武汉大学地图学期末复习整理

1 简述地图的基本特性和定义 答 1 由特殊的数学法则产生的可量测性 2 由使用地图语言表示事物所产生的直观性 3 由实施制图综合产生的一览性 地图是根据一定的数学法则 将地球 或其他星体 上的自然和人文现象 使用地图 语言 通过制图综合 缩小反映在平面上 反映各种现象的空间分布 组合 联系 数量 和质量特征及其在时间中的发展变化 2 试述我国基本比例尺地形图分幅编号的规则 答 我国基本比例尺地形图均采用 经纬线分幅 和行列式编号 的方法 以 1 100 万地 形图为基础 行从赤道算起 纬度每 4 为一行 至南北纬 88 各有 22 行 用大写的英文 字母 A B C V 表示 南半球加 S 北半球加 N 列从 180 度经线算起 自西向东每 6 为一列 全球分为 60 列 用阿拉伯数字 1 2 3 60 表示 行号在前 列号在后 中间不用短线 1 50 万 1 5 千地形图编号是在 1 100 万地形图的基础上进行的 编号由 10 个代 码组成 其中前三位是所在 1 100 万地图的编号 第四位是比例尺代码 从 1 50 万 1 5 千依次用 B C D E F G H 表示 后六位分为两段 前三位是图幅的行号 后 三位是图幅的列号 行号从上而下 列号从左到右 编码不足三位时前面加 0 4 简述地图学与地理信息系统 GIS 的关系与区别 答 地图学 Cartography 是研究地图的理论 编制技术于应用方法的科学 是一门研究 以地图图形反映与揭示各种自然和社会现象空间分布 相互联系及动态变化的科学 技术 与艺术相结合的科学 地理信息系统 Geographic Information System 是在计算机硬 软件系统支持下 对 整个或部分地球表层 包括大气层 空间中的有关地理分布数据进行采集 储存 管理 运算 分析 显示和描述的技术系统 地图学与地理信息系统从它们的形成开始一直到发展至今 都是紧密联系在一起的 它们的主要区别在于最终的目的不同 地图学的目的是快速 精确地编制高质量的地图 地理信息系统的目的是为地理研究和地理决策提供服务 5 为什么地图会产生投影变形 分别写出投影变形的数学表达式 答 由于地球椭球面是不可展的曲面 要把它完整的表示到平面上 必须有条件地进行局 部拉伸和局部缩小 所以必然会产生变形 投影变形表现在以下三个方面 1 长度变形 投影面上一微小线段与球面上相应的微小线段之比与 1 之差 1 ds sd V 2 面积变形 投影面上一微笑面积与球面上相应的微小面积之比与 1 之差 111 ab ab dF Fd Vp 3 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 ba ba 2 sin sin 7 为什么 1 100 万国家基本地形图拼不成一幅完整的 1 100 万 中国地图 如何才 能拼成呢 答 1 100 万基本地形图采用的是分带的双标准纬线等角圆锥投影 自赤道起按纬差 4 分带 每带单独投影 形成多个投影面 这样形成的图幅 在同一带内是可以无缝拼接的 但在相邻两带之间 由于同一条纬线拼接线分别投影到两个不同的圆锥面上 展开后曲率 不一样 所以相邻两带之间是无法无缝拼接的 也就够不成一幅完整的 1 100 万 中国地 图 要想拼成一幅完整的 1 100 万 中国地图 就必须在一个投影框架下 采用唯一的 双标准纬线等角圆锥投影 并且双标准纬线须根据中国版图的具体范围 结合边纬与中纬 长度变形绝对值相等的条件取整确定 只有这样才能拼接成一幅完整无缝的 中国地图 8 在远洋航行时 如何正确使用 等角航线 和 大圆航线 使航行的距离最短并且领 航最方便 答 等角航线在墨卡托投影的地图上表现为直线 这一特性对领航十分有利 但它不是最 短距离线 如果完全沿着等角航线航行 走的是一条不经济的较远路线 但船只不必经常 改变方向 而大圆航线在球心投影的地图上表现为直线 是地图表面上各航路点间的最短 连线 但它又不是等方位线 船只航行时要不断改变方向 不利于领航 实际上 在远洋航行时通常采用 长距离靠近大圆航线 而短距离走等角航线 的作 