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地图学复习提纲
第1章绪论
§1地图的基本概念
1\地图是按照一定的数学法则，将地球表面（或其他星体）上的空间信息，通过科学的概括综合，运用符号系统以可视化、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，用以传递、模拟和认知它们的数量、质量在时间和空间上的分布规律和发展变化。
2\地图的基本特征
地图必须遵循一定的数学法则；
地图必须经过科学概括；
地图具有完整的符号系统；
独特的传输信息的通道（严密的数学法则科学的制图综合完美的符号系统地理信息的载体）地图效果：
可量测性、可比性清晰性、一览性直观性、易读性传递性、持久性
3\地图的优势（相对于航片和卫片）
•采用简化、抽象等手段、可更清晰的表示地表现象
•可根据需要突出表示三角点、水准点和泉水等地表上形体较小但较重要的地物
•对不易识别的事物现象可加以注记明确表达
•易于表达地表上一些受遮挡的地物。
•可清楚表达行政区划界线、居民地人口数等许
4\地图构成要素:
①地理要素（图形要素）—地图上的主体，用地图符号表示.②数学要素—地图坐标、投影、比例尺、控制点等.③图边要素（辅助要素）—润滑剂
5、地图分类（前两种）
按地图的图形内容分类：
①普通地图：
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。
按内容概括程度，
区域及图幅的划分状况等可分为地形图和地理图。
②专题地图：
着重表示一种或几种主体要素及它们之间互相关系的地图。
按内容可分为自然地理图、人文社会经济图和其他地图（航海图、航空图）。
6、地图的功能：
认知，模拟，传递，感受，载负
§2地图学的概念及学科体系
1.地图学的概念
地图学：
是以地图信息传递为中心的、探讨地图的理论实质、制作技术和使用方法的综合性科学。
2、地图学的研究内容与分支科学：
理论地图学技术地图学应用地图学
3、地图学与相关学科：
地理信息学（Geomatics）是利用各种现代化方法来采集、量测、分析、存贮、显示、传播和应用于地理和空间分布有关的数据的一门综合和集成的信息科学和产业实体，是测量学、地图学、遥感学、计算机图形学、卫星定位技术、专家系统与现代通讯技术等的有机结合。
§3地图制作方法
注：
地图成图的基本方法
•实测成图
•编绘成图（包括遥感制图、机助制图）
1、传统实测成图：
①概念：
–在大地测量的基础上，利用国家大地控制网和国家高程控制网，通过实地测量而制成地图的方法。
②流程：
–图根控制测量?
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地形测量?
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内业制图?
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制版印刷
2、传统编绘成图①地图：
设计包括制图区域地理特征研究、制图资料选用、地图内容及表示方法确定、数学基础确定、图式符号设计、地图概括指标确定和作业方案制定等工作。
②原图编绘包括编稿资料图复制晒蓝、数学基础展绘、地图内容转绘、地图内容概括综合等。
③出版准备对编绘原图复制晒蓝，按编图大纲要求分色清绘或刻绘，分别制作出版原图、分色样图和试印样图，为地图制印工作提供原始图件和作业参考图。
④地图制印利用出版原图在预制铬胶感光版上晒制印刷金属版，再到胶印机上套印，复制印刷出大量彩色地图。
3、遥感制图法①概念：
利用遥感图像数据资料，通过图像处理和分析，用于制作或更新地图特别是专题地图的新技术方法，是当代地图制图技术的发展方向之一。
②特点：
快速成图，也突破了地图智能是较大比例尺图缩编较小比例尺图的束缚。
③流程：
–遥感图像资料获取–遥感图像处理–专题要素信息识别与提取–地理地图编绘与专题要素转绘
4、计算机地图制图法①数字地图测图–数字地图测图是目前实测成图的主要方法和发展方向。
–不足：
费用较大、人员素质要求较高、系统可靠性需再提高–流程：
数据采集?
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数据处理?
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图形编辑?
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图形输出②数字地图制图–数字地图制图系统由数字化仪、计算机、自动绘图仪等硬件和控制硬件运作的各类程序软件组成。
–流程：
编辑准备?
