地形圖知識五

1、地形圖知識五五、地形圖是怎樣測制的地形圖的測制是個很復雜的工作，是一門專業(yè)技術(shù)。這里只能簡要地談?wù)劦匦螆D的測制過程，使同志們了解測繪工作，增長點測繪常識，知道地圖來之不易，更好地發(fā)揮地圖在保衛(wèi)國防中的重要作用。要知道地圖的測制過程，必須先對我們居住的地球有個初步的認識和了解。(一)地球是個什么樣子地球是個橢圓形球體，地球的表面起伏不平，十分不規(guī)則。有高高的大山，最高的地方是我國的珠穆朗瑪峰，高出海平面8848米多；還有很深很深的海洋，最深的地方是太平洋里的馬利亞納海溝，深約11022米。兩者相差近兩萬米。這種高低不平的表面，對于巨大的地球來說，是微不足道的，所以測量上為便于表示它的形狀和大小，

2、就忽略不計了。而是設(shè)想海水處于完全靜止的時候，把它引伸到大陸內(nèi)部，形成一個封閉的曲面，這個封閉的曲面叫做大地水準面，把它包圍的形體，叫大地球體。地球的大小，是用它的長半徑、短半徑和赤道周長等數(shù)據(jù)表示的。各國科學家在不同年代用不同方法推算出許多不同的數(shù)據(jù)，目前我國采用的長半徑是6，378，245米，短半徑是6，356，863米，赤道周長40，075，704米。許多人見過地球儀，上面畫著山脈、河流和海洋等，還有縱橫交叉的細弧線，這就是經(jīng)緯線。用經(jīng)緯線能很方便地確定地球表面上任何一點的地理位置，所以稱為地理坐標系。地球像地球儀一樣，是繞著一個旋轉(zhuǎn)軸朝著一個方向不停的轉(zhuǎn)動的，這個旋轉(zhuǎn)軸叫地軸。地軸與地

3、球表面的交點叫地極、南(下)端的叫南極，北(上)端的叫北極。地球的中心叫地心。在地球儀上南北方向的弧線是經(jīng)線，一周所有經(jīng)線的長度都是相、都匯合在南北極點上。一八八四年國際經(jīng)度會議規(guī)定，以通過英國倫敦格林威治天文臺子午儀中心的經(jīng)線為0經(jīng)線，作為經(jīng)度的起算，所以又叫起始經(jīng)線。從0經(jīng)線往東叫東經(jīng)，往西叫西經(jīng)，東、西各分180。習慣上以西經(jīng)20和東經(jīng)160為分界，又把地球分為東西兩個半球。在地球儀上，東西方向的弧線是緯線。假如從地軸的正中間象切西瓜一樣，將地球切成南北兩半，上(北)邊的一半叫北半球，下(北)邊的一半叫南半球。被切的這個平面，叫赤道面。赤道面與地球表面相交的線叫赤道。赤道，是距南、北極相

4、等的一個最大的圓圈，也是最長的緯線，緯線從赤道往兩極越來越短，到了兩極就縮小成一個點了。科學家們把赤道定為0緯線，從赤道向兩極各分為90，赤道以南叫南緯，赤道以北叫北緯。我國的位置在北半球，是北緯地區(qū)。(二)怎樣把地球的曲面畫到平面圖紙上標繪戰(zhàn)術(shù)情況，地球既然是個巨大的橢球體，它的表面又高低起伏不平，很不規(guī)正，可是我們平時看到的地圖都是平面的。一個是曲面，一個是平面。用什么辦法把不可展的曲面變成平面呢?制圖學家創(chuàng)造的地圖投影，就是解決這個矛盾的方法。什么叫投影?這種現(xiàn)象是我們隨時隨地都能看到的。比如晚上孩子們在燈光下做游戲，把兩只小手一合，大拇指一蹺，便看到墻上出現(xiàn)兔子、小狗的影像。又如過正月

5、節(jié)時做的走馬燈，當夜晚燈里的蠟燭一亮，在燈籠的紗罩上，就會出現(xiàn)各式各樣人物的影像。這些現(xiàn)象就是投影。地圖投影，就是把地球橢球面上的點、線(即經(jīng)緯線)投影在平面圖紙上?？墒堑厍蜻@么大，又是個實心的物體，怎樣進行投影呢?投影的方法是：假想地球是個透明的球體，在球面畫上經(jīng)緯網(wǎng)，在球心裝上一個電燈，在地球表面放上平面圖紙，然后打開燈光，這樣，地球表面上的點線就投影到平面圖紙上了。制圖學家根據(jù)這種辦法提出許多種投影方法。如方位投影、圓柱投影和圓錐投影等。人們使用地圖的目的不同，對地圖的要求不一樣。為了滿足不同的用途和要求，就要有適應(yīng)各種需要的地圖投影。比如國家經(jīng)濟建設(shè)部門希望使用面積變形很小或者沒有變形

