地图学基础知识

地图学基础知识

1．什么是地图？ 
地图是按照一定的法则,有选择地以二维或多维形式与手段在平面或球面上表示地球(或其它星球)若干现象的图形或图像，它具有严格的数学基础、符号系统、文字注记，并能用地图概括原则，科学地反映出自然和社会经济现象的分布特征及其相互关系。 
2、什么是数字地图?
数字地图是存储在计算机的硬盘、软盘、光盘或磁带等介质上的，地图内容是通过数字来表示的，需要通过专用的计算机软件对这些数字进行显示、读取、检索、分析。
3、什么是栅格图？
栅格图是基于一套行列组成的方格数据模型，使用一组方格描述地理要素，每一个方格的值代表一个现实的地理要素。 
栅格数据适合于做空间分析和图象数据格式的存储，不适合做不连续的数据处理。

4、什么是数字栅格地图（DRG）？
数字栅格地图(DRG)是纸质地图的栅格数字化产品。每幅图经扫描、几何纠正、图幅处理与数据的压缩处理，形成在内容、精度和色彩上与地图保持一致的栅格文件。

5、什么是栅格图像？
栅格图像，也称光栅图像，是指在空间和亮度上都已经离散化了的图像。我们可以把一幅栅格图像考虑为一个矩阵，矩阵中的任一元素对应于图像中的一个点，而相应的值对应于该点的灰度级，数字矩阵中的元素叫做像素。 数字图像与马赛克拼图相似，是由一系列像素组成的矩形图案，如果所有的像素有且仅有两个灰度级（黑或白），则称其为二值图像，也即位图；否者称其为灰度图像或彩色图像。

6、什么是矢量图？
矢量图是基于直角坐标系统，用点、线、多边形描述地理要素的数据模型或数据结构。每一个地理要素由一系列有顺序的的x、y坐标描述，这些要素与属性相结合。
7、为什么要将栅格地图矢量化？
纸质地图经扫描仪扫描后，初步保存为栅格图像（常见的格式有TIFF、BMP、PCX、JPEG等）。栅格图像在地理应用领域有着这样的缺陷：首先，栅格图像文件对图像的每一像素点（不管前景或背景像素）都要保存，所以其存储开销特别大。另外，我们不能对图像上的任一对象（曲线、文字或符号）进行属性修改、拷贝、移动及删除等图形编辑操作，更不能进行拓扑求解，只能对某个矩形区域内的所有像素同时进行图像编辑操作。此外，当图像进行放大或缩小显示时，图像信息会发生失真，特别是放大时图像目标的边界会发生阶梯效应，正如点阵汉字放大显示发生阶梯效应的原理一样。而矢量图形则不同。在矢量图形中每个目标均为单个矢量单位（点、线、面）或多个矢量单位的结合体。基于这样的数据结构，我们便可以很方便地在地图上编辑各个地物，将地物归类，以及求解各地物之间的空间关系。并有利于地图的浏览、输出。 矢量化则是利用数字图像处理算法，将源图上的各种栅格阵列识别为矢量对象，最后以一定格式保存的过程。矢量图形在工业、制图业、土地利用部门等行业都有广泛的应用。在这些领域的许多成功软件都基于矢量图形，或离不开矢量图形的参与，如AutoCAD、ARC/INFO、Corel Draw、GeoStar等等。（摘自 地理信息系统论坛网） 
8、什么是地图的比例尺？ 
地图上某线段的长度与实地相应线段的水平长度之比，称为地图的比例尺。其表现形式有数字比例尺、文字比例尺和图解比例尺。比例尺大于和等于1：10万的地图，如1：10万、1：5万、1：2.5万、1：1万、1：5千等的地图可称为大比例尺地图。比例尺小于1：10万并大于1：100万的地图，如1：25万、1：50万等的地图可称为中比例尺地图。比例尺小于和等于1：100万的地图，如1：100万、1：250万、1：600万、1：2000万等的地图可称为小比例尺地图。
9、大地测量与地图制图的基本原理？
地球是一个自然表面极其复杂与不规则的椭球体，而地图是在平面上描述各种制图现象，如何建立地球表面与地图平面的对应关系？ 为解决这一问题，人们引入大地体的概念。大地体是由大地水准面包围而成。大地水准面是假定在重力作用下海水面静止时的平均水面，并设想此面穿过大陆与岛屿，连续扩展形成处处与铅垂线成正交的闭合曲面。由于地壳内部物质密度分布不均匀，大地水准面也有高低起伏。虽然此高低起伏已经不大，比地球自然表面规则得多，但仍不能用简单的数学公式表示。为了测量成果的计算和制图的需要，人们选用一个同大地体相近的可以用数学方法来表达的旋转椭球体来代替，简称地球椭球体。它是一个规则的曲面，是测量和制图的基础。 地球自然表面点位坐标系的确定包括两个方面的内容：一是地面点在地球椭球体面上的投影位置，采用地理坐标系；二是地面点至大地水准面上的垂直距离，采用高程系。
10、什么是大地坐标系？

