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第一章 导 论1 地图的特征、地图的定义一、 地理信息的载体、数学法则的结构、有目的的图形概括、符号系统的运用（可量测性、科学性；直观性；一览性）。地理信息的载体地图容纳和存储了数量巨大的信息,它们来自客观实体。这些地图信息不仅能被积累、复制、组合、传递，还能被使用者根据自身的需要加以理解、提取及应用。 作为信息的载体，可以是纸质地图、实体模型、各种可视化的屏幕影像、声像地图及触觉地图。 地图“图形”可以扩展到数字模型及数学模型等形式。数学法则的结构地图必须遵循一定的数学法则 建立在“地图投影”的基础上，具有可量测性、科学性。 地图投影、坐标系统和比例尺是构成地图的数学法则。 可量测坐标、高程、角度、距离、体积、面积、。 地球上一个点与地图上一个点，是一一对应的函数关系。有目的的图形概括地图内容的“取舍和概括” 取主舍次，简化碎部。用科学的概括和选取手段，在地图上正确、明显、深刻地反映出制图区域地理事物的基本特征和典型特点。符号系统的运用运用了地图语言专门的符号（含注记和色彩）表示地图内容，因此，具有许多优点 。地图符号，并不是物体的直接缩影，而是简单化了的象形符号以及线划符号。二、 地图的定义地图是遵循相应的数学法则，将地球（也包括其他星体）上的地理信息，通过科学的概括，并运用符号系统表示在一定载体上的图形，以传递它们的数量和质量在空间和时间上的分布规律和发展变化。或： 地图是遵循一定的数学法则，将地理信息通过科学的制图综合，运用符号系统表示在一定的载体上的图形，以传递它们的数量、质量在时间和空间上的分布规律和发展变化。2 地图的功能和分类一、地图的基本功能 地图的基本功能可以概括为：模拟功能、信息载负功能、信息传递功能和认知功能等。1. 模拟功能2. 信息的载负功能3.信息的传输功能4.认知功能：地图语言能够按比例塑造出再现的地理环境中各个地理实体，给人一种形象直观和一目了然的感受效果，而且几乎不受自然语言文字和行业的限制，易为社会各界人士所识别，有突出的认知功能。其认知功能具体表现在： 形成整体、全局的概念 获得制图对象定性与定量特征 建立制图对象之间的空间关系 建立制图对象正确的空间图像3 地图的历史与现代发展4 地图的成图方法 地图成图方法有：1.实测成图法2.编绘成图法3.计算机成图法4.遥感资料成图法5 地图学的定义与相关学科的关系一、 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。地图学的研究对象：地图 地图学的任务：探讨地图的实质、地图制作的理论和技术、地图应用的理论和技术三方面的问题，并构成地图学的基本理论。 地图学的结构：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。二、 地图学的学科体系和理论的发展：第 2 章 地球体与地图投影重点： 地图投影的实质；高斯-克吕格投影； 地图比例尺。难点： 地图投影变形；高斯-克吕格投影的变形分析；地图局部比例尺。 1 地球体一、地球体的基本特征1、地球的自然表面 为了了解地球的形状，让我们由远及近地观察一下地球的自然表面。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。2、大地水准面与大地球体地球的物理表面（第一次逼近） 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，这个面叫水准面。 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，这就是大地水准面。它实际是一个起伏不平的重力等位面地球物理表面。它所包围的形体称为大地球体。3、地球椭球体地球的数学表面（第二次逼近） 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。它是一个规则的数学表面，所以人们视其为 地球体的数学表面，也是对地球形体的二级逼近，用于测量计算的基准面。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（第三次逼近）。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。我国最初于1954年将前苏联1942年坐标系统经过联测、平差引伸到我国，建立了1954 年北京坐标系，该坐标系的原点在前苏联西部的普尔科夫，采用克拉索夫斯基椭球元素，该椭球面与我国大地水准面不能很好地符合，产生误差较大。 