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大学生军事技能实训教程
1.7.6.2 二、地形图基本知识
二、地形图基本知识

(一)地图的概念和分类

将地面的自然地理要素和社会经济要素,按一定的投影方法和比例关系,用规定的符号、颜色和注记综合绘制的图,称为地图。

依地图所表示的内容,可分为普通地图和专题地图。

按地形图的比例尺地图可分为大比例尺地图、中比例尺地图和小比例尺地图。大比例尺地图是指比例尺大于(含)1∶50 000万的地形图;中比例尺地图是指1∶100 000和1∶250 000比例尺的地形图;小比例尺地图是指1∶500 000和1∶1 000 000比例尺的地形图。

按用途地图可分为教学图、参考图、政区图、军用图、飞行图、航海图、交通图、游览图等。

(二)地图比例尺

1.地图比例尺的概念

图上某线段的长与相应实地水平距离之比,叫地图比例尺。即地图比例尺=图上长/相应实地水平距离。

地图比例尺越大,图上显示的地形就越详细,但同一幅面所包括的实地范围就越小;反之,地图比例尺越小,图上显示的地形就越粗略,但同一幅面所包括的实地范围就越大。

我国的军用系列基本比例尺地形图包括1∶10 000、1∶25 000、1∶50 000、1∶100 000、1∶250 000、1∶500 000、1∶1 000 000共7种。应根据不同的使用目的和要求,选用不同比例尺的地图。不同比例尺的地图,图上长度相当于实地的水平距离也就不一样(如表4-1所示)。

表4-1 图上长度相当于实地的水平距离

2.比例尺的表示形式

地图比例尺通常绘注在图廓的下方,其表示形式有数字式、文字式和图解式。其中数字式是用比例式或分数式表示的,如1∶50 000;文字式是用文字叙述的形式予以说明的,如“百万分之一”“二万五千分之一”或“图上1厘米相当于实地500米”等;图解式是将图上长与实地长的比例关系用线段、图形表示的。

3.图上距离的量算

1)用直尺量算

先用直尺从图上量取所求两点间的长度,然后乘以该图比例尺的分母,即得相应的实地水平距离。其换算公式为:实地距离=图上长×比例尺分母。

若已知实地距离,同样可算出图上长。

2)在直线比例尺上比量

用设定的一定比例关系的线段表示图上长的比例尺形式,叫作直线比例尺。以大间隔注记千米数的部分,叫尺身;以小间隔注记米数的部分,称为尺头。

在直线比例尺上比量距离时,先用两脚规(或直尺、纸条等)量出两点间的长度,并保持其张度,再到直线比例尺上比量。比量时,先使两脚规的一脚落在尺身的整千米数分划上,再使另一脚落在尺头上,即可直接读出两点间实地水平距离。(如图4-13所示,甲、乙两点间实地水平距离为1 250米)。

图4-13 用两脚规量读距离

若两点间图上长大于直线比例尺长度,可先在坐标线上比量(1∶25 000和1∶50 000图的方格边长为实地1千米,1∶100 000图的方格边长为实地2千米),然后不足方格边长的剩余部分,到直线比例尺上比量。

3)用里程表量读

在地形图上量取弯曲路段或曲线距离时,使用指北针上的里程表比较方便。里程表由表盘、指针及滚轮三部分组成,表盘的外分划图上有1∶100 000、1∶50 000、1∶25 000等比例尺注记和千米数注记,每个数字均表示相应实地水平距离的千米数。

量读时,先使指针归零(即指针对准盘内0处),然后手持里程表,将滚轮放在起点上(使指针按顺时针方向转),沿所量路段或曲线滚至终点,指针在相应比例尺分划图上所指的千米数,即为所量路段或曲线的实地距离(如图4-14所示)。

