地图学重点.docx
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地图学重点
苏地图学重点
第一章
1、地图的定义：
地图是按照一定的数学法则，将地球（或星体）表面上的空间信息，经概括综合，以可视化、数字或触摸的符号形式，缩小表达在一定载体上的图形模型，用以传输、模拟和认知客观世界的时空信息。
2、地图的基本特性：
地图所具有的基本特征，可以概括为四个方面：
数学法则、地图概括、符号系统、地理信息载体。
地图必须遵循一定的数学法则：
地图是绘制在平面上的，必须准确地反映它与客观实体在位置、属性等要素之间的关系。
表现在比例尺、地图投影、坐标系统和地图的数学要素上，以保证地图的准确性和可量测性。
地图必须经过科学概括：
缩小了的地图不可能容纳地面所有的现象。
必须经过取舍与简化，反映区域的本质特征，以保证地图的清晰性与一览性。
地图具有完整的符号系统：
表现在地图的各种符号与注记上，用抽象的符号表示，使地图具有直观性与易读性。
地图表现的客体主要是地球。
地球上具有数量极其庞大的，包括自然与社会经济现象的地理信息。
只有透过完整的符号系统，才能准确的表达这种现象。
地图是地理信息的载体：
地图容纳和储存了数量巨大的信息，而作为信息的载体，可以是传统概念上的纸质地图、实体模型、可以是各种可视化屏幕影像、声像地图，也可以是触觉地图。
3、地图的分类
按内容分：
普通地图和专题地图
按地图比例尺分：
大比例尺地图（比例尺大于等于1:
10万）中比例尺地图（大于等于1:
100万，小于1:
10万）小比例尺地图（小于等于1:
100万）
按制图区分：
自然区（全球图、半球图、大洲图、大洋图）、行政区划（国家图、省（自治区、直辖市）图、县（市）图、乡图）宇宙空间（地球图、月球图、火星图等）
按用途分：
通用图和专用图
按承载介质分：
纸质图、磁介质图（光盘、磁盘）、纺织物图、化纤物图、聚酯薄膜图、塑料压膜图、屏幕图、化纤模型图、石膏模型图、荧光图等
按其他标志分：
按使用方式：
桌面用图、挂图、易携图、广告牌图、车载电子图等
按制作方式：
常规地图和数字地图
按显示形态：
二维地图和三维地图
按动静变化：
静态地图和动态地图
4、地图的构成要素：
地图由数学要素、地理要素和图边要素三个层面构成。
数学要素：
是保证地图数学精确性的基础，包括地图投影、坐标网、比例尺、控制点等。
地理要素：
是地图最主要的内容。
普通地图的地理要素包括水系、地貌、土质植被、居民地、交通线、境界线等自然和社会经济内容。
专题地图的地理要素包括专题要素和底图要素。
图边要素：
即辅助要素。
包括图名、图号、图例、接图表、图廊、分度带、比例尺、附图、坡度尺、成图时间及单位、有关资料说明等。
5、地图的功能：
获取认知信息功能:
作为表达空间现象一种主要的图形形式，它的认知功能表现在许多方面：
（1）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）获得物体所具有的定性及定量特征。
提供空间分布物体和现象的尺寸、维数、范围等概念，形成正确的对比概念、图形感受及制图对象空间立体分布和时间过程变化。
（3）建立地物与地物或现象与现象间的空间关系。
（4）建立正确的空间图像。
只有地图才能帮助人们迅速建立正确的空间图形。
地图是人类认识自己赖以生存环境的最主要的，并且永远不可代替的工具。
模拟客观世界的功能:
模型与它表示的对象具有相似性，模型可以有物质模型与概念模型之分。
物质模型是比较容易理解的，因为地图特别是表示各种基本地理要素的普通地图，可以直观地感受到是制图区域的一种实体模型。
概念模型是对实体的一种概括与抽象，又可分为形象模型与符号模型。
形象模型是运用思维能力对客观存在进行的简化与概括；符号模型是运用符号和图形对客观存在进行简化和抽象的过程。
