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（2）地理要素：

普通地图——自然要素（水系、地貌、土质和植被）、人文要素（独立地物、居民地、交通网、境界线）

专题地图——地理基础要素、主题要素

（3）整饰要素：

是一组为方便使用而附加的文字和工具性资料，对主要图件在内容与形式上的补充：

图名、图号、接图表、外图廓、分度带、图例、坡度尺、三北方向、图解和文字比例尺、编图单位、编图时间和依据等

8、地图分幅：

（1）矩形分幅：

优点：

图幅间拼接方便；

各图幅面积相对平衡，方便使用图纸和印刷；

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。

（2）经纬线分幅：

图幅有明确的地理范围；

分开多次投影，变形较小。

图廓为曲线时拼接不便；

高纬度地区图幅面积缩小，不利于纸张的使用和印刷；

破坏重要地物的完整性。

9、地图编号：

编号是每个图幅的数码标记，他们应具有系统性、逻辑性、不重复性。

（自然序数编号、行列式编号）

100万地图是我国基本比例尺地形图分幅和编号的基础。

90年代以前：

列行式编号（百万地图）+自然序数（其它地图）

90年代以后：

行列式编号（百万地图）+行列编号（其它地图）

编号具体方法：

纬度4°

为一行，至88°

共22行用A-V表示；

经度6°

为一列，从西经180°

开始用数字1-60表示。

10、基本比例尺图幅关系：

出1:

25万到1:

10万之间是1:

9关系其他都是1:

4

11、新的地图编号：

由10个代码组成。

如H49D002003（1:

100万编号+比例尺编号+行号+列号）注意：

计算一个经纬度的编号以左上角的经纬度为准

12、制作地图的基本途径：

（1）实测成图：

包括野外实测成图、航测成图。

（2）编绘成图：

是根据各种各样的制图资料——实测地形图、统计资料、航（卫）片、政府公告、地理考察资料、草图等，编制成为用户需要的各种类型的地图。

编图技术也完成了由传统手工制图到全数字地图制图的转变。

13、成图过程：

（1）传统的方法编绘地图：

地图设计、原图编绘、出版准备、地图印刷

（2）计算机地图制图：

地图设计、数据输入、数据处理、图形输出。

2、地图学

1、地图学的定义：

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。

2、传统的地图学有三个基本特征：

a、个人技术对地图质量有显著的影响;

b、实践经验积累是获取知识的主要渠道;