图4-14 用里程表量读距离

4)图上距离的改正

地形图上两点间距离,都是水平距离,而实地总是起伏不平的,因此,实际距离往往大于水平距离。为使图上量算的距离接近于实地实际距离,应对量算的实地水平距离进行坡度及弯曲改正,不同的坡度应有不同的改正率(如表4-2所示)。

表4-2 坡度与弯曲改正率

改正距离的计算公式是:实地实际距离=水平距离+水平距离×改正率。

当量取的距离很长时,平均坡度不易求出,所以,在实际应用时,通常根据地形类别采用经验数据(平原地为10%~14%,丘陵地为15%~20%,山地为20%~30%)来进行坡度和弯曲改正,其改正方法与上述方法相同。

(三)地物符号

地物符号是用以表示、判识地面固定性物体的地形符号。

1.地物符号的分类

1)按符号与实体物体的比例关系分类

(1)依比例尺符号。

依比例尺符号用于表示实际面积大的地物,如大居民地、湖泊、森林等,其外部轮廓是按比例尺缩绘的,面积可以量算,拐弯点位置准确,常用以判定方位、确定位置和指示目标。

(2)半依比例尺符号。

半依比例尺符号用于表示实地的窄长线状地物,如道路、土堤、通信线路等,其长度按比例尺缩绘,宽度作放宽表示,依符号可量算长度和判定可能的最大宽度;其拐弯点、交叉点位置准确,常用以判定方位和确定位置。

(3)不依比例尺符号。

不依比例尺符号用于表示那些依比例尺缩小后,只有位置而不能显示其大小的重要物体,如控制点、独立房屋、古塔、土堆等,它们多具有方位意义,是确定位置、指定目标的良好地物。

2)按符号的图形分类

(1)正形符号。

正形符号的图形与物体垂直投影在地平面上的轮廓相似。主要表示占地面积较大的地物,如街区、河流、湖泊、公路等。

(2)侧形符号。

侧形符号的图形与地物的侧面形状相近。主要表示占地面积较小而高大突出的地物,如亭、水塔、独立树、烟囱等。

(3)象征符号。

象征符号的图形能反映物体性质或含义,具有会形、会意的特点。主要表示独立、性质特殊的地物,如变电所、矿井、气象站等。

(4)说明和配置符号。

说明和配置符号说明符号用来说明地物某种情况,通常与其他符号配合使用,如表示江河流向的箭头等;配置符号用来表示某些地区的植被及土质分布特征,如树林、石块地等。说明和配置符号只表示地物的分布情况,并不表示地物的真实位置和数量。

2.地物符号的有关规定

1)颜色的规定

为了提高地图表现力,使地图内容层次分明、清晰易读,地物符号采用不同的颜色来区分地物的性质和种类。我军出版的地形图为四色图,地物符号采用黑色、绿色、棕色、蓝色(如表4-3所示)。

表4-3 地物符号颜色的规定

2)定位点的规定

为确保在图上精确量取点位坐标、方位,对放大表示的不依比例尺符号和半依比例尺符号的定位作了明确规定,即以符号的某一点或线表示实地物体的中心位置(不依比例尺符号定位点如表4-4所示,半依比例尺符号定位点如表4-5所示)。