在积累了30年测绘资料的基础上，我国采用了国际大地测量协会推荐的1975年国际椭球，通过全国天文大地网整体平差建立了我国的大地坐标系，其参考椭球的基本元素：长半轴长a=6378140m，短半轴长 b=6356755m，扁率c=(a-b)/a=1：298.257，椭球短轴平行于由地球质心指向1968.0地极原点方向，首子午面平行于格林尼治天文台的子午面，国家大地原点设在陕西省泾阳县，定位所决定的椭球面与我国大地水准面符合较好。二、 地理坐标系 用经纬度表示地面点位置的球面坐标。2 大地测量系统一、我国的大地坐标系中国1952年前采用海福特（Hayford）椭球体 ； 1954年北京坐标系：19531980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）； 1980年国家大地坐标系：自1980年开始采用 GRS 1975（国际大地测量与地球物理学联合会 IUGG 1975 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”大地坐标的起算点。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。 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。 3 地图投影一、地图投影的概念1、地图投影的产生.垂直投影： 在很小的区域内,地表可视为平面,垂直投影无变形。.地图投影的产生： 要把球面上的物体表示到平面上，先要将该曲面展为平面，而球面是不可展的曲面，强行展开必发生破裂或重叠，与人们对地图的要求把地球表面的全部或局部完整地连续地表示在平面上，不相符合，须用特殊的科学方法，将曲面展开，使其成为无破裂和重叠的平面，从而产生了地图投影。2、地图投影的意义 地球椭球体表面是不可展曲面，要将曲面上的客观事物表示在有限的平面图纸上，必须经过由曲面到平面的转换。地图投影： 在地球椭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。（定义）地图投影的实质： 是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。3、 地图投影方法. 几何透视法地图投影最初建立在透视的几何原理上，它是把椭球面直接透视到平面上，或透视到可展开的曲面上，如圆柱面和圆锥面。. 数学解析法 以正轴圆锥投影为例经线 投影为放射直线，经差l 与投影面上d成正比：d = cl （c为圆锥系数，0 c 1）。 纬线 投影为同心圆弧，其半径 r 是纬度 j 的函数， r = f（j）。即在球面与投影面之间建立点与点的函数关系,在平面上确定坐标网点的一种方法.二、地图投影变形. 投影变形的概念 把地图上和地球仪上的经纬线网进行比较，可以发现变形地球仪上经纬网的形状： 地球仪是地球的缩影，与地球保持相似，地球上各种地理事物在地球仪上保持了正确的形状和位置，因而地球仪上的经纬网犹如地球体面上的经纬网一样：所有经线圈为大圆，长度相等，并随着纬度的增大而由在赤道上的相互平行逐渐收敛于极点；所有纬线圈均为相互平行的圆，赤道最长，随纬度增大而逐渐缩短，到了极点即为一点，经线与纬线相互正交；在同一条纬线上，经差相同的纬线弧长相等，在同一条经线上，纬差相同的经线弧长亦相等（在地球椭球体面上，纬差相同的经线弧长虽不完全相等，但相差很小）;在同一纬度带内，相同经差构成的球面梯形形状相同、面积相等；不同纬度带，相同经差构成的球面梯形的形状不同、面积不等，面积由低纬向高纬逐渐缩小。研究变形的目的： 掌握地图投影变形性质和规律，有目的的支配和控制地图的变形，以满足使用地图的各种要求。.变形椭圆 取地面上一个微分圆（小到可忽略地球曲面的影响，把它当作平面看待），它投影到平面上通常会变为椭圆，通过对这个椭圆的研究，分析地图投影的变形状况。这种图解方法就叫变形椭圆。.投影变形的性质和大小 长度比和长度变形： 投影面上一微小线段（变形椭圆半径）和球面上相应微小线段（球面上微小圆半径，已按规定的比例缩小）之比。 m表示长度比，Vm表示长度变形长度比是变量，随位置和方向的变化而变化。面积比和面积变形： 投影平面上微小面积（变形椭圆面积）dF与球面上相应的微小面积（微小圆面积）dF之比。面积比是变量，随位置的不同而变化。角度变形： 投影面上任意两方向线所夹之角与球面上相应的两方向线夹角之差，称为角度变形。以表示角度最大变形。 三、 地图投影的分类1. 按地图投影的变形性质分类 等角投影: 投影面上某点的任意两方向线夹角与椭球面上相应两线段夹角相等，即角度变形为零 =0（或 a=b，m=n）。 