c、传统的师徒传授技艺起主导作用。

3、现代地图学的分支：

理论地图学、地图制图学、应用地图学（地图分析、地图解释和应用）。

4、现代地图学的基本特征：

1.地图学已跨越几个科学部门

2.横断科学为地图学现代理论提供了支持

3.地图生产、研究、应用上的计量化

4.以计算机为主体的电子设备的应用。

5、地图学的发展趋势：

1.模拟地图向数字地图转移

2.制图向制图、用图并重转移

3.品种单一向产品多样化转移

4.信息传输向地理信息深加工转移

5.二维静态地图向三维动态地图转移

6.地图产业化。

第二编地图投影

一、地图投影的基本理论

1、地图投影的实质：

地球椭球体表面是不可展曲面，要将曲面上的客观事物表示在有限的平面图纸上，必须经过由曲面到平面的转换。

2、地图投影：

将地球椭球面上的点转换到平面上的点的方法称为地图投影。

（在地球椭球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，称为地图投影）。

3、投影变形：

由于地球椭球面是不可展的曲面，要把它完整地表示到平面上，必须有条件地进行局部拉伸和局部缩小，所以必然会产生变形。

长度变形、角度变形、面积变形。

4、地图比例尺：

地图上一直线段长度与地面相应直线水平投影长度之比。

主比例尺：

在投影面上没有变形的点或线上的比例尺。

局部比例尺：

在投影面上有变形处的比例尺。

（地图上除保持主比例尺的点和线以外的其他部分的比例尺）。

5、长度比ｕ是变量，随位置和方向的变化而变化；

面积比是变量，随位置的不同而变化。

面积比P=a.b=m.n.sinθ’（θ’是经纬线投影后所成的夹角）；

角度变形：

投影面上任意两方向线所夹之角与球面上相应的两方向线夹角之差，称为角度变形，用|β－β′|表示。

以ω表示角度最大变形。

6、地图投影的分类：

按变形性质：

（1）等角投影（相似投影、正形投影）：

ω=0即a=b，等角投影的面积变形最大。

（2）等积投影：

P=a.b=1，等积投影的角度变形最大

（3）任意投影：

投影图上，长度、面积和角度都有变形，它既不等角又不等积。

等距投影是在特定方向上没有长度变形的任意投影（a=1或b=1）。

7、按投影方式分类：

（1）几何投影:

将椭球面上的经纬线用几何的方法投影到辅助面上，然后再展开成平面。

（采用透视原理，借助辅助面）方位投影、圆柱头影、圆锥投影；

正轴、横轴、斜轴；

切投影、割投影。

（2）条件投影：

是在几何投影的基础上，根据某些条件，用数学解析法确定球面与平面之间点与点的函数关系。

方位、圆柱、圆锥、多圆锥、伪方位、伪圆柱、伪圆锥。

二、几种常见的地图投影

A、圆锥投影：

1、圆锥投影的经纬网表像：

圆锥投影中纬线投影后为同心圆弧，经线投影后为相交于一点的直线束，且夹角与经差成正比。

在正轴圆锥投影中，经纬线投影后仍保持互相垂直，所以经纬线方向就是主方向，即m=a,n=b。

2、等角圆锥投影（兰勃脱正形圆锥投影）：

根据等角条件ω=0，即m=n来确定常数也就是确定函数。

分为单标准线等角圆锥投影（n0=1切圆锥投影）、多标准线等角圆锥投影（n1=n2=1割圆锥投影）。

应用：

百万分之一地图投影：

0—84°

N和0—80°

S都是采用等角圆锥投影，极地地区采用等角方位投影。

采用双标准纬线等角圆锥投影，自赤道起按纬差4°

分带，对每带单独进行投影。

我国标准纬线与国际上稍有差异，并规定根据边纬与中纬长度变形绝对值相等的条件确定投影常数。

3、等面积圆锥投影：

根据等面积条件P=1，即ab=mn=1，来确定常数ɑ和c成为等面积圆锥投影。

分为单标准线等面积圆锥投影（n0=1切圆锥投影）、多标准线等面积圆锥投影（n1=n2=1割圆锥投影）。

4、等距离圆锥投影：

根据等距离条件，即m=1来确定ρ=f（ϕ）的具体形式，则成为等距离圆锥投影。

分为单标准线等距圆锥投影（n0=1切圆锥投影）、多标准线等距圆锥投影（n1=n2=1割圆锥投影）。

5、圆锥投影变形分析及应用：

1、由切割关系决定的变形特点①圆锥投影的各种变形均是纬度ϕ的函数，与经度λ无关。

同一纬线上的变形是相同的，等变形线为纬线②在切圆锥投影中，标准纬线ϕ0上的长度比n0=1，其余纬线上长度比均大于1，并向南、北方向增大。

③在割圆锥投影中，在标准纬线ϕ1和ϕ2处的长度比n1=n2=1，变形自标准纬线ϕ1、ϕ2向内、向外增大，在ϕ1和ϕ2之间，n<

1。

在ϕ1和ϕ2之外，n>

1。

2、由投影性质决定的变形特点：

①等角圆锥投影：

由于经线长度比与纬线长度比相等（m=n），角度没有变形，但面积变形较大（P=m2）。

②等面积圆锥投影：

由于经线长度比与纬线长度比互为倒数（mn=1），面积没有变形，但角度变形较大。

③等距离圆锥投影：

变形大小介于等角投影与等面积投影之间，经线长度比保持为1（m=1），纬线长度比与面积比相等（n=P）。

6、圆锥投影的应用：

圆锥投影最适于制作中纬度沿东西方向延伸地区的地图。

原因：

①地球上广大陆地位于中纬度地区。

②经纬线形状简单。

B、方位投影：

1、方位投影的经纬网表像：

纬线（等高圈）投影后为同心圆，经线（垂直圈）投影后为同心圆的直径，两经线间的夹角δ与相应经差λ相等。

2、分类：

等角方位投影：

根据等角条件ω=0，即μ1=μ2；

等面积方位投影：

根据等面积条件P=1，即μ1μ2=1，来确定ρ=f（Z）的具体形式，则成为等面积方位投影，也称为兰勃脱等面积方位投影；

等距离方位投影：

根据等距离条件μ1=1即垂直圈长度比为μ1为1。

3、方位投影变形分析与应用：

由切割关系决定的变形特点

位投影的各种变形均是天顶距Z的函数，与方位角α无关。

同一等高圈上的变形是相同的，等变形线为等高圈

在切方位投影中，切点Q上没有变形，其变形随着远离Q点而增大。

在割方位投影中，所割的等高圈上μ2=1，其他变形自所割等高圈向内、向外增大。

方位投影应用广泛，特别是在编制航海图、航空图和《世界地图集》（1/100万）中多有应用。

①就制图区域形状而言，适宜于具有圆形轮廓的地区。

②就制图区域地理位置而言，在两极地区，适宜用正轴投影，赤道附近地区，适宜用横轴投影，其它地区，适宜用斜轴投影。

球心投影应用于大圆弧的投影。

C、圆柱投影：

1、圆柱投影的经纬网表像：

纬线投影后为平行直线，经线投影后也为平行直线，且与纬线正交。

2、等角圆柱投影（正轴等角圆柱投影又叫墨卡托投影）：

等角条件ω=0，即m=n。

又名墨卡托投影，它不仅保持了方向和相对位置的正确，而且使等角航线在图上表现为直线，这一特性对航海具有重要的实用价值。

等角航线：

是地球表面上与经线相交成相同角度的曲线。

在地球表面上除经线和纬线以外的等角航线，都是以极点为渐近点的螺旋曲线。

大圆航线：

地球面上两点间最短距离是通过两点间的大圆弧，也称为大圆航线。

3、高斯—克吕格投影（等角横切椭圆柱投影）：

高斯-克吕格投影的三个条件

（1）中央经线和赤道投影后为互相垂直的直线，且为投影的对称轴。

（2）投影具有等角性质。

（3）中央经线投影后保持长度不变。

4、高斯-克吕格投影变形规律

（1）除中央经线上长度比m0=1以外，其它任何点上长度比均大于1。

（2）在同一条纬线上，离中央经线越远，则变形越大，最大值位于投影带的边缘。

（3）在同一条经线上，纬度越低，变形越大，最大值位于赤道上。

（4）本投影属于等角性质，故没有角度变形，面积比为长度比的平方。

为保证精度，高斯-克吕格投影采用6°

或3°

分带投影方法。

我国基本比例尺地形图1∶2.5万、1∶5万、1∶10万、1∶25万、1∶50万均采用高斯-克吕格6°

分带投影。

1∶5千、1∶1万地形图则采用高斯-克吕格3°

分带投影，1:

100万采用等角圆锥投影。

5、通用横轴墨卡托投影（UTM）：

等角横割圆柱投影。

无角度变形，中央经线长度比为0.9996，距中央经线约±

180km处的两条割线上无变形，长度变形<

0.04%。

对于中、低纬度地区，UTM投影的变形优于高斯-克吕格投影。

西方—UTM，东方—Gauss。

6、等面积圆柱投影P=mn=1，等距离圆柱投影根据等距离条件，即m=1

7、圆柱投影变形分析与应用：

柱投影的各种变形均是纬度ϕ的函数，与经度λ无关。

同一纬线上的变形是相同的。

在切圆柱投影中，标准纬线ϕ0上的长度比n0=1，其余纬线上长度比均大于1，并向南、北方向增大。

在割圆柱投影中，在标准纬线ϕ1和ϕ2处的长度比n1=n2=1，变形自标准纬线ϕ1、ϕ2向内、向外增大，在ϕ1和ϕ2之间，n<

圆柱投影应用广泛，适宜于低纬度沿纬线方向伸展的地区，并且可以表示经度大于3600的范围。

特别是在编制航海图、航空图、世界时区图和《世界地图集》中多有应用。

3、地图投影的应用和变换

1、地图投影的选择：

考虑三个条件1.制图区域2.地图用途3.地图投影本身的特点

（1）制图区域：

地理位置：

极地附近—方位投影，中纬度地区—圆锥投影，赤道附近—圆柱投影；

范围大小；

区域形状：

圆形区域——方位投影东西延伸的区域：

在赤道附近—圆柱投影，在中纬度地区—圆锥投影，南北延伸的区域—横圆柱投影。

（2）地图用途：

要求方向正确—选择等角投影，要求面积对比正确—选择等积，要求距离正确—选择距离投影

（3）地图本身的特点：

如墨卡托投影中等角航线成直线，航海图多选用；

球心投影中，地球表面两点之间距离最近的大圆航线成直线，在世界图上看着直观。

另与比例尺和出版方式有关。

2、中国分省（区）地图常用投影

1.正轴等角割圆锥投影（必要时采用正轴等面积割圆锥

投影）

2.宽带高斯-克吕格投影3.南海海域单独成图时，采用正轴圆柱投影。

3、地图投影变换：

是研究从一种地图投影变换为另一种地图投影的理论和方法。

其实质是建立两平面场之间的点的一一对应关系。

4、方法：

（1）解析变换法：

找出两投影间坐标变换的解析计算公式：

反解变换法（间接变换法，（x,y）→（φ,λ）→（X,Y）；

正解变换法（直接变换法）（x,y）→（X,Y）；

综合变换法

（2）数值变换法：

在资料图投影方程式未知时，或不易求得资料图和新编图两投影间解析关系式的情况下，可以采用多项式来建立它们之间的联系，用数值逼近的理论和方法来建立两投影间的关系。

（3）数值-解析变换法：

已知新投影方程式，而原投影方程式未知时，采取类似

上述的多项式，求的资料图投影点的地理坐标（ϕ、λ），即反解数值变换，然后代入新方程式中，即可实现两种投影间的变换。

第三编地图数据和地图符号

1、地图数据

1、地理变量：

对地理现象进行定量或定性的描述，即构成了地理变量。

2、制图数据：

当地理变量用于制图时，这些地理变量就成了制图数据。

3、地理变量按性质可以分为：

空间数据和属性数据；

作为制图数据时分为：

点位数据、线状数据、面积数据、体积数据。

4、地理变量的量表系统：

按数据的不同精度程度将它们分成有序排列的四种量表，称为量表系统。

（1）定名量表：

在研究事物时只使用定性关系、无定量关系的数据，称为定名量表数据。

（2）顺序量表：

按某种标志将制图物体或现象排序，表现为一种相对的等级，称为顺序量表。

只区分事物的相对等级，不能产生数量概念。

定性：

长年河、时令河，定量：

港口吞吐量大小

（3）间隔量表：

给顺序量表赋予量的概念，即利用某种单位对顺序增加距离信息，就成了间隔量表。

（4）比率量表：

一种完整的定量化方法，可描述客体的绝对量。

注：

特别注意间隔量表和比率量表的区别（PPT11）