6、的地圖；航海者希望使用角度沒有變形的地圖，以便保持準確的航向；軍用地形圖，希望地圖與實地，在面積、距離和角度上都能保持完全相似，以便指揮軍事行動。如果我們想選一種各方面(包括角度、長度和面積)都保持不變的投影，有沒有呢?嚴格地說是沒有的。因為要把曲面展成一點也不變形的平面是不可能的，就像要把一個桔子皮展平，無論如何也做不到既不裂口也不發(fā)縐是一樣的道理。但如果使其變形盡量小些，限制在最小范圍之內(nèi)，還是可能的，這就是地圖投影的責任了。我們用的12.5萬-150萬比例尺地形圖，采用的是高斯-克呂格投影。它是十九世紀德國數(shù)學家高斯從數(shù)學方面研究創(chuàng)造的，后來又經(jīng)過德國大地測量學者克呂格，于1912年提出

7、了高斯投影的計算公式，并且把它應(yīng)用到地球橢球面上，所以叫高斯-克呂格投影，簡稱高斯投影。這種投影，是假想用一個橢圓柱橫套在地球的外面，并與地球橢球面上某一經(jīng)線相切，然后，按等角的條件，將橢球體上的經(jīng)緯線投影到這個圓柱面上。為了控制變形，首先按一定的經(jīng)差把地球表面分成若干帶，再使圓柱面沿赤道面，依鎰和每帶的中央經(jīng)線相切，實行分帶投影。最后從兩極沿圓柱母線切開，將此圓柱面展平，便得到高斯投影在平面上的圖形。高斯投影的分帶方法，有6分帶和3分帶兩種。3分帶用于大于12.5萬比例尺地圖，6分帶用于12.5萬150萬圖。6分帶是從起始經(jīng)線，由西向東每隔經(jīng)差6為一投影帶，將全球分為60個帶。我國位于東經(jīng)7

8、2至138之間，共占11個投影帶，即1323帶，各帶中央經(jīng)線依次為75、81、87、135。這樣分帶投影，就可以把投影變形控制在一定的范圍內(nèi)。這種投影的特點是：精度高，變形小，計算簡便，各投影帶坐標一致，只要算出一個帶的數(shù)據(jù)，其他各帶都能應(yīng)用。用這種投影測繪的大比例尺地形圖，可以滿足軍事上各種需要，能在圖上進行精確地量測計算。我們的海圖，主要是用墨卡托投影。墨卡托投影是荷蘭制圖學者墨卡托在1560年推算的，所以叫墨卡托投影。這種投影是一種等角正圓柱投影。這種投影的特點是：經(jīng)線是平行直線，并且間隔相等：緯線也是平行直線，并與經(jīng)線垂直；緯線隨緯度的增高而向兩極逐漸伸長；投影后角度無變形。因此，能滿

9、足航海的要求。對艦船在航行中定位，確定航向都具有有利條件，給航海者帶來很大方便。我們的航空圖，采用的是雙標準緯線等角圓錐投影，或稱正軸割圓錐投影。這種投影的特點是：兩條標準緯線投影后保持長度不變；兩經(jīng)線間夾角與相應(yīng)的經(jīng)差成正比。對于保持準確的航向和量測計算非常方便。1250萬中華人民共和國全圖也采用這種投影，它的兩條標準緯線分別為25和45。能正確地反映我們偉大祖國九百六十萬平方公里的錦繡山河。不同的用圖目的和要求，通過周密的計算和比較而確定的。隨著科學的發(fā)展，地圖投影也在不斷的創(chuàng)新、發(fā)展，新的投影方法還會不斷出現(xiàn)。(三)測制地形圖有哪些過程地圖測制是個復雜的工作，它的測制過程，主要有以下幾個

10、大的步驟：首先，是天文大地測量，就是先在地面上測定若干個精確的控制點，做為地形測圖的基礎(chǔ)；其次，是采用航空攝影測量(或平板儀測量)的方法，通過室外作業(yè)和室內(nèi)作業(yè)工作把地貌和地物測繪成地形原圖；然后，對地形原圖進行認真地清繪、整飾加工；最后，印刷成多色地圖。1.百年大計建基礎(chǔ)建筑廠房，為了堅固耐用，不至于傾倒，首先要選好廠址，打好地基。測繪地圖也是一樣，為了防止遺漏和重測，保證地圖精度，也是建立穩(wěn)舀的大地控制基礎(chǔ)。這就是用精密的儀器，科學的方法，測這地面上許許多多點位的坐標和高程。測定的這些點，叫做大地控制點；測定這些點的方法，叫大地測量。我國的面積這么大，為了測繪全國的地形圖，就要在全國范圍內(nèi)

