地图学复习要点.docx

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地图学复习要点

《地图学》重点复习内容

第1章概述

1.地图的基本特征和定义（两个矛盾）

2．地图的基本内容

3.地图的分类：

按内容（主题）、按比例尺（国家基本比例尺地形图）

4.地图的分幅与编号：

我国地形图的分幅与编号、新旧图幅号的计算

5．地图的功能

6.地图学定义

7.地图学的学科体系

8、地图学与地理信息系统的联系？

第2章地图数学基础

1.地球的自然表面、物理表面、数学表面

2.旋转椭球体，椭球体三要素

3.什么大地控制网？

大地控制网的组成？

4、对地球的三级逼近指的是？

5、我国的大地原点、高程基准点？

6.比例尺的定义、地图投影的定义

7.地图投影的分类

8、变形椭圆的定义

9.地图投影选择需要考虑的因素。

10..我国常用地图投影有哪些？

11.高斯-克吕格投影的分带（计算带号，中央经线）

12..双标准纬线等角圆锥投影的变形规律

13..UTM投影与高斯-克吕格投影的比较分析

第3章地图内容要素的表示方法

1.地图的信息源有哪些构成？

2．什么是量表系统？

请一一解释？

3、视觉变量有哪些？

每一种视觉变量的特点？

4.地图符号的定义、分类

5、颜色三要素

6、注记的作用，种类？

7、深度基准面

8.、制图要素主要有哪些？

9.、常用的专题地图表示方法有哪些？

各种方法的比较分析？

第4章地图内容的制图综合

1..制图综合的定义

2..制图综合的基本方法

3.、影响制图综合的因素有哪些？

4.开方根规律的公式、含义及应用

第五章现代地图制图技术与方法

1、数字地图的定义特点、电子地图的定义特点

2.、数字地图与电子地图的区别

3..4D产品

4.地图数字化的基本步骤？

第1章概述

1.地图的基本特征和定义（两个矛盾）

定义：

根据一定的数学法则，将地球（或其他星体）上的自然和人文现象，使用地图语言，通过制图综合，缩小反映在平面上，反映各种现象的空间分布、组合、联系、数量和质量特征及其在时间中的发展变化。

地图是根据由数学方法确定的构成地图数学基础的数学法则和构成地图内容地理基础的制图综合法则，记录空间地理信息环境信息的载体，是传递空间环境地理信息的工具，它能反映各种自然和社会现象的多维信息、空间分布、组合、联系与制约及其在时空中的变化和发展。

地图的基本特征:

1.可量测性（特殊的数学法则：

地图投影，比例尺，坐标网）

2.直观性（地图语言：

符号，注记，颜色）

优点：

（1）图形简化、清晰、易读；

（2）表达灵活：

依比例表示：

双线河，不依比例表示：

单线河。

可表示实地形体小但意义重大物体；

（3）表示物体的质量和数量特征：

河流深度、湖水性质等：

符号形状、大小、颜色

（4）表示地面上受遮盖的物体;

（5）无形的自然和社会现象：

境界、太阳辐射

3.一览性（制图综合（概括））两次抽象：

符号化过程和选取和概括（比例尺缩小）

两个矛盾：

1.解决曲面和平面矛盾的数学法则，构成了地图的数学基础，这是地图的第一个基本特性.

2.解决缩小、简化了的地图表象与实地复杂的现实之间的矛盾的综合法则，构成了地图内容的地理基础，这是地图的第二个基本特性.

1.地图必须遵循一定的数学法则

2.地图具有完整的符号系统

3.地图必须经过科学概括

4.地图是地理信息的载体

2．地图的基本内容

数学要素:

控制点、坐标网、比例尺和地图定向以及测量控制点。

地理要素（图形要素）：

地图的主题：

1.普通地图：

自然和人文要素2.专题要素：

地理基础要素和主题要素。

（1.自然地理要素：

水系要素，地貌要素，植被要素；2.社会经济要素：

居民地，交通运输网，环境运输网，境界及行政中心，经济标志；3其他要素）

整饰要素（图外要素）：

1.读图工具:

