基于Google Earth制作的分层设色地形图在等高线学习中的应用

刘恒滔 张瑞珂 李宥 指导教师：施扬

目前，国内外地形图的制作方法有传统制图法和电子地图制图法，传统制图主要通过大地测量实现，电子地图通过Arcgis、Mapinfo、DJC等软件对已有地图进行扫描后的图像进行矢量化处理来实现。两种方法追求的是精度的最佳化，对制图速度、成本考虑不多，并且这些地形图制作方法专业性太强，大多数中学生都难以掌握。

本文所介绍的制图方法基于Google Earth这一大众化的地理信息系统软件，适用于中学生，所制作的地图能满足中学地理学习等对地理信息精度要求不高的领域需要。

图1

一、基本原理

利用Google Earth制作地形图最关键的一点是如何在遥感影像图中找到等高线。等高线是高程相同的点组成的连线，寻找等高线最直接的办法是找到制图区域内所有海拔相同的点，通过点状矢量化的集合来获得。然而，这样的方法工作量太大，容易出现较大误差。

但是，在Google Earth中有专门针对地形的3D模拟功能，可以通过在Google Earth上建立等高面，使之与起伏的地表相切，就能得到该区域内同一海拔高度的所有点的集合。如图1所示。

二、制图过程（以昆明西山等高线地形图制作为例）

（一）基础准备

1.下载并安装Google Earth，可以从360软件管家中下载。

2.在Google Earth工具栏的选项中调整好相关设置（如图2所示）。

（1）设置“显示经度/纬度”为“度、分、秒”。在后续的ArcGis软件地形图制作中方便定位，如果只是制作分层设色地形图则可省略该步骤。

图2

（2）设置地形提升倍数为“3”，减小地形数据误差。

（二）生成多边形

图3

1.新建一个白色的多边形作为底色，设置为紧贴地面。

2.点击图3红色圈中图标，新建多边形，命名为“底色”。

图4

图5

图6

图7

图8

图9

3.如图4所示，将该多边形海拔高度设置为贴近地面。

4.如图5所示，将该多边形的颜色设置为白色，不透明度为100%。

5.用鼠标圈出所要制作地形图的范围，在图上会显示出一个白色的区域，如图6所示。

（三）设置等高面

通过浏览该区域高程数据，得知制图范围内最高海拔2484米，最低海拔1902米，设等高距为100米，共有1900m～2400m 6个等高面。

复制多边形“底色”并粘贴，将新的多边形命名为1900，在属性中设置海拔高度为绝对高度1900米（如图7所示），将颜色样式设置为填充颜色黑色，不透明度20%（如图8所示）。

图10

图11

图12

复制1900m等高面并粘贴，重命名并调整海拔高度为2000m。之后重复“复制、粘贴、重命名、调整海拔”的操作，直到2400m等高面为止，得到图9的效果，颜色越浅的地方海拔越高。分层设色地形图制作完成。

将图片进行截图，保存为bmp格式图片后，可以用ArcGis软件进行矢量化制图，将分层设色地形图转化为等高线地形图。因为ArcGIS软件操作比较复杂，将在以后另行探讨Arcgis制图问题。

此外，在Google Earth侧边栏中选择显示水域，还可做出地形与河流相结合的地图。如图10所示的是台湾东部沿太平洋地区的图。

三、在学习中的应用

等高线图是中学地理学习中非常重要的内容，其基础是等高线地形图的判读，即通过等高线的疏密、弯曲等特征，能判断出该地的实际地形情况。Google Earth具有地形3D模拟功能，通过二维等高线地形图与三维地形模拟相结合，有助于空间思维的培养，提升对地形图的判读能力。

（一）从等高面的角度理解等高线的概念

高度相等的点组成的空间平面称为等高面，它是一个平行于海平面的平面。等高线指的是地形图上高程相等的各点所连成的闭合曲线。把地面上海拔高度相同的点连成闭合曲线，垂直投影到一个标准面上，并按比例缩小画在图纸上，就得到等高线。等高线也可以看作是不同海拔高度的水平面与实际地面的交线。

如图11所示，先建立一个一定海拔的四边形，我们就能做出一个等高面，与地平面相对照，就能知道等高面是与海平面平行的一个平面，是高程相同的点的集合。再调整观察角度，转化为垂直投影，就能直观看出等高线实质上就是不同海拔高度的等高面与实际地面的交线。如图12所示。

图13

图14

（二）直观认知山谷与山脊的判读

山谷与山脊的判读是等高线学习的基础也是重点，其基本规律是“突高为谷，突低为脊”。语言描述属于抽象的知识，若能与直观地貌相结合，对该知识的掌握将会更加牢固。我们可以利用Google Earth中添加线状矢量图的方法，先在等高线图中分别标出等高线向高处和低处弯曲的部分，再与实际地貌相对照，从而加深对该知识点的理解。如图12、13所示。

（三）了解山脉走向、倾向的等高线特征

山脉的走向、倾向也是地貌学当中的基本概念，在高考中也曾出现。走向是岩层层面的延伸方向，倾向是指地质构造面由高处指向低处的方向，走向与倾向相互垂直。在等高线图中，山脉的走向即山脊线的延伸方向，倾向就是与山脊线延伸方向相垂直的方向。同样的，在Google Earth 中，我们依然可以用二维平面图与3D效果图相对照的方法来理解走向与倾向。如图14、15所示，先作出山脊的延伸方向，再做出一条与该延伸线相垂直的线，然后与实际地形相对照，有助于对这两个概念有更明确的认知。

此外，利用Google Earth的线状矢量化功能，沿着分层设色地形图交界部分绘制出由等高线来表示的地形图（如图16、17所示），将线状矢量化图标保存为kml格式文件，该文件中的数据带有地理坐标、海拔等信息，可以在Arcgis等更高端的地理信息系统软件中进行编辑操作。关于Arcgis中对kml文件的编辑专业性较强，难度较大，将在以后继续研究，另行探讨。

图15

图16

图17