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数字获取?
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数据处理?
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图形输出?
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地图制印
§4地图学发展简史与进展
1、中外地图发展史
①西晋裴秀“制图六体说”禹贡地域图②裴秀——贾耽——朱思本计里画方③古希腊托勒密《地理学指南》④墨卡托《世界地图》《地球一览》墨卡托投影（等角正轴圆柱投影
2、兆域图——目前世界上已发现的最早的地图。
中国不仅有最早编制的地图，而且还创建编图的一套理论，这就是裴秀的“制图六体”：
3、分率：
比例的量度；准望：
准确的方位；道里：
道路的里程；高下：
高度的水平量度；方斜：
对角距离的决定；迂直：
曲线的直线量度；
4、裴秀－贾耽－朱思本是元代前杰出的三大著名地图学家
5、现代地图学理论：
地图信息论；地图传输论；地图符号学；地图模型论；地图认知论；地图感受论
第二章地图的数学基础
数学基础：
是指图上各种地理要素与相对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。
包括坐标、高程、地图比例尺、地图投影。
§1地球椭球体与大地控制
1、地球物理表面
①水准面：
当海洋静止时，自由水面与该面上各点的重力方向（铅垂线）成正交。
②大地水准面（一级逼近）：
在众多的水准面中，有一个与静止的平均海水面相重合，并假想其穿过大陆、岛屿形成一个闭合曲面。
大地水准面是一个起伏不平的重力等体面——地球物理表面，所包围的形体为大地体。
2、地球数学表面
地球椭球体（二级逼近）：
假想将大地体绕地轴飞速旋转，形成一个表面光滑的球体。
地球椭球体三要素：
长半轴a（赤道半径）短半轴b（极半径）椭球的扁率f=（a-b）/a
3、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，并求出两者各点之间的偏差，从数学上给出对地球形状的三级逼近。
4、参考椭球体（三级逼近）：
与局部地区大地水准面符合的最好的一个地球椭球体。
5、我国以前使用或正在使用椭球体：
1953年前海福特椭球体；1953年后克拉索夫斯基椭球体；1980年后GRS75椭球体
6、大地控制:
确定地面点在地球椭球体上的的位置。
平面位置、高程
7、地面点的表示
①球面上的地理坐标（经纬度）：
天文经纬度天文经度本初子午面与过观测点的子午面所夹的二面角；
天文纬度过某点的铅垂线与赤道平面之间的夹角。
大地经纬度大地经度L过参考椭球面上一点的大地子午面与本初子午面之间的二面角；
大地纬度B过参考椭球面上一点法线与赤道面的夹角。
地心经纬度地心经度=大地经度
地心纬度参数椭球体面上任意一点与椭球体中心的连线与赤道面之间的夹角。
②平面上的直角坐标系：
1954北京坐标系：
克拉索夫斯基椭球体，坐标原点苏联玻尔可夫天文台->北京原点。
1980国家坐标系（高斯投影）：
GRS75参考椭球体，坐标原点为西安原点（陕西省泾阳县永乐镇）
2000年国家大地坐标系：
原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。
③高程：
高程系：
1956年黄海高程系水准原点：
青岛观象山72.289米
1985年国家高程基准水准原点：
青岛观象山72.260米
8、大地控制网
平面控制网：
确定控制点的平面坐标（大地经纬度）以三角测量或导线测量来完成
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
