進(jìn)入（WGS84——LOCAL）菜單，然后進(jìn)行二款中各個步驟的操作，各項改正數(shù)設(shè)置完畢后，不要忘記按輸入鍵進(jìn)行存儲。
5、逐次按翻頁鍵返回衛(wèi)星接收狀態(tài)，此時如已收到四顆以上衛(wèi)星并且信號良好，即可長按輸入鍵獲取定點(diǎn)坐標(biāo)。應(yīng)該注意的是：到達(dá)某一位置，不要急于測定其坐標(biāo)，而要等手持GPS靜止1—2分鐘然后再測定，這樣求得的坐標(biāo)較為準(zhǔn)確，其他操作在此不再贅述。
GPS比較費(fèi)電池，多數(shù)GPS使用四節(jié)堿性電池一直開機(jī)可用20-30小時，說明書上的時間并不是很準(zhǔn)確的，長時間使用時要注意攜帶備用電池
。大部分GPS有永久的備用電池，它可以在沒有電池時保證內(nèi)存中的各種數(shù)據(jù)不會丟失。由于GPS在靜止時沒有方向指示功能，所以同時帶上一個小巧的指北針是有用的。標(biāo)記路標(biāo)時，GPS提供一個默認(rèn)的路標(biāo)名，比如LMK001之類，難于記憶，雖可改成一個比較好記一些的名字，但一是輸入不便，用上下箭頭選字母很費(fèi)勁，二是一般只能起很短的英文名字，比如6或9個字母，仍然不好記，同時再帶上一個小的錄音機(jī)/采訪機(jī)隨時記錄，是個不錯的主意。  
　　1.有地圖使用  
　　GPS與詳細(xì)地圖配合使用時有最好的效果，但是國內(nèi)大比例尺地圖十分難得，GPS使用效果受到一定限制?！叭f一”你有目的地附近的精確地圖，則可以預(yù)先規(guī)劃線路，先做地圖上規(guī)劃，制定行程計劃，可以按照線路的復(fù)雜情況和里程，建立一條或多條線路（ROUTE），讀出路線特征點(diǎn)的坐標(biāo)，輸入GPS建立線路的各條“腿”(legs),并把一些單獨(dú)的標(biāo)志點(diǎn)作為路標(biāo)(Landmark/Waypoint)輸入GPS。GPS手工輸入數(shù)據(jù)，是一項相當(dāng)煩瑣的事情，請想一下，每個路標(biāo)就要輸入名字、坐標(biāo)等20多個字母數(shù)字，每個字母數(shù)字要按最多到十幾次箭頭才能出來，哈哈，這就是有人舍得花很多錢來買接線和軟件，用計算機(jī)來上載/下載數(shù)據(jù)的原因。帶上地圖！行進(jìn)時用一是利用GPS確定自己在地圖上的位置，二是按照導(dǎo)向功能指示的目標(biāo)方向，配合地圖找路向目標(biāo)前進(jìn)。同時一定要記錄各規(guī)劃點(diǎn)的實際坐標(biāo)，最好再針對每條規(guī)劃線路建立另一條實際線路，即可作為原路返回時使用，又可回來后作為實際路線資料保存，供后人使用。  
　　2.無圖使用這是更為常見的使用方式。  
　　1.)使用路點(diǎn)定點(diǎn)：常用于確定巖壁坐標(biāo)、探洞時確定洞口坐標(biāo)或其他象線路起點(diǎn)、轉(zhuǎn)折、宿營點(diǎn)的坐標(biāo)。用法簡單，MARK一個坐標(biāo)就行了。  
　　找點(diǎn)：所要找的地點(diǎn)坐標(biāo)必須已經(jīng)以路標(biāo)(landmark/waypoint)的形式存在于GPS的內(nèi)存中，可以是你以前MARK的點(diǎn)或者是從以前去過的朋友那里得到的數(shù)據(jù)，手工/計算機(jī)上載成的路標(biāo)數(shù)據(jù)。按GOTO鍵，從列表中選擇你的目的路標(biāo)，然后轉(zhuǎn)到“導(dǎo)向”頁面，上面會顯示你離目標(biāo)的距離、速度、目標(biāo)方向角等數(shù)據(jù)，按方向角即可。  
　　2.)使用路線輸入路線：若能找到以前去過的朋友記錄的路線信息，把它們輸入GPS形成線路，或者（常見于原路返回）把以前記錄的路標(biāo)編輯成一條線路。  
　　路線導(dǎo)向：把某條路線激活，按照和“找點(diǎn)”相同的方式，“導(dǎo)向”頁會引導(dǎo)你走向路線的第一個點(diǎn)，一旦到達(dá)，目標(biāo)點(diǎn)會自動更換為下一路點(diǎn)，“導(dǎo)向”頁引導(dǎo)你走向路線的第二個點(diǎn)...若你偏離了路線，越過了某些中間點(diǎn)，一旦你再回到路線上來，“導(dǎo)向目標(biāo)”會跳過你所繞過的那些點(diǎn)，定為線路上你當(dāng)前位置對應(yīng)的下一個點(diǎn)。  
　　3.)回溯回溯功能實際是輸入線路(route)的一種特殊方法，它在原路返回時十分好使。