[科普中国]-地貌形态示量图

地貌形态示量图是表示地表形态量度及其相互关系的地图。地表形态特征的各种现象，都存在量的对比关系，其中包括绝对高度、相对高度、宽度、长度、坡度、切割程度、切割密度等。

简介地貌形态示量图是对地貌形态进行定量描述的图件。按此定义，等高线地形图就是一种地貌形态示量图，而且是一种很好的基本的地貌形态示量图。因为根据等高线可以确定绝对高度、相对高度、坡度、坡向等多种地貌形态数量特征。1

地貌形态特征的量计值多种多样的描述地貌形态特征的量计值，一般可分为两类。一类是逐点特性，即地表每一点都具有的性质，例如海拔高度、相对高度、坡度、坡向等；另一类是具有一定面积的单元（区域）的统计特性，例如沟谷（河网） 密度、峰丛密度、洼地密度、平均高度、平均坡度等。

地貌形态示量图内容高度图高度图是定量描述地表高低的图件，其中以描述地表海拔高度（即以海平面为零点的高度）的等高线地形图最为常用。以其他零点为基准的高度一般称为相对高度。而反映某一空间单元（区域）内的高差，则称为起伏度或切割深度。在大比例尺等高线地形图中，各等高线的高程间距一般是定值（一套图中各等高线间的高程间距基本上相同）的。等高线地形图就是一种很好的基本的地貌形态示量图。

坡度和坡向图地表某一点的坡度是指该点的地表切平面与水平面的夹角，其倾向称为坡向。可见坡度，坡向是地表每一点都具有的地貌形态特征。其与海拔高度同属逐点特性，不过海拔高度虽然在水平投影上，可能由于垂直陡崖或突崖而出现跳跃式的变化，但对于地表而言，其变化是连续的，绝不会发生跳跃式的变化；而坡度、坡向则完全可以发生跳跃式的变化，例如，有些台地台面的坡度较缓，台坡坡度较陡，以台面边缘线上、下的坡度就会发生跳跃式的变化。而山脊的两侧坡向要发生突变，所以如果用等值线表示坡度，则得到的只能是坡度的伪等值线，这不单在绘制时不能仅靠数学方法进行内插，而且制成的伪等值线图会给人造成某些错觉，所以一般不用等值线法制作坡度图。

形态密度图形态密度是指单位面积内某种形态的数量。地貌形态有多种，例如，丘陵、峰林、洼地、沙丘等等。最常用的密度图是反映沟谷（侵蚀网）密度的切割密度图（一般用单位面积的侵蚀网长度表示）。直角网格法是一种最普通的方法，在采用直角网格法时，需要确定网格的大小和零点。用作统计侵蚀网格密度的直角网格如果太小，其中有的网格中可能完全没有侵蚀网线，而其他有侵蚀网线的网格又由于侵蚀网线间的面积被网格所分割，而不能得到真正反映区域特征的密度数值。结果所得到的各网格的密度值几乎完全由网格几何位置的随机性所决定，也就失去了编制切割密度图的意义。而当网格太大时，则不可能反映区域的细节特征。

地形能量图这里说的地形能量指地表的势能。要确定势能需要一个参照系，即需要有一个势能为零的零点。对地表势能而言，当以海拔高程零点为势能零点时，地表上一个单位重量的势能为E=g×H（其中g为重力加速度，H 为海拔高度）。按此定义，等高线地形图也可以看作是一种以重力加速度为单位的地形能量图。

其他形态指标图除上述几种较常用的形态示量图外，还有多种由不同研究者，为不同目的提出的其他形态指标，例如，为研究喀斯特地貌的形态特征，曾提出过多项指标:有属于密度的锥峰密度、洼地密度等，有属于高度的峰顶海拔、洼地海拔、锥峰高度、峰垭高差等，属于形态的有洼地边数、锥峰长短轴比值、锥峰直径与相对高度比值、锥峰空间几何形态的对称积、锥峰边坡坡度等等。它们大多是一个区域（空间单元）的特征，即使是单点或个体属性（如锥峰的长、宽、直径、桂地边数等）在研究中也常用它们的区域平均值。

