[摘要]本文以地形測量學(xué)和地貌學(xué)的相關(guān)知識為依據(jù),從成因上,對幾種典型地貌的等高線圖形進行分析比較,總結(jié)和歸納出一般規(guī)律, 對提高地貌描繪的真實性,保證數(shù)字化地形圖的質(zhì)量,具有一定的實際意義.

　　[關(guān)鍵詞]等高線,圖形特點,地貌描繪

　　目前,在地形圖上表示地貌的方法有多種,如暈渲法、暈滃法、寫景法、等高線法和分層設(shè)色法等.雖然它們各有其特點,但都是以等高線作為基礎(chǔ)來表示地形的,由于等高線具有明確的數(shù)量概念, 已成為地形表示法中最科學(xué)、最有實用價值的一種方法.以等高線法顯示地貌,啟迪于等深線,它的產(chǎn)生、發(fā)展和應(yīng)用到測繪領(lǐng)域,以至于得到人們的普遍認可,已經(jīng)有約400多年的歷史.

　　在1584年彼得.布魯因斯(P.Bruinss)的手稿地圖里所顯示的海特斯衛(wèi)納灣7英尺深度線,是至今最早發(fā)現(xiàn)的等高線圖; 在1728年荷蘭工程師克魯基又用等深線法來表示河流和河床狀況.并且把它應(yīng)用到表示海洋的深度. 1791年法國都明.特里爾(D.Triel)繪制了第一張等高線地形圖,裘品—特里列姆用等高線表示了法蘭西領(lǐng)域的地貌.18世紀末至19世紀初, 等高線逐漸開始用于測繪地形圖中, 19世紀后半葉, 等高線法沖破不易識別的阻礙,取得公認.此后, 等高線法才成為大比例尺地形圖顯示地貌的基本方法.

　　相鄰兩根等高線的高程差距即為等高距,對于各種比例尺地形圖,其等高距數(shù)值的確定,一般是以兩根等高線之間的圖上距離0.5mm為適度, 即等高距=0.0005*M, M為比例尺分母.并且以在詳盡正確表示出地貌形態(tài)的前提下保證圖面清晰易讀為原則.

　　相鄰兩根等高線的水平距離稱為平距, 等高線間平距的大小與地面坡度的大小成反比.

　　等高線是一組高度不同的空間曲線,地形圖上表示的僅是它們在大地水準面上的投影.在實際上它們并不存在,是人為的一種描述大地起伏特征的工具,正確理解和掌握各種典型地貌的等高線的特點,可以減少在地貌描繪中對原地形的誤解,使等高線所顯示的地貌既正確又逼真.

　　2 幾種典型地貌

　　地貌是地面高低起伏形態(tài)的總稱,由高山、丘陵、平原和洼地等地貌類型組成,地貌不僅是地理景觀的重要要素之一,而且在很大程度上決定著其它要素的分布與特點.

　　下面我們以山地的地貌形態(tài)中的山脊、山坡和山谷為主要研究對象,對等高線的圖形特征進行分析.

　　⑴ 山脊

　　山嶺、山脈的高聳部分,一般呈線狀延伸,是由兩個背向坡面組成的一種隆起的自然地形,其坡面相會處既為山脊,又稱分水線,山脊的形狀一般可分為尖頂、圓頂和方頂三種.

　　① 尖頂山脊

　　脊部大都有棱角形態(tài),系青壯年期或堅硬石質(zhì)、侵蝕緩慢的山系,是由流水侵蝕作用或冰川刨蝕作用形成的.等高線圖形的特點是: 呈小銳角閉合,且曲率較大,在描繪等高線時,應(yīng)用曲率大甚至尖銳的曲線來表示,以便顯示出有棱角形態(tài)的特征, 但不宜繪成直線形或呈折線轉(zhuǎn)彎.如圖1a.

　　② 圓頂山脊

　　脊部常常起伏不大,傾斜平緩, 頂部呈饅頭形,一般在丘陵地和中等山地均屬此形態(tài),主要是受到長期風(fēng)化剝蝕而形成的.等高線圖形的特點是: 圓滑、協(xié)調(diào)、并呈圓弧形,最高處封閉等高線的面積較尖頂大.如圖1b.

