第一章 导论.ppt

新编地图学教程 电子教案 刘瑞iu761011 中国石油大学 华东 地球资源与信息学院测绘系 为什么要学习 地图学 地图学与GIS技术和测绘技术密不可分地图与生产 生活越来越密切密切 教学目的 本课程通过对地图学基本理论 地图制图和地图应用基本方法和技术的讲授 使学生掌握该领域的专业基础知识 包括基本概念 基本理论与基本原理 以及地图制图的基本技能与方法 提高学生编图 用图的能力 为后继课程的学习服务 同时 该课程重视新理论 新技术的探索 并结合经济建设的实际和具体实践 培养学生解决实际问题的能力和从事科学研究的素质 教材与参考文献 教材 毛赞猷 朱良等 新编地图学教程 第二版 高等教育出版社2008年4月 参考文献 蔡孟裔 毛赞猷等 新编地图学教程 高等教育出版社 2000 面向21世纪课程教材 现代地图学 廖克 北京 科学出版社 2003 8 地图学 张力果等 高等教育出版社 1991 地图学 祝国瑞 武汉大学出版社 2004 地图学 焦健等编著 北京大学出版社 2005 地图学原理 马耀峰等主编 科学出版社 2004 教学内容 第一章导论 2学时 第二章地球体与地图投影 1学时 第三章地图数据源 课下看书 第四章地图概括 6学时 第五章地图符号化 4学时 第六章地图表示法 4学时 第七章地图编辑 4学时 第八章数字制图第九章地图复制 1学时 第十章地图分析 4学时 成绩计算方法 平时成绩 30 期末成绩 70 平时成绩 包括到课率 课堂情况 实习情况 教学内容 以图形作为人类传输地理信息的工具 已经存在几千年 经历了几千年来社会的发展 从远古时代 我们的祖先就一直寻找描述和分析地球表面空间事物的工具 从交通运输 农田水利 市政建设管理 疆土区域的划分以及行军打仗 都离不开空间信息 长期以来最普通的工具就是地图 刻在石头上的地图 古代用树枝做的地图 公元前1500年树枝和贝壳制作的航海图 新石器时代的壁画地图 古代上海地图 七世纪中叶的亚洲 唐朝 近代上海地图 解放前的河北省地图 中国卫星影象图 IKONOS影像 IKONOS是世界上第一颗提供高分辨率 1米 卫星影像的商业遥感卫星 石家庄网络地图的最优路径查询 保龙仓 省委 河北师大东校区电子沙盘一景 沙盘是按一定比例缩小的的模型 电子沙盘分为两类 一种是利用声 光等模拟某些环境或外力作用下产生的变化 其基本结构还是实物模型 另一种是全电子沙盘 它是利用多媒体设备将地形上的建筑及房间内的物体按尺寸 标高以虚拟的三维方式展现 由以上地图展示可知 人类以地图作为认识客观世界 传递时空信息的方式之一 不但没有被其他形式所代替 却随着科学技术的进步 使地图的制作精度不断提高 表现形式更加多样 应用功能不断扩大 制图理论日趋成熟 地图成为生产建设 科学试验 日常生活不可或缺的工具 地图学也发展为一门具有完善学科体系及多层次地图理论的综合性学科 第1章导论 地图的特征 地图的定义地图的功能和分类地图的历史和发展地图的成图方法地图学的定义与相关学科 1地图的特征 地图的定义 地图的基本特征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 地图是传输信息的通道或载体 它容纳和储存了数量巨大的地理信息 而作为信息的载体 可以是传统概念上的纸质地图 实体模型 可以是各种可视化屏幕影像 声像地图 也可以是触觉地图 1 地图是地理信息的载体 2 地图必须遵循一定的数学法则地图是绘制在平面上的 必须准确地反映它与客观实体在位置 属性等要素之间的关系 比例尺 地图投影 各种坐标系统就构成了地图的数学法则 随着对地图特性认识的深化 更趋向认为地图是一种客体模型 这就突破了地图不仅具有欧氏几何的长度 面积的比例尺 而且还具有拓扑比例的概念 此外 地图作为一种模型 不仅是具体而现实的图形形式 还可以以数字形式来存储 3 地图必须经过科学概括 地图上所表示的是在大量的地理信息中 根据应用需要选取最主要的信息加以处理 并经过人类的思维与加工即制图综合形成地图 这种经过分类 简化 夸张和符号化 从地理信息形成地图信息的过程就是地图概括 它反映了人们对所选取地理信息内在的 本质的特征及联系的认识 缩小了的地图不可能容纳地面所有的现象 4 地图具有完整的符号系统地图表现的客体主要是地球 地球上具有数量极其庞大的 