第一章 地图的基本知识.ppt

地图的基本知识 地图回顾 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 一 地图的定义和基本特性 刻在石头上的地图 古代用树枝做的地图 一 地图的定义和基本特性 地图回顾 公元前1500年树枝和贝壳制作的航海图 一 地图的定义和基本特性 地图回顾 新石器时代的壁画地图 古代上海地图 一 地图的定义和基本特性 地图回顾 七世纪中叶的亚洲 唐朝 一 地图的定义和基本特性 地图回顾 近代上海地图 一 地图的定义和基本特性 地图回顾 解放前的河北省地图 一 地图的定义和基本特性 地图回顾 全球植被分布 NOAA AVHRR 绿色为植被 沙漠为棕黄色 水为蓝色 一 地图的定义和基本特性 地图回顾 网络上的电子地图 一 地图的定义和基本特性 地图回顾 网络上的电子地图2 一 地图的定义和基本特性 地图回顾 一 地图的定义和基本特性 地图回顾 三维电子地图 一 地图的定义和基本特性 地图回顾 河北师大西校区电子沙盘一景 一 地图的定义和基本特性 地图回顾 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 地图回顾 一 地图的定义和基本特性 1 1地图的定义及其基本特性地图的定义地球表面在平面上的缩写 地图是周围环境的图形表达 地图是空间信息的图形表达地图是反映自然和社会现象的形象符号模型 地图是传输信息的通道 国际地图制图协会ICA 是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 地图是按照一定的数学法则 将地球 或星体 表面上的空间信息 经概括综合 以可视化 数字或触摸的符号形式 缩小表达在一定载体上的图形模型 用以传输 模拟和感知客观世界的时空信息 一 地图的定义和基本特性 地图的基本特征 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 还可以以数字或数学的方式来表现 地图必须经过科学概括缩小了的地图不可能容纳地面所有的现象 地图上所表示的是在大量的地理信息中 根据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 地图的基本特征 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 地图是地理信息的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 地图的基本特征 一 地图的定义和基本特性 地图的基本特征 1 2地图的构成要素 数学要素地理要素 图形要素 图边要素 数学要素是保证地图具有可量性 可比性的基础 主要包括地图投影 坐标系统 比例尺 控制点等 地理要素 图形要素 地图最主要的内容 普通地图的地理要素包括水系 地貌 土质植被 居民地 交通线 境界线等自然和社会经济内容 专题地图的地理要素包括两部分 一为专题要素 依据主题内容的不同而不尽相同 二为底图要素 常选择普通地图上和主题相关的一部分地理要素 是衬托和反映主题内容的基础 图边要素 辅助要素 包括图名 图号 图例 接图表 图廓 分度带 比例尺 附图 坡度尺 成图时间及单位 有关资料说明等 它有助于读图和用图 是地图不可缺少的部分 地图的构成要素 普通地图是表示自然地理和社会经济一般特征的地图 它并不偏重某个要素 主要表示水文 地形 土质植被 交通网 居民点和境界线七大要素 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 1 3地图的分类 专题地图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 大比例尺地图 大于等于1 10万比例尺的地图 中比例尺地图 小于1 10万而大于1 100万比例尺的地图 小比例尺地图 小于等于1 100万比例尺地图 0 按比例尺分类 二 地图的分类 二 地图的分类 按区域分类 自然区域星球图 地球图世界图 大洲图 大洋图 半球图行政区域国家图以及下属一级行政区 省 自治区 直辖市 二级行政区 市 县 以及更小的行政区域地图特殊区域图海洋图 海湾图 流域图 二 地图的分类 按地图视觉化状况分类 实地图是空间数据可视化的地图 包括纸介质和屏幕地图 它是将地图信息经过抽象和符号化以后在指定的载体上形成的 虚地图指存贮于人脑或电脑中的地图 前者即为 心象地图 后者即为 数字地图 实地图和虚地图可以相互转换 如屏幕地图与存贮在磁带上的数字地图 可有二维地图 平面地图 及三维地图 立体地图 在三维地图基础上利用虚拟现实技术 通过头盔 数据手套等工具 形成了一种称为可进入地图 虚拟显示地图 新品种 使用者能产生亲临其境的感觉 二 