高中地球科學/地形圖

課程目標

• 描述地形圖。
• 解釋地形圖包含哪些資訊。
• 解釋如何閱讀和解釋地形圖。
• 解釋各種地球科學家如何使用地形圖來研究地球。

什麼是地形圖？

製圖是地球科學的關鍵部分。地形圖代表主要地質特徵的位置。地形圖使用一種特殊型別的線，稱為等高線，來顯示地圖上的不同海拔。等高線繪製在地形圖上以顯示山丘、山脈和山谷的位置。當你使用普通道路地圖時，你可以看到道路的走向，但道路地圖不會告訴你道路為什麼停止或彎曲。地形圖將顯示道路彎曲以繞過山丘或停止是因為那是山頂。讓我們看看地形圖。

看看這張猶他州布萊斯峽谷國家公園的景觀（圖 2.26）。你可以看到崎嶇的峽谷壁和下面的山谷。地形顯然有很多陡峭的懸崖。懸崖之間有高點和低點。

圖 2.26：布萊斯峽谷國家公園的景觀。

圖 2.27：布萊斯峽谷國家公園道路地圖的一部分。

現在看看遊客地圖的相應部分（圖 2.27）。你可以看到一條綠色的線，那是主路。黑色虛線是步道。你會看到一些營地標誌、野餐區和班車車站的標誌。但地圖上沒有顯示地形的​​高度。山丘和山谷在哪裡？峽谷壁有多高？溪流或河流將流向哪個方向？

你需要一種特殊型別的圖來表示一個區域的海拔。這種地圖稱為地形圖（圖 2.28）。

什麼使地形圖與其他地圖不同？等高線有助於顯示不同的海拔。

圖 2.28：布萊斯峽谷國家公園沼澤峽谷步道的一部分的地形圖。

等高線和等高距

等高線連線地圖上所有具有相同海拔的點。讓我們仔細看看（圖 2.28）。

• 每條等高線代表一個特定的海拔，並連線所有處於相同海拔的地方。每五條等高線加粗。加粗的等高線標有數字海拔。
• 等高線彼此相鄰並且永遠不會彼此交叉。那將意味著一個地方有兩個不同的海拔，這是不可能發生的。
• 兩條相鄰的等高線之間的海拔差恆定（例如，20 英尺或 100 英尺）。等高線之間的這種差異稱為等高距。你可以計算等高距。地圖上的圖例也會告訴你等高距。
  • 取兩條粗線之間海拔的差值。
  • 將該差值除以它們之間的等高線數加 1。換句話說

如果兩條粗線之間的差值為 100 英尺，它們之間有四條線，那麼等高距是多少？如果你回答 20 英尺，那麼你是正確的，4 + 1 = 5，對吧？因此，計算將是：(100 英尺/5 = 20 英尺)。

解釋地形圖

地形圖如何告訴你地形？好吧，在閱讀地形圖時，請考慮以下原則

1. 等高線可以指示地形的斜率。間隔緊密的等高線指示陡峭的斜坡，因為海拔在一個很小的區域內快速變化。相反，間隔寬闊的等高線指示平緩的斜坡。似乎相連的等高線指示非常陡峭或垂直的上升，例如懸崖或峽谷壁。因此，等高線顯示了地形的​​三維形狀。例如，在這張佛蒙特州斯托的​​地形圖（圖 2.29）上，你會看到一座陡峭的山丘從斯托鎮的​​右側升起。你可以判斷出這一點，因為那裡的等高線間隔很緊密。使用等高線，你可以看到這座山丘有大約 200 英尺的急劇上升，然後當你向右前進時，斜坡變得不那麼陡峭。
   

   

   圖 2.29：佛蒙特州斯托​​的美國地質調查局地形圖的一部分。在這張地圖上，你可以看到等高線的​​間隔如何指示斯托鎮右側地圖右半部分的一座陡峭的山丘。當你向右前進時，這座山丘變得不那麼陡峭。

2. 同心圓指示山丘。圖 2.30 顯示了佛蒙特州斯托​​的地形圖的另一側。當等高線在同一個區域內形成閉合的環路時，這就是一座山丘。最小的環路是較高海拔，較大的環路是下坡。如果你看看地圖，你可以看到左下角的凱迪山，以及右上角的另一座較小的山丘。
   

   

   圖 2.30：佛蒙特州斯托​​的美國地質調查局地形圖的一部分。在這張地圖上，你可以看到凱迪山（海拔 1122 英尺），由地圖左下角的同心圓表示，以及地圖右上角的另一座山丘（海拔約 960 英尺）。

3. 陰影同心圓指示窪地。陰影線是圓圈內短的垂直線。最裡面的陰影圓圈代表窪地的最深處，而最外面的陰影圓圈代表較高海拔。
4. 等高線的 V 形部分指示溪谷。這裡等高線的 V 形“指向”上坡。溪流的河道穿過 V 點，V 的開口代表下游部分。因此，V 指向河流的上游。如果水實際上流經山谷，一條藍線將指示溪流；否則，V 形圖案將指示水流的方向。
5. 與其他地圖一樣，地形圖上有比例尺，告訴你水平距離。水平比例尺有助於計算地形的​​斜率（垂直高度/水平距離）。美國地質調查局（USGS）地圖中常用的比例尺包括以下幾種
   • 1:24,000 比例尺 – 1 英寸 = 2000 英尺
   • 1:100,000 比例尺 – 1 英寸 = 1.6 英里
   • 1:250,000 比例尺 – 1 英寸 = 4 英里