包括自然与社会经济现象的地理信息 只有透过完整的符号系统 才能准确的表达这种现象 把制图对象的地理位置及范围 质量和数量特征 时 空分布规律与相互关系 用十分概括与抽象的符号加以表示 作为对客观事物的抽象表示 符号 不仅可以是图形 还可以广义的理解为文字注记和数字形式 一些学者对地图定义的讨论鲁滨逊 地图是空间关系和空间形式的视觉图解表象 博德 地图是为某种目的或若干目的 需要传达的地理现实的全面表象和智能的抽象 将有关地理数据换成视觉的 数字的或触觉的最终产品 韦斯 地理现实世界的表现或抽象 以视觉的 数字的或触觉的方式表现地理信息的工具 1地图的特征 地图的定义 一些学者对地图定义的讨论4 田德森 地图是根据一定的数学法则 将地球 或其他星球 上的自然和社会经济现象通过地图概括所形成的信息 运用符号缩绘于平面上的图形 以传递它们的数量和质量在时间上和空间上的分布和发展变化 5 王家耀 根据构成地图数学基础的数学法则和构成地图内容的制图综合法则记录空间地理环境信息的载体 是传递空间地理环境信息的工具 它能反映各种自然和社会现象的空间分布 组合 联系和制约及其在时空中的变化和发展 1地图的特征 地图的定义 地图的定义地图是遵循相应的数学法则 将地球 也包括其他星球 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 1地图的特征 地图的定义 2地图的功能和分类 地图的功能地图信息的载负功能地图信息通过地图内容表达出来直接信息 地图上用图形符号直接表示的地理信息 间接信息 经过解译 分析而获得的有关现象或实体规律的信息 2地图的功能和分类 地图的功能地图的传递功能地图是地理信息良好的传递工具 地图信息传递的基本过程 客观事物 地理信息 通过制图者的认识 形成概念 使用地图语言 地图符号 加工成地图 用图者读懂了地图语言 形成了用图者对客观事物 地理信息 的概念 2地图的功能和分类 地图的功能地图的模拟功能 普通地图 对现实世界的模拟专题地图 对某种专题现象的分布规律 时空差异和变化特征的模拟 2地图的功能和分类 地图的功能地图的认知功能地图具备空间认知和图形认知的功能 空间认知 帮助建立地图信息的空间概念 即空间位置 范围 空间格局 相互关系和随时间的空间变化 图形认知 帮助运用图形思维和地图语言 形成对地图信息的质量特征和数量特征 在分布规律与区域差异上的认知 2地图的功能和分类 地图的功能地图的认知功能确立地理信息明确的空间位置 2地图的功能和分类 地图的功能地图的认知功能建立地物与地物或现象与现象间的空间关系 2地图的功能和分类 地图的功能地图的认知功能获得物体所具有的定性及定量特征 2地图的功能和分类 地图的功能地图的认知功能 2地图的功能和分类 地图的类型按尺度划分大比例尺 1 10万中比例尺 1 10万 1 100万小比例尺 1 100万 2地图的功能和分类 地图的类型按区域范围划分星球图 地球图世界图 半球图 大洲图 大洋图国家图 下属行政区地图局部区域如海湾图 流域图 2地图的功能和分类 地图的类型按地图的图型划分普通地图 表示自然地理和社会经济一般特征的地图 专题地图 着重表示一种或几种主题要素及它们相互关系的地图 2地图的功能和分类 地图的类型按地图的维数划分平面地图 2维 立体地图 3维 2地图的功能和分类 地图的类型按地图的视觉化状况划分实地图 地理信息可视化地图 如纸质地图 虚地图 存在于人脑或电脑中的地图 2地图的功能和分类 地图的类型按其他指标的分类按用途 国民经济与管理地图 文化地图等 按语言种类 汉字地图 外文地图 各少数民族地图 按出版方式 桌图 挂图 屏幕地图 地图集 2地图的功能和分类 地图的类型按其他指标的分类按历史年代 古地图 历史地图 近代地图 现代地图 宋长安城 1991年沙漠军刀行动 新石器时代 2地图的功能和分类 地图的类型按其他指标的分类按感受方式 线划地图 数字地图 影像地图 触觉地图 多媒体地图 3地图的历史与现代发展 古代地图制作的成就中世纪西方的黑暗时代和我国的地图传统地理大发现带来的测绘进步信息时代的地图进展 一 古代地图制作的成就1 古希腊 地中海贸易战争测绘用于航海测量经纬度地图投影航行地图毕达哥拉斯 大地是圆球埃拉托色尼 估算出地球的一段经线弧长 推算出地球的大小托勒密 地理学指南 3地图的历史与现代发展 