大地坐标系是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。地面点的位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示。大地坐标系的确立包括选择一个椭球、对椭球进行定位和确定大地起算数据。一个形状、大小和定位、定向都已确定的地球椭球叫参考椭球。参考椭球一旦确定，则标志着大地坐标系已经建立。
11、什么是54北京坐标系？
新中国成立后，很长一段时间采用1954年北京坐标系统，它与苏联1942年建立的以普尔科夫天文台为原点的大地坐标系统相联系，相应的椭球为克拉索夫斯基椭球。到20世纪80年代初，我国已基本完成了天文大地测量，经计算表明，54坐标系统普遍低于我国的大地水准面，平均误差为29米左右。
12、什么是80西安坐标系？
1978年4月在西安召开全国天文大地网平差会议，确定重新定位，建立我国新的坐标系。为此有了1980年国家大地坐标系。1980年国家大地坐标系采用地球椭球基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。该坐标系的大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里，故称1980年西安坐标系，又简称西安大地原点。基准面采用青岛大港验潮站1952－1979年确定的黄海平均海水面（即1985国家高程基准）。
13、什么是地心坐标系？
以地球的质心作为坐标原点的坐标系称之为地心坐标系，即要求椭球体的中心与地心重合。人造地球卫星绕地球运行时，轨道平面时时通过地球的质心，同样对于远程武器和各种宇宙飞行器的跟踪观测也是以地球的质心作为坐标系的原点，参考坐标系已不能满足精确推算轨道与跟踪观测的要求。因此建立精确的地心坐标系对于卫星大地测量、全球性导航和地球动态研究等都具有重要意义。
14、什么是WGS－84坐标系？
WGS－84坐标系是一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心，其地心空间直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系，称为1984年世界大地坐标系。这是一个国际协议地球参考系统（ITRS），是目前国际上统一采用的大地坐标系。
15.UTM坐标系统 
UTM(Universal Transverse Mercator)系统通常基于WGS84椭球。在北纬84° 与南纬80° 之间共有60个经度带，它们是6度分带。为了避免边界的经度变形，使用了相交柱面进行投影。所以中央经线不再是等距的，其缩小比率是0.9996。在高斯-克吕格投影中，北向距离从赤道起算。与之相反，为了避免负值，UTM在南半球增加10000公里。距离中央经线的距离，与高斯-克吕格投影一样，要偏移500公里。相应的坐标以E(东)和N(北)标明。中央经线分别为3° ，9°，15° 等等。南、北极点间的区域被分成8个维度带，并以字母标示。该系统用于美国和NATO的军用地图。由于UTM坐标系统的全球通用性，德国及欧洲都在使用该坐标系统。
16、什么是地图投影？

地图投影是研究把地球椭球体面上的经纬网按照一定的数学法则转绘到平面上的方法及其变形问题。地图投影的方法有几何法和解析法。几何法是以平面、圆柱面、圆锥面为承影面，将曲面（地球椭球面）转绘到平面（地图）上的一种古老方法，这种直观的透视投影方法有很大的局限性。解析法是确定球面上的地理坐标与平面上对应点的直角坐标之间的函数关系。
17、我国基本比例尺地形图采用什么投影？

我国1：100万地形图，20世纪70年代以前一直采用国际百万分之一投影（又称改良都圆锥投影），现在改用正轴等角割圆锥投影。我国1：50万和更大比例尺地形图，统一采用高斯－克吕格投影。高斯－克吕格投影是横轴等角椭圆柱投影。其原理是：假设用一空心圆柱横套在地球椭球体上，使椭圆柱轴通过地心，椭圆柱面与椭圆体面某一经线相切；然后，用解析法使地球椭球体面上经纬网保持角度相等的关系，并投影到椭圆柱面上；最后，将椭圆柱面切开展成平面，就得到投影后的图形。此投影由德国科学家高斯首创，后经克吕格补充，简称高斯投影。
18、什么是普通地图、地形图和专题地图？
按照地图的内容，地图可分为普通地图、地形图和专题地图三种。普通地理图（General Map）是以同等详细程度来表示地面上主要的自然和社会经济现象的地图，能比较全面地反映出制图区域的地理特征，包括水系、地形、土质、植被、居民地、交通网、境界线以及主要的社会经济要素等。它和地形图的区别主要表现在：地图投影、分幅、比例尺和表示方法等具有一定的灵活性，表示的内容比同比例尺地形图概括，几何精度较地形图低。地形图（Topographic Map）是指国家几种基本比例尺（1：5千，1：1万，1：2.5万，1：5万，1：10万，1：25万，1：50万，1：100万）的全要素地图。它是按照统一的规范和符号系统测（或编）制的，全面而详尽地表示各种地理事物，有较高的几何精度，能满足多方面用图的需要，是国家各项建设的基础资料，也是编制其它地图的原始资料。专题地图（Thematic Map）是着重表示一种或几种自然或社会经济现象的地理分布，或强调表示这些现象的某一方面特征的地图。专题地图的主题多种多样，服务对象也很广泛。可进一步分为自然地图和社会经济地图。
19、我国基本比例尺地形图如何分幅与编号？
为了保管和使用方便，我国对每一种基本比例尺地形图的图廓大小都做了规定，每一幅地形图给出了相应的号码标志，这就是地形图的分幅与编号。地形图分幅有两种方法：一是矩形分幅，一是经纬线分幅，我国采用经纬线分幅。
1991年前我国基本比例尺地形图分幅与编号系统是一1：100万地形图为基础，延伸出1：50万、1：25万、1：10万三种比例尺；在1：10万地形图基础上又延伸出两支：第一支为1：5万及1：2.5万比例尺；第二支为1：1万比例尺。1：100万地形图采用行列式编号，其它六种比例尺的地形图都是在1：100万地形图的图号后面增加一个或数个自然序数（字符或数字）编号标志而成。
1：100万地形图的分幅和编号式国际上统一规定的，从赤道起向两极纬差每4o为一列，将南北半球分别分成22列，依次以字母A、B、C、D……V表示；由经度180o起，从西向东，每经差60为一行，将全球分成60行，依次用数字1、2、3、4……60表示，采用“横列号－行号”编号表示。
1991年我国制定了《国家基本比例尺地形图分幅和编号》的国家标准，自1991年起新测和更新的地形图，照此标准进行分幅和编号。