因此，等高線、它們的間隔、圓圈和 V 形使地形圖能夠將三維資訊轉換為紙上二維表示。地形圖讓我們瞭解了地形的​​形狀。

地球科學家如何使用地形圖？

圖 2.31：猶他州熊湖的深度圖。

地球科學家將地形圖用於許多方面

• 描述和定位地表特徵，尤其是地質特徵。
• 確定地球表面的斜率。
• 確定地表水、地下水和泥石流的流動方向。

徒步旅行者、露營者，甚至士兵都使用地形圖來定位他們在野外的​​位置。土木工程師使用地形圖來確定道路、隧道和橋樑的建造位置。土地利用規劃者和建築師在規劃住房專案、購物中心和道路等開發專案時也使用地形圖。

海洋學家使用一種稱為深度圖（圖 2.31）的地形圖。在深度圖中，等高線代表從地表的​​深度。因此，數字越高，深度越深，數字越低，深度越淺。深度圖是根據深度測量或聲納資料製作的。深度圖幫助海洋學家視覺化湖泊、海灣和海洋的底部。這些資訊還有助於船員安全航行。

地質圖

地質圖顯示了某個地區的地理特徵。岩石單元用顏色標識，並對應圖例。例如，在優勝美地地圖中，火山岩用棕色表示，圖奧拉米侵入岩套用桃色表示，變質沉積岩用綠色表示。結構特徵（例如褶皺和斷層）也在地質圖上顯示。地圖東中部丹山周圍地區有斷層線。

圖 2.32：優勝美地地區的 ​​地質圖。

圖 2.33：在大比例尺地質圖上，顏色代表地質省。

課程總結

• 地形圖是給定區域的三維表面特徵的二維表示。地形圖具有等高線，連線海拔相同的點。
• 等高線彼此相鄰，相鄰等高線之間的海拔差恆定，通常在地圖上標明。地形圖具有水平比例尺，表示水平距離。地形圖幫助使用者瞭解土地的海拔變化。
• 許多人使用地形圖來定位給定區域的表面特徵，在特定區域中找到自己的路徑，並確定給定區域的水流方向。
• 海洋學家使用一種特殊型別的地形圖，稱為海底地形圖，它顯示了任何給定水體的底部。
• 地質圖顯示了任何大小區域的岩石單元和地質特徵。小比例尺地圖顯示單個岩石單元，而大比例尺地圖顯示地質省。

複習問題

1. 在地形圖上，您看到等高線形成封閉的迴圈，所有迴圈都位於同一區域。這將指示以下哪些特徵？
   • 河流通道
   • 山頂
   • 窪地
   • 懸崖
2. 描述地形圖上指示河流谷的圖案。您將如何確定水流方向？
3. 在地形圖上，五條等高線在某個區域非常靠近。等高距為 100 英尺。這指示了什麼特徵？這個特徵有多高？
4. 在地形圖上，您如何區分陡坡和緩坡？
5. 在地形圖上，河流顯示從西北方向的 A 點流向東南方向的 B 點。A 點位於 800 英尺的等高線上，B 點位於 900 英尺的等高線上。河流流向哪個方向？什麼資訊可以幫助您弄清楚這一點？
6. 在地形圖上，六條等高線跨越 0.5 英寸的水平距離。水平比例尺為 1 英寸等於 2000 英尺。第一條和第六條線相距多遠？
7. 在科羅拉多大峽谷的地質圖上，一個名為凱巴布石灰岩的岩石單元佔據了該區域的整個表面。沿著一些陡峭的地形線，是一個非常薄的岩石單元，叫做託羅威普組，而就在它的旁邊，是另一個薄的單元，叫做科科尼諾砂岩。描述這三個岩石單元相互之間的位置。

詞彙

海底地形圖

海洋學家使用的特殊型別的地形圖，顯示水下區域的深度。

等高距

地形圖上兩條等高線之間的恆定海拔差。

等高線

在地形圖上繪製的線，顯示海拔；這些線連線所有海拔相同的地方。

地形圖

一種特殊型別的地圖，顯示某個區域不同地質特徵的海拔。

需要考慮的要點

• 假設您是一位土木工程師。描述您如何使用地形圖在圖 2.30 所示區域內建造道路、橋樑或隧道。您希望您的道路上下起伏還是儘可能平坦？哪些區域需要橋樑才能輕鬆跨越？您能找到需要隧道的地方嗎？
• 如果您想參加定向越野賽，最好是使用地形圖還是普通路線圖？地形圖將如何幫助您？
• 如果您是一艘大型船的船長，您想使用什麼型別的地圖來確保您的船安全航行？