3地图的历史与现代发展 在世界地图科学史上 古希腊的著名数学家 天文学家 地图学家托勒密 Ptolemy公元87 150年 占有重要的地位 他在前人科学成就基础上完成的巨著 地理学指南 事实上就是一部关于数学制图方法和测绘资料的汇编 其中的世界地图原绘于公元二世纪 左图是1486年的复制本 托勒密的地图是西方古代地图史上划时代的作品 地图上的一些概念 甚至在1538年墨卡托的第一幅世界地图上 也还有着相当的影响 古代地图制作的成就2 古代中国 农田水利 国家治理夏禹 准绳规矩治水 周髀算经 春秋战国 军事地图魏晋时期 裴秀 禹贡地域图 制图六体 一曰分率 所以辨广轮之度也 分辨率 二曰准望 方位 所以正彼此之体也 三曰道里 距离 所以定所由之数也 四曰高下 海拔 五曰方邪 倾斜度 六曰迂直 曲直 此三者各因地而制宜 所以校夷险之异也 3地图的历史与现代发展 3地图的历史与现代发展 长沙国深平防区地形图亦称长沙国南部地形图 西汉文帝 成图于公元前168年以前 比例尺约为1 180000 相当于汉代一寸折十里 地图幅面为纵96cm 横96cm 原图上本无名 因地图内容包含山川 道路 城镇等要素 故取名 地形图 1973年12月发掘湖南长沙市东郊马王堆三号汉墓时出土 绢底彩绘 现藏于湖南省博物馆 中世纪西方的黑暗时代和我国的地图传统 3地图的历史与现代发展 中世纪西方的黑暗时代和我国的地图传统南朝谢庄 木方丈图 唐代张遂 测量日影长度 计算地球经线的弧长 子午线定向唐代贾耽 海内华夷图 自先秦至9世纪的历史地图 北宋沈括 天下州县图 北宋末年 九域守令图 最早的石刻地图 3地图的历史与现代发展 地理大发现 15世纪后期 带来的测绘进步大地测量的出现 光学测量仪器和航空摄影测量陆续面世 为大比例尺地形图测绘奠定基础 地学 生物学和社会经济的发展促进了各种专题地图的编制 推进了百科全书性质的大型地图集编制 如 苏联世界大地图集 海洋地图集 世界大地构造图地图的复照精度 平版彩色印刷 聚酯材料应用和刻图技术 使地图色彩表现力和印刷质量提高到一个新水平 3地图的历史与现代发展 地理大发现带来的测绘进步 3地图的历史与现代发展 地理大发现带来的测绘进步 3地图的历史与现代发展 几个代表人物 利玛窦 意大利 第一个把西方测绘技术和世界地图传到中国魏源 海国图志清曾世英 中华民国新地图 是建国前各分省地图集的蓝本 信息时代的地图进展20世纪30年代 航空摄影测量开展大面积测图作业 20世纪50年代我国也开始了1 5万的航测成图 20世纪70年代后 遥感数据应用于地图制作 使得地球资源制图开始进行数字制图技术广泛应用 美国USGS1 5万地形图数字化 国家基础地理信息中心全国1 100万1 25万数字地图数据库电子地图集等 3地图的历史与现代发展 现代地图的生产 可分为实测成图和编绘成图两类 实测成图法实测成图指在现场或记录载体上 利用各种测量设备 采用不同方法进行测量作用 将成果缩小绘制在介质上的过程 实测成图可分为野外地形测图和摄影测量成图两种 4地图的成图方法 实测成图法在现场或记录载体上 利用各种测量设备 采用不同方法进行测量作业 将成果缩小绘制在介质上的过程 1 野外地形测图 水准仪 经纬仪 全站仪步骤 大地控制测量 加密控制网 展绘控制点 碎部测量 符号化 清绘 地图复制 4地图的成图方法 实测成图法2 摄影测量成图步骤 航空摄影 测定加密控制点 室内像片测图 符号化 清绘 地图复制 二 编绘成图法根据各种制图资料 以室内作用为主制作地图的过程 我国的中小比例尺地形图 普通地图 专题地图 4地图的成图方法 1 常规编图 根据地图 航空像片判读成果 统计数据 文字资料及必要的外业调绘 应用传统的制图技术编制地图的方法 4地图的成图方法 2 遥感制图 利用航空和卫星数据进行各种地图编制的过程 4地图的成图方法 3 数字制图 应用计算机和图像输入 显示和输出设备 在制图软件的支持下 模拟手工作业各阶段进行地图设计和原图编绘的成图方法 4地图的成图方法 地图学定义的讨论 5地图学的定义与相关学科 K A 萨里谢夫 模型论 J L 莫里逊 信息论 多种语言制图技术术语辞典 地图学定义的讨论祝国瑞 地图学研究地理信息的表达 处理和传输的理论和方法 以地理信息可视化为核心 探讨地图的制作技术和使用方法 王家耀 地图学是一门研究利用空间图形科学的 抽象概