地图兼具这两方面的特点，被视为是一种形象-符号模型。
传输信息功能
载负信息功能:
地图能容纳和贮存的信息量是十分巨大的，是空间信息的理想载体，地图信息由直接信息和间接信息两部分组成：
直接信息是地图上表示的地理信息，如道路、河流网、居民点等用图形符号直接表示；
间接信息是经过分析解译而获得有关现象或物体规律的信息。
感受信息功能
地图的用途：
由于地图具有信息传输功能和直观、总览、明显、可量等特性，所以地图在国家经济建设、国防建设、科学研究、文化教育各领域，都得到及其广泛和普遍的应用。
看书P9
6、地图学的定义：
地图学是以空间信息图形表、存储和传输为目的，综合研究地图实质、制作技术及其使用方法的一门技术性、区域性学科。
7、地图学的研究内容与分支学科：
研究内容：
地图理论、地图制作、地图应用的技术和方法。
分支学科：
理论地图学、技术制图学、应用地图学。
理论地图学包括：
地图学概念、地图信息理论、地图模型理论、地图传输理论、数学地图学、地图符号学、地图感受理论、制图综合理论、综合制图理论。
地图制图学包括：
普通地图制图学、专题地图制图学、遥感制图学、机助制图学、地图制印学。
应用地图学包括：
地图的基本功能、地图的评价、地图分析的方法论、地图分析利用步骤、地图分析利用方法、地图信息自动分析与处理、地图的实际应用。
8、地图学与相邻学科的关系：
地图学与GIS的关系：
地图学与地理信息系统（GIS）密不可分。
它们都是空间信息处理的科学，只是地图学更强调图形信息的传输，而GIS则更强调空间数据处理与分析。
GIS是地图学在信息时代的发展，是地图学理论、方法与功能的延伸。
9、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。
第二章
选择题居多
一、地球椭球体
地球的自然形状：
地球的形状并不是一个正球体，而是一个近似于梨形的椭球体。
寻找规则的曲面¾水准面（闭合、处处与重力方向正交）。
它实际是一个起伏不平的重力等位面——地球物理表面。
大地水准面与大地球体。
选择一个最接近地球形状的旋转椭圆体表示地球，称为地球椭球体（地球体的数学表面）。
大地体（大地水准面包围的形体） （水准面、大地水准面、大地体）
地球椭球体（椭圆绕地轴旋转形成的规则球体）
参考椭球体（局部定位的地球椭球体）
二、大地控制
地理坐标：
天文经纬度
大地经纬度
地心经纬度
•大地坐标系是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。
地面点的位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示。
大地坐标系的确立包括选择一个椭球、对椭球进行定位和确定大地起算数据。
一个形状、大小和定位、定向都已确定的地球椭球叫参考椭球。
参考椭球一旦确定，则标志着大地坐标系已经建立。
2、我国的大地坐标系
1954年北京坐标系
（克拉索夫斯基椭球，北京坐标原点）
（2）1980年国家大地坐标系，西安80系
（1975年国际椭球，泾阳永乐镇坐标原点）
（3）地方独立大地坐标系
中国1952年前采用海福特（Hayford）椭球体；
1953—1980年采用克拉索夫斯基椭球体（坐标原点是前苏联玻尔可夫天文台）；
自1980年开始采用GRS1975（国际大地测量与地球物理学联合会IUGG1975推荐）新参考椭球体系，并确定陕西泾阳县永乐镇北洪流村为“1980西安坐标系”大地坐标的起。
大地原点的整个设施由中心标志、仪器台、主体建筑、投影台等四大部分组成。
高出地面２５米多的立体建筑共七层，顶层为观察室，内设仪器台；建筑的顶部是玻璃钢制成的整体半园形屋顶，可用电控翻开以便观测天体；中心标志埋设于主题建筑的地下室中央。
建成后不久，“大地原点”还增设并施测了国家基本重力点和天文基本点。
