新编地图学教程

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1、新编地图学教程第一章导论1.1 地图的基本特征和定义地图所具有的基本特征，都可以概括为四个方面：数学法则、地图概况、符号系统、地理信息载体。 地图必须遵循一定的数学法则 地图必须经过科学概括 地图具有完整的符号系统 地图是地理信息的载体1.1 地图的功能1 地图的认知功能2 地图的模拟功能3 地图信息的载负功能4 地图的传递功能1.2 地图的构成要素地图的构成要素有：图形要素、数学要素、辅助要素及补充说明。2.1 地图学的定义地图学是以地理信息可视化为核心，探讨地图的理论实质、制作技术和使用方法的综合性科学。2.2 地图德的成图方法现代地图的生产，可分为实测地图和编绘成图两类。实测地图又可分为

2、野外地形测图和摄影测量成图两种。编绘成图又可分为常规编图、遥感制图、数字制图。2.3 地图学与相关学科的关系地球空间信息学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。4.2 地图的应用：1 经济建设、2 科学研究、3 国防建设、4 政治活动、文化教育、日常生活4.3 地图的类型1 按地图的图型分类。有普通地图与专题地图济一般特征的地图，它并不偏重某个要素。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。

3、专题地图是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。2 按比例尺分类。 按比例尺的大小可将地图分为大、中、小三类：大于 1：10 万比例尺的地图，称大比例尺地图。小于 1：10 万二大于 1：100 万比例尺的地图，称中比例尺地图。小于 1：100 万比例尺地图，称小比例尺地图。3 按区域分类按区域及范围从整体到拒不从达到小进行分类可以包括多个层次：（1） 星球图、地球图；（2） 世界图、大洲图、大洋图、半球图；（3） 国家图以及下属的一级行政区二级行政区以及更小的行政区域地图。；（4） 局部区域图：海洋图、海湾图、流域图。4 按地图的视觉化状况分类， 可有实地图与虚地图。5 按地图

4、的瞬时状态分类，可有静态地图和动态地图。6 按地图维数分类，可有平面图形及立体图形。7 按其他指标分类，可按用途、语言种类、出版和使用方式、感受方式、历史年代分为多种地图。第二章地图的数学基础3 地图投影地图投影的实质，是通过一定的数学法则使球面坐标和平面坐标（或极坐标）建立起一对一的函数关系。水准面 静止而不流动的水面上每一个分子各自受到重力作用；在重力位相同时这些水分子便流动而成静止状态，形成一个重力等位面。这个面称为水准面大地水准面 是由静止海水面向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。研究大地水准面的意义，主要在于以下几个方面：1. 由略微不规则的大地水准面包围的大地体，是地球形状的极近似

5、。2. 由于大地水准面包围的大地体表面存在一定的起伏波动，对大地测量学或地球物理学可应用重力场理论进行研究。3. 由于大地水准面是实际重力等位面，因此人们才有可能通过测量仪器，获得相对于似大地水准面的高程。我国的 1954 年北京坐标系采用 1940 年克拉索夫斯基椭球体参数，1980 年西安坐标系采用 1975 年 IUGG（国际大地测量与地球物理联合会）椭球体参数，而全球定位系统则采用 WGS-84（世界大地坐标系统，G873 ）椭球体参数。地理坐标系统中的经纬度的三种提法：天文经纬度、大地经纬度、地心经纬度 1980 年大地坐标系的大地原点，设在我国中部西安市附近的泾阳县境内。大地控制网

6、简称大地网，由平面控制网和高程控制网组成。平面控制网一般可由三角测量或导线测量完成。1956 黄海高程系，水准原点高程 H=72.289m1985 国家高程系，水准原点高程 H=72.2604m我国国家测绘管理部门，根据统一确定的高程起算基准面，在全国布设了一、二、三、四等水准网，以此作为全国各地实施高程测量的控制基础。全球定位系统（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。卫星定位的技术优势在于：1) 观测点之间无需通视，2) 提供 3 维坐标，在测定平面位置的同时测定观测点的大地高程；3) 定位精度高，4) 观测时间短，不超过 20km