外图廓、图名、图例、坡度尺、三北方向,2.参考资料：

图解、文字比例尺、编图单位、编图时间和依据等。

3.地图的分类：

按内容（主题）、按比例尺（国家基本比例尺地形图）

一、按内容分类

普通地图（generalmap）:

以相对平衡的详细程度表示地表最基本的自然和人文现象的地图。

七大地理要素：

水系、居民地、交通网、地貌、土质植被、境界和各种独立目标。

专题地图（thematicmap）:

根据专业的需要，突出反映一种或几种主题要素的地图，其中作为主题的要素表示得很详细，其他的要素则围绕表达主题的需要，作为地理基础概略表示。

二、按比例尺分类

大比例尺地图：

1：

10万及更大

中比例尺地图：

介于10万和100万之间

小比例尺地图：

1：

100万及更小

地理图：

反映地理事物的基本轮廓极其分布规律；

地形图：

按照国家制定的统一规格、用指定的方法测制或根据可靠的资料编制的详细表达普通地理要素的地图。

地形地理图：

介于地理图和地形图之间。

国家基本比例尺地图

1）由指定的国家机构和其他公共事业部门按照统一规格测制或编制。

2）8种比例尺:

1：

5千1：

1万1：

2.5万1：

2.5万1：

5万1：

10万1：

25万1：

50万1：

100万

3）国家基本地形图的特点

（1）具有统一的大地坐标系统和高程系统

（2）具有完整的比例尺系列和分幅编号系统

（3）依据统一的规范和图式

三、按表示的形式分类

四、按维数分类

五、地图按用途分类

六、按地图出版方式分类

地图集的分类

地图集：

按统一的设计要求编制而成的多幅地图的汇集。

1、按制图区域划分的地图集：

世界、国家、区域、城市

2、按内容划分的地图集：

普通、专题、综合

3、按用途划分的地图集：

参考、教学、旅游、军事

4.地图的分幅与编号：

我国地形图的分幅与编号、新旧图幅号的计算

一、地图的分幅

1.为什么要分幅？

区域表达，编图、印刷、保管和使用的方便。

2.地图分幅的方法

矩形分幅

拼接分幅：

适用：

挂图和大于1：

2000的地形图

不拼接分幅：

适用：

地图集、专题地图等

优点：

①图幅间拼接方便；②各图幅面积相对平衡，充分利用图纸和印刷版面；③图廓线可避开分割重要地物。

缺点：

制图区域只能一次投影，变形较大；地理位置不易精确描绘。

经纬线分幅：

地图的图廓由经纬线构成。

适用：

世界各国地形图、小比例尺地图

优点：

①图幅有明确的地理范围；②可分开多次投影，变形较小。

缺点：

①图廓为曲线时拼接不便；②高纬度地区图幅面积缩小，不利于纸张的使用和印刷。

③破坏重要地物的完整性。

二、地图的编号

（一）地图编号的方法

1.自然序数编号法

2.行列式编号法

将区域分为行和列，分别用字母或数字表示行号和列号，一个行号和一个列号标定一个唯一的图幅。

要求：

系统性、逻辑性、不重复性

三、我国基本地形图的分幅和编号

（一）20世纪70-80年代我国基本比例尺地形图的分幅和编号

1：

100万地图是我国基本比例尺地形图的分幅和编号的基础。

1、1：

100万地图的分幅和编号1：

100万采用国际统一的行列式编号

1891年第五届国际地理学会上提出，逐渐统一规定后制定。

分幅：

单幅：

经差6°，纬差4°；纬度60°以下

双幅：

经差12°，纬差4°；纬度60°至76°

四幅：

经差24°，纬差4°；纬度76°至88°

纬度88°以上合为一幅

我国处于纬度60度以下，没有合幅。

横列：

纬度每4°为一列，至南北纬88°各有22列，用字母A,B,C,…V表示。

纵行：

从180°经线起算，自西向东每6°为一行，全球分为60行，用阿拉伯数字1，2，3，…,60表示。

如北京在1：

100万图幅位于东经114°～120°北纬36°～40°编号：

J-50

任一点所在图幅的编号：

横列号=[]+1

纵行号=[]+31（东经）

纵行号=30-[]（西经）

[]代表取整

2、1：

50万、1：

25万、1：

10万地形图的分幅和编号

1：

100万地图基础上的延伸

1：

50万：

经差3°、纬差2°；

1：

25万：

经差1°30′、纬差1°；

1：

10万：

经差30′、纬差20′；

3、1：

5万、1：

2.5万、1：

1万地形图的分

幅和编号

1：

10万地图基础上的延伸

1：

5万：

经差15′、纬差10′

1：

2.5万:

经差7.5′、纬差5′

1：

1万：

经差3′45〃、纬差2.5′

1：

5千：

经差1′52.5〃、纬差1′15

计算所求比例尺图幅代号公式：

（）——表示分数取余

W——所求图幅代号

V——划分为该比例尺图幅后，左下角一幅图的代号数；

n——划分为该比例尺图的列数

（二）新的分幅与编号方法

1.1：

100万比例尺地图编号：

由列-行式行列式例北京为：

J50

2.1:

5千～1：

50万比例尺地图编号

（1）以1：

100万为基础

（2）编号由10个代码组成

如图所示

地形图比例尺代码表：

分幅：

1：

50万：

2×21：

25万：

4×41：

10万：

12×121：

5万：

24×24

1：

2.5：

48×481：

1万：

96×961：

5千：

192×192

编号：

1：

50万地形图编号1：

25万地形图编号

四、计算图幅编号

1．已知某点的经纬度或图幅西南图廓点的经纬度，计算图幅编号

（1）计算1：

100万图幅编号

[]：

表示取整

a：

1：

100万图幅所在纬度带的字符所对应的数字码

b：

1：

100万图幅所在经度带的数字码

（2）计算所求比例尺地形图（1：

100万图号后）的图幅编号

（）：

表示商取余

[]：

表示分数值取整

c：

所求比例尺地形图在1：

100万地形图编号后的行号；

d：

所求比例尺地形图在1：

100万地形图编号后的列号

2.已知图号计算图幅四个角点的经、纬度坐标.求西南图廓点的经纬度坐标：

a：

1：

100万图幅所在纬度带的字符的数字码

b：

1：

100万图幅所在经度带的数字码

c：

该比例尺地形图在1：

100万地形图编号后的行号

d：

该比例尺地形图在1：

100万地形图编号后的列号

东图廓经度=西图廓经度+经差北图廓纬度=南图廓纬度+纬差

5．地图的功能

一、地图的基本功能

（一）．地图认知功能

（1）可以组成整体、全局的概念，也就是确立地理信息明确的空间位置。

（2）提供空间分布物体和现象的尺寸、维数、范围等概念，获得物体所具有的定性及定量特征。

（3）在形成各种事物或现象形态上分布规律的基础上，进一步探求它们之间可能存在的空间相关，也就是确立地物与地物，或现象与现象之间的空间关系。

（4）易于建立正确的空间图像。

（二）.地图模拟功能

（三）.信息载负与传输功能

6.地图学定义

辞海——研究地图极其编制和应用的一门学科

廖克——地图学是研究以图形的、数字的或触觉形式反应空间关联信息的结构、传输、表现和利用的科学，它包括在制作地图及有关空间信息产品中从数据获取到最终产品利用的所有阶段。

（现代地图学）

祝国瑞——地图学是研究地理信息的表达、处理和传输的理论和方法，以地理信息可视化为核心，探讨地图的制作技术和使用方法。

地图学——地图学是一门研究利用地图图形或数字化方式科学地、抽象概括地反映自然界和人类社会各种现象的空间分布、相互联系、空间关系及其动态变化，并对地理环境空间信息进行数据获取、智能抽象、存储、管理、分析、处理和可视化，以图形或者数字方式传输地理空间环境信息的科学和技术。