“中华人民共和国大地原点”的门牌，整个原点建筑群总共占地58.2亩。
进入地下室，居中的是一座正方体的红色大理石基座。
大理石基座的中心部位正是“中华人民共和国大地原点”的标志。
标志中部还有一个直径2厘米的微凸的半球面，球面上刻有一个“＋”字。
这个“＋”的交点就是原点，也就是我国地理坐标经度与纬度的起算点和基准点。
坐标为东经108°55’、北纬34°32’，海拔高度417.20米。
WGS1984坐标系的基准面采用WGS84椭球体，它是一地心坐标系。
WGS－84坐标系是一种国际上采用的地心坐标系。
坐标原点为地球质心，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系。
这是一个国际协议地球参考系统（ITRS）
一、地图比例尺定义：
地图上两点之间的长度与地面上相应两点之间的水平距离的比值。
二、地图比例尺的表示：
数字比例尺：
例1：
10000文字比例尺：
例一万分之一图解比例尺：
直线比例尺
三、斜分比例尺，是一种根据相似三角形原理制成的图解比例尺，利用这种斜分比例尺，可以量取比例尺基本长度单位的百分之一。
斜分比例尺是由纵、横两种分划组成的复合比例尺，纵分划为斜线，横分划及其注记与直线比例尺相同。
使用该比例尺时，先在图上用量角规卡出欲量线段的长度，然后再到复合比例尺上去比量。
比量时应注意：
每上升一条水平线，斜线的偏值将增加0.01基本单位；量角规的两脚务必位于同一水平线上。
三、复式比例尺，又称投影比例尺，是一种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。
四、特殊比例尺
（1）变比例尺
当制图的主区分散且间隔的距离比较远时，为了突出主区和节省图面，可将主区以外部分的距离按适当比例相应压缩，而主区仍按原来规定的比例尺表示。
（2）无级别比例尺
是一种随数字制图的出现而与传统的比例尺系统相对而言的一个新概念，并没有一个具体的表现形式。
在数字制图中，由于计算机或数据库里可以存贮物体的实际长度面积体积等数据，并且根据需要可以很容易按比例任意缩小或放大这些数据，因此没有必要将地图数据固定在某一比例尺上。
五、地图比例尺的作用：
（1）比例尺决定地图图形的大小
（2）比例尺决定地图内容的详细程度
（3）比例尺决定地图的精度
传统纸质地图上，图上0.1MM的地面水平距离是地图上表达图形的极限精度，称为比例尺精度；
电子地图显示的地图虽然可以连续放大，比例尺不断变化，但存贮时的数据精度是不会改变的；它取决于获取空间点坐标时的精度。
一、地图投影的概念
球面上任一点的位置是用地理坐标（λ，φ）表示的，而平面上点的位置是用直角坐标（纵坐标是x，横坐标是y）表示的，所以要将地球球面上的点转移到平面上，必须采用一定的数学方法来确定地理坐标与平面坐标之间的关系。
这种在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。
变形椭圆
在地球仪球面上取一微小圆，它在平面上的投影除在接触点位置外，一般情况下为椭圆。
一）变形椭圆：
球面上（地球仪上）的一微小圆，投影到平面后，一般变成一椭圆，这个椭圆叫变形椭圆。
（二）变形椭圆的功用：
可以判断和分析投影变形的性质和变形大小：
变形椭圆和微小圆半径比较，可分析长度变形；
变形椭圆和微小圆面积比较，可分析面积变形；
变形椭圆和微小圆形状比较，可分析角度变形
地图投影的判断：
1、确定投影系统：
依据：
制图区域大小
图幅所在的地理位置
整个投影网格的外部轮廓形状
经纬线的形状特征
判断经纬线的形状：
直线、同心圆和圆弧、同轴圆与圆弧、一般曲线。
2、确定投影变形性质：
初步判断方位、圆柱和圆锥投影的变形性质－－－
在中央经线上纬线间距的变化规律：
由投影中心向南北，
间距相同－－－等距投影