§2地球比例尺
1、地图比例尺的含义：
表示地球和制图区域缩小的程度。
地图比例尺的精确定义：
地图上沿某方向的微分线段和地面上相应微分线段水平长度之比。
2、比例尺的表示形式
①数字比例尺：
优点：
简单易读、便于运算、明确缩小概念
②文字比例尺：
优点：
单位明确、计算方便、较大众化。
③图解比例尺：
直线（优点：
–可直接读出长度值而无需计算–避免因图纸伸缩而引起误差精度）、斜分、复式
3、比例尺的作用
.决定着地图图形的大小
.反映地图量测精度
.决定着地图内容的详细程度。
4、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。
§3地图投影概述
1、地图投影的概念
地图投影就是在球面与平面之间建立其经纬度与直角坐标函数关系的数学方法。
其实质是研究将地球椭球面上的经纬线网按照一定的数学法则转移到平面上的方法及其变形问题。
2、地图投影的基本方法
①几何投影（透视投影）：
假想地球是一个透明体，光源位于平均发展速度，把球面上的经纬度投影到平面上，得一张球面经纬网。
（方位投影、圆柱投影、圆柱投影）
②数学解析法：
按照某些条件用数学分析法确定球面与平面点与点之间一一对应的函数关系。
（条件投影）
3、地图投影的变形
长度比：
设地球球面上有一微小线段ds,投影到平面上为ds，平面上微小线段与球面上相应微小线段之比，做长度比。
长度比是一个变量，不仅随着点的位置不同而变化，还随着方向的变化而变化。
长度比是指某点某方向上微小线段之比。
长度变形：
长度变形即长度比（¦Ì）与1之差，用V表示V=μ-1。
长度变形有正负之分，长度变形为正，表示投影后长度增加；长度变形为负表示投影后长度缩短；长度变形为零，则长度无变形。
面积比：
投影平面上的微小面积dF’与球面上相应微小面积dF之比。
面积比是个变量，它随点位置不同而变化。
面积变形：
面积比与1之差
面积变形有正有负，面积变形为零，表示投影后面积无变形，面积变形为正，投影后面积增加；面积变形为负，投影后面积缩小。
角度变形：
投影面上任意两方向线所夹角与球面上相应两方向线夹角之差。
过一点可以做许多方向线，每两条方向线均可以组成一个角度，这些角度投影到平面上之后，往往与原来的大小不一样，而且不同的方向线组成的角度产生的变形一般也不一样。
4、地图投影变形的分布规律
任何地图都有投影变形；
不同区域大小的投影其投影变形不同；
地图上存在没有变形的点（线）；距没有变形的点（线）越远，投影变形越大，反之亦然；
地图反映的实地面积越大，投影变形越大，反之越小。
5、地图投影的分类
按变形性质分类：
等角投影等积投影任意投影
按构成方法分类：
按承影面的形状分类：
方位投影、圆锥投影、圆柱投影
按承影面与地轴的关系分类：
正轴投影、横轴投影、斜轴投影
按承影面与地表的关系分类：
切投影、割投影
按投影条件分类（非几何投影）：
伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影、多圆锥投影
6、方位投影：
等变形线以投影中心为圆心呈同心圆分布。
•正轴等积（距）方位投影－－南北两极图
•横轴等积（角）方位投影－－东西半球图
•斜轴等积方位投影－－海陆半球图、中国政区图
•斜轴等距方位投影－－航空图
7、圆锥投影：
等变形线：
以投影中心为圆心呈同心圆分布。
正轴时等变形线平行于纬线。
①正轴等角割圆锥投影－－小比例尺地形图②正轴等积割圆锥投影－－中国政区图
8、墨卡托投影－－正轴等角切圆柱投影；经纬距变化规律：
纬距从赤道向两极逐渐扩大；•特性：
等角航线投影为直线；•用途：
制作航海图、赤道附近国家（地区）地图
9、通用横轴墨卡托投影——横轴等角割圆柱投影–以横轴椭圆柱面割于地球椭球体的两条等高圈，按等角条件，将中央经线两侧各一定范围内的地区投影到椭圆柱面上，再将其展成平面而得。
