什么是等值线图？等高线、等压线和等温线详解

等值线图用线条穿过数值相同的点，来表示在空间中连续变化的量。海拔、气压、温度和降水是最典型的例子。这是历史最悠久、也最容易阅读的专题地图形式之一。

本指南介绍等值线的主要类型、如何从测量数据生成等值线，以及如何阅读。出行时间等时线是基于道路网络计算的特例，另有专门的指南：什么是等时线。

定义

等值线是地图上的一条线，沿线某个连续变量的数值保持不变。等值线图按变量的固定步长画出一组这样的线，线条的间距和形状就显示出曲面在哪里升高、在哪里降低。

国际术语中的前缀 iso 来自希腊语 isos，意为「相等」。每种变量都有按同样方式构成的专门名称。

常见的等值线类型

前五种描述的是在整个制图区域内处处存在的物理场。等时线不同，它根据道路网络和起点计算，因此单独成文。

等值线如何生成

等值线图从测量数据开始，而测量数据很少整齐地落在网格上。气象站、测量点和水深测点都是分散的。生成等值线分两步。

1. 插值出曲面。 把分散的数值估算到规则网格上。常用方法有反距离加权，即近处的点比远处的点权重更大，以及在点的三角网上做线性插值。GDAL 的 gdal_grid 实现了这些方法，包括反距离幂、最近邻、移动平均和基于 Delaunay 三角网的线性插值。处理海拔时通常可以跳过这一步，因为数字高程模型本身就是网格化的栅格数据。

2. 描出线条。 接着由等值线算法遍历网格。二维网格的标准方法叫 marching squares。它在每个单元格中检查哪些角点高于选定数值、哪些低于，并在数值被穿过的位置放置一段线段。这些线段再连接成连续的线。GDAL 的 gdal_contour 可以按固定间隔对栅格高程模型执行这一步，并把结果输出为矢量线。

间隔的选择决定了细节程度。USGS 地形图符号指南指出，地势平坦地区的地图可以使用 10 英尺或更小的等高距，山区则可能使用 100 英尺或更大的等高距。对于等压线，NOAA JetStream 关于地面气压图的课程先把各站气压订正到海平面，以便比较不同海拔的站点，再从 1000 毫巴开始每隔 4 毫巴画一条线。

插值是一种估计。在测量点稀少的地方，点与点之间的线条只是对曲面的建模，地图的可靠程度取决于背后的数据。

如何阅读等值线图

所有等值线图都遵循同样的阅读规则。USGS 指南针对等高线这样表述：

• 线条永不相交。 每条线只连接同一个数值的点，因此数值不同的两条线不可能相遇。
• 间距反映坡度。 等高线密集表示坡度陡。等高线稀疏或没有等高线，表示地面接近平坦。在天气图上，密集的等压线表示气压梯度大、风力更强。
• 间隔固定。 相邻两线之间的差值在整张图上相同，在 USGS 地图上标注于图边。
• 计曲线更粗。 每隔几条线就有一条较粗的计曲线，标注海拔数值以便定位。中间较细的首曲线补充细节。
• 闭合的圈表示山顶或洼地。 闭合的等高线通常表示山丘或山顶。带有向内小短线的示坡线等高线表示洼地。

如果想查某个点的数值，而不是从线条上读取，可以使用我们的海拔查询工具。它会返回任意地址或地图上某个点的海拔，也能绘制沿一条路径的高程剖面。

等值线与等时线

等时线是出行时间相同的等值线，但构建方式不同。它不是对测量值做插值，而是由路径规划引擎从起点沿道路网络向外扩展，记录到达每个地点所需的时间。10、20 或 30 分钟处的边界就是等时线。因此，等时线取决于出行方式、道路网络和起点，而等高线只取决于地形。

如果你的问题是「15 分钟内能到哪里」，请阅读什么是等时线。如果问题是有多高、有多陡、有多热或有多少降水，你需要的就是本文介绍的等值线图。

延伸阅读

• 专题地图指南：等值线图与分级统计图、点密度图等其他专题地图的关系。
• 分级统计图：当数据属于区域（例如行政区或邮编区）而不是连续曲面时的常用选择。
• 海拔查询工具：查询某个点的海拔或一条路线的高程剖面。