间距逐渐变大－－－可能是等角投影
间距逐渐变小－－－可能是等积投影
几个判断规则：
经纬线不正交的不可能是等角投影
在中经上，纬线间距不等的不可能是等距的
同纬度带内，相同经差构成的梯形面积相差悬殊的，不可能是等积的
进一步判断变形性质
3、判断投影中心、标准经纬线：
第三章
1、地图符号：
地图上由不同大小、形状、颜色和结构的点、线、面和文字所组成的图形。
地图图式：
用地图符号和注记表示地图内容时所必须遵循的格式。
包括对各种符号的图形、尺寸、颜色和所代表地物的说明，并附有对注记的字体、字大、字色和图廓整饰的说明。
图例：
在单幅地图或地图集中，常将图上所用的各种符号和注记及相应的文字说明印制在图上的适当位置上，以方便读图，这种对符号的说明叫图例。
二、地图符号的特征
1.符号应与实际事物的具体特征有联系，以便于根据符号联想实际事物；
2.符号之间应有明显的差异，以便相互区别；
3.同类事物的符号应该类似，以便分析各类事物总的分布情况，以及研究各类事物之间的相互联系；
4.简单、美观、便于记忆、使用方便。
设计时应注意：
综合抽象性、系统性、约定性、传递性、时空性
地图符号设计原则（展开）：
•适应地图主题与用途：
•图案化：
•逻辑性：
形式和内容有内在联系；图形大小，线划粗细、虚实应能反映地物质量和数量的特征；图形大的、线划粗的则表示质量和数量等级高的。
如：
虚线表示：
①.地下的（隧道、管线）；
②.不稳定的（时令路、时令湖）；
③.不准确的（未实测的、草绘的）；
④.无实物可见的（境界线、海空航线）
系统性：
利用符号构成要素的某种相同或相似作为类的标记，自成体系。
对比和协调：
如街道与公路、路与桥、桥与隧道相连，宽度应一致；居民地图形符号应与道路有正确配合。
色彩象征性：
应与自然色和社会观念相近。
考虑视力、制印条件：
以视力介于0.8—1.0的人作标准。
考虑制印条件及成本。
考虑符号标准化和一体化：
尽量用国内和国际通用符号，实现符号的规范化、标准化；
地图符号的作用：
•保证所表示的地物具有较高的定位精度；
•便于对地理事物进行不同程度的抽象、概括和简化，保证地图的清晰易读；
•赋于地图以强大的表现力：
–可表现宏观地物，也可表现细小而重要的地物；
–可表现具体的也可表现抽象的事物；
–可表现有形的也可表现无形的事物；
–可表现现有的也可表现过去或将来的事物；
–可反映事物的外形，也可表现事物的内在性质；
–可表示平面地物，也可表示立体事物。
•建立地理事物的空间模型，用以表示无法观察的地理现象。
3、地图符号的分类：
按图形特征分类可分为：
几何符号、文字符号、象征符号和透视符号。
按符号和所表示的比例关系分为：
依比例符号、半依比例符号和不依比例符号。
按符号所表示制图对象的地理特征量度分为：
定性符号、定量符号、等级符号。
按符号所表示制图对象的空间分布状态分为：
点状符号、线状符号、面状符号。
4、地图符号的量表：
地图符号所表示的地理空间信息，可采用心理物理学常用的量表法进行度量，以利于制图数据的处理。
按照事物现象的数量特征及其属性，地图符号的量表法可分为定名量表、顺序量表、间距量表和比率量表。
看书P77符号可表示的信息种类，考虑心理物理学常用的量表法。
•定名量表：
符号只表示对象的性质，不表示其数量。
•顺序量表：
符号可表示对象的相对等级，无绝对数量概念，无计量起点。
•间距量表：
符号可反映对象之间的数量间距（数量差值），无固定的绝对零点。
•比率量表：
以制图对象数据的起点为基础，按某一比率，对对象进行排序，能反映对象的数量的变化。
5、1967年法国贝尔廷领导的图形实验室经过多年探讨，提出是形状、尺寸、方向、明度、色彩和密度的差别改变了图形外观，称为视觉变量。
视觉变量由哪些元素组成？
位置、形状、尺寸、色彩、网纹、方向。
6、视觉变量的视觉感受效果：