等积投影: 投影面与椭球面上相应区域的面积相等，即面积变形为零 Vp=0（或 P=1，a=1/b）。 任意投影: 投影图上，长度、面积和角度都有变形，它既不等角又不等积。其中，等距投影是在特定方向上没有长度变形的任意投影（m=1）。2. 按地图投影的构成方法分类（经纬网形状） （1）几何投影: 将椭球面上的经纬线网投影到几何面上，然后将几何面展为平面。 方位投影: 以平面作投影面，使平面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到平面上而成。 圆柱投影: 以圆柱面作投影面，使圆柱面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到圆柱面上，然后将圆柱面展为平面而成。 圆锥投影: 以圆锥面作投影面，使圆锥面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到圆锥面上，然后将圆锥面展为平面而成。圆柱投影 设想以圆柱面为投影面，使圆柱面与地球表面相切或相割，将地球表面上的经纬线投影到圆柱面上，再把圆柱面沿一条母线剪开展为平面而成。圆锥投影以圆锥面作投影面，使圆锥面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到圆锥面上，然后将圆锥面展为平面而成。正轴圆锥投影经线: 投影为放射直线，经差 l 与投影面上 d 成正比：d = Cl （C为常数）。 纬线: 投影为同心圆弧，其半径 r 是纬度 j 的函数，r = f（j）圆锥投影的各种变形均是纬度j的函数，与经度 l 无关。（2）非几何投影： 根据某些条件，用数学解析法确定球面与平面之间点与点的函数关系。（条件投影）伪方位投影：在方位投影的基础上，根据某些条件改变经线形状而成，除中央经线为直线外，其余均投影为对称中央经线的曲线。伪圆柱投影：在圆柱投影基础上，根据某些条件改变经线形状而成，无等角投影。除中央经线为直线外，其余均投影为对称中央经线的曲线。伪圆锥投影：在圆锥投影基础上，根据某些条件改变经线形状而成，无等角投影。除中央经线为直线外，其余均投影为对称中央经线的曲线。多圆锥投影：设想有更多的圆锥面与球面相切，投影后沿一母线剪开展平。纬线投影为同轴圆弧，其圆心都在中央经线的延长线上。中央经线为直线，其余经线投影为对称于中央经线的曲线。伪圆柱投影是在圆柱投影的基础上，规定纬线仍然为平行直线，而经线则根据某些特定条件改变经线形状而设计成对称于中央经线的各类曲线的非几何投影，在具体应用中以等积性质居多，而无等角投影。伪圆柱投影是在圆柱投影的基础上，规定纬线仍然为平行直线，而经线则根据某些特定条件改变经线形状而设计成对称于中央经线的各类曲线的非几何投影，在具体应用中以等积性质居多，而无等角投影。普通多圆锥分带投影图将整个地球按一定经差分为若干带，每带中央经线投影为直线，各带在赤道相接。用于制作地球仪。四、常用地图投影、等角正割圆锥投影百万分一地形图投影新编国际百万分一地图采用 双标准纬线等角圆锥投影，自赤道起按纬差4分带，北纬84以北和南纬80以南采用等角方位投影。中国1100万地形图编绘规范规定采用边纬线与中纬线长度变形绝对值相等的双标准纬线等角割圆锥投影,按纬差4分带。长度变形最大值: 0.03% 面积变形最大值: 0.06%沿着纬线方向拼接地图时，不会产生裂隙；沿着经线方向拼接时，产生裂隙；、等角正切圆柱投影 (墨卡托投影)其实用价值在于：图上任意两点连成的直线为等角航线，按此直线的方向航行，一直可以到达目的地。正轴等角圆柱投影 由荷兰地图学家墨卡托（Mercator Gerardus，15121594）于1569年所创设，故又名墨卡托投影特点: 不仅保持了方向和相对位置的正确，而且使等角航线在图上表现为直线。这一特性对航海具有重要的实用价值。等角航线：是地球表面上与经线相交成相同角度的曲线。在地球表面上除经线和纬线以外的等角航线，都是以极点为渐近点的螺旋曲线。 等角航线在图上表现为直线。这一特性对航海具有很重要的意义。大圆航线：地球面上两点间最短距离是通过两点间的大圆弧，也称为大圆航线。 因此，先在起迄点间绘出大圆航线，然后把它分成若干段，将每两相临邻点连成直线，得若干段等角航线，整个航程接近大圆航线既接近又方便。、高斯-克吕格投影 1.高斯-克吕格投影的概念（等角横切椭圆柱投影）以椭圆柱为投影面，使地球椭球体的某一经线与椭圆柱相切，然后按等角条件，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。由德国数学家、天文学家高斯（C.F. Gauss，17771855）及大地测量学家克吕格（J. Krger，18571923）共同创建。2.