表4-4 不依比例尺符号定位点

表4-5 半依比例尺符号定位点

3)注记的规定

地物符号只能表示地物的形状、位置、大小和种类,不能表示其质量、数量和名称,因此,还需用文字和数字予以注记,作为符号的补充和说明,注记有三种形式。

(1)名称注记。

①居民地名称:城市居民地用“等线体”;乡镇居民地用“中等线体”;农村居民地用“仿宋体”。注记一般用水平字列,必要时可用垂直、雁行字列。

②山和山脉名称:独立高地、山隘等一般用“长中等线体”,并以水平字列注记在山顶的上方;山岭、山脉走向等用“耸肩等线体”,注记在山岭、山脉走向的中心线上。

③水系名称:用蓝色“左斜宋体”,按地物的面积和分布均匀注记。

④地理单元名称:岛屿、草原、沙漠、滩礁、海角等用“宋体”;群岛名称用“扁等线体”,按地形的面积和长度适当注记。

(2)说明注记。

说明注记用以说明地物的性质和特征。如水的咸、淡,公路路面的质量,徒涉场的底质,塔形建筑物的性质等,均用“细等线体”简注在符号内或一旁。

(3)数字注记。

数字注记用以说明地物的数量特征。图上注记分为分数式和单个数字两种形式。分数式注记,分子一般表示地物的长度、宽度、高度,分母表示地物的深度、粗度和载重量。单个数字注记,一般表示地物的高度、深度、比高、流速、里程、界碑编号、山隘通行和时节河里有水的月份等。一股用“正等线体”或“斜宋体”,颜色均与相应符号的颜色一致。

(四)地貌判读

1.地貌的表示

地貌在地形图上主要用等高线表示。

1)等高线显示地貌的原理

等高线是由地面上高程相等的各点连成的闭合曲线。按一定高差间隔描绘地面诸等高线于图上以显示地貌的方法叫等高线法。假定把一座山从底到顶按相等的高度,一层一层地水平切开,这样在山的表面就出现许多大小不同的截口线,再把这些截口线垂直投影到同一平面上,便形成了一圈套一圈的曲线,这些曲线的数目、形态完全与实地地貌的高度(差)和起伏状况相一致。地形图就是根据这个原理显示地貌的(如图4-15所示)。

图4-15 等高线显示地貌原理

2)等高线显示地貌的特点

(1)等高闭合。

在同一条等高线上各点的高程都相等,且每条等高线都是闭合曲线。

(2)多高少低。

在同一幅地图上或同一等高距的条件下,等高线多,山就高;等高线少,山就低。凹地则与此相反。

(3)密陡稀缓。

在同一幅地图上或同一等高距的条件下,等高线间隔密,实地坡度陡;等高线间隔稀,实地坡度缓。

(4)形似实地。

图上等高线的弯曲形状与相应实地地貌形状相似。

3)等高距

相邻两条基本等高线间的实地垂直距离叫等高距。等高距通常视地区的地貌特征、地形图比例尺和用图目的等情况而定。我国对基本比例尺地形图的等高距大小有统一规定(如表4-6所示)。

表4-6 等高距的规定

续表

注:一般地区指适用基本等高距的大部分地区;特殊地区指那些不适用基本等高距的地区,并非狭指山区。

4)等高线的种类和作用

(1)首曲线。

首曲线又叫基本等高线,是按规定的等高距由平均海平面起算的等高线,图上0.1毫米粗的细实线表示地貌的基本形态。

(2)计曲线。

计曲线又叫加粗等高线,规定从高程起算面起,每隔四条首曲线(即五倍等高距的首曲线)加粗描绘一条粗实线,线粗0.2毫米,用以数计图上等高线与判读高程。

(3)间曲线。

间曲线又叫半距等高线,是按二分之一等高距描绘的细长虚线,用以表示首曲线仍不能显示的局部地貌形态,如小山顶、阶坡和鞍部等。

(4)助曲线。

助曲线又叫辅助等高线,是按四分之一等高距描绘的细短密线,用以表示间曲线仍不能显示的某段微型地貌。

另外,还有示坡线,它是与等高线垂直的短线,主要用来指示斜坡的方向,绘在曲线的拐弯处,其不与等高线连接的一端指向下坡方向。

2.地貌识别

地貌的外表形态尽管千差万别,多种多样,但它们都是由山顶、凹地、山背、山谷、鞍部、山脊、山脚和斜面等地貌元素组成的。在地形图上,通过识别这些地貌元素识别地貌的各种形态。