整体感与选择感、等级感、数量感、质量感、动态感、立体感。
7、地图符号设计的基本原则：
形状要图案化；种类要简化；符号要有对比协调性；符号要有逻辑系统性；图形色彩要有象征性；总体要有艺术性。
8、影响地图符号设计的因素：
地图内容、区域资料特征、视觉要求、使用要求、制作与成本。
9、色彩的概念：
色彩是光作用到人眼刺激视神经而产生的感觉。
一切色彩分为两大类：
一是非彩色称消色；二是除消色之外的彩色。
色彩感觉效应的应用（地图符号的色彩设计）
（1）地图色彩符号设计的基本要求：
主题突出、层次分明、内容清晰、色彩协调。
对比性与协调性的统一。
用色既要使图，易于对比、容易区分、层次清楚，又要照顾图面的协调和美观。
2）地图符号色彩应用要点：
注意色彩的协调性与对比性的统一：
互补色或对比色对比强烈，协调性较差；同种色或类似色（间色）协调性较好，对比性较差；用间色会显得协调些，用互补色则突出差别。
大面积普染色要浅淡些、亮些，小面积点状符号和线条要浓厚些；冷色要淡些，暖色要浓些；主题、主要的要素用色要鲜艳些；次要的、非主题要素和底色用色要浅淡、朴素。
色相变化常用于表示制图对象类别和质量差别,亮度变化常用于表示数量变化。
暗色一般表示数量指标大的，亮色表示数量指标小的。
纯度（饱和度）的变化常用于表示制图对象指标的变化。
纯度愈大表示数量愈多。
纯度与色相结合也可表示质量的变化
地图符号的设计方法:
①形状设计：
简单、形象、生动、富于联想、组合变化。
②方向设计
③结构设计：
填充、组合
④符号颜色的设计⑤符号大小的设计
第五节地图注记
一、注记的作用
地图上的文字和数字总称为地图注记。
地图注记是地图内容重要组成部分。
没有注记的地图只能表达事物的空间概念，不能表示事物的名称和质量数量特征。
地图注记的功能：
表明制图对象；标明制图对象属性；说明性功能。
11、地图注记的构成元素：
字体（形）、字级（尺寸）、字色（色彩）、字距等。
第四章
地图概括的实质是通过地图概括，正确地解决上述的矛盾的对立统一的过程。
地图概括的定义：
根据地图的用途、比例尺和区域特点对地图内容进行选取和化简、概括和综合的过程。
以突出地表现制图区域中主要的、本质的基本特征。
二、影响地图概括的因素
1.地图的用途和主题
编制地图的目的与任务不同，需要在图面上反映空间数据的广度和深度也不同，因此地图的用途是地图概括的主导因素。
地图的主题决定某要素在图上的重要程度，因而也影响地图概括。
同一种地理要素的选取也受地图主题的影响。
2.地图比例尺
地图比例尺是决定地图概括数量特征的主要因素。
比例尺限定了制图区域的幅面，限制了图上能表示要素的总量，因而也决定了要素数量指标的选取。
地图比例尺的变更，也制约着图上地物的质量特征。
3.制图区域的地理特征
不同区域具有景物各异的地理特征。
例如我国江南水网地区，由于河网过密，势必影响其它要素的显示，因此在制图规范中需要限定河网密度，一般不表示水井、涵洞。
在我国的西北干旱区，河流、井、泉附近成为人们生活和生产的主要基地。
制图规范规定必须表示全部河流、季节河和泉水出露的地点。
4.制图资料（数据质量）
地图概括的过程都是以空间数据为基础的。
数据的种类、特点及质量都直接影响地图概括的质量。
制图时若资料收集完备和准确，则有利于地图概括方法的选择。
空间数据的形式也会对地图概括的过程和方法产生影响，手工制图时，数字数据必须改变或创作成草图以后才能参与编图。
5.符号样式及大小（图解限制）
符号最小尺寸受人眼分辨力的影响
符号最小尺寸受制印技术的影响
符号最小尺寸受绘图介质不同所制约
6.制图者的主观意志与技术
三、地图概括的原则
1.符合地图的用途和主题要求
2.保持地图清晰易读且内容完备
3.保证一定的地图精度
4.反映制图区域的地理特征
地图概括的步骤
分类和分级：
将地理空间中数量众多、纷繁陈杂的地理事物，经分析归纳、整理归类，使复杂的事物变得简单明了。