国家基本比例尺地形图新的分幅与编号 

我国1992年12月发布了《国家基本比例尺地形图分幅和编号GB／T13989—92》的国家标准，自1993年3月起实施。新测和更新的基本比例尺地形图，均须按照此标准进行分幅和编号。新的分幅编号对照以前有以下特点：

①1：5000地形图列入国家基本比例尺地形图系列，使基本比例尺地形图增至8种。

②分幅虽仍以1：100万地形图为基础，经纬差也没有改变，但划分的方法不同，即全部由1：100万地形图逐次加密划分而成；此外，过去的列、行现在改称为行、列。

③编号仍以1：100万地形图编号为基础，后接相应比例尺的行、列代码，并增加了比例尺代码。因此，所有1：5000～1：50万地形图的图号均由五个元素10位代码组成。编码系列统一为一个根部，编码长度相同，计算机处理和识别时十分方便。

(1)  分幅

1 ：100万地形图的分幅按照国际1：100万地形图分幅的标准进行。

每幅1：100万地形图划分为2行2列，共4幅1：50万地形图，每幅1：50万地形图的分幅为经差3°，纬差2°。

每幅1：100万地形图划分为4行4列，共16幅1：25万地形图，每幅1：25万地形图的分幅为经差1°30′，纬差1°。

每幅l：100万地形图划分为12行12列，共144幅1：10万地形图，每幅1：10万地形图的分幅为经差30′，纬差20′。

每幅1：100万地形图划分为24行24列，共576幅1：5万地形图，每幅1：5万地形图的分幅为经差15′，纬差10′。

每幅l：100万地形图划分为48行48列，共2304幅1：2.5万地形图，每幅1：2.5万地形图的分幅为经差7′30″，纬差5′。

每幅1：100万地形图划分为96行96列，共9216幅1：1万地形图，每幅1：1万地形图的分幅为经差3′45″，纬差2′30″。

每幅1：100万地形图划分为192行192列，共36864幅1：5000地形图，每幅1：5000地形图的分幅为经差l′52″.5，纬差1′15″。

为了使各种比例尺不至混淆，分别采用不同的英文字符作为各种比例尺的代码，我国基本比例尺代码

比例尺	1：50万	1：25万	1：10万	1：5万	1：2.5万	1：1万	1：5000
代码	B	C	D	E	F	G	H

1：50万～1：5000比例尺地形图的编号均由五个元素10位代码构成，即1：100万图的行号(字符码)1位，列号(数字码)2位，比例尺代码(字符)1位，该图幅的行号(数字码)3位，列号(数字码)3位。    

矩形分幅和编号 

为了满足工程设计、施工及资源与行政管理的需要所测绘的1：500、1：1000、1：2000和小区域1：5000比例尺的地形图，采用矩形分幅。

图幅一般为50cm×50cm或40cm×50cm，以纵横坐标的整公里整百米数作为图幅的分界线。50cm×50cm图幅最常用。

一幅1：5000的地形图分成四幅1：2000的图；一幅1：2000的地形图分成四幅1：1000的地形图；一幅1：1000的地形图分成四幅l：500的地形图。

各种比例尺地形图的图幅大小见表。

矩形分幅及面积

比例尺	50×40分幅		50×50分幅
	图幅大小 (cm×cm)	实地面积 (km×km)	图幅大小 (cm×cm)	实地面积 (km×km)
1:5000	50×40	5	50×50	1
1:2000	50×40	0.8	50×50	4
1:1000	50×40	0.2	50×50	16
1:500	50×40	0.05	50×50	64

矩形图幅的编号，一般采用该图幅西南角的坐标和坐标以公里为单位，之间用连字符连接。如一图幅，其西南角坐标为=3810.0km， =25.5km，其编号为3810.0-25.5。编号时，1：5000地形图，坐标取至1km；1：2000、1：1000地形图，坐标取至0.1km；1：500地形图，坐标取至0.01km。对于小面积测图，还可以采用其他方法进行编号。例如，按行列式或按自然序数法编号。对于较大测区，测区内有多种测图比例尺时，应进行系统编号。

有时在某些测区，根据用户要求，需要测绘几种不同比例的地形图。在这种情况下，为便于地形图的测绘管理、图形拼接、编绘、存档管理与应用，应以最小比例尺的矩形分幅地形图为基础，进行地形图的分幅与编号。如测区内要分别测绘1：500、1：1000、1：2000、1：5000比例尺的地形图(可能不完全重叠)，则应以1：5000比例尺的地形图为基础，进行1：2000和大于1：2000地形图的分幅与编号。

20、什么是地理坐标网（经纬网）？

为了制作和使用地图的方便，高斯－克吕格投影的地图上绘有两种坐标网：地理坐标网和直角坐标网。
在我国1：1万－1：10万地形图上，经纬线只以图廓的形式表现，经纬度数值注记在内图廓的四角，在内外图廓间，绘有黑白相间或仅用短线表示经差、纬差1’的分度带，需要时将对应点相连接，就构成很密的经纬网。在1：20万－1：100万地形图上，直接绘出经纬网，有时还绘有供加密经纬网的加密分割线。纬度注记在东西内外图廓间，经度注记在南北内外图廓间。
21、什么是直角坐标网（方里网）
直角坐标网是以每一投影带的中央经线作为纵轴（X轴），赤道作为横轴（Y轴）。纵坐标以赤道我0起算，赤道以北为正，以南为负。我国位于北半球，纵坐标都是正值。横坐标本应以中央经线为0起算，以东为正，以南为负，但因坐标值有正有负，不便于使用，所以又规定凡横坐标值均加500公里，即等于将纵坐标轴向西移500公里。横坐标从此纵轴起算，则都成正值。然后，以公里为单位，按相等的间距作平行于纵、横轴的若干直线，便构成了图面上的平面直角坐标网，又叫方里网。
22、地图最大精度是多少？
视力正常的人的肉眼能分辨的图上最短距离是0.1毫米。因此，相当于图上0.1毫米的实地水平长度就是地图上所能表示的最精密限度，称为比例尺的最大精度。