11、測量很多很多大地點，如果都用高精度的測量方法測量，不僅經(jīng)濟上不合算，在時間上也不允許，實際上也沒有這種必要。為此，測繪工作者想了一個辦法，叫分級布網(wǎng)，逐級控制。把控制點分為四個等級，即一、二、三、四等點。一等點之間距離最遠(幾十公里)，精度最高；再以一等點為基礎(chǔ)測二等點，距離稍近，精度稍次；最后測三、四等點。這些點縱橫交錯，布滿全國，并根據(jù)觀測、計算條件，構(gòu)成許多互相聯(lián)接的三角形，有的象網(wǎng)狀，有的象一條鎖鏈，所以起名叫三角鎖或三角網(wǎng)。這些點又是怎樣測量的呢?首先是選點，就是選擇展望良好，視野開闊，保證鄰近各點都能互相看得見的點。其次，是在選定的各點上建造測量標志。我們平常在高山上、曠野里、城垣

12、上看到的三角標，就是測量人員建造的。第三，是在三角標下面的中心點埋設(shè)標石。標石多是用砂石水泥澆灌的，是控制點的永久標志。第四，用精密測量儀器在每個點上觀測相鄰各點之間的水平夾角和高低角。最后，經(jīng)過外業(yè)概略計算和內(nèi)業(yè)嚴密計算，便能得到大地測量成果。有了這些成果，就可以進行地形圖的測繪了。2.踏遍青山測新圖大地測量，如果比做建廠房打地基，那么地形測量，就是砌磚壘墻加房頂了。這個施工過程一結(jié)束，房屋的輪廓就出現(xiàn)了。地形測量工作一完成，得到的便是地形原圖。總之，投影的選擇是根據(jù)地形測量的方法很多，目前采用的主要是航空攝影測量方法。這種方法具有成圖速度快、精度高和大部工作在室內(nèi)進行等優(yōu)點。航空攝影是用特

13、制的攝影機裝在飛機上對地面進行攝影。為了滿足測圖的要求，要按事先計劃好的航線進行連續(xù)地拍攝，拍攝時角度要小，同一條航線的航高要盡量保持一致，并且還要有一定的重迭。這樣拍攝的像片，才能適應(yīng)測圖的需要。取得像片后，還要進行野外加密控制點和像片調(diào)繪?因為大地控制點數(shù)量有限，滿足不了外業(yè)測圖的需要，為了彌補大地點的不足，必須補測一定數(shù)量的控制點，以便測圖人員不論站在哪個地方測圖都有控制點控制地形的準確位置，以保證測圖精度。像片調(diào)繪的目的是把像片上不易識別的地物和像片上不能反映出來的橋梁性質(zhì)、載重量，公路質(zhì)量河水流速，地理名稱等進行現(xiàn)地判讀和調(diào)查。室內(nèi)測圖是根據(jù)不同的地形，采用不同的測圖方法，在室內(nèi)利用

14、特制的航測儀器進行各項具體測圖工作。如根據(jù)大地控制點在室內(nèi)利用像片進行補測控制點，從而減少野外工作量，叫做輻射三角測量。因為航攝時飛機飛行不可能保持絕對水平，所拍各張像片比例尺不很一致，要在室內(nèi)用特制的儀器進行糾正，統(tǒng)一像片比例尺，叫做像片糾正。對地貌起伏較大的地區(qū)，就用特制航測儀器進行室內(nèi)測繪等高線等。這樣，通過不同的手段和方法，就可以把山山水水測繪到圖紙上。再經(jīng)過轉(zhuǎn)繪、著墨或像片鑲嵌、整飾后就成地形原圖了。3.巧奪天工繪山河經(jīng)過航空攝影測量得到的地形原圖，還是一種線畫粗細不勻，字體大小不一的圖稿，還要經(jīng)過繪圖人員的精工描繪，細心加工，達到字跡清秀，線畫優(yōu)美，符號工整，實用美觀，清晰易讀和符