法 具体是把大圆航线展绘到墨卡托投影的海图上 然后把大圆航线分成几段 每一段连 成直线 就是等角航线 船只航行时 总的情况来说 大致是沿大圆航线航行 因而走的 是一条较近路线 但就每一段来说 走的又是等角航线 不用随时改变航向 从而领航十 分方便 9 国家基本比例尺地形图有哪些特点 它们分别采用什么方式的投影 答 1 具有统一的大地坐标系统和高程系统 2 具有完整的比例尺系列和分幅编号系统 3 依据国家制定的统一规范和图示 4 采用制定的方法测制或根据可靠的资料编制 为保证精度 我国基本比例尺地形图均采用分带投影方式 1 1 5 千 1 1 万地形图采用经差 3 分带的高斯 克吕格投影 2 1 2 5 万 1 5 万 1 10 万 1 25 万 1 50 万地形图采用经差 6 分带的高斯 克吕格投影 3 1 100 万地形图采用纬差 4 分带的双标准纬线等角圆锥投影 10 为什么在 1 5 万地形图上量算的图幅面积要比实地的面积大 答 1 5 万地形图采用的是高斯投影 根据高斯投影的构建原理和变形规律 除中央经线 上没有变形之外 其他任何点上的变形都变大了 在同一纬线上 离中央经线越远 变形 越大 投影带边缘变形最大 在同一经线上 纬度越低 变形越大 赤道上变形最大 1 5 万地形图虽然没有角度变形 但面积变形是长度变形的平方 所以在 1 5 万地 形图上量算的图幅面积要比实地的面积大 并且离本带中央经线越远 离赤道越近的图幅 面积变形越大 11 试述高斯投影与 UTM 投影的异同点 能否构建变形更优的同类投影 答 1 投影建立的方式相同 但采用的投影面有所不同 二者的中央经线和赤道投影后 均为互相垂直的投影对称轴 高斯投影采用椭圆柱面 而 UTM 投影则采用圆柱面 2 投影面的轴位相同 但与椭球体的切割关系不同 二者均为横轴投影 高斯投影采用 横切椭圆柱投影 横切在中央经线上 而 UTM 投影则采用横割圆柱投影 横割在距中央经 线约 180KM 处的两条割线上 3 投影性质相同 但变形分布不同 二者均为等角性质 高斯投影除中央经线没有变形 外 其他任何点上的长度变形均大于零 而 UTM 投影的变形要相对均衡一些 有正有负 中央经线长度变形为 0 0004 它与边缘经线的长度变形的绝对值大致相等 对于中低纬度 地区 UTM 投影的变形要优于高斯投影 4 投影带的划分相同 但带的起算点不同 二者均采用自西向东的 经差 6 的分带方 式 高斯投影从 0 子午线起算 而 UTM 投影则从西经 180 起算 高斯投影其实质是单标准经线等角横切椭圆柱投影 仿照圆锥投影的构建方式 可以 拟构双标准经线等角横切椭圆柱投影 即双标准经线高斯投影 这样投影面与椭球面之间 更加贴近 变形会更小 分布也更均匀 12 为什么说方位投影和圆柱投影都是圆锥投影的特例 答 根据圆锥投影的构建原理 我们引进圆锥系数 即圆锥投影展开后的扇形顶角 与地球极点处的 之比 由于圆锥投影展开后成为扇形 其顶角 0 360 而地球极点处的 360 所以 10 当圆锥系数 1 时 圆锥顶角 360 圆锥面伸展成平面 则成为方位投影 当圆锥系数 0 时 圆锥顶角 0 圆锥顶角伸向无穷远 则成为圆柱投影 所以说 方位投影 圆柱投影均是圆锥投影的特例 13 我国与欧美国家编制的 世界地图 在投影方面各有什么特点 答 1 我国采用的是等差分纬线多圆锥投影 中央经线取 E150 以突出我国在图幅 中央的位置 而欧美国家多采用伪圆柱投影 中央经线取 0 以突出欧美在图幅中央的 位置 2 我国编制的 世界地图 全球大陆不产生目视变形 同纬度带面积变形近似相等 以利于比较我国与同纬度国家面积的对比 而欧美国家编制的 世界地图 缺乏球形感 高纬度地区变形较大 3 我国编制的 世界地图 太平洋保持完整 利于显示我国与邻近国家的水陆联系 而欧美国家编制的 世界地图 大西洋保持完整 大陆相对集中 利于显示世界各国之间 的水陆联系 14 编制地图时 为什么要进行投影变换 分别写出投影变换的数学表达式 答 在编制地图时 由于编图资料或数据源与新编图之间在数学基础上存在着各种各样 不同尺度 不同性质的投影差异 