取舍与简化：
包括内容的取舍和图形的化简两方面。
经取舍和化简后，才有可能在有限的制图空间中，表达区域的基本特征。
符号化：
本身也是概括的过程。
把同一类、同一等级的外在表现不尽相同的事物与现象，用同一种符号表示。
二、地图载负量
衡量地图上地图内容的多少，目前使用最普遍的标志是地图载负量。
1、基本概念
地图载负量也称为地图的容量，一般理解为地图图廓内符号和注记的数量。
地图载负量分为两种形式：
面积载负量和数值载负量。
面积载负量：
指地图上所有符号和注记的面积与图幅总面积之比，规定用单位面积里符号和注记所占的面积来表达。
例如23，是指在每平方厘米面积里符号和注记所占的面积平均为23mm2。
数值载负量：
面积载负量是衡量地图容量的基础，但作业中不好掌握，为此，需要把它转换为另一种形式，即单位面积里的个数。
在讨论载负量时，还必须研究另外两个概念：
极限载负量：
地图可能达到的最高容量，这可以看成是一个阈值，超过这个限量，地图阅读就会产生困难。
这个阈值同制图水平、印刷水平和表示方法都有密切联系，随着各种水平的提高，这个值可在一定限度内向上浮动。
适宜载负量：
实际操作中不能使所有的地图图面上都达到极限载负量，那样就没有地区对比可言了，也就失去了地区特征。
因此必须根据地图的用途、比例尺和景观条件确定该图适当的载负量.
极限载负量同地图比例尺之间的关系可为：
①随着地图比例尺的缩小，极限载负量的数值会增加。
②极限载负量的值会有一个限度，当比例尺小于l:
100万时，其增加已经很缓慢，到1：
400万逐渐趋于一个常数（阈值）。
③在面积载负量达到一个常数的条件下，通过改进符号设计，提高制图和印刷技能可以增加所表达的地图内容。
1、城市居民地平面图形化简的原则
（l）正确反映居民地内部通行情况
在选取街道时应选取下面的街道：
选取连贯性强，对城镇平面图形结构有较大影响的街道；
选取与公路，特别是两端都与公路连接的街道；
选取与车站、码头、机场、广场、桥梁及其他重要目标相连接的街道；
再根据街道网的密度、形状等特征要求，补充其他街道。
在选取街道时先应选取主要街道，再选取条件好的次要街道。
（2）正确反映街区平面图形的特征
街道网确定了街区的平面图形。
舍去街道，等于合并街区，它不但可能改变街区的形状，也可能改变街道与街区的面积对比。
选取街道时，应注意保持街区平面图形特征。
对于构成矩形街区的矩形格状街道网应注意选取相互垂直的两组街道。
对于放射状的结构，应保持收效于中心点、及围绕该点的另一组呈多边形结构的街道。
对于不规则的街道网，则不能随意拉直街道，以免使图形规则化。
（3）正确反映街道密度和街区大小的对比
在街道密集的地段，街道选取的比例较小，但街道选取的绝对量和舍弃的绝对量都比较大；相反在街道稀疏的地段，街道选取的比例较大，但其选取数量和舍弃数量都比密集地段小。
这样就能符合选取的基本规律，既保持街道的密度对比，又能保持街区的大小对比。
（4）正确反映建筑面积与非建筑面积的对比
（5）正确反映居民地的外部轮廓形状
第五章
普通地图是表示自然地理和社会经济一般特征的地图，它并不偏重某个要素。
主要表示水文、地形、土质植被、交通网、居民点和境界线七大要素。
普通地图按内容的概括程度，区域及图幅的划分状况等分为地形图和地理图。
第一节我国国家基本比例尺地形图概述
一、八种基本比例尺地形图
我国把1：
5000、1：
1万、1：
2.5万、1：
5万、1：
10万、1：
25万、（原1：
20万）、1：
50万、1：
100万八种比例尺的地形图定为国家基本比例尺地形图。
地形图的内容包括有：
水文、地形、土质、植被、居民地、交通线和境界线。
地形图的特点：
（1）内容详细，
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