高斯投影的基本条件: (1)中央经线和赤道的投影为直线,且为投影的对称轴; (2) 投影后无角度变形; (3)中央经线投影后无长度变形。 为保证精度，采用分带投影方法： 经差 6或 3分带，长度变形 0.138%,面积变形 0.27%。经纬网形状： 除中央经线和赤道投影为互相垂直的直线外，其余经线的投影为对称凹向中央经线的曲线，纬线的投影为对称凸向赤道的曲线，整个图形呈东、西对称，南、北对称，经纬线均正交。3.高斯投影变形分布规律： 高斯投影没有角度变形，面积比是长度比的平方P=m. n=；中央经线投影后无长度变形，其余经线和全部纬线投影后均有长度变形，长度比均大于1;在同一经线上，纬度愈低其变形愈大；在同一纬线上，长度变形随经差的增大而增大，且与经差的平方成正比，最大变形在投影带的赤道两端。适用： 纬度较高地区；被用作大中比例尺地形图数学基础。通用横轴墨卡托投影 UTM 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 Universal Transverse Mercator UTM 投影。这样，可以改善投影变形情况，通过产生一个负变形区，使中央经线缩小。此投影无角度变形，中央经线长度比为0.9996，距中央经线约180km处的两条割线上无变形。亦采用分带投影方法：经差6或3分带。长度变形 0.04%4.高斯投影分带：分带的目的：控制投影变形，以没满足地图所需精度的要求。因为高斯投影的最大变形在赤道上，并随经差的增大而增大，限制了投影的经度范围就能将变形大小控制在所需要的范围内。中国国家基本比例尺地形图采用高斯-克吕格 分带投影：11万（3分带）12.5万、15万、110万、125万、150万（ 6 分带） 。5.高斯投影坐标网：（1）经纬网：由经线和纬线所构成的坐标网。 在不同比例尺的地形图上，有不同的表现形式。（2）方里网：是由距离高斯投影带纵横坐标轴均为整公里数的两组平行直线所构成的方格网。 取中央经线投影后的直线为纵坐标轴X，赤道投影后的直线为横坐标轴Y，以两轴的交点O为原点构成高斯-克吕格平面直角坐标系；纵坐标从赤道起，向北为正，向南为负；横坐标从中央经线起，向东为正，向西为负。 我国位于北半球， X 值全为正值。在每个投影带中有一半的Y值为负值。为避免计算中因出现负值易造成的差错，规定纵坐标轴向西平移500km，使全部横坐标值均为正值。邻带坐标网指一幅地形图上所绘的邻带投影带的坐标网。 为了能使邻带的相邻图幅拼接使用，使位于邻带相邻图幅上的两地处于同一坐标系内。五、地图投影的选择1.制图区域的地理位置、形状和范围2.制图比例尺3.地图的内容4.出版方式1.制图区域的范围、形状和地理位置制图区域的地理位置决定 投影种类制图区域的形状直接制约 投影选择制图区域的范围大小影响 投影选择2.制图比例尺不同比例尺地图对精度要求不同，投影亦不同。大比例尺地形图，对精度要求高，宜采用变形小的投影，如分带投影。 中、小比例尺地图范围大，概括程度高，定位精度低，可有等角、等积、任意投影的多种选择。 3. 地图的内容主题和内容不同，对投影的要求也不同。要求方向正确，应选择等角投影要求面积对比正确，应选择等积投影教学或一般参考图，要求各方面变形都不大，则应选择任意投影4.出版方式六、地图投影变换1. 传统地图的投影变换2. 数字地图的投影变换4 地图比例尺1. 地图比例尺的含义地图比例尺：地图上一直线段长度与地面相应直线水平投影长度之比。根据地图投影变形情况，地图比例尺分为：主比例尺 ： 在投影面上没有变形的点或线上的比例尺。局部比例尺： 在投影面上有变形处的比例尺。2. 地图比例尺的表示 数字式比例尺 如 1:10 000 文字式比例尺 如 百万分之一 图解式比例尺 直线比例尺 斜分比例尺 复式比例尺变比例尺地图比例尺作用：1.测制和使用地图必不可少的数学基础 在同一区域或同类地图上，内容要素表示的详略程度和图形符号的大小，主要取决于地图比例尺。2.反映地图的量测精度 地图比例尺愈大，表示地物和地貌的情况愈详细，误差愈小，图上量测精度愈高；反之亦然。地图比例尺系列 我国规定以下八种比例尺为国家基本地形图的比例尺系列：1：5千；1：1万；1：2.5万; 1：5万1：10万;1：25万; 1：50万 ； 1：100万。除此之外，在长期的制图实践中逐渐形成了约定俗成的比例尺系列，如：大比例尺地形图有： 1：500； 1：1000；1：2000。小比例尺地形图有： 1：150万; 1：200万; 1：300万; 1：400万; 1：500万; 1：100万; 1：750万; 1：1000万等。补充： 地图方位指地图固有的方向性和地图上标识方向的各要素。1、方位角大比例尺地形图上绘有三种指北方向线：真子午线；磁子午线；坐标纵线。