下表为国家基本比例尺地形图的最大精度： 

比例尺    1:1万  1:2.5万  1:5万  1:10万  1:25万  1:50万  1:100万 

最大精度(m)  1       2.5     5      10       25      50      100 

比例尺精度 

人们用肉眼能分辨的图上最小距离为0.1mm，因此一般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。因此我们把图上0.1mm所表示的实地水平长度称为比例尺精度。可以看出，比例尺越大，其比例尺精度也越高。

不同比例尺的比例尺精度见表7-1。

              比例尺精度　　　　　　　　　　　　表7-1

比例尺	1：500	1：1000	1：2000	1：5000	1：10000
比例尺精度(m)	0.05	0.1	0.2	0.5	1.0

比例尺精度的概念，对测图和设计用图都有重要的意义。

例如在测l：500图时，实地量距只需取到5cm，因为若量得再精细，在图上是无法表示出来的。此外，当设计规定需在图上能量出的最短长度时，根据比例尺的精度，可以确定测图比例尺。例如某项工程建设，要求在图上能反映地面上l0cm的精度，则采用的比例尺不得小于。

比例尺越大，表示地物和地貌的情况越详细，但是一幅图所能包含的地面面积也越小，而且测绘工作量会成倍地增加。因此，采用何种比例尺测图，应从工程规划、施工实际情况需要的精度出发，不应盲目追求更大比例尺的地形图。

22、什么是地图4D产品？
地图4D产品是指数字栅格地图（Digital Raster Graphic，简称DRG）、数字线划地图（Digital Line Graphic，简称DLG）、数字高程模型（Digital Elevation Models，简称DEM）和数字正射影像（Digital Orthophoto Map， 简称DOM）四种产品。
23、什么是数字线划地图（DLG）？
数字线划地图（DLG）是以矢量数据格式形成的数字地图。这种地图能进行空间信息的分层与叠加，提取属性数据，根据矢量对象查询属性或根据属性查询矢量对象，数据易于更新与编辑和创建专题属性和绘制专题地图等。
24、什么是数字高程模型（DEM）？
数字高程模型（DEM）是区域地面高程的数字表示，是建立在地图投影平面上 规则格网点的平面坐标（x,y）及其高程（z）数据集，是地理信息系统赖以 进行分析的核心数据系统。DEM的水平间隔可随地貌类型的不同而改变，根据 不同的高程精度，可分为不同等级产品。
目前，世界主要发达国家纷纷建立了覆盖本国的数字高程模型系统，我国正 在加紧建设之中。DEM功能主要有：高程分析、坡度分析、量测坐标、面积、 体积、坡度、坡向分析、通视分析、剖面图生成、等高线生成，叠加相关矢量数据与影像数据等。
25、什么是数字正射影像（DOM）？
数字正射影像（DOM）是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空相片或 遥感图像（单色或彩色），经逐个像元纠正，再进行影像镶嵌，根据图幅范 围剪彩生成的影像数据。一般带有公里格网、图廓整饰和注记的平面图。
26、国家高精度GPS网？
我国从20世纪90年代开始着手建立国家高精度GPS网。国家A级网点共33个，B 级网点818个，平均边长东部地区50－70公里，中部地区100公里，西部地区 150－200公里。这两个网是在国际地球参考框架（ITRF）下建立的新一代坐标框架，与我国的天文大地网之间建立了转换关系，使我国大地测量坐标框 架建设达到一个新的水平。