1)山的各部形态

(1)山顶。

山顶山体的最高部位叫山顶。表示山顶的等高线是一个小环圈,环圈外通常绘有示坡线,山顶分为尖山顶、圆山顶和平山顶三种。

(2)凹地。

凹地比周围地面凹陷,四周高,中间低,且经常无积水的地域叫凹地。表示凹地的等高线是一个或数个小环圈,并在环圈内侧绘有示坡线。大范围的凹地则称盆地。

(3)山背。

山背从山顶到山脚向外突出的部分叫山背。它的中央凸起的棱线,叫分水线。山背等高线形状向山脚方向凸出,山背分为尖山背、圆山背和平齐山背。

(4)山谷。

山谷相邻两山背或山脊之间的低凹部分叫山谷。它的中央最低点的连线叫合水线。山谷等高线与山背相反,以山顶或鞍部为准,等高线向里凹入,山谷依横断面的形状可分为尖形谷(V)、圆形谷(U)和槽形谷三种。

(5)鞍部。

鞍部相邻两山间形如马鞍状的回部叫鞍部。它由表示山背和山谷的两组对称的等高线显示,表示山背的一对等高线高程相等,表示山谷的一对等高线高程相等。

(6)山脊。

山脊数个山顶、山背、鞍部相连所形成的凸棱部分叫山脊。山脊的最高棱线叫山脊线。

(7)山脚。

山脚即山体最下部位,下接平地或谷地。山脚是等高线由密变疏的明显部位。

2)斜面与防界线

由山顶到山脚的坡面叫斜面。军事上把朝向敌方的斜面称为正斜面,背向敌方的斜面叫反斜面。

斜面上坡度变换的界线,叫防界线。防界线是军事上挖掘堑壕、控制坡面的有利地线。防界线一般位于山顶下方、等高线由稀变密的地方。

3.地貌判读

1)高程与高差的判定

判定高程时,应依据地形图上的高程注记点和等高线注记。判定高差时,应先分别判明两点的高程,两高程数相减即得高差。

欲判定点在等高线上。该点的高程等于所在等高线的高程。

欲判定点在两等高线间。应先判明上下相邻两条等高线的高程,再按点位所在两条等高线间的比例关系和等高距,估判对于下(或上)方等高线的高差,然后加(或减)到下(或上)方等高线的高程,即为欲判定点的高程。

欲判定点在无高程注记的山顶或凹地。应先判明最邻近的一条等高线的高程,若点位于山顶,应再加半个等高距;若点位于凹地,应再减半个等高距。

欲判定点在鞍部上。可按组成鞍部的一对山谷等高线的高程,再加半个等高距,或以另一对山背等高线的高程,减去半个等高距求得。

2)坡度判定

坡度是地表面相对于水平面的倾斜程度,常以“度”或百分数表示。在图上判定坡度,常用以下两种方法

(1)用坡度尺量。

坡度尺是根据坡度越大(小),则相邻等高线间的水平间隔越小(大)的原理绘制而成的。量取两条等高线间的坡度时,先用两脚规(或纸条等)量取图上两条等高线间的宽度,然后到坡度尺的第一条曲线与底线间的纵方向上比量,找到与其等长的垂直线段,即可在底线上读出相应的坡度。如几条等高线的间隔大致相等,可一次量取2~6条等高线的间隔,然后到坡度尺相应几个间隔上比量,从而读出相应坡度(如图4-16所示)。