地貌形态示量图作用任何地貌形态都可以分解为不同坡度、坡向的几何面，这些几何面又可以进一步分解为更小的几何面...最终分解为一群不同高度的点。从这个角度来说，等高线地形图乃是地貌形态最基本的示量要素。等高线地形图有很强的表现能力，但各种地貌形态要由不同高度点的平面配置结构组成，而配置特征的值必须通过某种方法定义某种概念，并进行量测计算才能获得。在进行形态划分或建立数学模型时，简单地、直接地引用海拔高度也并不总能反映地形特征。即使像相对高度、坡度等逐点特性，也还需要按某种规定，经过量算才能获得。对于那些具有一定面积的单元之特征（或称之为点群特征），就更是只有通过量算统计之后才能得出其量值。因此针对不同的目的，采用恰当的方法编制地貌形态示量图是一种有力的研究手段（方法）。这不单在研究地貌形态，特别是形态分类中有着重要作用，而且在研究（与地貌有关的）其他问题中也有着重要的作用，例如，在研究不同自然地带的地域分布时，制作地势图就是很有意义的，而在研究水土侵蚀强度时，坡度、相对高度、沟谷密度等图的制作有着重要的意义。

发展历史地貌形态示量图这一方法始于16 世纪，但直到19 世纪下半叶才被普遍承认。1584 年荷兰土地测量员彼捷乐·伯留艾恩斯用等深线表示了斯伯尔恩河的河床深度，一个世纪以后，1697年彼尔·按谢林在鹿特丹的平面图上采用了类似的方法，稍后尼克莱·克留克维斯在梅尔维吉河地图上，菲利浦·比约阿什在英吉利海峡图上用了等深线。将等高线用于表示陆地地貌的功绩属于法国人。在18 世纪下半叶，在日安鸠宾特里耶里的地图上第一次取得重要经验。大约与此同时，地貌晕滃法也由于制图学家约翰·列曼的贡献，从随意的、不与斜坡实际坡度符合的地图，变为可以表示地表坡度，具有定量作用的一种制图方法。他所依据的原则是地面受到光的垂直照射，并且光被完全吸收，地面与水平面构成的角度愈大，它所接受的光愈少，如果取水平面的光的照度为1，那么当倾角为α时，照射地面的光量C应为C= 1×cosα=cosα。使晕滃线的绘制服从于数学规则，也就可能对地面坡度作出某种定量的描述，即以不同的晕线宽度与空隙宽度之比表示不同的坡度，晕线走向表示倾斜方向。坡度与晕线、空隙宽度比的对比关系可称为梯尺。列曼的梯尺如表1。此后有人根据所要表现的地形的具体情况提出其他梯尺，例如，鲍洛托夫提出的梯尺如表2。这种晕滃法从定量的角度看，因从图上很难定量判断晕滃线与空隙宽度比的值，也就难以确定其所属的坡度等级，在绘制上也存在着技术上的困难。由于存在这些较严重的缺点，这种方法在一些简单示意性地图上，虽曾较普遍使用过，但在近代地貌形态图上很少采用。

应用现状在电子信息时代，要充分发挥电子计算机的长处，编制地貌形态示量图就显得更加必要。因为，电子计算机在处理空间信息时，主要还是三维分离的，人们可以在等高线地形图上，根据等高线的疏密和形状看出坡度大小等地貌形态信息，完成确定坡折线空间位置、划分地貌形态等工作。而计算机则只有通过一定程序才能算出坡度或判断地貌形态。当要进行综合分析、判断、研究时，就更需要对各有关的特征加以量化，才能建立数学模型。而地貌形态统计示量特征，由于它们是某个点群（单元）的特征，显然便于计算机的存贮与运算。它们可以在一定程度上弥补（特别是中、小比例尺的） 数字地形图的某些缺陷。当然，另一方面随着数字地形图的建立，也给地貌形态示量图的编制提出了新的途径。

本词条内容贡献者为:

王伟 - 副教授 - 上海交通大学