27、地物的表示方法

凡地上自然形成物和人工构筑物统称为地物。

1)比例尺

①种类：数字比例尺、直线比例尺。

②测图比例尺

大比例尺：一般用在工程设计上，比例为1：500～1：5000；

中比例尺：一般用在规划上，比例为1：10000～1：100000；

小比例尺：一般用在管理上，比例为1：100000～1：1000000。

2)地物符号

①轮廓符号

能将地物的形状、大小和位置按一定比例缩小绘在图上，表达地物轮廓特征的符号。这类符号，一般是用实线或点线直线将地物的外轮廓线绘制在图上。

②形象符号

③线形符号

④注记符号

28、地貌的表示方法

地面高低起伏的自然状态，称为地貌，在地形图上表示地貌最常见的方法是等高线。一簇等高线，在图上不仅能表达地面起伏变化的形态，而且还具有一定的立体感。

1)等高线

等高线是各截面与地面的交线即为地面相邻等高点连接的闭合曲线。等高距是相邻两等高线间的高差。常用有四种等高线。

①首曲线：用于常规按基本等高距描绘的等高线。

②计曲线：用于以零起算每隔四条加粗描绘的等高线。

③间曲线：用于加密按1／2等高距描绘的等高线。

④助曲线：用于加密按1／4等高距描绘的等高线。

2)等高线表示基本地貌

山头——为一簇闭合曲线高程由外向里递增；

洼地——为一簇闭合曲线高程由外向里递减；

山脊——为一簇凸向低处的曲线；

山谷——为一簇凸向高处的曲线；

鞍部——为两簇对应凸向低处和高处的曲线组成。

3)等高线的特性

①同一等高线上的点，其高程相同。

②等高线是一条连续的闭合的曲线，不在本幅图闭合，必在其他幅图闭合。

③等高线与山脊线、山谷线正交。

29、地貌的特征线

①脊线、②山谷线③山腰线④山脚线⑤最大坡度线

30、等高线

 (1)等高线定义

等高线是地面上相同高程的相邻各点连成的闭合曲线，也就是设想水准面与地表面相交形成的闭合曲线。

设想有一座高出水面的小山，与某一静止的水面相交形成的水涯线为一闭合曲线，曲线的形状随小山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50m时，曲线上任一点的高程均为50m；若水位继续升高至51m、52m，则水涯线的高程分别为51m、52m。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，这就将小山用等高线表示在地形图上了。这些等高线的形状和高程，客观地显示了小山的空间形态。

 (2)等高线的特征

通过研究等高线表示地貌的规律性，可以归纳出等高线的特征，它对于地貌的测绘和等高线的勾画，以及正确使用地形图都有很大帮助。

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等高线只有在绝壁或悬崖处才会重合或相交。

④等高线经过山脊或山谷时改变方向，因此山脊线与山谷线应和改变方向处的等高线的切线垂直相交，。

⑤在同一幅地形图上，等高线间隔是相同的。因此，等高线平距大表示地面坡度小；等高线平距小则表示地面坡度大；平距相等则坡度相同。倾斜平面的等高线是一组间距相等且平行的直线。

 (3)等高线的分类

 地形图中的等高线主要有首曲线和计曲线，有时也用间曲线和助曲线。

 ①首曲线

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称首曲线，用宽度为0.15mm的细实线表示。

②计曲线

计曲线从高程基准面起算，每隔四条基本等高线有一条加粗的等高线，称为计曲线。为了读图方便，计曲线上也注出高程。    

③间曲线和助曲线

当基本等高线不足以显示局部地貌特征时，按二分之一基本等高距所加绘的等高线，称为间曲线（又称半距等高线），用长虚线表示。

按四分之一基本等高距所加绘的等高线，称为助曲线，用短虚线表示。描绘时均可不闭合。

31、等高距与等高平距

相邻等高线之间的高差称为等高距或等高线间隔，常以A表示。图7-10中的等高距是lm。在同一幅地形图上，等高距是相同的。相邻等高线之间的水平距离称为等高线平距，常以d表示。由于同一幅地形图中等高距是相同的，所以等高线平距d的大小与地面的坡度有关。等高线平距越小，地面坡度越大；平距越大，则坡度越小；平距相等，则坡度相同。由此可见，根据地形图上等高线的疏、密可判定地面坡度的缓、陡。

对于同一比例尺测图，选择等高距过小，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的清晰。等高距的选择，应该根据地形类型和比例尺大小，并按照相应的规范执行。表7-5是大比例尺地形图的基本等高距参考值。

大比例尺地形图的基本等高距

比例尺	平地(m)	丘陵地(m)	山地(m)	比例尺	平地(m)	丘陵地(m)	山地(m)
1：500 1：1000	0.5 0.5	0.5 1	1 1	1：2000 1：5000	0.5 1	1 2，2.5	2，2.5 2.5，5

32、典型地貌的等高线

地貌形态繁多，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。了解和熟悉用等高线表示典型地貌的特征，有助于识读、应用和测绘地形图。

(1)山头和洼地

山头与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(（2）山脊和山谷

山的最高部分为山顶，有尖顶、圆顶、平顶等形态，尖峭的山顶叫山峰。山顶向一个方向延伸的凸棱部分称为山脊。山脊的最高点连线称为山脊线。山脊等高线表现为一组凸向低处的曲线

 相邻山脊之间的凹部是山谷。山谷中最低点的连线称为山谷线，山谷等高线表现为一组凸向高处的曲线。

在山脊上，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，雨水由两侧山坡汇集到谷底，然后沿山谷线流出，所以山谷线又称为集水线(图7—11)。山脊线和山谷线合称为地性线。

(3)鞍部

鞍部是相邻两山头之间呈马鞍形的低凹部位。它的左右两侧的等高线是对称的两组山脊线和两组山谷线。鞍部等高线的特点是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°以上或为90°的陡峭崖壁，若用等高线表示将非常密集或重合为一条线，因此采用陡崖符号来表示， 

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，

识别上述典型地貌的等高线表示方法以后，进而能够认识地形图上用等高线表示的复杂地貌。

33、等高线地形图的特点

1、同一条等高线上高度相等。 
2、等高距全图一致。 
3、等高线均为闭合曲线，只是有的不能在一幅图上完全呈现出来。 
4、等高线一般不相交、不重叠，但在悬崖峭壁处，等高线可以重合。 
5、等高线疏密反映坡度陡缓，而等高线之间间距愈大，等高线愈稀疏，则坡度愈缓。 
6、等高线与山脊、山谷线重直相交，等高线穿过河谷时，向上游弯曲，成为“V”字形。 
7、示坡线表示坡降方向，它总是指向海拔较低的方向。 

34、地形图图外注记 

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、三北方向线等。

35、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、村庄或厂矿企业的名称来命名。图号即图的编号。每幅图上标注编号可确定本幅地形图所在的位置。图名和图号标在北图廓上方的中央。

