地形图的应用

地形图的应用
要正确地使用地形图，首先应了解地形图的内容
一、地形图的内容
地形图的内容可以分为三个部分：图外部分、图廓部分、图内部分。

1、图内部分
图内部分具体的反映实地情况，是地形图的主要内容，它使用各种图式符号、等高线及相应的注记来反映真实的地形信息，如地势的起伏、道路情况、居民地位置等。

另外，有的地形图上还标出了图幅平均磁北方向线，是一条横穿图幅南北的虚线。

充分理解和掌握各种图式符号的含义、等高线的表示原理是识图用图的关键。

地图在国家经济建设和国防建设中都有广泛用途。

不同的行业对地形图的使用有不同的侧重面。

2、图廓部分
图廓线：图廓线分内、外图廓线两种。

内图廓线是图幅的边线，梯形分幅时为经纬线，矩形分幅时为坐标线；外图廓线主要起装饰作用。

方格网：图上按坐标整数值（如公里）绘制的纵横坐标线，也称方里网。

图廓注记：图幅上对坐标线和经纬线的注记。

3、图外部分
图名：图幅内最有名的地理名称。

图号：地形图的图幅编号。

接图表：与本幅图相邻的八幅图的图名。

密级：图的保密等级。

比例尺：地形图一般标注有数字比例尺和直线
比例尺，便于进行图上距离与实地距离的换算。

三北方向图：中、小比例尺图上，反映真北、
磁北、坐标北方向关系的图。

坡度尺：是一种在地形图上直接量测地面坡度
和倾角的图解工具。

其基本原理可用下式表示： m d h i ⋅==αt a n 。

式中，i 为地面坡度，α为地面倾角，d 为相邻等高线平距，m 为比例尺分母。

坐标系统和高程系统：测绘地形图所使用的坐标系统与高程系统。

测图时间、成图方法、等高距、图式版本等。

二、地形图的基本应用
地形图的基本应用，也就是地形图应用的基本内容，它也是地形图在不同行业中应用的基础。

下面来介绍几项地形图常见的应用。

1、确定点坐标和高程
利用地形图上的坐标格网及相
应的地理坐标和平面坐标的注记，
就可求得图上任一点的坐标。

下面
是在地形图上求点的坐标和高程
的方法。

如图，欲求图上A 点的坐标，
先过A 点作坐标格网的平行线，
MN ，PQ ，再按测图比例尺量出
MA 和NA 的实地长度，则：
x A =x 0
+MA y A =y 0+NA
式中x 0，y 0为该点所在方格西南角点的坐标。

平距 倾角 20° 15° 10° 5° 4° 3° 2° 1° 0.5° 36.4 26.8 17.6 8.7 7.0 5.2 3.5 1.7 0.8 (%) 坡度尺
如果考虑图纸伸缩，就需用量得的方格长度与方格的理论长度比较，求得图纸伸缩系数，来修正mA 、pA 的长度。

由于计算机及其外设的发展，若需要量测图大量点位的坐标，我们还可以利用数字化仪和计算机通过合适的软件，快速量测点位。

对于点位信息，除了其平面位置外，还包括高程，
求点的高程常见的有两种情况，一是所求点正好在某
一条等高线上，则此等高线的高程就是该点的高程；
如果所求点位于两条等高线之间，可认为两条等高线
之间为等倾斜的，过该点作一条与两等高线垂直的直线，沿此线按距离来内插出此点的高程。

如图：
H F = H m + (mF/mn) h
这里H m < H n ，h 是两等高线的高差，一般情况下就是基本等高距。

2、确定线的方向
线的方向通常用方位角表示。

确定线的方向就是确定这条线的方位角。

一般是以坐标方位角来确定直线的方向的。

如果需要，还可以根据三北方向图求其它方位角，如真方位角、磁方位角。

求坐标方位角的方法有两种：一种是直接用量角器量取。

即过直线的一点作平行于坐标纵轴的直线，然后直接用量角器在图上量取。

这种方法往往是在精度要求不高时使用；另一种方法是，先用前面讲过的方法分别求出直线上两点的坐标，再用坐标反算公式计算出直线的方位角。

3、求两点间的距离、两点坡度
要确定两点的距离，可采用两种方法：一种是用比例尺在图上直接量取；另一种是先确定两点的坐标值，再用两点间距离公式求得，如果求点的坐标时已进行过图纸伸缩的改正，则此法求得的两点间的平距不含图纸伸缩的影响。