7.地图学的学科体系

地图学由地图理论、制图技术和地图应用三个分支学科组成。

理论地图学：

数学地图学，地图学概论，地图符号学，地图信息理论，地图感受理论，地图模型理论，制图综合理论，地图传输理论，综合制图理论

地图制图学：

普通地图制图学，专题地图制图学，遥感制图学，地图制印学

应用地图学：

地图的基本功能，地图的评价，地图分析理论与方法，地图信息自动分析与处理，地图应用

　　8、地图学与地理信息系统的联系？

现代地图学内容的扩展和延伸

1.传统地图学存在三个缺陷：

1）以经验总结为主，忽视基本理论的建设和研究

2）以联系对本学科有直接关系的学科为主，忽视同更高层次学科之间的联系

3）以地图制作为主，忽视地图应用的研究，尤其忽视地图制作者自身认识活动和地图使用着认识活动规律的研究

是一个比较封闭的体系

2.地图生产由传统的手工生产方式向数字化/自动化方式转变

3.地图制图技术的进步，必然对地图理论提出了新的要求，同时也支持地图学理论的研究。

4.信息时代的地图学，主要标志：

地理信息系统的出现和发展，拓展和延伸了地图学的功能；看见信息可是化与虚拟显示技术的应用，已成为地图学的新的生长点。

9.地图学的发展趋势

1.创新的地图学理论体系将逐步建立

2.创新的地图学技术体系将进一步提升

3.创新的地图学应用服务体系将进一步充实和完善

4.地图学在数字社会建设中将发挥越来越重要的作用

２１世纪地图学的变革和发展：

从传统模拟地图学进入了数字地图学或现代地图学时代

1）地图学理论不断开拓,

２）地图制作方式发生根本变化

3）地图可视化研究进展

４）地图产品多样化

５）地图应用功能得到扩展

第2章地图数学基础

地图的数学基础，是指使地图上各种地理要素与相应的地面景物之间保持一定对应关系的经纬网、坐标网、大地控制点、比例尺等数学要素。

1.地球的自然表面、物理表面、数学表面

一、地球的自然表面

浩瀚宇宙之中地球是一个表面光滑、蓝色美丽的正球体。

机舱窗口俯视大地:

地表是一个有些微起伏、极其复杂的表面。

通过天文大地测量、地球重力测量、卫星大地测量等精密测量，发现：

地球并不是一个正球体，而是一个极半径略短、赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近于梨形的椭球体。

由于地球的自然表面凸凹不平，形态极为复杂，显然不能作为测量与制图的基准面。

应该寻求一种与地球自然表面非常接近的规则曲面，来代替这种不规则的曲面。

二、地球的物理表面

（一）大地水准面（一级逼近）

假想将静止的平均海水面延伸到大陆内部，形成一个连续不断的，与地球比较接近的形体，其表面称为大地水准面。

它实际是一个起伏不平的重力等位面——地球物理表面

（二）大地水准面的意义

1.地球形体的一级逼近：

对地球形状的很好近似，其面上高出与面下缺少的相当。

2.起伏波动在制图学中可忽略：

对大地测量和地球物理学有研究价值，但在制图中，均把地球当作正球体。

3.重力等位面：

可使用仪器测得海拔高程（某点到大地水准面的高度）。

三、地球体的数学表面（椭球体表面）

大地水准面仍然不是一个规则的曲面。

因为重力线方向并非恒指向地心，导致处处与重力线方向正交的大地水准面也不是一个规则的曲面。

大地水准面实际上是一个起伏不平的重力等位面。

为了测量成果的计算和制图工作的需要，选用一个同大地体相近的，可以用数学方法来表达的旋转椭球体来代替地球。

这个旋转椭球是一个椭球绕其短轴旋转而成，其表面成为旋转椭球面。

2.旋转椭球体，椭球体三要素

旋转椭球体（地球椭球体）——地球的数学表面——对地球形体的二级逼近，用于测量计算的基准面

地球椭球体三要素：

长轴a（赤道半径）短轴b（极半径）椭球扁率：

f＝（a－b）/a

对地球形状a，b，f测定后，还必须确定大地水准面与椭球体面的相对关系。

即确定与局部地区大地水准面符合最好的一个地球椭球体——参考椭球体，这项工作就是参考椭球体定位。

通过数学方法将地球椭球体摆到与大地水准面最贴近的位置上，并求出两者各点垂直的偏差，从数

学上给出对地球形状的三级逼近。

地球椭球体定位——对地球形体的三级逼近。

地球椭球体定位：

在天文大地测量中首先选取一个对一个国家比较适中的大地测量原点，并从此点出发通过事先布设的三角网点进行几何测量和大地经纬度测量，逐一求出各网点的垂线偏差，再以上述的测量结果将事先设置的地球椭球面位置调整到最理想的位置上。