地图的分类 按地图维数分类 按用途 教学地图 文化地图 军用地图等 按语言种类 汉语地图 外文地图 少数民族语言地图等 按出版使用方式 桌面地图 挂图 屏幕地图 地图集 二 地图的分类 按其它指标分类 按感受方式 线划地图 数字地图 影像地图 触觉地图 多媒体地图等 二 地图的分类 按其它指标分类 按历史年代 分为古地图 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 二 地图的分类 按其它指标分类 获取认知信息功能作为表达空间现象一种主要的图形形式 人们可以通过地图分析 地图量测 获取制图区事物现象的空间位置 长度 坡度 面积 体积 深度 密度 曲率 分率等具体的数量指标 1 4地图的功能和用途 以组成整体 全局的概念 即确立地理信息明确的空间位置 我国的各民族的区域分布十分分散 依靠语言或文字描述 无法构成整体分布状况的概念 而通过绘制 中国民族区域分布图 则能圆满地解决问题 获得物体所具有的定性及定量特征 提供空间分布物体和现象的尺寸 维数 范围等概念 形成正确的对比概念 图形感受及制图对象空间立体分布和时间过程变化 建立地物与地物或现象与现象间的空间关系 易于建立正确的空间图像 只有地图才能帮助人们迅速建立正确的空间图形 地图是人类认识自己赖以生存环境的最主要的 并且永远不可代替的工具 模拟客观世界功能地图是客观世界的缩小和概括 它是用符号系统反映制图对象的形象符号模型 是用数学图形方法表示制图物体数量 质量特征的图形数学模型 是用抽象和概括的方法再现客观世界制图对象的分布和结构组合的概念空间模型 符号模型是运用符号和图形对客观存在进行简化和抽象的过程 地图被视为是一种形象 符号模型 载负信息功能地图能容纳和贮存的信息量十分巨大 是空间信息的理想载体 地图信息由直接信息和间接信息两部分组成 直接信息是地图上表示的地理信息 如道路 河流网 居民点等用图形符号直接表示 间接信息是经过分析解译而获得有关现象或物体规律的信息 磁介质相比于纸介质的地图 能贮存更大的地理信息 信息具有可传递性 地图是空间信息十分良好的传递工具 客观存在的大量信息用一种易于被人们所接受的图形符号载负于地图上 然后流向人类 使人们从中获得知识 创造财富 地图传递信息时 在传输方式上具有层次性 是平行的 甚至是空间形式的 它比线性传递方式具有更宽的传输通道以及更高的传输效率 感受信息功能地图是信息的载体 从某种意义上来说 地图也是一个信息源 任何人都会对地图产生一个感受过程 不管是深刻的 浮浅的 直接的 间接的 专业的 一般的等 也就是说从地图上能感受到信息 采用不同的符号图形和图面整饰 制作的同一制图区 同一主题的地图 对用图者将会产生不同的感受效果 相反 同一地图 对不同年龄 不同文化层次 具有不同地图知识的用图者 也将会产生不同的感受效果 地图的用途 由于地图具有信息传输功能和直观 总览 明显 可量等特性 所以地图在国家经济建设 国防建设 科学研究 文化教育各领域 都得到极其广泛和普遍的应用 经济建设自然资源调查和开发需要精度高 现势性强的地图作为必要的工具 工矿 交通 水利等基本建设 从选址 选线 勘测设计到工程施工 都离不开地图 城市规划 居民地布局 地籍管理等需要以比例尺较大的平面地图作为基础图件 农业方面的应用十分广泛 荒地开垦 沙漠治理 旱地灌溉 水土保持 防洪排涝 盐碱地改良 大规模的改造自然工程都离不开地图 科学研究进行科学研究时 一方面需要选用各种适宜的比例尺的地图作为地理底图 通过野外工作及室内地图分析 研究各种要素的分布规律 动态变化及相互联系 得到重要的研究结论 综合评价或作出预测预报 另一方面又把地图作为一种重要及独立的成果表达形式 国防建设地图对军事活动的作用是不言而喻的 从各兵种 军种的首脑机关决策战略方针 中级指挥员制定战役计划 基层指挥员指挥具体的战斗行动 都无法离开地图 地图的用途 地图具有鲜明的政治性及法律效力 地图是进行思想政治教育的有力工具 在教学活动中 特别是地理教学中地图更是绝不可忽视的重要教学手段 在日常生活中 也都离不开地图 需要运用一定的地图知识 政治活动 文化教育 日常生活 模拟四种蓄水高程时的库区景观 倒影方式 库区虚拟现实模型 军队的眼睛 四 地图的功能和用途 结石婴儿报告病例省份 爱情地图 南京两名大学生绘制完成 爱情地图 http news QQ com2008年09月11日08 01新华网南京9月10日电 记者凌军辉 日前 南京航空航天大学的两名大学生绘制完成 南京爱情地图 为南京的情侣提供集餐饮 娱乐于一体的约会指南 传统实测成图法 传统实测成图法常分为图根控制测量 地形测量 内业制图和制版印刷几个过程 实测成图法是在大地测量的基础上 利用国家大地控制网和国家高程控制网来完成测图的 分为利用平板仪或经纬仪 水准仪等进行的普通地形测量和航空摄影地形测量两种 