求两点间的坡度也有两种方式：一种就是利用坡度尺，先用分规卡出图上相邻等高线的平距，然后在坡度比例尺上使分规的一个针尖对准底线，另一个针尖对准上面的曲线，两针尖连线垂直于底线。

这样即可在坡度尺上读出地面坡度（百分比值）和地面倾角。

另一种就是求出两点间的水平 20
距离D 和高差h ，用公式：D
h i ==αtan 计算坡度。

4、用作各种专业用图的底图
这是地形图的一个最基本的应用，各种专业用图多数是在地形图的基础上制作的。

比如说，军队在作战指挥、演习调动等行动中使用的军事要图就是在地形图上标注军事要素形成的；在进行工程建设的规划设计时，也需用地形图来了解规划地区的情况，并将调查研究的情况、设计思路表示在地形图上，然后在制作规划图、设计图等专题地图。

另外还有农业、地质、采矿、交通等很多行业用地形图作专业底图。

不论哪个行业，用地形图作为底图时，应注意两方面的问题，一是要考虑地形图的现势性，尽量采用较新的地形图，必要时还要进行修测和补测；另一方面要考虑选择适当的比例尺，即要满足精度要求，又不能造成人力财力的浪费。

这需根据各专业所需精度进行计算。

5、实地定向、定位
在军事行动、地质普查、道路选线、厂矿选址等各项活动中，经常需要利用地形图确定实地的方向和点位。

所谓利用地形图实地定向、定位，是指在野外使用地形图时，使图上标注的方向与实地方向一致，使图上标注的点位与实地相应的点位一致。

这与前面所说的只在图上求点的坐标和直线的方位角不同。

实地定向、定位要求在实地找到图上的点或在图上找到实地的点，并使图与实地的方向一致。

定向时通常由两类方法，一种借助罗盘和图上的磁北方向线，或者在有三北图时，也可利用罗盘和纵坐标线定向；另一种是先确定自己的实地位置，再利用周围明显的目标定向。

要确定点位，最简易的方法是根据图上和实地明显地物和地形的对应关系来寻找，其基本要求是要准确掌握地形图上各类地物地貌符号的含义，判定时不仅要目估欲定点与地物间的方向和距离，还要充分考虑与其附近地形的相互关系。

6、用于地形三维景观的制作
随着计算机的发展，以数字化地形图为基础，制作地形三维景观，将平面的地图立体化，已成为地形图的又一基本应用。

具体应用主要有两方面，一方面是将地形图作为三维地形制作的基础，如提取地形图上的地形信息生成数字地面模型，供计算机显示；另一方面，地形图还可以作为地形
三维景观的表面纹理。

这是一幅地形图作为三维景观的表面纹理的图片。

下面举几个具体应用的实例。

三、地形图应用实例
1、地形图在工程建筑中的应用
地形图在工程建筑中，主要用于工程设计、确定挖填边界、计算施工的挖填土石方等方面。

在进行道路、隧道、管线等工程设计时，常需要了解地面上两点间的地面起伏情况，此时，通常用等高线地形图来绘制断面图。

●地形断面图绘制
如图，在地形图上作A、B两点的连线，与各等高线相交，各交点的高程即各等高线的高程。

作地形断面图时，先在纸上画出两条相互垂直的轴线，横轴表示平距，纵轴表示高程。

然后在地形图上量取A点至各交点及地形特征点a，b的平距，并把它们分别转绘在横轴上，以相应的高程作为纵坐标，得到各交点在断面上的位置。

连接这些点，即得到AB方向上的地形断面图。

●线路工程的纸上定线
另外，在进行一些线路工程如铁路、公路、管道、输电、有线通讯即架空索道等的规划设计时，通常需要在地形图上先找出一条或几条比较合理的线路走向，以被实地定线时对照选定，这就是线路工程的纸上定线。

通过纸上定线，可以详细地研究悬想地区的全貌，从而避免了直接进行实地定线的盲目性，节省了人力、物力，是整个线路设计中
●填挖的土石方计算
在工程建筑中通常需要平整土地，计算填挖的土
石方量，在此方面地形图又可大显身手了。