5、数据源：

（1）地图资料：

地形图、各种专题地图、全国性的指标图、国界样图

（2）影像资料（是测制大比例尺地图和更新地图的基本依据）：

卫星像片、航空像片、地面摄影像片

（3）统计资料：

统计资料是制作专题地图中统计地图的基本依据。

如各种《统计年鉴》

（4）文字资料：

地理考察资料、各种区划资料、政府文告报刊消息、各种地理学文献。

6、地图加工：

（1）把来源不同的数据换算成可比的数据

（2）将统计数据加工成为派生的制图数据。

制图分级是将地理变量加工成为制图数据的一个非常重要的方面，关键是确定临界值

7、图形数据：

用来表示地理物体的位置、形状、大小和分布特征诸方面的信息，又称空间数据。

矢量数据—代表地图图形的各离散点平面坐标（x,y）的有序集合。

栅格数据—由平面表象对应位置上像元灰度值所组成的矩阵形式的数据就是栅格数据。

8、属性数据：

又称非空间数据，主要包括专题属性和质量描述等数据，表示地理物体的本质特性，是地理实体相互区别的质量准绳。

属性数据通常是以特征码的形式出现。

二、地图符号

1、地图符号的实质：

地图符号是“地图语言”，它不仅蕴含个体直接语意信息价值，还有相互联系的语法价值。

2、地图符号的分类：

（1）按地图符号表现的制图对象的几何特征：

点状符号、线状符号、面状符号

（2）按符号与地图比例尺的关系：

依比例尺符号、不依比例尺符号、半依比例尺符号

（3）按符号表示的地理尺度：

定性符号、等级符号、定量符号

（4）按符号的形状特征：

几何符号、艺术符号（象形符号和透视符号）、线状符号、面状符号、图标符号、文字符号、色域符号。

3、符号的视觉变量：

能引起视觉差别的图形和色彩变化因素称为“视觉变量”或“图形变量”。

基本的视觉变量：

形状（对于线状、面状符号——是指构成线和面的那些点（像元）的形状，而不是线和面的外部轮廓。

）、

尺寸（线状、面状符号——是指构成面状符号的像元的大小，与面状符号范围轮廓无关）、方向（是指点状符号或线状、面状符号的构成元素的方向。

面状符号本身无方向变化，但内部填充的点、线有方向变化。

明度（明度变量在面积符号中具有很好的可感知性。

密度：

指在保持符号表面平均明度不变的条件下，改变像素的尺寸和数量、

结构、颜色：

指色相和饱和度的变化，可以产生不同的感受效果、

位置（是一种被动因素）共8种基本视觉变量。

4、视觉变量能形成的图形知觉效果：

（1）整体感和差异感：

整体感也称“联合感受”，是指当我们观察由一些像素或符号组成的图像时，它们在感觉中是一个独立于另外一些图形的整体。

差异感也称“选择性感受”，是指当各部分差异很大，某些图形似乎从整体中突出出来，产生突出的感受。

（2）等级感：

尺寸、明度是形成等级感的主要因素，颜色、结构和密度可以在一定条件下产生等级感。

（3）数量感：

尺寸大小是产生数量感的最有效变量。

（4）质量感：

形状、颜色（色相）、结构是产生质量差异的最好变量，密度、方向也可以在一定程度上形成质量感。

（5）动态感：

尺寸、明度、方向、密度。

箭头是表现动向的习惯用法。

（6）立体感：

尺寸、密度、结构、明度、饱和度及位置等都可以作为形成立体感的因素。

5、制图对象的基本特征标志：

定位特征、性质特征、空间结构特征、数量特征、关系特征、时间特征。

6、地图符号对制图对象特征的描述：

（1）性质特征的描述：

描述对象性质种类或类型差别的符号属于定性符号。

形状、颜色、结构、方向是描述性质特征的最主要的变量，而明度、密度等变量只能作为次要的辅助手段，起增强差别的作用。

（2）数量特征的描述：

描述对象数量特征的符号属于定量符号。

描述对象概略顺序和相对等级的符号属于等级符号。

尺寸是描述数量特征惟一有效的变量，而表现数量相对大小的顺序或等级，既可用尺寸，也可用明度、结构等变量。