(2)计算法。

在图上欲量取坡度的方向上判出两端点的高差,再量算出它们的水平距离,则坡度值为:倾斜百分比=高差/水平距离或α(坡度)=arctan(高差/水平距离)。

图4-16 用坡度尺量坡度

4.坐标

使用坐标便于迅速准确地确定点位,指示目标,实施组织指挥。军事上常用的有地理坐标和平面直角坐标,以下主要介绍地理坐标。

1)地理坐标

用经纬度数值表示地面某点位置的球面坐标,叫地理坐标。地理坐标通常用度、分、秒表示。在空军、海军和外交事务中,常用地理坐标指示目标位置。

(1)地图上地理坐标的注记。

地理坐标网由一组经线和纬线构成。地图比例尺不同,表示地理坐标网的形式也略有区别。在1∶25 000、1∶500 000、1∶1 000 000地形图上,绘有地理坐标网;纬度数值注记在东、西内外图廓间,经度数值注记在南、北内外图廓间。在1∶25 000、1∶50 000、1∶100 000地形图上,只绘平面直角坐标网,不绘地理坐标网。图廓四角注有经纬度数值,内、外图廓间绘有经、纬分度带,分度带的每个分划表示一分,将它们对应相同的分度线连接起来,即可构成地理坐标网。

(2)地理坐标的应用。

用地理坐标指示目标或确定某点在图上的位置时,一般按先纬度后经度的顺序进行。在图上量取目标的地理坐标的方式为:在1∶25 000、1∶50 000、1∶100 000地形图上量取某点的地理坐标,可先在南、北图廓和东、西图廓间的分度带上,找出接近该点的经、纬度分划,并连成经纬线;再量取该点至所连经纬线的垂直距离,并按分度带估计或计算出秒数;然后分别与所连经、纬线的度、分数值相加,即可得出该点的地理坐标。

2)平面直角坐标

用平面上的长度值表示地面点位置的直角坐标,叫平面直角坐标。

5.方位角与偏角

1)方位角的种类

从某点的指北方向线起,依顺时针方向到目标方向线间的水平夹角叫方位角。由于每点都有真北、磁北和坐标纵线北三种不同的指北方向线,因此,从某点到某一标,就有三种不同的方位角。

(1)真方位角。

某点指向北极的方向线叫真北方向线,即经线,也叫真子午线。从某点的真北方向线起,依顺时针方向到目标方向线间的水平夹角,叫该点的真方位角。通常在精密测量中使用。

(2)磁方位角。

某点指向磁北极的方向线叫磁北方向线,也叫磁子午线。在地形图南、北图廓上的磁南、磁北(即P、P′)两点间的连线,为该图的磁子午线。从某点的磁北方向线起,依顺时针方向到目标方向线间的水平夹角,叫该点的磁方位角。在航空、航海、炮兵射击、军队行进时,都广泛使用。

(3)坐标方位角。

从某点的坐标纵线北起,依顺时针方向到目标方向线间的水平夹角,叫该点的坐标方位角。炮兵一般使用较多,它不仅便于从图上量取,还可换算为磁方位角在现地使用。

2)偏角的种类

由于真子午线、磁子午线、坐标纵线(简称三北方向线)三者方向不一致,所构成的水平夹角,叫偏角。

(1)磁偏角。

某点的磁子午线与真子午线间的夹角,叫磁偏角。磁子午线在真子午线以东的为东偏,在真子午线以西的为西偏。它随时间和地点的不同而变化。

(2)坐标纵线偏角。

某点的坐标纵线与真子午线间的水平夹角,叫坐标纵线偏角,又叫子午线收敛角。坐标纵线在真子午线以东的为东偏,在真子午线以西的为西偏。在同一高斯投影带内,距中央经线和赤道越近,偏角越小,反之偏角越大,但最大的偏角不超过30度。

(3)磁坐偏角。

某点的磁子午线与坐标纵线间的水平夹角,叫磁坐偏角。磁子午线在坐标纵线以东的为东偏,在坐标纵线以西的为西偏。它有时为磁偏角和坐标纵线偏角值之和,有时为两者之差。

为便于计算,上述三种偏角,都以东偏为正(+),西偏为负(-)。

3)方位角的量读和磁坐方位角的换算

在图上量读坐标方位角。在量取某点至目标点的坐标方位角时,先将该点和目标点连成直线,使其与坐标纵线相交(若两点在同一方格内,可延长直线),然后,用量角器按方位角的定义量读。

磁方向角与坐标方位角的换算关系为:坐标方向角=磁方向角+(±磁坐偏角)。