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地图学基础知识

地图学：

第一章：

现代地图学概论

地图定义：

按照严密的数学法则，并使用特定的符号系统把空间事物抽象地表示在平面或者球面上，并且其还具有传输事物信息的一种图形

地图的基本特性：

1、严密的数学法则

2、科学的地图概括

3、特定的符号系统

地图的组成要素：

1、数学要素

确定地理要素的空间位置，“骨架”作用，大地控制点、比例尺、经纬网

2、地理要素

地图根据制图要求表达的内容（内容要素），

自然要素：

水系、地形、土质植被

社会经济要素：

居民地、交通线，

用图形表示，“图形要素”

3、辅助要素

图名图号、图例、文字说明等

4、现代地图还包括技术设备和技术操作

地图的功能

1、信息载负功能

2、信息传输功能

3、客观模拟功能

4、认知与感受功能

现代地图分类

（一）按地图功能和内容分类

按地图功能分类，普通地图、专题地图、专用地图、特种地图

按地图内容分类，普通地图、专题地图（主要方法）

普通地图：

同等详细程度全面表示地面上主要的自然和社会经济现象的地图，可分为地形图和地理图。

专题地图：

着重表示一种或几种自然或社会经济现象的地图

（二）按地图比例尺分类

大比例尺地图（>=1：

10万），地市规划

中比例尺地图（大于1：

100万，小于1：

10万），国家或省级规划

小比例地图（1：

100万以及更小比例尺），教育普及

第二章：

制图框架与成图方法

一、地图成图方法：

实测成图法、编绘成图法

地理空间信息特征：

空间特征、时间特征以及属性特征

大地水准面：

假定在重力作用下海水面静止时的平均水面，并假设此面穿过穿过大陆与岛屿，连续扩展形成处处与铅垂线成正交的闭合曲面

大地水准面高低起伏，地球内部物质密度不均，起伏不定的重力等位面，又称地球物理表面

平均海水面为椭球体面，地球数学表面

地理坐标系：

空间参照系是测量空间点坐标位置的一种度量衡制

地球表面点坐标的确定包括两方面内容：

1、地面点在地球椭球体面上的投影位置，采用地理坐标系

2、地面点到大地水准面的垂直距离，采用高程系

天文经纬度：

天文经度：

首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：

过参考椭球面上某一点的大地子午面与首子午面之间的二面角

大地纬度B：

大地纬度是指过参考椭球面上某一点的法线与赤道面的夹角

地心经纬度：

地心经度等同于大地经度，

地心纬度是指参考椭球体面上的任意一点和椭球体中心连线与赤道面的夹角

地图学中常用。

大地坐标系：

经纬度采用大地经纬度

大地高度H：

地面点沿法线到标准椭球面的距离

参心坐标系

参心坐标系：

地球椭球体短轴（即Z轴）通过地心，指向地极原点，X轴在大地起始子午面内与Z轴垂直指向纬度为0的方向，Y轴与X、Z轴成右手法则

我国曾采用54坐标系（克拉索夫斯基椭球体），80坐标系

地理纬度为地面法线与赤道面的夹角

地心纬度为半径（地面点与地心连线）与赤道面的夹角

高程系

绝对高程系：

地面点到大地水准面的垂直距离

相对高程系：

地面点到任何一个水准面的垂直距离

1956年1956黄海高程系

1987年启用1985国家高程基准

平面坐标系