又称UTM投影。
10、空间斜轴墨卡托（SOM）投影：
SOM投影是使圆柱与球面相切于星下线（星下点的连线）而成的；由于地球的自转，以及卫星沿轨道运动，因此该投影不仅是地面点坐标的函数，也是
时间的函数。
随着时间的变化，圆柱与地球两轴的关系也在发生变化。
11、高斯－克吕格投影：
横轴等角切（椭）圆柱投影。
·中央经线和赤道相互垂直。
·经线为凹向并对称于中央经线的曲线，纬线均为以赤道为对称轴的向两极弯曲的曲线，经纬线成直角相交。
·角度没有变形。
中央经线长度比等于1，其余经线长度比均大于1，长度变形为正，距中央经线愈远变形愈大，最大变形在边缘经线与赤道的交点上。
·面积：
距中央经线愈远，变形愈大。
12、我国大于1：
100万的地形图都采用高斯克吕格投影。
1：
2.5万－1：
50万采用6°分带，1：
1万及大于1:
1万图采用3°分带。
我国1：
100万地形图所采用的投影为正轴等角圆锥投影。
§4地图投影的辨认
1.通过判别经纬网的形状确定投影类型
以正轴投影为例
方位投影：
纬线是同心圆经线是交于同心圆的直线束。
圆柱投影：
经纬线都是平行直线。
圆锥投影：
纬线是同心圆弧，经线是放射状直线。
正轴圆锥投影和正轴方位投影的区分：
1）量算相邻两条经线的夹角与实地经差是否相等；
2）分析制图区域所处的地理位置；极地一带为方位投影，中纬度地带为圆锥投影。
2.根据经纬距的变化规律确定投影变形性质
–量测和分析纬线间距的变化
确定为圆锥投影，则只需量出一条经线上纬线间隔从投影中心向南北方向的变化即可判别变形性质：
相等为等距投影，逐渐缩短为等积投影，逐渐扩大为等角投影，中间变大而两边逐渐变小为等积割圆锥投影，中间缩小而南北两边变大为等角割圆锥投影影。
–观察和分析经纬线网形状
a.同纬度带内梯形面积不等的投影肯定不是等积投影
b.经纬网不是处处正交的投影不是等角投影.
c.投影为直线的经线（中央经线）上纬距不等的投影肯定不是等距投影.
d.要把判别经纬网形状和必要的量算工作结合起来，另外，量算时应考虑制图和印刷误差.
–对数字地图，可利用软件来直接显示投影的各种属性
3.通过简单的量算确定投影参数
4.间接判断：
从投影选择的角度考虑
§5地图投影的选择
1.选择投影的一般原则
a.经纬网形状简单b.制图区域内变形较小，且分布均匀c.投影的标准点或线位于制图区域中心d.投影中心、中央经线位于制图区域中心
2.影响投影选择的基本因素
地图内容及其用途:
–航空、航海、洋流——行政区划、土地利用–城防、雷达–教学、文宣
制图区域大小
–大范围：
主要依据区域
地理位置和地图用途
–小范围：
选择灵活性大
制图区形状和地理位置
–近似圆形的地区
–南北向延伸的地区
–中纬度东西向伸展区
–赤道附近东西向伸展区
§6复杂投影：
1.伪投影
.伪投影：
一般是指在正轴简单投影的基础上，保持纬线的形状不变，而经线改变为对称曲线，以满足某种投影条件的投影。
（1）伪圆锥投影——彭纳投影
.等积投影，同纬度带球面梯形面积相等
（2）伪圆柱投影——桑逊投影
.等积投影，赤道和中央经线是两条没有变形的线，离开这两条线越远，长度、角度变形越大
（3）伪圆柱投影——摩尔威特投影
–等积投影。
2.多圆锥投影
.狭义的多圆锥投影–是指用多个不同锥顶角的圆锥与地球相切，并获得若干以各标准纬线为中心的投影带，然后将这些投影带沿着某一经线连接起来。
由于圆锥顶点不是一个，所以纬线投影为同轴圆弧。
.广义的多圆锥投影–即指纬线为同轴圆弧的投影。
（1）普通多圆锥投影–用途：
世界政区图
（2）等差分纬线多圆锥投影
第三章地图语言：
地图的符号系统
1、什么是地图符号
①地图符号是一种物质的对象（图形），它用来代指抽象的概念，这种指代以约定关系为基础。
具有空间特征、视觉符号，地图的图解语言，由图形和文字组成。
②广义：