这种定位，相对于全球而言，只能是局部定位。

局部定位的地球椭球体，称为参考椭球体，国际上有多种大地测量原点和参考椭球。

测量与制图工作将以参考椭球体表面作为几何参考面，将大地体上进行的大地测量结果归算到这一参考面上。

我国在1953年以前，使用海福特椭球体参数，1953后改用克拉索夫斯基椭球体参数。

1978年开始，我国决定在西安对地球重新定位。

目前新出版的地图使用GRS1980。

3.地球坐标系与大地定位

一、地理坐标:

用经纬度表示地面点位的球面坐标。

地轴:

地球椭球体的旋转轴（NS）

地理极:

地轴与椭球面的交点（N和S极）

子午面和子午线：

所有过地轴的平面为子午面，子午面与椭球面的交线为子午线或经线

赤道面与赤道：

通过地轴中心垂直于地轴的平面为赤道面，赤道面与椭球体的交线为赤道

纬线：

所有垂直于地轴的平面与椭球面的交线

本初子午线：

过英国格林威治天文台的子午线

某一点的经度：

过该点的子午面与本初子午面所夹二面角

某一点的纬度：

过该点的椭球面的垂线与与赤道面的交角

地心基准面（Geocentricdatums）:

使用地球的质心作为中心，目前使用最广泛的就是WGS1984这种地心坐标系

本地基准面（Localdatums）:

将参考椭球体移动到更贴近当地地表形状的位置，参考椭球体上的某一点必然对应着地表上的某一位置，这个点就称作大地起算原点。

大地起算原点的坐标值是固定的，其他点的坐标值都可以由该点计算得到。

本地坐标系统的起始位置一般就不在地心的位置了，而是距地心一定的偏移量。

1.中国的大地坐标系

1980年选用1975年国际大地测量协会推荐的参考椭球：

IUGG75椭球参数a=6378140mb=6356755mf=1/298.257

我国自2008年7月1日起，启用2000国家大地坐标系

2000国家大地坐标系采用的地球椭球参数如下：

长半轴a＝6378137m扁率f=1/298.257222101

4.什么大地控制网？

大地控制网的组成？

中国的大地控制网由平面控制网和高程控制网组成，控制点遍布全国各地。

平面控制网:

按统一规范，由精确测定地理坐标的地面点组成，由三角测量或导线测量完成，依精度不同，分为四等。

高程控制网:

按统一规范，由精确测定高程的地面点组成，以水准测量或三角高程测量完成。

依精度不同，分为四等

5、对地球的三级逼近指的是？

通过数学方法将地球椭球体摆到与大地水准面最贴近的位置上，并求出两者各点垂直的偏差，从数

学上给出对地球形状的三级逼近。

地球椭球体定位——对地球形体的三级逼近。

6、我国的大地原点、高程基准点？

陕西省泾阳县永乐镇北洪流村为“1980西安坐标系”大地坐标的起算点——大地原点。

中国搞成起算面是黄海平均海平面。

1956年在青海观象山设立了水准原点，其他个控制点的绝对高程均是据此推算，成为1956年黄海高程系。

1987年国家测绘局公布:

启用《1985国家高程基准》取代《黄海平均海水面》其比《黄海平均海水面》上升29毫米。

7.比例尺的定义、地图投影的定义

地图比例尺的含义：

当制图区域比较小、景物缩小的比率也比较小时：

图上长度与相应地面之间的长度比例；当制图区域相当大、景物缩小的比率也相当大时：

对地球半径缩小的比率，为主比例尺。

在地图上体现为个别的点或线。

因此，用图者不可随意量算。

2.地图比例尺的表示

（1）数字式比例尺：

写成比的形式。

1：

10000，1/10000

（2）文字式比例尺：

“一万分之一”，“图上1厘米等于实地1公里”