（3）关系特征的描述：

关系特征主要表现为对地图符号的系统分类、分级以及层次结构和空间组合，即地图符号的系统性。

要求关系明确，逻辑性强、层次分明。

7、地图符号的设计：

影响符号设计的因素：

（1）地图内容

（2）资料特点（3）地图的使用要求：

（4）所需的感受水平（5）视觉变量（6）视力及视觉感受规律（7）技术和成本因素（8）传统习惯与标准。

符号设计要求：

（1）图案化：

就是对制图形象素材进行整理、夸张、变形、使之成为比较简单的规则化图形。

（2）象征性：

就是强调符号与对象之间的“自然联系”，使人们看到符号就能够自然产生联想，从而引导人们对事物的理解。

（3）清晰性：

简单性、对比度、紧凑型

（4）系统性：

是指符号群体内部的相互关系，主要是逻辑关系，这是符号能够相互配合使用的必要条件。

（5）适应性：

符号设计要适应不同的地图类型和地图内容，要满足不同读者的读图要求。

（6）生产可行性：

设计符号要顾及绘制和复制的可行性，这包括符号的尺寸和精细程度、符号用色的可行性以及生产成本。

三、地图内容的表示方法

普通地图：

1、普通地图：

包括数学要素、地理要素、辅助要素，地理要素是地图的主体。

自然要素主要包括水系、地貌、土质植被等内容。

人文要素主要包括独立地物、居民地、交通网、行政境界等内容，一共3+4=7种要素。

2、独立地物：

在实地形体较小，无法按比例表示的一些地物，但又具有十分重要的作用，统称为独地物。

主要包括工业、农业、历史文化、地形等方面的标志。

独立地物一般都具有比较明显的方位意义，在地形图上必须精确定位，所以独立地物符号都规定了定位点。

3、水系：

海洋要素：

海洋要素主要表示海岸、海底地貌，有时也表示海流、海底底质、冰界、海上航行标志等。

海岸：

海水和陆地相互作用，具有一定宽度的海边狭长地带。

海岸由岸上地带/沿岸地带、潮浸地带（干出滩）、沿海地带三部分组成。

①岸上地带（后滨）：

高潮线以上部分。

重点表示各种岸滩的类型。

用等高线描述地貌，地貌符号描述岸型。

②潮浸地带（干出滩）：

高潮线和低潮线之间的部分。

重点表示各类干出滩。

填绘符号③沿海地带（前滨）：

低潮线以下直至波浪作用的下限。

重点表示岛礁和海底地形。

符号描述岛礁等，深线描述海底地貌。

4、深度基准面：

也称“理论深度基准面”，是根据长期验潮数据所求得的理论上可能达到的最低的潮面。

5、水深注记：

是水深点深度注记的简称，它类似于陆地上的高程点注记。

6、地貌：

①写景法②晕滃法③晕渲法④等高线法⑤分层设色法。

7、写景法：

是以绘画写景的形式表示地貌起伏和分布位置的地貌表示法。

8、晕滃法：

是沿斜坡方向布置晕线表示地貌的一种方法。

根据光线垂直照射时，地面与其水平面的倾角越大，则所受到的光照就愈少的原理。

9、晕渲法：

也称阴影法或光影法，根据假定光源对地面照射所产生的明暗程度，用浓淡不一的墨色或彩色沿斜坡渲绘其阴影，造成明暗对比，显示地貌的分布、起伏和形态特征。

优点：

a.生动直观b.立体感强；

缺点：

a.不能直接量测其坡度b.不能明显表示地面高程的分布

10、等高线法：

等高线是地面上高程相等点的连线在水平面上的投影。

用等高线来表现地面起伏形态的方法，称为等高线法，又称水平曲线法。

a.方法科学b.可量算；

a.缺乏立体效果b.两条等高线之间的微地形无法表示。

措施：

a.采用其它辅助方法与之配合①单色晕渲②分层设色b.在等高线本身上下功夫

①粗细等高线②明暗等高线。

11、等高线的基本特点：

①位于同一条等高线上的各点高程相等；

②等高线是封闭连续的曲线；

③等高线图形与实地保持几何相似关系；

④在等高距相同的情况下，等高线愈密，坡度愈陡；

等高线愈稀，坡度愈缓