36、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，并绘注在图廓的左上方。此外，除了接图表外，有些地形图还把相邻图幅的图号分别注在东、西、南、北图廓线中间，进一步表明与四邻图幅的相互关系。

37、图廓和坐标格网线 

图廓是图幅四周的范围线，它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或经纬线。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l0cm绘有5mm的短线，表示坐标格网线的位置。在图幅内绘有每隔l0cm的坐标格网交叉点。    

内图廓以内的内容是地形图的主体信息，包括坐标格网或经纬网、地物符号、地貌符号和注记。比例尺大于1：10万只绘制坐标格网。

外图廓以外的内容是为了充分反映地形图特性和用图的方便而布置在外图廓以外的各种说明、注记，统称为说明资料。在外图廓以外，还有一些内容，如图示比例尺、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。

在内、外图廓间注记坐标格网线的坐标，或图廓角点的经纬度。

在内图廓和分度带之间的注记为高斯平面直角坐标系的坐标值(以公里为单位)，由此形成该平面直角坐标系的公里格网。 

38、三北方向线及坡度尺 

在中、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)三个方向之间的角度关系，称为三北方向图。 

成图方法(和测绘单位) 

地形图成图的方法主要有三种：航空摄影成图、平板仪测量成图和野外数字测量成图。成图方法应标注在外图廓右下方。

此外，地形图还应标注测绘单位、成图日期等，供日后用图时参考。

39、地形图图式 

地形是地物和地貌的总称。地物是地面上的各种固定性的物体。由于其种类繁多，国家测绘总局颁发了《地形图图式》统一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。

(1)地物符号 

1：500、1：1000和l：2000地形图所规定的部分地物符号，分为三种类型。          

能将地物的形状、大小和位置按比例尺缩小绘在图上以表达轮廓特征的符号。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。

 (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、消防栓等。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。

(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、通讯线等。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。

有些地物除用相应的符号表示外，对于地物的性质、名称等还需要用文字或数字加以注记和说明，称为地物注记，例如工厂、村庄的名称，房屋的层数，河流的名称、流向、深度，控制点的点号、高程等。

需要指出的是，比例符号与半比例符号的使用界限是相对的。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l：5000比例尺以上的地形图上是按半比例符号绘出的。同样的情况也出现在比例符号与非比例符号之间。总之，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。

40、地貌符号 

地貌是指地面高低起伏的自然形态。

地貌形态多种多样，对于一个地区可按其起伏的变化分成以下四种地形类型：

地势起伏小，地面倾斜角一般在2°以下，比高一般不超过200m的，称为平地；

地面高低变化大，倾斜角一般在2°～6°，比高不超过150m的，称为丘陵地；

高低变化悬殊，倾斜角一般为6°～25°，比高一般在150m以上的，称为山地；

绝大多数倾斜角超过25°的，称为高山地。

图上表示地貌的方法有多种，对于大、中比例尺地形图主要采用等高线法。对于特殊地貌将采用特殊符号表示。

41、当地中央经线经度的计算

地形图上公里网横坐标前２位就是带号，例如：我省１：５万地形图上的横坐标为２０３４５４８６，其中２０即为带号，３４５４８６为横坐标值。

六度带中央经线经度的计算：当地中央经线经度＝６°×当地带号－３°，例如：地形图上的横坐标为２０３４５，其所处的六度带的中央经线经度为：６°×２０－３°＝１１７°（适用于１∶２．５万和１∶５万地形图）。
三度带中央经线经度的计算：中央经线经度＝３°×当地带号（适用于１∶１万地形图）。

42、计算机地图制图的一般过程可分为哪几个阶段？简要说明每个阶段的主要任务。

答：计算机地图制图一般来说都必须包含以下三个阶段：数据获取、数据处理和数据输出。

(1)数据获取。地图数据获取是按照地图设计要求采集、输入各种所需的地图制图信息源，将其转换成数字信息，以便计算机存储、识别和处理的过程。该过程包括图形数据的获取和属性数据的获取。

(2)数据处理。地图数据处理是指在数据获取以后到图形输出之前对地图数据进行的各  种处理。地图数据处理阶段是对地图数据进行加工的全过程，它是计算机地图制图的中心环节。地图数据处理因制图的要求、种类、数据组织形式、设备特性等不同而有不同的处理内容。在相应软硬件的支持下，可采用人机交互、批处理和实时处理等多种方式进行。该过程包括：①地图数据的预处理；②地图数据处理，即数据的选取和概括（地图综合）、空间插值与曲线光滑、空间分析与模型处理、地图数据符号化、地图数学要素的建立、注记及图例配置处理等。

(3) 数据输出。数据输出阶段的任务是将计算机处理后的数据转换成图形或图像的过程，即将地图数据转变为图形输出装置可识别的指令，以驱动图形输出装置产生模拟的地图图形。它是计算机地图制图的最后环节。

43．列举3种以上常用的制图软件，并简要说明每种软件的优缺点。

软件名称

优点

缺点

ArcMap	ESRI公司的GIS软件，制图要素编绘、管理方便和易操作；制图工序简单易掌握；地图整饰简便且功能强大。	不同于国产软件，初学者较难深入；地图符号库不全。
MapGIS	国产软件，具有较为传统的界面，功能齐全且适合国内的众多领域，地图符号库齐全。	制图要素的编绘和管理较为复杂。
AutoCAD	工程类制图的常用软件，比其它GIS制图软件的精确制图功能更高。	不具备拓扑关系的管理，只能用于部分GIS制图。

地质图基础知识

一、地质图的种类和基本内容

用规定的符号、线条、色彩来反映一个地区地质条件和地质历史发展的图件，叫地质图。它是依据野外探明和收集的各种地质勘测资料，按一定比例投影在地形底图上编制而成的，是地质勘察工作的主要成果之一。