（3）图解比例尺：

直线比例尺,斜分比例尺,复式比例尺

直线比例尺：

以直线线段形式标明图上线段长度对所对应的地面距离。

斜分比例尺：

微分比例尺。

根据相似三角形原理制成。

可以量取比例尺基本长度单位的百分之一。

复式比例尺：

投影比例尺，小比例尺地图上使用。

根据地图主比例尺和地图投影长度变形分布规律设计的一种图解比例尺。

通常是对每一条纬线单独设计一个直线比例尺，再组合起来。

（4）特殊比例尺

变比例尺：

将主区以外部分的距离按适当比例相应压缩，而主区仍按原规定的比例表示。

无级别比例尺：

因数字制图而出现。

可以把存贮数据精度和内容详细程度都比较高的地图数据库，称为无级别比例尺地图数据库

地图投影：

就是按照一定数学法则，将地球椭球面上的经纬网转换到平面上，使地面点位的地理坐标与地图上相对应的点位的平面直角坐标或平面极坐标间，建立起一一对应的函数关系。

地图投影构成新编地图的控制骨架。

地图用户具备一定地图投影知识，才能正确选择和使用地图。

地图投影的实质：

建立平面上的点（用平面直角坐标或极坐标表示）和地球表面上的点（用纬度和经度表示）之间的函数关系，用数学式表达这种关系，就是：

8、变形椭圆的定义

一、投影变形的概念

从球面坐标向平面坐标的转换将引起长度、面积和角度变形球面经纬网经过投影之后，其几何特征受到扭曲——地图投影变形：

长度（距离）、角度（形状）、面积。

取地面上一个微分圆（小到可忽略地球曲面的影响，把它当作平面看待），它投影到平面上通常会变为椭圆，通过对这个椭圆的研究，分析地图投影的变形状况。

这种图解方法就叫变形椭圆。

长度变形：

地球仪上经纬线的长度：

（1）纬线长度不等。

赤道最长；纬度愈高，纬线越短；极地的纬线长度为零。

（2）在同一条纬线上，经差相同的纬线弧长相等。

（3）所有的经线长度都相等。

在同一条经线上，纬差相同的经线弧长相差不大（正球体上完全相等，球椭球体上自赤道向两极逐渐增大）。

地图上经纬线长度：

（1）图a中，各条纬线长度相等，各条经线长度也相等。

（2）在图b中，同一条纬线上经差相同的纬线弧长不等，从中央向两边逐渐缩小。

各条经线长度不等，中央的一条经线最短，从中央向两边经线逐渐增大。

主方向（底索定律）：

无论采用何种转换方法，球面上每一点至少有一对正交方向线，在投影平面上仍然保持其正交关系。

在投影后仍保持正交的一对线的方向成为主方向。

取主方向为作为微分椭圆的坐标

特殊方向

长轴方向（极大值）a

短轴方向（极小值）b

经线方向m；纬线方向n

阿波隆尼亚定理：

1.椭圆两共轭半径的平方和为一常数，并等于长短半径的平方和。

2.以椭圆两共轭半径为边所构成的三角形的面积为一常数，并等于以椭圆长短半径为边所构成的三角形的面积。

长度比与长度变形：

长度比（μ）是地面上微分线段经过投影后的长度ds'与其原有长度ds之比。

μ=ds'/ds

通常只研究特定方向上的长度比，即最大长度（a）和最小长度比（b），或经线长度比（m）和纬线长度比（n）长度变形（Vμ）是长度比与1的差值,度比是变量，随位置和方向的变化而变化。

面积变形:

地球仪上经纬线网格的面积：

（1）在同一纬度带内，经差相同的网格面积相等。

（2）在同一经度带内，纬度愈高，网格面积愈小。

地图上经纬线网格面积：

（1）图a中，同一经度带内，纬差相等的网格面积相等，这表明面积不是按照同一比例缩小的。

纬度愈高，面积比例愈大。

。

（2）在图c中，同一纬度带内，经差相同的网格面积不等，这表明面积比例随经度的变化而变化了。

面积比和面积变形:

投影平面上微小面积（变形椭圆面积）dF′与球面上相应的微小面积（微小圆面积）dF之比。

P表示面积比　　Vp表示面积变形

P=a·b=