15、合印刷的要求。這一步工作就叫做地圖清繪。隨著科學的發(fā)展，近年又出現(xiàn)一項新的制圖工藝-刻圖法。這種方法是先把地形原圖曬印在涂有刻圖膜的膠片上，再用特制的刻圖工具，進行精雕細刻。刻出的質(zhì)量不僅超過繪圖水平，而且具有速度快、工藝簡化的優(yōu)點。目前，正在推廣之中。前面介紹的地圖清繪工作，主要應(yīng)用在15萬等大比例尺地形圖，而小比例尺地圖是經(jīng)過編繪而成的。這就是地圖編繪的任務(wù)了。所謂地圖編繪，就是利用較大比例尺地圖做資料，按新編地圖比例尺要求，用圖目的和地區(qū)特點，經(jīng)過綜合取舍，編繪成新的較小比例尺地圖。像110萬、120萬、150萬、1100萬、1200萬等地圖，都是這樣編繪出來的。地圖編繪的方法很多，目前

16、主要采用的是照相復制法。這種方法是：先對資料進行分析、選擇并拼貼成原稿；再按編繪規(guī)范和有關(guān)技術(shù)規(guī)定對各要素進行綜合取舍；然后再進行清繪。取舍的一般原則是：有的取其主要的舍去次要的。如道路，取其鐵、公路，舍去小路、大路；河流，取其大的江河，舍去小的河溪。有的只表示它的準確位置，而不能保持它的完整性。如居民地的位置都要表示準確，而居民地內(nèi)的具體街巷和某些建筑就不能詳細都表示出來了。有的只能舍去，而不能合并。如海島，能表示的就要表示，太小的表示不出來的，就干脆舍去，不能把幾個小的島嶼合并起來表示。對地貌的綜合主要要保持地貌類型特征和山脈走向，同時也要注意地貌的完整性。經(jīng)過上面這些工作，得到的還只是一

17、付單色原圖，還需要加色描畫，送到工廠進行印刷，才能得到大量的彩色地形圖，滿足使用需要。(四)走向自動化的明天隨著科學的發(fā)展，地形圖的測制技術(shù)，也在不停地向現(xiàn)代化進軍！未來，將是人造衛(wèi)星、遙感技術(shù)、激光技術(shù)和電子計算技術(shù)在測繪軍用地圖上大顯神通的時代。目前，子午儀導航衛(wèi)星還不能實現(xiàn)連續(xù)導航和定位的要求。據(jù)說，美國正在計劃發(fā)射一個新的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，名叫導航衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)。這個系統(tǒng)預計在八十年代中期完成。它包括二十四顆衛(wèi)星，分布在三個傾角各為60的圓形軌道面上，每個軌道面上各有八顆衛(wèi)星。衛(wèi)星的高度約22000公里，繞地球一周12小時，可以保證在地球上任何地方和任意時間內(nèi)都能看到8至9顆衛(wèi)星。從而能

18、實現(xiàn)連續(xù)的導航和定位，滿足陸?？哲姼鞑块T的要求。現(xiàn)在正在研制不同類型的多普勒接收機。高精度接收機，一次就能同時接收四顆衛(wèi)星的信息，迅速而連續(xù)地定出位置。稍低精度的接收機，一次能同時接收兩顆衛(wèi)星的信息，接連觀測二次，便可定出位置。單人背負式接收機，只有五公斤左右，單獨活動的個人，可以隨時測定自己的準確位置。一種新的自動測量系統(tǒng)，將有奶大的發(fā)展前途。這就是慣性測量系統(tǒng)。什么是慣性測量?簡單地說，就是利用慣性作用產(chǎn)生的基準來進行測量。例如，人在跑步時不能突然停下來；火車急剎車后，還要向前走一段路程才能停下來；高速旋轉(zhuǎn)的地球、陀螺，它們的軸永遠指向一個固定的方向，等等，都是慣性作用。利用這種慣性定向的

19、特點，就能很容易地找到一個基準，在機動的車輛或飛機上進行測量。這就好比把整置水平的平板儀，一邊搬著走，一邊測量一樣，既快速又準確。這是測繪人員長期以來的理想，不久將要實現(xiàn)。在大力發(fā)展高分辨力航空攝影的同時，許多國家正在注意發(fā)展長焦距象機，多光譜掃描機和固定傳感器線性裝置的新系統(tǒng)，以供高空航天攝影之用。航天遙感技術(shù)將完全可以用于軍用地形圖的測制。激光技術(shù)將在測繪工作的各個方面應(yīng)用，除了激光人衛(wèi)測距儀，還將采用激光陀螺定向，用激光進行水下攝影，用激光進行象片掃描糾正，用激光進行繪圖和作出全息地圖，以及用激光進行數(shù)字存貯和印刷等。隨著電子計算科學、微電子學和影象處理技術(shù)等科學技術(shù)的發(fā)展，測圖和制圖的