　　③ 平頂山脊

　　脊部寬闊平坦,山坡傾斜不一,有的谷壁非常陡峭,多出現(xiàn)在河谷中期且谷網(wǎng)稀疏的地區(qū),主要是由水平面巖層構(gòu)成的. 等高線圖形的特點是: 頂部線條稀疏,與斜坡有一明顯折轉(zhuǎn), 斜坡處的等高線比較密集,描繪時,應(yīng)當著重顯示坡緣線和坡麓線上下等高線急劇轉(zhuǎn)化的特征.如圖1c.

　　⑵ 山坡

　　山坡是山地與丘陵地貌的主要地貌形態(tài)之一,是山區(qū)構(gòu)造運動的產(chǎn)物. 是山頂與山腳之間的斜面部分, 按坡度可分為平緩斜坡(15°)、陡斜坡(15°~45°)、陡峭斜坡(45°~70°)和峭壁斜坡(70°以上);各種類型的山坡依其兩側(cè)坡度又有對稱斜坡、不對稱斜坡兩種.

　　首先以縱斷面的圖形,將山坡劃分為: 等傾斜、凸形、凹形、階梯狀和平面五種類型,并分析等高線的圖形特點.

　　① 等傾斜山坡

　　又叫直線形山坡,常出現(xiàn)在地面比較穩(wěn)定的山地中,若山地作勻速上升,河流的下蝕也勻速進行,或者是山的坡面與傾斜的巖層的層面一致時,也能形成等斜山坡.在地形圖上等傾斜山坡上的等高線間的水平距離是相等的.如圖2a.

　　② 凸形山坡

　　若山地加速上升,河流的下蝕速度也隨之增強,在谷坡下部新形成的地段常比上部陡,形成凸形山坡,或在有植被覆蓋的的斜坡地面上,地表不易遭受侵蝕,這類山坡也呈凸起的形態(tài). 凸形山坡處的等高線間的水平距離是上疏下密,逐漸變化.如圖2b.

　　③ 凹形山坡

　　是在山地上升運動減速的情況下,經(jīng)過長期侵蝕作用而形成的,總貌呈凹形曲線, 凹形山坡的等高線圖形與凸形山坡相反,頂部曲線稠密下部稀疏,等高線間的間距呈規(guī)律變化.如圖2c.

　　④ 階梯狀山坡

　　是由以上幾種山坡組合而成的,它形成的原因,或者是由于巖石不同所致, 或者是由于地質(zhì)構(gòu)造運動所造成.如果山坡系由幾種不同類型的巖石所組成,堅硬的巖石構(gòu)成垂直于地面的陡坡,質(zhì)地松軟的巖石構(gòu)成平滑地段. 階梯狀山坡的等高線圖形與上述三種山坡不同, 稠密稀疏的等高線組相互交替,呈不規(guī)則變化,其地形特征主要反映在傾斜變換處.如圖2d.

　　⑤ 平面坡

　　當山地的坡度在0°~6°之間,地面寬闊平坦且無顯著變化,等高線間的水平距離是近似相等的,這是一種比較理想的情形,即使實地上有平面坡,其范圍也是很小的.

　　其次,以橫斷面圖形,又可將山坡劃分為: V字形、U字形、箱形、不對稱和多弧形五種類型. 并以水平截面來研究山坡形態(tài)和等高線圖形特點.

　　①V字形山坡

　　V字形山坡在高山地貌中比較常見,山坡凸出處的兩個側(cè)面呈很小的銳角,具有V字形河谷等高線的圖形特點,區(qū)別是一個是正向地貌形態(tài),一個是負向地貌形態(tài)如圖3a.

　　②U字形山坡如圖3b;

　　③箱形山坡如圖3c.

　　④不對稱山坡如圖3d.

　　⑤多弧形山坡.如圖3e.

　　⑶ 山谷

　　山谷是谷地的一種,在山地與丘陵地貌中,也是一個十分重要的地貌形態(tài).它是由兩個相向坡面組成的一種凹狀自然地形,兩坡面相會處即為山谷,是流水會合的地方,因此也稱合水線. 山谷一般也可分為: 尖底山谷、圓底山谷和平底山谷三大類型.