而各类专业信息都是以基础地理信息为载体 所以必须 解决各类数据源的数学基础统一问题 也就是投影变换问题 要实现一种地图投影变化为另外一种地图投影 通常有解析变换法 数字变换法 数 值 解析变换法三种 1 解析变换法 2 1 yxyxfY yxyxfX 2 数值变换法 n ji ji ij n ji ji ij yxbY yxaX 0 0 3 数值 解析变换法 0 0 2 0 0 1 n ji ji ij n ji ji ij n ji ji ij n ji ji ij yxbyxafY yxbyxafX 15 空间数据与属性数据在表达地理事物方面有何不同 答 1 空间数据又称几何数据 它构成地理事物的空间形状 是确立地理事物空间位 置的数据 2 属性数据又称非几何数据 是定性或定量说明地理事物性质和特征的数据 定性数 据说明地理事物的质量特征 如分类 质量 等级 定量数据则说明地理事物的数量特征 如长度 高度 宽度 温度 流速等 根据属性数据表达地理事物的精确程度 可分为定名量表 顺序量表 间隔量表 比 率量表等四种量表系统 16 编制地图主要有哪些数据源 这些数据源在数字环境下如何使用 答 1 地图资料 是编图资料的主要来源 包括地形图 各种专题地图 全国性指标图 和国界系列样图等 如果是纸质地图资料 需要扫描录入 投影转换 矢量采集 如果是 矢量地图数据 则直接导入 投影转换 2 影像资料 是地图更新的主要资料 包括卫星像片 航空像片和地面摄影像片等 如果是纸质影像资料 需要扫描录入 投影转换 色彩调整 如果是栅格影像数据 则直 接导入 投影转换 3 统计资料 是编制统计地图的基本依据 包括各级政府统计部门 各专业部门统计 机构手机 整理和发布的各种统计数据 如果是纸质表格数据 需要人工键入或扫描识别 生成图表 如果是电子表格数据 则直接导入 生成图表 4 文字资料 是专题信息的重要来源 包括地理考察资料 各种区划资料 政府文告 报刊消息和各种地理文献等 如果是纸质文档 需要人工键入或扫描识别 编辑整理 如 果是电子文档 则直接导入 编辑整理 17 试述矢量数据和栅格数据的定义 他们在地理要素的表达有何不同 答 矢量数据是代表地图图形的各离散点平面坐标的有序集合 是具有一定方向和长度的 量 而栅格数据是由平面表象对应位置上像元灰度值所组成的矩阵形式的数据 对于点状要素 矢量数据是用一对 x y 坐标表示 而栅格数据用其中心点所处的 单个像元来表示 对于线状要素 矢量数据是用一串 x y 坐标表示 而栅格数据用其中轴线上的像 元集合来表示 对于面状要素 矢量数据是用一串有序的但首尾坐标相同的 x y 坐标对表示其轮 廓范围 而栅格数据用其所覆盖的像元集合来表示 18 地图符号设计应遵循哪些原则 地图色彩设计应符合哪些要求 地图注记设计应包括 哪些方面 答 符号设计 1 图案化 2 象征性 3 清晰性 4 系统性 5 适应性 6 生产可 行性 色彩设计 1 地图色彩设计与地图的性质 用途相一致 2 色彩与地图内容相适应 3 充分利用色彩的感觉与象征性 4 和谐美观 形成特色 注记设计 1 注记字体 2 注记字大 3 注记字色 4 注记字隔 5 注记配置 19 简述晕渲法 等高线法和分层设色法的定义 并比较他们的优缺点 答 晕渲法是根据假定光源对地面照射所产生的明暗程度 用浓淡不一的墨色或彩色沿斜 坡渲绘其阴影 造成明暗对比 显示地貌的分布 起伏和形态特征的方法 优点 a 生动直观 b 立体感强 缺点 a 不能直接量测其坡度 b 不能明显表示地面高程的分布 等高线法是用高程相等点的连线在水平面上的投影来表示地貌的起伏分布和形态特征 的方法 优点 a 方法科学b 可量测性 缺点 a 缺乏视觉上的立体效果b 两条等高线间的微地形无法表示 分层设色法是在等高线的基础上 根据地图的用途 比例尺和区域特征 将等高线划 分为不同的高程带 并在每一层内设置不同的颜色 以色相色调的差异表示地貌的欺负 分布和形态特征的方法 优点 1 方法科学 2 具有可量测性 3 立体感较强 缺点 1 等高线间的微地形无法表示 21 简述定点符号法与定位图表法的定义 并比较他们的异同点 