从过某点P的指北方向线起，顺时针方向量到某一目标方向线的水平夹角 。2、偏角因真子午线、磁子午线、坐标纵线在一般情况下，其方向不一致，相互偏离而构成的一定的夹角。3、蜜位1=6000/360=16.671=6000/36060=6000/21600=0.28密位1密位=21600/6000=3.6=336表示角度大小的一种量度单位。将圆周划分成6000个等分，每个等分所对应的圆心角即为密位。5 地图分幅编号*一、地图分幅编号的意义1.地图分幅编号: 按一定幅面大小将某种比例尺地图所包含的范围内的图幅划分成许多幅地图,并编注其序号的做法。2.地图分幅编号的作用测制地图的需要：避免遗漏或重复，方便作业。印刷地图的需要：控制幅面，保证精度。管理和发行的需要：便于分类分区有序地存储及快速检索和发行。用图的需要：利于及时提供，可扩大地图比例尺。二、地图分幅1.矩形分幅：2.梯形分幅：经纬网分幅万地形图的分幅赤道南、北两极（纬度） ：为一行，用A、B、C、V表示个相应的行号，极地仅一幅，用Z表示。 东经西经：为一列，用、表示纵列号。由于纬度增高地图面积迅速缩小，所以在纬度之间双幅合并（经差、纬差）；在纬度之间由四幅合并（经差、纬差）三、地图编号1.行列式编号法2.自然序数式编号法：3.行列-自然序数式：编号法： H-49-84.图角点（左下角）坐标式编号法：“x-y”形式5.图角点坐标自然序数式编号法：四、国家基本比例尺地形图的分幅编号（一）截止年地形图的分幅编号系统.图解法分幅编号： 万地形图的分幅编号：赤道南、北两极（纬度）：为一行，用A、B、C、V表示个相应的行号，极地仅一幅，用Z表示。东经西经：为一列，用、表示纵列号。每幅万地形图的图号为“行号列号”形式。：J ：万，：万；：万；：万地形图的分幅编号：以1：100万地形图为基础，在其图号后分别加上各自的序数号代码。：万； ：.万；：万；：千地形图的分幅编号：以1：10万地形图为基础，在其图号后分别加上各自的序数号代码。（二）实施的地形图分幅编号系统.地形图分幅： 各种比例尺地形图均以1:100万地形图为基础,沿用原分幅各种比例尺地形图的经纬差,全部由1:100万地形图按相应比例尺地形图的经纬差逐次加密划分图幅,横为行,纵为列。高纬区的双幅、四幅合并时，其图号以列号合并形式写出： P-33、34;T-25、26、27、28。.地形图的编号：各大中比例尺地形图的图号均由五个元素10位码构成。第 4章 地图概括教学目的与要求： 掌握：地图概括的含义、实质；地图概括的原则和方法。了解：影响地图概括的主要因素；地图概括与地图精度的关系；现代计算机技术在地图概括中的应用。1 概述 地图概括是地图构成的重要法则之一，是地理空间如何演变为经过概括的地图模型的问题。 地图概括是对地理信息从感知到理性认知的抽象过程。它解决了将空间信息庞杂多维的客观世界，清晰地表达在有限的2维图面上，实现由地理数据向抽象、概括的形象-符号模型的转变。一、地图概括的实质 地图概括（generalization）：也称制图综合，就是采取简单扼要的手法，把空间信息中主要的、本质的数据提取后联系在一起，形成新的概念。地图内容的“取舍和概括” 取主舍次，简化碎部。用科学的概括和选取手段，在地图上正确、明显、深刻地反映出制图区域地理事物的基本特征和典型特点。地图概括贯穿于普通地图、专题地图，外业测图、内业编图的制图对象和制图资料的选择，地图内容的取舍、专题要素的分类、分级、表示方法的选择、地图符号设计的全过程。 随着比例尺的缩小，地图内容及其图解形式的抽象概括程度会越来越高。几何精确性将逐渐让位于地理适应性。 在实施概括时，应避免片面强调机械地依比例尺概括或片面强调地理适应性的典型塑造。因此，地图在变换比例尺的过程中，应保持地图内容详细性与清晰性的对立统一，几何精确性与地理适应性的对立统一。 地图概括的实质：在制图过程中对地图数据和图解形式经过科学化处理，使其能表现出制图区域的基本特征和制图现象的基本的、典型的面貌和主要特点。二、影响地图概括的因素1. 地图的用途和主题编图目的与任务不同，图上反映空间数据的广度和深度亦不同，地图的用途是地图概括的主导因素。地图主题决定要素的重要程度和选取，必然影响地图概括。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: 影响地图概括的数量和质量特征a.影响图上表示地物多少的变化b.影响图上对地物碎部特征的表达c.影响地物重要性的变化3.制图区域的地理特征区域的自然和经济条件有差异，同样的地理事物在不同地区具有不同意义，因而影响对区域的表达。4.数据质量5.图解限制地图的内容受符号的形状、尺寸、颜色和结构的直接影响，并制约着概括程度和方法。