　　① 尖底山谷

　　谷底狹窄,谷坡陡直,沒有階地與河漫灘,系因谷源及谷壁坡度較陡,土石質(zhì)松軟,缺乏灌木雜草覆蓋,下侵蝕作用很大而形成的. 等高線在谷底處呈尖角轉(zhuǎn)折形狀而上部兩側(cè)坡的等高線表現(xiàn)為較密且對稱. 如圖4a.

　　② 圓底山谷

　　谷底上部寬平, 谷底部坡度較緩而近似圓弧形,谷壁及谷底均具有各種植被覆蓋,系下侵蝕作用微弱或停滯所至. 等高線在通過谷底時間距較大且具有圓滑的特征. 如圖4b.

　　③ 平底山谷

　　由于受人為因素的影響,平底山谷一般又可分為: U形山谷和箱形山谷兩種類型.有些平底山谷沒有經(jīng)過人工開墾, 山谷的兩側(cè)與鄰近斜坡凸出處沒有明顯的轉(zhuǎn)折,在這種地區(qū)等高線應(yīng)描繪成U形; 經(jīng)過人工開墾過的平底山谷, 山谷的兩側(cè)與鄰近斜坡凸出處出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折,等高線應(yīng)描繪成箱形. 如圖4c.

　　3 利用曲率研究等高線轉(zhuǎn)化規(guī)律

　　⑴ 相鄰等高線間的曲率由大到小或由圓滑轉(zhuǎn)尖銳都是逐漸轉(zhuǎn)化的.

　　對第四紀地貌來說,由于巖石的風(fēng)化作用, ,除石質(zhì)山外,兩坡面相交處的棱角,大都是以鈍角的形式存在, 等高線一般都是比較圓滑和緩,沒有特別明顯的尖銳轉(zhuǎn)折. 如圖5a中是不正確的, b則是比較正確的.

　　⑵ 同一等高線上各個彎度之間的銜接都是緩和轉(zhuǎn)化的.

　　由高等數(shù)學(xué)中有關(guān)曲率的定義可知,空間的曲面與曲線的曲率變化,不論從大到小或者由小到大,都是逐漸變化的. 如圖5c中,兩曲線之間是用直線聯(lián)接的既不符合理論上的要求, 等高線看起來又比較生硬和呆板,同時也是不合乎一般實際情況的.d是采用緩和曲線連結(jié)的,既符合理論上的要求, 等高線看起來比較圓滑,并富有生氣, 也是合乎實際情況的.

　　⑶ 等高線由凸出轉(zhuǎn)到凹入或由凹入轉(zhuǎn)到凸出,一般都是呈‘s’形轉(zhuǎn)化的.

　　自然界中的一切事物的變化都是由漸變到突變,由量變到質(zhì)變的過程.地球表面經(jīng)過大自然幾十億年的地震、搬運和流水侵蝕等地質(zhì)作用, 以及地表植物的覆蓋, 使得礫石和泥土從山頂至山麓呈錐形堆積,山脊和山谷大都是比較圓滑的.如圖5e中凸出與凹入用直線連結(jié)是不切合實際的,f則是以曲線代替直線并呈‘s’轉(zhuǎn)化,這是比較合理的

　　4 結(jié)束語

　　隨著數(shù)字化地形圖人工智能化程度的提高,對測繪技術(shù)人員駕馭知識的能力和業(yè)務(wù)水平又有了更高的要求,進一步提高從業(yè)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和道德修養(yǎng)是當務(wù)之急,加強地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、計算機技術(shù)和繪畫藝術(shù)等與測繪相關(guān)專業(yè)知識的學(xué)習(xí),拓寬思路,培養(yǎng)分析、觀察事物的能力,盡快提高地貌描繪的表現(xiàn)技巧, 使等高線圖形能正確地反映真實的地表形態(tài),是保證數(shù)字化地形圖質(zhì)量的主要因素之一.

　　本文是筆者從事地形圖測繪生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和體會的總結(jié)，但由于我們的專業(yè)理論知識有限,測繪實踐經(jīng)驗不足,文中不當之處在所難免,懇請各位專家和同仁批評斧正.

　　參考文獻:

　　1. 四川省測繪局航測隊.航空攝影測量----幾種典型地貌的立體描繪.北京: 科學(xué)出版社,1979.02

　　2. 馬友良.地貌學(xué)及第四紀地質(zhì)學(xué). 1995.06

　　3. 武漢測繪科技大學(xué).測量學(xué). 北京: 測繪出版社,1996.05