答 定点符号法是用不同形状 大小 颜色和结构的点状符号 表示呈点状分布现象的数 量特征 质量特征和空间分布的方法 定位图表法是以统计图表的形式 表示定位于某点上呈周期性变化现象的数量特征和内部 结构的方法 相同点 表示方法相近 均采用有定位意义的符号或图表表达现象的数量特征 不同点 1 前者表示呈点状分布的现象 每个点都有较强的独立性 而后者是利用典型 点上的数值 反映整个面上或者线上的现象 一个点不能全面反映制图区域的现象 2 前者表示某以特定时刻或某一时间段内的现象 而后者表示周期性发生的现象 3 前者用符号大小表示现象的数量特征 用形状和颜色表示现象的质量特征 而后者则 用方向线的长度 指向来表示周期性现象的频率 方向和大小 22 简述线状符号法与运动线法的定义 并比较他们的异同点 答 线状符号法是用不同颜色 结构和粗细的线状符号 表示呈线状分布现象的质量特征 和数量特征的方法 运动线法是用不同宽度和长度的箭形符号 表示现象移动的方向 路径和数量 质量特征 的方法 不同点 1 前者表示现象的静态分布 而后者表示现象的动态轨迹 2 前者只表示线状分布的现象 而后者可表示点 线 面在内的各种分布现象 3 前者具有严格的定位意义 而后者可以精确定位 也可以概略定位 23 简述范围法与质底法的定义 并比较他们的异同点 答 范围法是用轮廓线 颜色 网纹 符号 注记及面状符号 表示呈间断 成片或零星 散布现象的分布范围及质量特征的方法 质底法是用颜色 网纹或面状符号 表示呈现连续分布且不满整个制图区域的各种现象的 质量特征的方法 相同点 表示方法相近 表达现象特征相同 均采用底色 网纹或面状符号 表示面状现 象的质量特征 不同点 1 前者范围可以重叠 在范围外无此类现象的地区也可以空白 后者分区不可能重叠 全区也无空白 2 前者范围是各自独立 互不依存的 不同现象的范围轮廓的概括程度也不一定是同等 的 后者各区域则是在统一的原则和要求下 经过科 学的概括而划分的 区域间关系密切 3 前者同一种颜色或晕线网纹只代表一种具体的现象范围 后者同一颜色有时固定代表 每一类现象 有的则不一定 而仅仅用以表示区域单元的差别 24 简述等值线法和点数法的定义 并比较他们的异同点 答 等值线法是用各种等值线点连成的连续曲线 表示呈连续分布现象的数量特征的方法 点数法是用代表一定数值的点状符号 表示呈分散分布现象的分布范围 数量特征和密度 变化的方法 相同点 表达现象特征相同 均是表示连续分布现象的数量特征和密度变化 不同点 1 前者是用一组线表示连续分布现象的数量变化 而后者是用点群表示连续分 布现象的数量变化 2 前者可以进行图上量算 获得任意点上的三维数值 而后者点值不具有实际意义 只 是通过点的疏密程度反映现象的密度变化 3 前者比例尺变化时 地图概括较易实施 而后者比例尺变化时 地图概括不易实施 25 简述分级统计图法和分区统计图表法的定义 并比较他们的异同点 答 分级统计图法是根据统计数据分级后制成的不同色阶或晕线网纹 分别填充在相应的 区划单元内 表示制图区域内各种现象的集中程度或发展水平的方法 分区统计图表法是根据统计数据制成的统计图表 分别置于相应的区划单元内 表示制图 区域内各种现象的数量总和及其构成的方法 相同点 表示方法相近 表达现象特征相同 均是采用统计图的形式表示制图区域内各种 现象的数量特征 不同的 1 前者是用分级底色或晕线网纹表示现象的数量指标 而后者是用统计图表表 示现象的数量指标 2 前者只能表示一个数量指标 而后者可以表示多个数量指标或总量构成 3 前者只能在相应的分区内填充底色或晕线网纹 而后者可在分区内任意位置配置图 表 还可适当压盖其他区域 26 举例说明专题地图表示方法在普通地图内容表示中的应用 答 1 定点符号法 三角点 圈形居民地 2 线状符号法 道路 河流 境界 3 范围法 湖泊 植被 沙漠 4 等值线法 等高线 5 质地法 行政区划 6 运动线法 河流的流向 27 什么是制图综合 试述选取和概括的关系 答 根据地图的用途 比例尺和制图区域的特点 以概括 抽象的形式反映制图对象带有 规律性的类型特征和典型