指表示地表各种事物现象的线划图形、色彩、数学语言和注记的总和，也称地图符号系统。
图解语言（地图符号）写出语言（色彩和地貌立体表示）自然语言（名称注记）数学语言（比例尺、投影、方向）
③狭义：
在图上表示制图对象的空间分布、数量、质量等特征的标志、信息载体。
线划符号、色彩图形、注记
2、地图符号的优点*
–大大简化了物体的图形——提高清晰度、增加了载负量；
–能根据需要显示小而重要的物体；
–能显示相互重叠的物体和现象；
–能显示要素的定性和定量特征；
–能显示不能直接看到的自然和社会现象。
–使地图更直观、形象
3、地图符号的分类
①按制图对象的空间分布状态：
点状符号、线状符号、面状符号、体积符号（等高线）
②按地图符号和所表示对象的比例关系：
依比例符号、半依比例符号、不依比例符号
③按地图符号的图形特征：
几何符号、文字符号、象形符号、透视符号。
④按地图符号的视觉含意：
抽象符号（用几何色彩和形状特征表示的符号）形象符号（对应于空间事物形状特征的符号）
⑤按地图符号的视点位置：
正形符号、侧形符号、象形符号；作用：
定位符号、说明符号、注记符号
⑥符号与地理特征量度：
定性符号（表示地理要素类别、性质的地图符号）定名量表；定量符号（依据某种比例关系来表示地理要素的数量指标的地图符号）间隔量表、比率量表；等级符号（表示地理要素顺序等级的地图符号）顺序量表
4、地图符号的量表
心理上的度量方法，描述空间数量特征
①定名量表使用定性关系，根据代表忏悔进行定名，众数是佳的数九寒字统计量，以群体中出现频率最大的类别定名。
②顺序量表按某标志把事物现象数组进行排序，表示相对等级。
（如大中小、优良中差）
③间距量表区分空间数据量的差别，常用的统计量是算数平方根，而描述数据的平均值离散度是标准差。
④比率量表和间距量表一样，按已知数据的间隔排序，但成比率化，实际是间距量表的精确化。
5、地图符号的视觉变量
地图上引起视觉变换的基本图形、色彩因素，是地图符号的基本元素。
位置变量符号在地图上的定位或线。
形状变量符号外形。
如点状、线状、面状符号
尺寸变量是组成不同形状的符号在量度上的变量。
如直径、长宽、高、面积
方向变量符号方向的变化。
适用于长形或线状的符号。
颜色变量最广泛、区别最明显的一种视觉变量。
用色相（常不用于点、线状符号）、亮度、彩度
网纹变量一人符号或面积内部对线条或图形记号重复交替使用。
线划、点状、混合网纹
6、视觉变量的视觉感受效果
•①整体感•②选择感•③质量感–④•数量感–⑤•动态感–⑥•立体感–
7、地图符号设计的基本原则
.形状图案化：
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。
.种类简化：
——清晰性
.符号要有对比协调性
.符号要有逻辑系统性
.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
.适应性：
不同地图类型和使用者要求不同
8、地图符号设计的影响因素：
①、地图内容
②、区域资料特征
•空间特征：
•测度特征：
•质量特征：
•外形特征：
•逻辑特征
③、视觉要求
•视力：
视错觉：
•同样的图形在不同条件下产生视错觉：
④、使用要求
•编图目的及用途：
科研参考：
抽象的几何符号，淡雅精细；一般性服务：
说明性的象形符号，鲜艳醒目
•使用方式：
阅读距离和时间不同:
桌面用途墙面挂图携带式地图
⑤、制作与成本
•制作的三种方式:
–选用符号库–自行用软件制作–手工绘制
•制印能力——能绘、能印，清晰美观–线粗：
0.1mm–圆点：
0.2mm–注记：
1.75mm
•经费核算：
颜色样式适中
⑥、习惯标准
•标准:
–普通地图：
沿用标准符号或至少与之近似–专题地图：
无标准化规定
•习惯:
–习惯色：
蓝色（水系），绿色（植被）–习惯象征
9、地图注记类型