常用的手
工计算方法是在此区域范围的地形图上绘上方格网，
用内差法求出各顶点的高程。

顶点的高程值减去设计高程就是填挖的高度值。

正号表示挖，负号表示填。

在每格内分别计算填或挖的面积，再乘以由相应区域各顶点高程计算出的填挖高度平均值即
得每格填挖的土方量。

各格累积即计算出整个施工范围内的填挖土方量。

方格大小的选择与精度要
求及地形的复杂程度有关。

手工计算计算量较大，方格网越密、计算工作量越大。

目前通常是利用计算机通过数字高程模型计算土方量，精度高速度快。

下面我们再介绍一下地形图在军事领域中的应用，作为军校学员对此可能更感兴趣。

2、地形图在军事领域的应用
制作军事要图
这是地形图在军事上一个很重要的应用。

在地形图上将军事行动和有关事项，如标注敌我双方的兵力部署、我军的战术意图等，用军队符号和文字进行标绘形成的图叫军事要图，这项作业过程称为标图。

军事要图简明清晰、准确及时，可使指挥员一目了然，迅速了解敌我情况，及时组织、指挥部队的作战行动。

其实我们大家对军事要图并不陌生，在电影电视中，无论是记录片还是故事片，凡涉及到战争的都会出现军事要图。

随着科学技术的发展，目前的军事要图已不仅仅是传统的纸制图，数字图更新更加及时，可实时反映敌我部队的情况。

立体军事要图更加直观、易理解，就象根据地形图制作的沙盘（这也是地形图的一项基本的应用），通常称为电子沙盘。

更有甚者，我们可以利用虚拟现实技术进行战场仿真。

我们可以在虚拟的环境中部署调动部队，配置火力，进行军事行动演示。

地形对军事活动的影响是很大的，作战之前首先要对地形进行分析：判断哪些地方是至高点、哪些地方易守难攻、哪些地方是咽喉要塞；分析道路通行和障碍情况、我军所选阵地的隐蔽情况、我观察哨的通视范围、枪炮射击的死角区域等等。

下面我们分别来看一下地形对观察的影响和对武器装备的影响。

分析地形对观察的影响（通视情况分析）
观察，是军事行动的前提。

对地形观察条件的分析包括：两点间、方向线上和规定的视线范围内通视（或遮蔽）情况的判定。

常用的一种分析方法就是依据通视分析的要求作相应的断面图进行分析。

对于两点间和方向线上，可按此方向作一个断面图；要确定通视和隐蔽范围，需沿观测点到需判定区域作一系列的断面图。

当然还可用计算机进行分析。

假设，现在要部署一个炮兵阵地，我们已经根据敌观察哨的可能位置分析出了相应的隐蔽地区，是否任意选一块隐蔽地区就能布设我们的阵地呢？我们还要分析遮蔽深度，遮蔽角度等，即：
分析地形对武器装备的影响
这里，我们主要以火炮射击为例。

先看遮蔽深度的计算：
遮蔽深度的计算
选择炮兵阵地时，为了避免射击时的火光和烟尘被敌地面观察发现，要求阵地有一定的遮蔽深度。

所谓遮蔽深度，是指通过遮
蔽物顶点的敌方视线至炮兵阵地
h-h′
的铅垂高度。

如图所示：
假设敌观察点对于遮蔽顶的
高差为H,遮蔽顶对于炮阵地的
高差是h, 遮蔽深度为h′。

则由图画晕线的两个相似三角形有：
h′= h – ( d·H / D )
式中d、D分别代表遮蔽顶点至炮阵地和敌观察点的水平距离。

确定遮蔽角
为充分发挥火力，选择炮阵地时要满足一定的遮蔽角要求。

所谓遮蔽角，是指炮口至遮蔽顶的连线与过炮口的水平面的夹角，如图所示：
确定遮蔽角的大小，可按下式计算：
α（度）
=
arctg
h
/
(d
)
其中，遮蔽顶对于炮阵地的高差为h，水平距离为d。

除此以外，我们还可以利用地形图，结合火炮性能来判定射击死界与死区，即受地貌、地物和弹道性能等的影响，火炮射击不到的射程区段和区域；分析地形对火炮射击效果的影响等等。