影响符号最小尺寸设计的因素： 视觉分辨能力； 印刷与绘制技术； 地物和地理环境三、手工概括和自动概括手工作业是传统地图的主要特征。 手工概括是地图编制的理论与技术核心。 自动概括是建立在手工概括成果基础上的。 地图概括的模型化和算法化的研究，在手工概括和自动概括之间起桥梁作用。 计算机技术的发展，一些自动概括的制图模块的产生；图形交互编辑的功能的实现等均促进了自动概括成果的生成。 地图数据库的建立，对自动概括提出了很高的要求。 计算机对人类思维的模仿还有局限，自动概括的应用成果还很有限。2 地图概括的内容和方法 地图概括的基本原则适用于手工概括和自动概括。手工概括的主要方法有：一、选取指根据地图的主题、内容、比例尺和用途等要求，按编图大纲规定的数量或质量指标，从大量制图对象中选择某些较大、较重要的，有代表性的表示在地图上，舍弃某些较小、较次要或与主题无关的内容。 选取的顺序：从整体到局部；从高级到低级；从主要到次要；从大到小。选取的方法:1.资格法:是一种按空间数据的数量、质量等级高低排序作为选取资格的选取方法。例如：河长1cm; 人口数500人。优点：易于掌握选取指标。缺点：不能因地制宜反映地理景观。2.定额法: 是按新编地图上单位面积选取对象的个数或密度确定的。优点：能保证不同地区要素的选取标准。缺点：不易掌握（质量特征）。3.区域指标法: 在对整个制图区域的景观结构特征、区域分异规律及相关要素的分布特点进行深入的类型分区研究的基础上，按各分区内制图对象的数量、质量和分布特点确定其选取指标，并编制出指标图，以便编图时能够正确地表现出区域的最显著特点和区间的对比关系。4. 确定选取指标的几种数量分析方法地图概括的数量分析方法： 反映制图空间数据的类型及其区域差异 反映制图空间数据在不同比例下的信息容量 反映空间数据的精度常用数量分析方法：图解计算法 用于居民点选取等比数列法 用于河流等线状地物要素的选取区域指标法 适用于各类要素的选取回归分析法 适用于某一类要素的选取开方根规律 用于从大比例尺编制小比例尺图开方根规律法: 新编地图所应选取的地物数量与原始地图地物数量之比符合原始地图与新编地图的比例尺分母之比的平方根。NB = NA MA / MBN 为图上地物数 A 原始图 M 为比例尺分母 B 新编图开方根规律的扩展以比例尺为主，地物选取还受其他多种因素的影响, 公式扩展为：NB = NA C DMA / MB符号尺寸改正系数 C地物重要性改正系数 D开方根规律的一般公式：NB = NA (MA / MB )X NB = NA ( SA / SB ) (MA / MB )XNB = NA ( fA / fB ) (MA / MB )Xx 的选取级，可设为 0, 1, 2, 3开方根规律的基本特点：直观地显示了地图概括时从重要到一般的选取标准，是一个有序的选取等级系统。是线性方程，在地图比例尺固定的条件下，地物选取的比例一致。 未考虑到地理差异，特别是制图地物分布的密度变化。选取级x的调整可适当弥补地理差异的影响。二、简化显示空间信息的重要特征，删弃次要的细部比例概括： 依据比例尺变化而设定取舍标准。目的概括： 依据制图目的、区域特征的空间信息选取。(一) 质量特征的简化将空间数据按其属性进行合并，用概括的分类取代详细的分类，或者取消低级分类。 依据地物属性、制图需要及图解限度所进行的重新分类。(二) 数量特征的简化将空间数据按数量排序进行分级，以等差分级，等比分级或任意分级处理。减少数量分级，增大各等级间的数值间距。(三) 图形特征的简化基本要求：保持轮廓图形和弯曲形状的基本特征；保持弯曲转折点的相对精确性；保持不同地段弯曲程度的对比。(四) 地物内部结构的简化空间数据构成平面图，在简化过程中应保持一定的格局特征。三、夸张: 提高或强调符号的重要特征编图目的影响内容详简图例设计中的夸张 强调重要的地物，符合审美和寓意的需要。在图形上减少一些多余的碎部，夸大表示一些有重要意义的细部。1. 局部夸大 （不依比例尺放大）为突出基本特征2. 位移为表达正确的相互关系原则：尽量保持自然地理要素和重要的地物位置正确的前提下，移动人文地理要素和其它次要地物的位置。四、符号化将空间信息通过分类、简化、夸张等方法所获得的记号，根据其基本特征，相对重要性和相关位置制定成的各种图形。制作符号：使空间信息成为视觉可见的图形视觉化五、制图对象的归纳推理将某些孤立的无直接联系的数据或样品资料，制成揭示分布规律、内部性质及相互联系的地图。如等值线。制图综合与地图精度的关系：制图综合的实施对地图内容的精度会产生影响，地物形状的化简改变了原来图形结构，在长度、方向和轮廓形态均产生变化，这将对地图的几何精度产生影响。