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1、第一章 导论 第二章 地球体与地图投影 第四章 地图概括 第五章 地图符号化第六章 地图表示法 第七章 地图编辑 第十章 地图分析 第八章 数字制图 第九章 地图复制 目 录 第三章 地图数据源 第1章 导论 1 地图的特征、地图的定义 2 地图的功能和分类 3 地图的历史与现代发展 4 地图的成图方法 5 地图学的定义与相关学科 第2章 地球体与地图投影 1 地球体 2 大地测量系统 3 地图投影 4 地图比例尺 教学基本要求 1. 掌握地图投影、投影变形的概念 2. 掌握等角投影、等积投影、任意投影的特点及应用 3. 掌握地图投影选择的依据 4. 了解地图投影的类型及应用 5. 掌握比例尺
2、、主比例尺的概念 6. 了解比例尺的表示方法 1 地球体 1 地球体的基本特征 2 地理坐标 3 平面坐标系 1 地球体 1 地球体的基本特征 1 地球体 1.1 地球体的量度 1 地球体 浩瀚宇宙之中 : 地球是一个表面光滑、蓝色美丽的正球体 1 地球体 机舱窗口俯视大地机舱窗口俯视大地 : : 地表是一个有些微起伏、极其复杂的表面地表是一个有些微起伏、极其复杂的表面 地面上，作一次长距离的野外考察和海洋探测，会 发现：陆地多不平坦，海洋更深浅不一。 高耸于世界屋脊上的珠穆朗玛峰，高程为 8844.43m（2005年10月测定）； 太平洋底深邃的马里亚纳海沟高程为11034m； 它们之间的高
3、差几近20km。 1 地球体 1 地球体 地球不是一个正球体，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。 事实： 1 地球体 1.2 地球体的物理表面 水准面（重力等位面） 由于地球的自然表面凸凹不平，形态复杂，它显然不能 作为测量与制图的基准面。 1 地球体 1.2 地球体的物理表面 大地水准面 大地体（地球物理表面） 1 地球体 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。 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）。 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，但在制图业务中， 均把地
4、球当作正球体。 定义大地水准面的意义 1 地球体 1.3 地球体的数学表面 大地水准面是个不规则的曲面，因此它的表面仍然不能 用简单的数学公式或数学模型来表达，必须寻找一个与 大地体极其接近的形体来代替大地体。 在测量和制图中就用旋转椭球体来代替大地球体， 这个旋转椭球体通常称为地球椭球体，简称椭球体。 它的表面就是一个可以用数学模型定义和表达的曲 面，这就是地球体的数学表面。是用于测量计算的基 准面。 测量和制图工作将以地球椭球体表面作为几何 参考面，将大地测量的结果归算到这一参考面上。 地球椭球体的三要素： 赤道半径(a),极半径(b)和 地球的扁率(f=(a-b)/a)。 它们决定地球椭
5、球体的 形状和大小 a,b,f的具体测定是近代大地测量工作的一项重要 内容，多地、多次测量取平均状态的地球椭球体三 要素的值。 1 地球体 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 各点间的偏差，从数学上 给出对地球形状的三级逼 近 参考椭球体。 1 地球体 由于推求它的年代、所用方法以及测定的地区不同由于推求它的年代、所用方法以及测定的地区不同 ，其成果并不一致，故地球椭球体的要素值有很多种，
6、其成果并不一致，故地球椭球体的要素值有很多种 ； 我国我国19541954年北京坐标系采用年北京坐标系采用19401940年克拉索夫斯基椭球（年克拉索夫斯基椭球（ 坐标原点是前苏联玻尔可夫天文台）坐标原点是前苏联玻尔可夫天文台） 自自19801980年西安坐标系采用年西安坐标系采用 19751975年国际大地测量与地球物年国际大地测量与地球物 理学联合会理学联合会 （ IUGG IUGG ） 椭球体参数椭球体参数 全球定位系统则采用全球定位系统则采用WGSWGS8484（世界大地坐标系统，（世界大地坐标系统，G873G873 ）椭球体参数）椭球体参数 1 地球体 u 坐标系 确定地面点或空间目
7、标位置所 采用的参考系 u 地球球面的地理坐标系统 u由地球的北极、南极、赤道和本初子午线构成 地球表面上的定位问题，具体而言， 就是球面坐标系统的建立。 用经纬度表示地面点位置的球面坐标 1 地球体 1 地球体 2 地理坐标 地理坐标就是用经线（子午线）、纬线、经度、纬度 表示地面点位的球面坐标。 大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有三种提法： 天文经纬度 大地经纬度 地心经纬度 天文经纬度(,)：表示地面点在大地水准面大地水准面上 的位置，用天文经度和天文纬度表示。 天文经度：观测点天顶子午面与格林尼治天顶子午面间 的两面角。在地球上定义为本初子午面与观测点之间的 两面角。 天文纬度
8、： 在地球上定义为铅垂线与赤道平面间的夹角。 测有天文经纬度坐标的地面点，称天文点，它是一种地面 控制点，是在各地面点上独立观测而直接得到的，其测定 是以大地水准面和铅垂线为依据的 1 地球体 大地经纬度(,)：表示地面点在参考椭球面上 的位置，用大地经度 、大地纬度和大地高表示。 大地经度 ：指参考椭球面上某点的 大地子午面与本初子午面间的两面角。 东经为正，西经为负。 大地纬度 ：指参考椭球面上某点的垂 直线（法线）与赤道平面的夹角。北 纬为正，南纬为负。 大地经纬度坐标点的测定是以地球参考 椭球体面和法线为基准，在地图学中，常以大地经纬度来 定义地理坐标。 1 地球体 地心经纬度(,)：