7、的基线定位只需几分钟，而常规的基线定位需 1-3h；5) 全天候作业，一般不受天气状况的影响。6) 操作简便，卫星捕获和跟踪观测由设备自动完成，仪器体积小，携带方便。 地图投影的变形GPS 卫星导航系统，包括三个部分： GPS 卫星星座（空间部分）、地面监控系统（地面控制部分）和 GPS 信号接收机（用户设备部分）。123 GPS 卫星星座（空间部分） 它由 24 颗卫星成，分布在 20200km 高空 6 个等间隔的轨道上，各轨道间交角为 60，同一轨道上分布有 4 颗卫星。 GPS 地面监控系统（地面控制部分） 包括 1 个主控站、3 个注入站、5 个监测站。 GPS 信号接收机（用户设备

8、部分）1) 按照接收载波的能力划分a) 双频接收机b) 单频接收机2) 按照功能划分a) 大地测量型接收机b) 导航型动态接收机 提高 GPS 接收精度的方法1 开发差分 GPS 定位技术2 开展网络实时动态（RTK）定位技术 数据类型定性数据表示空间或时间上事物在性质上的差异，不考虑它的数量变化。定量数据则是用可计数的值表示某一事物。自然资源数据包括：位置、气候、地势、地质、水文、土壤、植被等所有表征自然资源与环境的数据。社会-经济资源中最典型的是定期的人口普查、经济普查成果。空间数据可从三个方面表述即：空间、时间和属性。 定性数据转换成定量数据1. 有序数据转换2. 二值数据转换数据分布的

9、量表根据被处理数据的属性，量表法可分为：定名、顺序、间距和比率四种。1.定名量表定名采用众数是最佳的数学统计量，它是一个群体中出现频率最高的类别。2顺序量表它是将数据组按顺序排列，其结果没有绝对的零值。顺序量表的运算方法是选择中位数，并以四分位法研究数据的排列位置或编号的离差。3.间距量表采用间距量表可以区分空间数据的差别，常用的统计量是算术平均值，而描述数据的平均值离散度是标准差。4.比率量表比率量表和间距量表一样，按数据的间隔排序，但呈比率变化，从绝对零值开始并能执行各种算术运算。 地图投影变形长度（距离）、角度（形状）、面积 地图投影的分类A. 按地图投影的构成方法分类1几何体影a) 方

10、位投影b) 圆柱投影c) 圆锥投影2非几何体影a) 伪方位投影b) 伪圆柱投影c) 伪圆锥投影B. 按投影变形性质的分类等角投影、等积投影、任意投影（一）墨卡托投影是等角圆柱投影（二）高斯-克吕格投影这一投影的几何概念是，假想有一个椭圆柱与地球椭球体上某一经线相切，其椭圆柱的中心轴与赤道平面重合，将地球椭球体面有条件地投影到椭球圆柱面上高斯-克吕格投影条件：a) 中央经线和赤道投影为互相垂直的直线，且为投影的对称轴；b) 具有等角投影的性质；c) 中央经线投影后保持长度不变；（三）通用横轴墨卡托投影通用横轴墨卡托投影是一种横轴等角割圆柱投影（universal transverse merca

11、tor projection），所以通常又称为 UTM 投影。UTM 投影的条件：a) 中央经线和赤道投影为互相垂直的直线，且为投影的对称轴；b) 具有等角投影的性质；c) 中央经线投影后的长度比为 0.9996。（一）投影选择的依据a) 制图区域的地理位置、形状和范围b) 比例尺c) 地图的内容d) 出版方式（二）世界地图投影的依据用于编制世界地图的投影，主要有多圆锥投影、圆柱投影和伪圆柱投影。我国选用的投影有正切差分纬线多圆锥投影。空间斜轴墨卡托投影（space oblique Mercator projection）即 SOM 投影，是美国针对陆地卫星对地面扫描图像的需要设计的一种近似等