地图注记是地图符号的一种，能起定位的作用，是将地图信息在制图者和用图者之间进行传递的重要方式。
具有表明制图对象、标明制图对象属性、说明性功能。
类型：
名称注记：
说明各事物的专有名称
说明注记：
说明事物的种类、性质和特征
数字注记：
说明事物的数量特征
图幅注记：
说明地图的编制情况
10、地图注记配置方式：
①基本原则：
明确标明被注对象，尽量排列在空白处，不压盖切断其他线划或注记，并能反映被注地物的空间分布特征
②点状符号的注记：
水平字列；线状符号的注记：
水平、垂直、雁行或屈曲字列；面状符号的注记：
雁行或屈曲字列
11、地图色彩
①.地图符号色彩设计的基本要求
–主题鲜明、层面丰富、内容清晰、色彩协调、表现力强。
（对比性和协调性）
②.色彩三要素的设计
–色相的选择与设计：
表示制图对象的类别和性质。
需注意习惯用色。
–亮度的设计：
决定清晰性和易读性，表示制图对象的数量特征。
–纯度的设计：
表示制图对象的数量特征和质量特征。
③.地图符号色彩的配合类型
–同种色的配合：
将某色相逐渐变化其亮度或纯度，分成不同色级，其协调性最好，但对比性最弱；
–类似色的配合：
色环上凡相差在90度范围内的各色都含有共同色素，其配合协调性较好，但对比性较弱；
–对比色的配合：
色环上任一色和其相隔90度以外180度以内各色为对比色，其配合对比性较好，但协调性较弱。
–原色的配合：
为对比色特例（三原色的三种或两种原色配合），其对比强烈、单纯质朴、但协调性较弱。
–互补色的配合：
为对比色配合特例，即色环上相差180度相对的两色配合，其对比性最强，而协调性最差。
–综合色的配合：
同时运用两种以上的色彩配合类型。
④.地图设色
–底色：
起衬托或背景作用
–主区色与邻区色：
拉大反差，突出主区
–主区内各子区色：
各区协调，在变化中求统一
质别色：
表示要素的定性特征
–一个色相代表一种或同类性质
–尽量设置接近或象征物体的色
–色相应便于分类或分区
色级色：
表示要素的定量特征
–色级数目取决于定量特征的分级数（通常分为6－8级）
–色级的色相、亮度或纯度的变化应与要素的数量变化相适应
–色级的变化要有渐变性
第四章：
地图概括
1、地图概括：
根据地图的用途、比例尺、制图区的景观特征，选取和强调主要的、带有规律性和典型性的，舍掉次要的、非本质的，在有限的图面上，以图形表示出制图区域的基本特征和制图现象主要特点的过程。
2、正确处理和解决两个方面的矛盾
a.地图的详细性和概括性的矛盾
b.地理各要素的几何精度与地理适应性的矛盾
3、取舍和化简是地图概括的主要手段
取舍：
从大量地物中重点地选择一部分要素，在地图上着重表现；非重要的要素舍去，不在地图上表现。
化简：
对选取要素在保证其地理特征的前提下，对形状、数量、质量的简化
4、地图概括的影响因素
a.地图的用途和主题：
地图用途决定了地图概括的方向（有目的的概括）
b.地图比例尺
c.制图区域地理特征地图概括必须保证制图区域的基本特征和典型特点不会消失，即体现出地理适应性。
d.数据质量（制图资料）：
地图概括的过程都是以空间数据为基础的；制图资料的质量是正确概括的基础
E.符号样式和大小-地图是以图形符号来表示各种事物和现象的-符号的形状、尺寸、颜色和结构的直接影响：
f.制图者
地图概括是人们制作地图的一种主观过程；编绘者对客观事物的认识程度对制图概括起着决定性作用，制图者决定着地图概括的质量提高制图者的综合素质，是提高地图质量的重要保证
5.地图概括的原则：
地图概括的原则就是要全面、系统、综合地考虑各影响因素对地图概括的作用，从而确定不同的地图概括标准。
①符合地图用途的需要:
a.地图用途是地图内容概括的依据；b.每幅地图均有自身特定的用途，地图内容的取舍必
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