平面坐标系采用左手笛卡尔坐标系，纵坐标轴为X轴，横轴为Y轴

地图比例尺

比例尺定义：

地图上某线段的长度与实地相应线段的水平长度之比

主比例尺：

地图上无变形的线以及点的比例尺，

局部比例尺：

地图上变形的线以及点的比例尺

比例尺表现形式

1、数字比例尺1：

1万

2、文字比例尺

3、图解比例尺

直线比例尺

斜分比例尺

地图投影比例尺

比例尺作用：

1、比例尺决定图形的大小

2、比例尺决定这地图的测制精度

例：

1mm：

0.5m=1：

5000

3、比例尺决定地图内容的详细程度

传统实测成图法

一、大地控制测量

（一）天文测量

（二）三角测量

（三）导线测量

（四）水准测量

二、地形地物测量

普通测量

航空摄影测量

传统编绘成图法

地图设计与编辑准备、地图编稿与原图编绘、地图清绘与整饰、地图制版与印刷

地图内容的转绘方法

光学投影仪法

照相转绘法

网格转绘法

第三章：

地图投影

地图投影：

研究将椭球体上的经纬网按照一定的数学法则转绘到平面上的方法以及变形问题

变形分类

角度变形、长度变形、面积变形、形状变形

地图投影方法：

几何法：

以平面、圆柱面、圆锥面为承影面，将曲面转绘到平面的方法

解析法：

建立椭球面上的经纬网与平面上经纬线网之间的对应关系。

地球投影的分类

（1）按变形性质分

1、等角投影：

平面上两微分线段之间的夹角与地面上两线段之间的夹角相等，但等角投影的面积变形较大。

2、等积投影：

该投影面积变形较小，但角度以及形状变形较大

3、任意投影

有一定的面积以及形状变形，但面积变形小于等角投影，形状变形小于等积投影。

按承影面分类

1、方位投影：

以平面为投影面，投影面与椭圆体面相切或相割，将经纬线网投影到平面上。

正轴方位投影、横轴方位投影、斜轴方位投影

2、圆锥投影

以圆锥面为投影面，正位（广泛采用）、横位、斜位

特点：

切圆锥投影，切线无变形，相切纬线，为单标准纬线，

割圆锥投影，割线无变形，相割纬线为双标准纬线

3、圆柱投影

以圆柱为投影面，正轴、横轴、斜轴，常采用正轴、横轴切、割投影

4、多圆锥投影

假设有多个圆锥，按预定的间隔套在球体上，将球体上的经纬线网投影到圆锥上后，按照某一经线切开、展平，可得到正轴多圆锥投影。

特性：

赤道和中央经线为互相正交的直线，纬线为同轴圆圆弧，各圆心位于中央经线上，经线为凹向对称与中央经线的曲线。

常用地图投影

1、等差分纬线多圆锥投影

任意多圆锥投影的一种，不等分纬线，赤道和中央经线为相互垂直的直线，赤道比大于1，中央经线比等于1，其他纬线。

。

。

，其他经线。

。

。

，经线间隔随离中央经线距离的增加而递减，极点投影长度为赤道的1/2。

我国境内的角度变形较小，+-44。

位置无角度变形，面积变形也较小，面积比为1的等变形线穿过我国东部。

正切差分多圆锥投影

2、正轴等角圆柱投影

正轴等角圆柱投影（墨卡托投影）：

令一个与地轴方向一致的圆柱相切或割于球体，将经纬线网按等角条件投影到圆柱表面，然后切开、展平，得到墨卡托投影。

特点：

经纬线为相互垂直的直线，经线间隔相等，纬线间隔由赤道到两级逐渐增大，无角度变形，在正轴等角且圆柱投影中，赤道无变形，在割圆柱投影中，两条标准纬线无变形，两条纬线之间变形为负值（无角度变形，航空、航海），大圆航线最经济