3 地图概括的现代发展 第 4 章 地 图符号化地图是地理信息交流的语言，符号是地图的本质。 地理信息特征包括空间特征、定性特征和定量特征，地图符号设计的追求便是正确地表达和传递这些信息。了解：地图符号学与地图语言学的相关理论；符号与图形的心理感受特点；地图符号与色彩设计的更多知识。 掌握：地图符号的实质；构成地图符号的基本图形要素各种视觉变量的表示方法；色彩三属性、色彩的混合原理；地图色彩的设色要求和方法；地图注记的作用及构成要素。 1 地图符号地图的语言 2 符号的分类与量表 一、地理现象的空间维度及其符号化空间信息是地理现象的最基本特征。 根据地理对象的实际分布特征以及地图表达的需要来确定其空间维度。包括0、1、2、2.5、3维五种。各种地理现象的分布虽有自己固有的空间分布特征，但在地图上所表示的空间维度是会变化。点状符号：表达空间上一个点位的符号。具定位特征，为不依比例符号。线状符号：表达空间上沿某个方向延伸的线状或带状现象的符号。具定位特征，为半依比例符号。面状符号：表达空间上具连续两维分布的现象的符号。具定位特征，为依比例符号。体积符号：表达空间上具三维特征的现象的符号。具定位特征，与比例尺相关。二、属性特征度量标准及其符号化 描述地理现象的属性特征时，就会涉及该属性数据的度量标准。1.定名量表: 依据制图对象固有特征进行区分 。众数是最佳的数字统计量，以一个群体中出现频率最大的类别定名。2.顺序量表: 按某种标志将制图对象排序，表现为相对等级。标志是以定量为基础，通过计算或人为确定。分位法是其中一种常用的定量分类方法。3.间距量表: 通过一定量值形成的制图对象排序常用的统计量是算术平均值 X 和标准差d 分级间隔值：x- 2 d ， x- d ， x， x + d ， x+ 2d 4.比率量表: L, kLr, kLr2, kLr3, kLr4, kLr5, , H 等比数列是常用的方法之一 从14 量表等级越来越高。3 符号的视觉变量 组成地图符号的基本图形元素也称视觉变量，各种视觉变量传达不同的特征信息，适用于不同的数据类型。多种变量的正确组合可以增加地图载负量，提高信息传输的精度。 一、 视觉变量 是构成图形符号的基本要素图形要素。 地图符号就是通过这些量的变化来表达地理现象的差异。 1.形状变量是视觉上能区别开来的几何图形的单体。 用以反映地理事物要素的外形和特征。 要求：具有象征性、艺术性、一定的表现力，便于区分、阅读、记忆。2.尺寸变量是组成不同形状的符号在量度上的变量。尺寸： 用以反映对象的数量特征及其对比关系，显示地物占有空间的大小和在图上的重要性。 尺寸的的大小与地图的内容、用途、比例尺等有一定的关系。3.方向变量适用于长形或线状的符号4.颜色变量是最活跃的视觉变量，又包含三个子分量：色相，亮度，彩度。颜色的应用，弥补了符号图形和尺寸的不足，提高了地图的表现力和艺术效果，成为地图符号不可缺少的最为活跃的要素。颜色应用于地图的突出优点，表现在：增强地图各要素分类分级的概念，提高地图的科学性和表达力，提高了地图传递空间信息的容量；简化了符号图形，用视觉次序反映地物数量特征和动态变化；增进地图的美感和艺术造型，提高了地图的视觉效果。5.网纹变量指在一个符号或面积内部对线条或图形记号的重复交替使用。二、 视觉变量的组合在点状符号中： a 改变形状； b 间断形状； c 附加形状；d 组合形状；e 改变方向线状符号形状的连续变化面状符号的结构变化，网纹变量起重要作用4 色彩一、色彩的三属性色彩三属性的变化形成了五彩缤纷的色彩色彩的三属性中任何一个属性的细微变化都能使色彩的面貌、性质和象征意义完全改变。1.色相: 色彩的相貌，是色彩最基本的特征，也是色与色彼此相互区分最明显的特征。色环:将连续渐变的光谱色相环均匀分断，以每段的中间色作为该段的色彩代表，构成各种分段色环。色环是色彩设计人员的重要工具，在调配颜色时根据不同色相之间在色环上的距离来选择颜色系列，形成对比或达到协调。2.亮度: 明度，表示色彩的明暗程度。色光的强度，色彩和非色彩的明暗特征。3.彩度: 相对于光谱色的纯洁度，也称纯度、饱和度。是指反射或透射光线接近光谱色的程度。4.色的混合加色（色光）混合:减色（色料）混合:二、 色彩的表示1.蒙赛尔色立体2. 常用的几种计算机表色系统RGB模型：用色光三原色来描述物体颜色特征。每一原色的取值范围都是0-255。HSB模型：以色彩的三属性值来表述颜色。色相的取值范围是0-360，饱和度和亮度的取值范围是0-100。CMYK模型：青（cyan）、品（magenta）、黄（yellow）、黑（black）是用于印刷或打印的4种基本色。各色的取值范围是0-100。注：在数字地图制图中，印刷输出时，最好选择CMYK模型绘图，以避免信息丢失。