9、即以地球椭球体质量中心为 基点，地心经度同大地经度，地心纬度是指参考椭球面 上某点和椭球中心连线与赤道面之间的夹角。 在地理学研究及地图学的小比 例尺制图中，通常将椭球体当成 正球体看，采用地心经纬度。 在大地测量学中，常以天文经纬度定义地理坐标。 在地图学中，以大地经纬度定 义地理坐标。 1 地球体 将椭球面上的点通过地图投影的方法投影到（地 图）平面上时，通常使用平面坐标系： 3 平面坐标系 1. 平面极坐标 2. 平面直角坐标系 1 地球体 1. 平面极坐标系 用某点至极点的距离和方向表示该点的位置的方法，称极坐标 法 主要用于地图投影理论的研究 任意点P的位置可用矢径（r ）和 矢量角
10、（ ）来确定 O r P(r,) X 在数学上，角是按反时针方向从起始 边开始计算的； 在测绘中， 角则是按顺时针方向计算的 这样导致了地图投影理论研究和实际使用中计算过程的复杂性 1 地球体 2. 平面直角坐标：按直角坐标原理确定一点的平面 位置的，这种坐标也叫笛卡尔坐标或直角坐标 在实际测绘作业中，多采用平面直角坐标系 来建立地图的数学基础，通过地图投影，将 地面控制点和一些特殊点（例如图廓点、经纬网交点等） 的地理坐标换算成平面直角坐标，进行展绘，制作地图 X Y O 测绘中所使用的直角坐标系与数学 中有所不同，即X和Y轴互换，以便 角度从X轴按顺时针方向计量 1 地球体 本节主要内容
11、1 地球体的基本特征(大地水准面、参考椭球体) 2 地理坐标（天文经纬度、大地经纬度、地心经纬度 ） 3 平面坐标系（平面极坐标系、平面直角坐标系） 2 大地测量系统 1 我国的大地坐标系统 2 大地控制网 3 全球定位系统 1 我国的大地坐标系统 建国初期采用的克拉索夫斯基椭球体的参 考椭球体，存在的问题： 与1975年国际大地测量与物理联合会推荐的参考 椭球体相比，其长轴a约长出105m。 此椭球面相对于大地水准面，自西向东有较大的系 统性倾斜。 在处理重力测量数据中所常用的计算公式，也与克 拉索夫斯基椭球体不匹配。 1 我国的大地坐标系统 1980年大地坐标的大地原点，设在 我国中部西安
12、市附近的泾阳县境内。 参考椭球体和大地原点确定之后，便可以进 行椭球体定位和精确测定大地原点坐标，进而 再以大地原点坐标为基准，推算其他大地点坐 标。 2 大地控制网 大地控制网简称大地网，由平面控制网和高程控制 网组成。 控制点遍布全国各地。 2.1 平面控制网 2.2 高程控制网 2.1 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。 2 大地控制网 为了达到层层控制的目的，按测量精度要求分为四 个等级进行测定： 一、二、三等三角网一般由国家测绘主管部门统一 布设，用最精密的仪器和最精确的测量方法进行测 定 四等三角点，往往由测量
13、实施单位自行布设 三角测量 2 大地控制网 把各个控制点连接成连续的折线，然后测定这些 折线的边长和转角，最后根据起算点的坐标和方位 角推算其它各点坐标。 闭合导线：从一高等级控制点出发开始测量，最后再回到闭合导线：从一高等级控制点出发开始测量，最后再回到 这个控制点，形成一个闭合多变形。这个控制点，形成一个闭合多变形。 附合导线：从一高等级控制点出发开始测量，最后附合附合导线：从一高等级控制点出发开始测量，最后附合 到另一个高等级的控制点。到另一个高等级的控制点。 导线测量的两种形式： 导线测量 2 大地控制网 一等导线主要沿交通干线布设，构成纵横交叉的导线一等导线主要沿交通干线布设，构成纵
14、横交叉的导线 环环 二等导线布置在一等导线环或二等三角锁内二等导线布置在一等导线环或二等三角锁内 导线测量等级： 作为国家控制网的导线测量，也可分为一、二、三 、四等。通常将一、二等导线测量称为精密导线测量。 2 大地控制网 中国高程起算面是黄海平均海水面。 1956年在青岛观象山设立了 水准原点，其他各控制点的 绝对高程均是据此推算，称 为1956年黄海高程系，即 1956国家高程基准。 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，水准原点高程72.2604m。 青岛观象山 水准原点 2 大地控制网 2.2 高程控
15、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。 2 大地控制网 2.2 高程控制网 1973年美国陆、海、空三军共同研制“授时与测 距导航系统” ，1978年首次发射系统中的卫星， 1994年完成卫星组网，全称“NAVSTAR Global Position System”,简称全球定位系统 （即GPS， 是以人造卫星为基础的无线电导航系统，可提供 高精度、全天候、实时动态定位、定时及导航服 务 ） 3 全球定位系统 由24颗卫星组成，分布在6个等间隔的轨道上，各轨道交角为600，每 个轨道面上布放四颗卫星。卫星在空间的这种配置，保障了在地球上任 意地点，任意时刻，至少同时可见到四颗卫星。 1. GPS卫星星座(空间部分) GPS系统的组成部分 3 全球定位系统 1个主控站，3个注入站，5个监测站。它向GPS导航卫星提供一系列描 述卫星运动及其轨道的参数；监控卫星沿着预定轨道运行；保持各颗 卫星处于GPS时间系统及监控卫星上各种设备是否正常工作等。 2.地面监控系统(地面控制部分) 3 全球定位系统 GPS接收机接收卫星信号，经数 据处理得到接收机所在点位的导航和 定位信息。通常会显示出用户的位置 、