（一）地质图的种类 　

　1、普通地质图

以一定比例尺的地形图为底图，反映一个地区的地形、地层岩性、地质构造、地壳运动及地质发展历史的基本图件，称为普通地质图，简称地质图。在一张普通地质图上，除了地质平面图(主图)外，一般还有一个或两个地质剖面图和综合地层柱状图，普通地质图是编制其它专门性地质图的基本图件。

按工作的详细程度和工作阶段不同，地质图可分为大比例尺的(＞1：25000)、中比例尺的〔1：5000～1：10万〕、小比例尺的（1：20万～1：100万)。在工程建设中，一般是大比例尺的地质图。

2、地貌及第四纪地质图

以一定比例尺地地形图为底图，主要反映一个地区的第四纪沉积层的成因类型、岩性及其形成时代、地貌单元的类型和形态特征的一种专门性地质图，称为地貌及第四纪地质图。

3、水文地质图

以一定比例尺地地形图为底图，反映一个地区总的水文地质条件或某一个水文地质条件及地下水的形成、分布规律的地质图件，称为水文地质图。

4、工程地质图

工程地质图是各种工程建筑物专用的地质图，如房屋建筑工程地质图、水库坝址工程地质图、铁路工程地质图等。工程地质图一般是以普通地质图为基础，只是增添了各种与工程有关的工程地质内容。如在地下洞室纵断面工程地质图上，要表示出围岩的类别、地下水量、影响地下洞室稳定性的各种地质因素等。

（二）地质图的基本内容 　　

1、平面地质图

平面地质图又称为主图，是地质图的主体部分，主要包括：

地理概况：图区所在的地理位置(经纬度、坐标线)、主要居民点(城镇、乡村所在地)、地形、地貌特征等。

一般地质现象：地层、岩性、产状、断层等。

特殊地质现象：崩塌、滑坡，泥石流、喀斯特、泉及主要蚀变现象。

2、地质剖面图 
　　在平面图上，选择一条至数条有代表性的图切剖面，以表示岩性、褶皱、断层的空间展布形态及产状、地貌特征等。

3、综合柱状图
    主要表示平面图区内的地层层序、厚度、岩性变化及接触关系等。

4、比例尺

说明比例尺的大小，用数字：1：×××；也可用尺标：比例尺＝图上的距离/实地距离

5、图例
主要说明地质图中所用线条符号和颜色的含义，按照沉积地层层序、岩浆岩、地质构造和其它地质现象的顺序排列。
　　6、责任栏(图签)
　　说明地质图的编制单位、图名、图号、比例尺、编审人员、成图日期等，便于查找。

二、地质条件在地质图上的表示

（一）地层岩性的表示

地层岩性在地质图上是通过地层分界线、地层年代代号、岩性符号和颜色，并配合图例说明来表示的。

1、第四纪松散沉积层

形状不规则，但有一定的规律性，大多在河谷斜坡、盆地边缘、平原与山地交界处，大致沿山麓等高线延伸。

2、岩浆侵入体的界线

形状最不规则，也无规律可循，需根据实地情况测绘。

3、层状岩层的界线
　 （1)水平岩层，水平岩层的产状与地形等高平行或重合，呈封闭的曲线。

（2）直立岩层，直立岩层的地层界线不受地形的影响，呈直线沿岩层的走向延伸，并与地形等高线直交。

（3）倾斜岩层有三种不同的情况：

岩层倾向与地形坡向相反时，地层界线的弯曲方向(“V”字形弯曲尖端)和地形等高线的弯曲方向相同，但地层界线的弯曲程度比地形等高线的弯曲度小。

岩层倾向与地形坡向相同，而且倾角小于地面坡角时，地层分界线的弯曲方向与地形等高线的弯曲方向相同，但地层界线的弯曲度比地形等高线的弯曲度大。

岩层倾向与地形坡向相同，而且倾角大于坡角时，地层分界线的弯曲方向与地形等高线的弯曲方向相反。

（二）岩层产状的表示

水平岩层  

直立岩层，箭头指向较新地层。

倾斜岩层，长线代表走向、短线代表倾向，数字代表倾角的度数。

倒转岩层，长线代表走向、弯线代表倒转后岩层倾向、箭头指向老岩层，数字代表倾角度数。

（三）岩层接触关系的表示

1、层状岩层间的接触关系

（1）整合接触：在地质图上表现为两套地层的界线大体平行，较新的地层只与一个较老地层相邻接触，且地层年代连续。

（2）平行不整合接触(假整合接触)：在地质图上表现为两套地层的界线大体平行，较新的地层也只与一个较老地层相邻接触，但地层年代不连续。

（3）角度不整合接触(不整合接触)：在地质图上表现为两套地层的界线不平行，呈角度交截，一种较新的地层同多个较老地层相邻接触，产状不同，地层年代不连续。

　2、岩浆岩侵入体与围岩的接触关系 

（1）侵入接触：在地质图上表现为沉积岩的界线被岩浆岩界线截断。

（2）沉积接触：在地质图上表现为岩浆岩的界线被沉积岩界线截断。

（四）褶皱的表示

褶皱在地质图上主要通过地层的分布规律、年代新老关系和岩层产状综合表示出来，为了突出褶皱轴部的位置及褶皱的形态类型，在地质构造图上，常在褶皱核部地层的中央，用下列符号加重表示：