1 5地图的成图过程 传统编绘成图法 传统的编绘成图法是把实测所得的大比例尺地图 根据需要逐级缩小 编制成各种较小比例尺的地图 其主要过程可分为 地图设计地图原图编绘地图出版准备地图制印 遥感制图法 遥感制图法是利用遥感图像数据资料 通过图像处理和分析 用于制作或更新地图 是当代地图制作技术的发展方向之一 遥感制图法编制专题地图的流程如下 遥感图像资料获取遥感图像处理专题要素信息识别与提取地理底图编绘与专题要素转绘 计算机地图制图法 计算机地图制图 亦称机助制图 经数十年发展 到今天已较为成熟 得到了较广泛的使用 是目前地图制作最先进的方法 按流程可将其分为数字化地图测图与数字化地图制图 前者侧重于实测成图 后者侧重于编绘成图 数字地图测图数字地图测图的工作过程分为数据采集 数据处理 图形编辑和图形输出四个阶段 数字地图制图数字地图制图可分为编辑准备 数字获取 数据处理 图形输出和地图制印五个阶段 1 6地图学发展史及地图学进展 地图学历史回顾现代地图学进展 1 6 1地图学历史回顾 1 我国地图学的历史回顾有记载的最古老的地图是夏朝的九鼎 九鼎是当时统治权利的象征 在九鼎上除了铸有各种图画外 还有表示山川的原始地图 山海经 中 也有绘着山水 动植物及矿物的原始地图 管子 地图篇 指出 凡兵主者必先审知地图 精辟阐述了地图的重要性 战国策 燕策 中关于荆轲刺秦王 献督亢地图 图穷而匕首见 的记述 说明秦代地图在政治上象征着国家领土及主权 我国发现最早以实测为基础的地图是从马王堆汉墓出土的地图 早在汉代 我国的地图制作在理论和绘制技术上 都达到相当高的水平 晋朝的裴秀 在著作 禹贡地域图十八篇 序 中 创立我国最早的制图理论 制图六体 即分率 比例尺 准望 方位 道里 距离 高下 相对高程 方邪 地面坡度起伏 迂直 实地的高低起伏距离与平面图上距离的换算 裴秀反复强调了六体之间的制约关系及其在制图中的重要性 宋代的地图学家沈括 博学善文 晚年著 梦溪笔谈 在地图测绘方面贡献颇多 在水准测量中 发现磁偏角的存在 改进了指南针的装置方法 使用24位划分等 并编制 守令图 即 天下州县图 元朝地图学家朱思本 考察历史沿革 核实地理情况 经过十年的努力著成 舆地图 二卷 采用传统的计里画方之法 侧重河流山川要素的绘制 并注重其精度 清康熙 乾隆两代 我国的地图测绘进入了一个新的阶段 清初康熙年间从测绘 皇舆全览图 开始 西方科学制图法在我国引起重视 康熙聘请了一批西方传教士 进行了全国性的大规模的地理经纬度和全国舆图的测绘 采用天文测量和三角测量相结合的方式进行 历时35年 测算经纬度630个点 奠定了中国近代地图测绘的基础 1718年完成 皇舆全览图 图幅巨大 范围广阔 包括东北各省 蒙古 关内各省 台湾以及哈密以东地区 该图以实测的经纬点为依据 采用梯形投影法 在图上绘出经纬网 这在地图学史上具有重要意义 康熙 乾隆年间实测地图的完成 把我国地图的发展推到了一个新的更高水平 并影响了各区地图集的编制 使得清初出现了各种版本的地图集 是地图发展的繁荣时期 清光绪十二年 1886年 开始全国规模 大清会典舆图 的编绘工作 清末这次省图集编绘在中国地图发展史上具有极为重要意义 它是中国传统古老的制图方法向现代制图方法转变的标志 其突出表现是计里画方制图法与经纬网制图法混用 传统的地图符号与现代的地图符号的混用 到清末 地图已摆脱了旧的制图方法 开始编制专题地图 并采用多色印刷 自鸦片战争后地图事业大大落后 国民党统治时期开始使用航空摄影测量 但测量成果不多 没有统一标准 新中国成立后 地图制图得到迅速发展 成立了测绘机构 测绘学院 设立测绘专业 培养专门人才 采用航空摄影测量方法制作了全国基本比例尺地形图 从根本上改变了我国地形图落后与质量较差的局面 组织编纂代表国家水平的国家大型地图集 引进先进的地图编制理论与技术 逐步建立起我国的地图学科体系 使地图学在技术上和理论上有了很大发展 2 国外地图学的发展最古老的地图是距今约4700年左右的苏美尔人绘制的地图和距今约4500年左右的古代巴比伦地图 粘土陶片上 绘有山脉 四个城镇和流入海洋的河道 公元前6 4世纪 古希腊在地理学 大地测量学 地图制图学等领域 涌现出一批卓越学者 提出了一些新的概念 阿那可西曼德提出地球形状的假设 认为地球是椭圆形 埃拉托色尼第一次编制了把地球当作球体的地图 吉帕尔赫创立了透视投影法 托勒密所著 地理学指南 实际上是古代地图制图学的一部巨著 15世纪后 欧洲各国资本主义萌芽 哥伦布三次航海探险 麦哲伦第一次完成环球航行 证实了地球是球体的学说 这些航海探险是人们对地球各大陆与海洋有了新的认识 为新世界地图编制奠定基础 16世纪 荷兰人墨卡托创立了等角正轴圆柱投影 墨卡托投影 用于航海 这一时期由于测量方法和仪器的发明 测绘精度提高 表示方法改进 平板印刷出现 19世纪 由于自然科