3、桑逊投影

将纬线设计为间隔相等的平行曲线，将经线设计为对称于中央经线的曲线。

特点：

纬线长度比为1，经线长度比大于1，距中央经线越远，长度比越大面积变形为0（非洲、南美洲地图）

4、摩尔威特投影

等积性质的伪圆柱投影，面积为地球面积的1/2，赤道长度为中央经线的2倍

5、古德投影

确定若干个经线位置，进行分瓣投影，分瓣伪圆柱投影，减少变形

6、摩尔威特-古德投影

在中低纬采用桑逊投影，中高纬采用摩尔威特投影

我国基本比例尺地形图投影

1：

100万正轴等角割圆锥投影

1：

50万以及更大比例尺地形图，高斯-克吕格投影，（横轴等角切椭圆柱投影）

高斯-克吕格投影分带规定：

1：

50万~1：

2.5万为6。

分带法，1：

1万及以上为3。

分带法，6。

分带法从中央经线起，3。

分带法从1.5度起，

第四章：

地图符号

定义：

地图符号是一种包括点、线、面等的几何图形以及文字的图解语言，可以反映制图现象的时空变化规律

地图符号的作用：

1、地图符号可以显示地物的形状、大小、位置，还能反映事物的质量、数量以及相互关系

2、对地面的物体进行归纳、概括，并表示在图上

3、地图符号能在平面上建立客观现象的空间模型，实现地图信息的有效传输

地图符号的分类

（一）按指代概念的空间分布状态分类

点状符号、线状符号、面状符号、体状符号

（二）按图形特征分类

正形符号、侧视符号、象征符号

（三）比例关系分类

依比例符号、不依比例符号、半依比例符号

（四）按地图符号维数分类

单维符号、多维符号

N=p*（a+b）,p为符号元素，a为几何属性（形状、大小、尺寸、位置），b为外观属性（色彩、纹理、密度）

（五）按静动状态分类

静态符号、动态符号

地图符号的基本变量

（一）静态符号的基本视觉变量

形状变量（构成点的形状）、尺寸变量、方向变量、颜色变量、密度变量

（二）动态符号的基本视觉变量

持续时间变量、变化率变量、顺序变量、阶段变量

（三）声音符号的基本声音变量///

声音位置、音响度、声音频率、声音频率位置、音色、声音持续时间、声音变化率、声音顺序、声音增强/减弱时间

视觉变量的感受功能

整体感、等级感、数量感、质量感、动态感、立体感

地图符号的设计原则

图案化、精确性、逻辑性、系统性、对比和协调性、色彩的象征性、视力与制印条件、印刷和经济效果、计算机制图的需要

地图注记

地图注记：

地图上的文字和数字总称

地图注记作用

1、标识各种对象

2、说明对象属性

3、转译符号含义

地图注记分类

1、名称标记

2、说明标记

3、数字标记

第五章：

地图概括

概念：

根据地图比例尺、地图用途、制图区域特点，采用简明扼要的手段，把空间主要的、本质的信息提取出来，形成新的空间概念的过程，达到地图内容详细性与清晰性、几何准确性与地理适宜性的相互协调与对立统一。