20、全自動化勢在必行，解析法測圖和數(shù)字化測圖將代替人工觀測和描繪，作到既迅速又準確。過去，繪圖一直用小筆尖、曲線筆?，F(xiàn)在，計算機繪圖正在進行試驗，將來，不但能解決繪圖問題，甚至用計算科學的人工智能，也一定能解決復雜的編圖問題。將來的前景，必將是：位于軌道上的空間飛行器，直接把地形信息傳送到地面的資料處理中心，立即自動成圖。如果到了那一天，測繪軍用地形圖的工作面貌，將要發(fā)生一次很大的革命。無論軍隊的戰(zhàn)斗行動和尖端武器的使用，不但在空間能獲得足夠的測繪保障，而且能做到掌握它的隨時變化。六、地形圖的現(xiàn)在與未來地圖，不論現(xiàn)在和將來仍然是各軍兵種組織指揮戰(zhàn)斗行動的重要工具。但是，隨著科學技術(shù)的發(fā)展和部隊的需

21、要，地圖的面貌正在發(fā)生重大的變化。首先，我們過去經(jīng)?？吹暮褪褂玫?，都是用線畫和符號表示地物地貌的地形圖，這種線畫地圖現(xiàn)在已經(jīng)不能獨占鰲頭了。線畫地圖的優(yōu)點是簡單、明了；但也有它的不足之處，即生產(chǎn)周期長，表示地形不詳盡，立體感差。隨著軍事需要和航空攝影測量技術(shù)的不斷改進和發(fā)展，又出現(xiàn)了另一種新型的地圖-影像地圖。這種圖保留了原來攝影時地物地貌的影像，所以，叫影像地圖。它是直接根據(jù)航空像片或衛(wèi)星像片，用正射投影儀器自動或半自動地，快速生產(chǎn)出來的。這種地圖，不但保留了像片上的影象，而且還加繪有等高線，不但能清楚地辨認出地貌起伏形態(tài)，還能看到地物的形狀，甚至連高樓大廈的層次都能數(shù)出來；軍事上需要的地形

22、要素，都要加以特別標繪，不需要的就要予以剔除。所以，影像地圖一問世，就受到部隊的歡迎，都夸獎它比線劃地圖使用方便，容易判讀。但是，影像地圖的比例尺不能太小，比例尺愈小，地物影像愈不清楚，而不需要的內(nèi)容卻占了大量幅面。進入七十年代以來，由于全息照像技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在在地圖家族中，正孕育著另外一個新成員，這就是全息地圖。全息是什么意思呢?顧名思義，就是全部的信息。前面已經(jīng)說過，普通航空攝影是利用透鏡成像原理，在感光膠片上記錄反映被攝地形表面光線強弱變化的平面圖像，所以，從影像地圖上只能看出地物地貌的表面分布情況，而不能看出立體。全息照相，不單是記錄了被攝地物地貌的反射光波的強弱，而且還記錄了反射光波

23、的相位，所以能看出立體，能看出地面物體在空間的相互分布關(guān)系。全息圖：是在相干雷達中，用高度相干的微波發(fā)生器，一方面發(fā)出信號照射地面，一方面發(fā)出一束參考波，飛機飛行時，從飛機航線上每一點接收到的地面反射信號與另一束參考光束，在感光膠片上迭加而產(chǎn)生一個相干圖樣，這個圖樣，就稱為全息圖。從全息圖上還不能看出原來被攝地形的表面圖像，要用激光加以處理，才能得到所攝地形的立體形像。這個立體形象非常逼真，觀測者可以從不同角度看出地形的不同側(cè)影。這種逼真的地圖，在軍事上的價值要比一般地圖高得多，特別有利于指揮員研究實地地形情況。目前，這種地圖還在試驗階段，國外有的國家已經(jīng)取得一定成果。另外，用全息攝影的方法，還可以制成全息縮微地圖。根據(jù)過去的經(jīng)驗，組織一次大的戰(zhàn)役，需要成百噸地圖，而地圖的儲存和分發(fā)就是個很大的問題，如果用縮微照相或全息縮微照相的辦法，把地圖縮制成電影膠卷那樣小的縮微片，保存和輸送就簡便多了。過去一個戰(zhàn)區(qū)需要一個大倉庫存放的地圖，經(jīng)過縮微，簡直是裝在一個飯盒里就可以帶走了。地圖的演變，由線畫地圖，