背斜 倒转背斜 向斜  倒转向斜

（五）断层的表示

在断层出露位置，在彩色地质图上常用红线、在黑白地质图上用粗黑线符号表示：

代表正断层，长线代表断层出露位置和断层线延伸方向，带箭头的短线代表断层面的倾向，数字为断层面倾角，不带箭头的双短线所在的一侧为断层的下降盘。
代表逆断层，符号与上同。
代表平移断层，箭头代表本盘相对滑动的方向，短线代表断层面倾向，度数表示断层面的倾角。
三、阅读分析地质图-读图步骤 
1、比例尺：各类地质图都有一定的精度，从比例尺大小就可以看出，比例尺越大，内容越详细，地质现象表达的就越清楚，同时也可根据比例尺，计算该图区的面积。
2、图例：平面图、剖面图、柱状图的地层图例(符号、颜色、线条等)都是一致的，此外还有构造图例（包括产状、褶皱、断裂）、地貌、自然地质作用的图例(滑坡、岩溶)等。
3、地貌：了解地形起伏，山川、河流水系的分布等，并结合分析第四纪地层的分布。
4、地层分布和岩性：区内出现的地层时代、岩性、产状等。
5、构造：断层、褶皱的类型、规模、分布和性质，本区的构造线走向
6、不良地质：滑坡、崩塌、岩溶等。
7、地史分析
8、评价：根据图内表现的地质条件，可对建筑物场地的工程地质条件进行初步评价，并可提出进一步勘察工作的意见。

四、地质剖面图的绘制

（一）水平岩层地质剖面图的绘制方法与步骤   

1、选择剖面线

2、确定剖面制图比例尺

3、切制地形剖面

4、勾绘地质界线

5、标注花纹、代号

6、整饰图件

（二）倾斜岩层地质剖面图的绘制
　　在倾斜岩层地区地质图上切制地质剖面图，其作图方法大体上与水平岩层地区地质剖面图的切制方法相同，但应注意下列几个方面的问题：

1、选择剖面线之前要仔细阅读和分析地质图，了解图幅内各地层的时代、层序、产状、分布及其与地形起伏和分布的关系。剖面线方向应尽可能垂直区域地层走向，且通过所有地层及地层起伏最大地段。剖面选好后需在地质图上注明位置和编号。
2、地质剖面图的比例尺一般要与地形图相同，如需放大，则水平比例尺也一致放大，避免歪曲剖面地形和岩层倾角。如在特殊情况下，也可只放大垂直比例尺，但要变换岩层倾角。
3、当剖面线方向与岩层走向垂直或基本垂直时，剖面图上的岩层界线按真倾角绘制。若剖面线方向与岩层走向不垂直，二者所夹锐角<80°时，剖面图上岩层界线应按视倾角绘制。
4、在地质剖面图上用规定的图例将不整合明确表示出来。此外，在画角度不整合构造时，要先画不整合面以上岩层，后画不整合面以下岩层

（三）褶皱地区地质剖面图的绘制

根据褶皱地区地质图切制地质剖面图的步骤和方法，与切制水平岩层及倾斜岩层地质剖面图基本相同，但需注意以下几个方面的问题。

1、分析图区地形和构造特征

作图前应仔细阅读地质图，分析图幅内组成褶皱构造的地层，褶皱的展布方向和形态特征，次级构造、断层及岩浆活动情况，以及构造、岩性与地形起伏的关系等问题，作到心中有数。

2、选择剖面线

剖面线尽可能垂直皱褶轴线方向，并通过全褶皱构造主要褶皱构造。
　　3、具体绘制方法 

在条件不同的情况下，褶皱地区地质剖面图的作图方法也不相同。

（1）地质图上无地形等高线且褶皱岩层的厚度及产状无详细记载时，在这种情况下，地质剖面图的作图方法如下。

Ⅰ）假定地面水平，则地形剖面线可用水平线代替。

Ⅱ）在地质图上选择一层出露次数最多的地层，并以它在地质图上的最小露头宽度作为其地层的厚度。

Ⅲ）在地质剖面图上，以所选地层上层面与剖面线的交点为圆心，以它在地质图上的最小露头宽度为半径画弧，从该地层下层面分界点起引此圆弧的切线，则此切线即为该地层的下层面界线。用这种方法得出该地层在剖面上所有露头点的底面界线后，再用光滑曲线将该岩层各底面界线界线连接起来，即画出该地层的褶皱形态。

Ⅳ）剖面上所切过的其它地层界线露头点，可按照上述褶皱形态依次勾绘出这些地层界线，即绘制出整个地质剖面。

在条件不同的情况下，褶皱地区地质剖面图的作图方法也不相同。

(2)、当地质图上有地形等高线且岩层厚度及岩层产状均有较详细记载时，地质剖面图的编制方法与水平岩层地区及倾斜岩层地区地质剖面图的编制方法基本相同。在作图时要注意以下几个问题：

Ⅲ）剖面线切过褶皱岩层，当发现褶曲一翼仅有局部地段的岩层产状不协调时，应在保持岩层厚度不变的情况下，将局部较陡或较缓的岩层向深部加以修改，使之逐步与岩层主要产状一致。

Ⅳ）当使用的地形地质图比例尺较小，采用编构法编制地质剖面图。当使用的是大比例尺地形地质图，可直接根据实际资料或深部的工程控制所取得的确切资料，进行编联地质界线及勾绘褶皱形态。

Ⅰ）在绘制褶曲转折端时，可根据褶曲岩层产状的变化趋势来勾绘。

Ⅱ）当剖面切过不整合界线时，可在地质剖面图上先画出不整合面以上的构造形态，然后再画不整合面以下的构造形态。