地图概括的影响因素

一、地图比例尺

地图比例尺决定地面的缩小程度，限定了制图区域幅面，也限定了图上要素数量

地图比例尺影响地物的重要程度

地图比例尺缩小，需要对事物进行概括

二、地图的用途和主题

地图用途决定了表示内容的广度、深度、详细程度，还决定了比例尺的大小，为影响地图概括的主导因素，称为目的概括。

三、制图区域的地理特征

制图区域的地理特征是该地的自然以及经济条件，不同区域有着不同的地理特征，这是进行地图概括的客观条件，且不同地区，相同要素的重要性也不同

四、制图资料的质量

地图概括是根据现有的制图资料进行的，制图资料的质量、完整程度都影响着地图概括的质量

五、符号图形的图解限度

若使用大的符号标记，则单位面积内的信息承载量就较小，而若使用小的符号标记，信息承载量就较大，故符号图形的图解限度对地图概括也有一定的影响

内容选取的概念以及方法

内容选取概念：

根据制图的需要，选取重要的、本质的事物表示到地图上，舍去无关的、次要的，选取的顺序为：

从高级到低级、从主要到次要、从整体到局部、从大到小，其中所谓的主要和次要是相对的，视情况而定。

内容选取方法：

（一）资格法

按照数量指标（数量指标资格法）以及质量指标（质量指标资格法）进行选取，

（二）定额法

规定单位面积内的地物数量，进而进行选择

（三）根式定律法

NB=NA*K*C*（MA/MB）^1/2

（四）等比数列法

地图内容概括的概念与方法

内容概括的概念：

地图内容的概括是指对制图事物的质量和数量特征的分析提炼，形成新的地图，减少制图事物的类别和等级

内容概括的方法

（一）分类法

用分类来代替具体的事物表示，并采用概括的分类来替代具体的分类

（二）分级法

用分级来代替具体的事物表示

（三）符号化

用抽象的符号来代替真形符号

图形简化的概念与方法

图形简化概念：

根据制图需要，删除图形中不必要的，保留或适当夸大重要的特征，以保持与地图的表示目的相适应的地图特征

图形简化方法

删除、夸大、移位（自然地物优先）、分割、合并

第六章

普通地图和专题地图

普通地图的分类、特点和用途

普通地图：

全面、均等地表示地面自然环境和社会经济现象一般特征、分布规律与相互关系的地图

普通地图内容：

水系、地貌、土质、境界线、独立地物、植被、居民地、交通线

普通地图分类：

比例尺：

大比例尺地图、中比例尺地图、小比例尺地图

内容性质：

地形图（大中比例尺）、普通地理图（一般为小比例尺）

普通地理要素表示

1、水系“骨架”作用

河流：

河流包括水流、运河、排水渠、灌溉渠，主要表示岸线、水文情况、河床特征、过渡方法以及通航性能

按水流情况分为常流河和时令河

湖泊：

湖泊包括水库，通常表示其常水位岸线以及高水位岸线

湖泊包括稳定湖泊以及时令湖泊

水源：

水源包括水井、泉、坎儿井等

沼泽：

沼泽是经常湿润、泥泞、有积水的地带，分为能通行以及不可通行，能通行还应有沼泽的深度

海

海主要表示海岸线、干出滩以及沿岸地形

2、地貌

地貌指地面高低起伏的形态，又称地形或地势

地貌表示方法

（一）等高线法

等高线是地面高程相等的点投影到平面所成的闭合曲线

等高距：

两条相邻等高线之间的高差

等高线种类

基本等高线、加粗等高线（隔四条）、半距等高线、辅助等高线

（二）分层设色法

在相邻等高线之间涂以不同深浅或色调的颜色来表示地貌形态

（三）写景法

以写景的方法来表示地势的起伏与分布

（四）地貌晕渲法

利用不同色调来表示地势的起伏与分布

3、土质植被

土质：

是地表覆盖层的性质，沙地、戈壁等，沼泽属于水系，同时也属于土质

植被：

是地表植物覆盖层的总称

4、居民点

居民点又称居民地，是人们进行各种活动的场所，分为城镇以及乡村居民点

5、交通线

交通线是连接各大居民地的纽带，也是地面定位和导向的重要指标，主要分为公路以及铁路

6、境界线

境界线为国境线与行政区划界限的总称，若有两级以上的行政区划界限重合，则只表示最高一级的行政区划界限，

境界线交汇处，应以实线段或点来表示

7、独立地物

独立地物是地表独立成个体的物体，分为自然和人文两大类。

专题地图概述

专题地图：

突出而深入地表现一种或几种自然或社会经济现象的地图，或集中显示一种专题内容的地图

专题地图由地理底图和专题内容组成，专题内容指制图的专题对象，地理底图指起定位、控制以及骨架作用的要素处于底层辅助的位置

专题地图分类

（一）按专题内容分类

1、自然地图

各种自然要素为主题

进一步分为地质图、地球物理图、地貌图、植被图、水文图、气候气象图、综合自然地理图、土壤图、动物地理图

2、社会经济图

3、环境地图

（二）按专题地图的用途分类

1、专用的专题图

2、通用的专题图

（三）按专题内容的繁简和概括程度分类

1、分析图

2、组合图

3、合成图

（四）按专题内容的结构特征分类

1、分布图

2、类型图

3、区划图

4、统计图

5、综合图

专题地图的内容及表示方法

内容：

1、表现专题要素的数量差异

2、表现专题要素的质量差异

3、显示专题要素的空间分布状态

4、表示专题要素的发展状态

专题地图的表示方法

1、个体符号法

2、线状符号法

3、范围法

4、质底法

5、量底法

6、等值线法

7、点值法

8、运动符号法

9、定位统计图表法

10、分区统计图表法

11、分级统计图表法

12、格网法

专题制图要素的数据类型与数据处理

数据类型：

定性数据、定量数据

专题数据源获取

1、地图数据源

2、遥感数据源

3、统计资料数据源

4、文字报告和图片数据源

专题制图要素的数据处理

（一）数据分类处理

（二）数据分级处理

（三）数量指标改变