3.色谱和色库三、色彩的命名色彩的命名大多以日常所见的物体颜色来表示：1.以物体或自然现象颜色命名：玫瑰红2.以颜色主要成分及其深浅命名：浅红四、地图用色设计地图设色有面状、线状和点状等方式。 地图上色彩的功能不仅是为了起装饰作业，更重要的是加强地图信息的传递功能。因此，地图设色主要围绕以下三个方面展开：增强地图的表现力:合理的选择颜色，使地图符号清晰易辩，正确地把信息传递给读者，并使读者视觉愉悦、产生美的感受。 地图色彩的选择，有些是以生理为基础，有些是以心理为基础，而有些是以长期的用色习惯为基础的。定性特征的设色色相是用来区分要素的不同类型或不同的定性等级的最适当的视觉变量。1.习惯与标准 在地图的制作和使用中，对某些地理要素惯常使用某些特定的颜色，逐渐形成了一些习惯：蓝水体；绿森林；棕地貌等。从而制定了一些相应的标准，以便生产管理和使用。2.心理感受与生理反应 人们常常将某种颜色与某种自然现象联系起来，不同的颜色也会使人产生不同的情绪反应，因此，地图符号的用色选择中应该很好地利用这些心理联想与感受。 总之，定性差别的色相应该具有较大的差异。定量特征的设色（色级底色）在地图上，常选择使用一个渐变的色阶来表达某种现象在数量上的分布特征。色阶类型包括：单色渐变、双色渐变和多色渐变。单色渐变：通过同一色相的亮度或彩度变化来实现。双色渐变或多色渐变：要表达的数量特征在量变的过程中也产生一定程度的质变。地势分层设色：将等高线划分为不同的高程带，并以不同的颜色区分。 5 符号与图形的心理感受特点. 聚类感受：视知觉对视觉场内的刺激物按照一定的组织原则进行活动的结果，使类似或邻近的刺激有组合起来的倾向。反之，不同类别的刺激容易在视觉上产生分离感。1.相似性：P178 图5-202.接近性: P179 图5-213.闭合性: P179 图5-22；图5-23；图5-24. 视觉对比地图的清晰易读源于符号之间的视觉差异视觉对比，否则，容易被忽略。符号图形设计时，应能努力造成差异，并在对比中取得协调。1. 线划对比：用不同的线划类型及宽度，区别空间信息的种类、重要性、流向和行政意义。但每一种地理要素的线划还要自成系列才能在对比的基础上产生协调，体现空间信息的整体性。2. 色彩对比：色彩对比小的图形呆板单调，不能引起注意。色彩对比包括色相对比、亮度对比、彩度对比和冷暖对比。3. 网纹对比：其作用类似于色彩对比。. 层次结构地图信息须具有很好的条理性，就需要其符号图形具有明显的层次结构。正确处理好视觉对比与协调的关系是保证好的层次结构的前提。. 图形与背景图形与背景的关系实际上就是一种层次结构。 图形与背景的构成有如下特征：1. 明暗差异产生图形；2. 良好的边界产生图形；3. 清晰的区域产生图形；4. 熟悉产生图形；5. 较小区域容易成为图形. 视觉平衡平衡是一种均衡的状态，是稳定、有序的标志之一。视觉平衡是以视觉中心为支点的视觉意义上的力度平衡。视觉平衡的两个主导因素：重力；方向在地图上重力：图形的绝对位置、尺寸、形状。方向：图形的相对位置、内容、形状。均匀、对称、比例协调是实现视觉平衡的关键词，在进行图形设计时，应注意以下几点：P182：、。视觉变量的感受效果地图符号在图面上的种种排列和组合能引起视觉上的不同感受，从而产生整体感、差异感和立体感等不同效果。1.整体感2.差异感： 质量差异； 数量差异； 等级差异3.立体感6 注记 地图注记是指地图上的标注和各种文字说明。 地图注记也是一种符号，正确的设计可以起到画龙点睛的作用。地名书写是一项严肃认真的工作。一、 地图注记作用与功能： 说明制图对象的名称、种类、性质和数量等具体特征；弥补地图符号之不足、丰富地图的内容，在某种程度上起到符号的作用。 系统地利用字体、尺寸和色相，地图注记便成为空间信息归类的手段。类型：1.地名注记：包括地名、河名、山名等。 地名书写是严肃的制图过程。从1977年我国开始采用汉语拼音作为中国地名罗马字母拼写法的国际标准。2.说明注记：说明地理要素具体的属性值。3.图幅注记：对整幅图的各种说明文字。二、注记的设计地图注记的设计主要应从注记的内容、表现形式、图上定位三个方面来考虑。内容的设计是指文字内容的表达设计，注记的内容既要准确传达信息又要力求简明扼要。 系统地利用地图注记的字体、尺寸、颜色，对地图信息进行归类。 字体反映地物等级；尺寸反映地物的重要程度；字色表示地物类型；变形字体表示一些特殊地物要素。 地图要素标注的位置、方向、排列方式。 图名注记的位置、尺寸尤其应重视。补：地图注记要素：1.字体：2.字大：3.字隔：接近字隔:0.5隔离字隔:为字大的1-5倍普通字隔:1-34.字向:字头所朝的方向5.字列：注记在图上的排列方式，主要有四种：水平字列：