12、角性质的投影。桑森投影的特点是：所有纬线长度比 u=1；中央经线长度比大于 1，距中央经线愈远其长度比愈大；面积变形为 0。（三）区域地图投影的选择区域地图是指除世界地图之外区域比较大的半球图、大洲图、国家图及地区图。伪圆锥投影是法国 R.Bonne 于 1752 年设计的一种等积投影，又称彭纳投影。该投影的特点是：中央经线与中央纬线没有变形；纬线形状仍然保持和圆锥投影一样的同心圆弧。二地图比例尺的表示传统地图上的比例尺通常有以下几种表现形式：数字式比例尺、文字式比例尺、图解式比例尺。（1） 数字式比例尺（2） 文字式比例尺（3） 图解比例尺可分为直线比例尺、斜分比例尺和复式比例尺。直线比例尺

13、，是以直线线段形式标明图上线段长度所对应的地面距离。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。复式比例尺，是一种根据地图主比例尺和地图投影长度变形分不归了几的一种图解比例尺。地图数据源1 角度交会：前方交会、侧方交会、后方交会2 经纬仪：光学经纬仪和电子经纬仪3 水准仪：微倾式水准仪、自动安平式水准仪、精密式水准仪（一） 碎部测量1. 展绘坐标点2. 视距法量测3. 碎部点的选择与施测4. 绘图（二）地面测量的现代方法1. 全站仪测图2. 数字测图系统像片上的“三点两线”：像第三章地图概括1.2 实施地图概括的四个步骤地图概

14、括的方法，可以归纳为：分类、简化、夸张、符号化四个步骤。1.3 制约地图概括的因素对地图概括产生影响的因素主要有：地图的用途和主题、比例尺、地图区域特征、数据质量和图解限制。2.1 地图概括的数量分析方法图解计算法、等比数列法、区域指标法、回归分析法和开放根规律。第四张.地图符号3.1 视觉变量视觉变量是构成图形的基本要素，也称图形要素，在地图符号设计中正是通过这些量的变化来表达地理现象间的差异的。基本视觉变量包括：形状、尺寸、方向、颜色、网纹五个方面。 其中颜色变量的分量为色相、亮度、彩度； 网纹的分量为排列、尺寸、样式，而排列又具有不同的方式、顺序、方向、间隔。4.1 彩色的量度色彩的三个

15、属性（色彩三要素）：色相、亮度和彩度。1 色相即色彩的相貌，是色彩最基本的特征，它取决于某种彩色反射光谱的主波长。我们把红、橙、黄、绿、蓝、紫定为基本相色。三原色 又称加色原色：红、绿、蓝。用于光的混合和色彩监视器的色彩显示。 三间色 又称减色原色：黄、品红、青。用于颜料和印刷。色光三原色为：红、绿、蓝色料三原色为：黄、品红、青色光混合又称为色光加色混合，越加越亮。其等量三原色混合时，遵循下列规律：红光+绿光 =黄光红光+蓝光 =品红光绿光+蓝光 =青光红光+绿光 +蓝光 =白光色料混合又称为色光料减色混合，越加越暗。其等量三原色混合时，遵循下列规律：黄+品=红品+青=蓝青+黄=绿黄+品+青=

16、黑2 亮度也称为明度，表示色彩的明亮程度。3 彩度也称纯度或饱和度，是反射或透射光线接近光谱色的程度。彩度越高色彩越纯，感觉越艳丽；彩度越低色彩越涩，感觉越浑浊。纯色是彩度最高一级。彩度常常参与地图的配色，不同的彩度弥补了图面的彩色设计。6.2 注记地图注记可分为地名注记、说明注记、图幅注记。第五章 地图表示 点状符号基本变化包括三种类型：几何、文字和象形。 线状符号的特征按定位特征有：精确定位和概略定位两种。按状态特征又可分为：静态和动态两种。等值线是由某种现象的数值相等的各点所连成的一条光滑曲线。等值线法是用一组等值线来表示连续面状分布的制图现象数量特征的渐变方法。 等值线图具有以下特点：（1） 等值线图形是对制图现象空间形态较好的几何模型。（2） 等值线是封闭连续的曲线，同一条等值线上数据值处处相同。（3） 通常情况下，等值线彼此不相交，但特殊情况下（如垂直悬崖），可能会重叠。（4） 在数值间隔相同的情况下，等值线愈密，