地图学复习资料

第一章 绪论地图的定义：地图是按照一定的数学法则，将地球（星球）表面的空间信息，经过概括综合，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、模拟和认知客观世界的时空信息。数学法则/基础：确定地球表面上的点缩绘到地图上的位置，包括坐标系和地图投影、比例尺、地图定向地图具有的四大基本特征：1. 特殊的数学法则（具有可测量性和可比性）2.特定的符号系统（具有直观性和易读性）3.实施制图综合（具有清晰性和一览性）4.独特的传输信息的通道地图的三个构成要素：数学要素、地理要素、图边要素数学要素是保证地图数学精确性的基础。它包括地图投影、坐标网、比例尺、控制点等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专题要素和底图要素图边要素包括图名、图例、比例尺、编制单位、说明等地图的功能：信息传输功能、信息载负功能、模拟客观世界的功能、认知功能地图的用途：军事、国民经济建设、科学研究、文化教育宣传、政治外交地图学的基本定义：研究地图的理论、编制技术与应用方法的科学，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（廖克）。第二章 地图的数学基础大地水准面：设想当海洋静止时，平均海水面穿过陆地和岛屿，形成一个闭合的曲面，该面上的各点与重力方向(铅垂线)成正交。（一级逼近）地球椭球体：扁率极小的椭圆绕大地球体短轴旋转所形成的规则椭球体，这个椭球体成为地球椭球体。地球椭球体表面是一个规则的数学表面，可以用数学公式表达，所以在测量和制图中就用它替代地球的自然表面。（二级逼近）参考椭球体：与局部地区大地水准面复合最好的一个地球椭球体（三级逼近）大地控制的主要任务是确定地面点在地球椭球体上的位置。这种位置包括两个方面：一是点在地球椭球面上的平面位置，即经纬度；二是确定点到大地水准面的高度，即高程。地图中常用坐标系：地理坐标系（经纬度）、平面坐标系（X、Y）地理坐标系：地面点的位置坐标由经度和纬度来确定我国常用的大地坐标系：54年北京坐标系、80年国家大地坐标系、2000年国家大地坐标系我国常用的椭球体：克拉索夫斯基椭球体、IAG-75椭球体、CGCS2000椭球体平面坐标系：将椭球面上的点通过地图投影的方法投影到平面上时，通常使用平面坐标系高程：由高程基准面起算的地面点的高度高程基准面：由验潮站所确定的多年平均海水面来确定绝对高程：地面点至平均海水面的垂直高度相对高程：地面点之间的高程差我国主要高程系：56黄海高程系、85国家高程基准比例尺：地图上沿某方向的微分线段的长度与实地对应微分线段的水平长度之比比例尺的作用：比例尺决定地图图形大小、地图的极限精度、地图内容的详细程度比例尺形式：数字式、图解式、文字式、复式比例尺地图投影的概念：将地球椭球面上的点映射到平面上的方法。实质上就是建立平面上的点（用直角坐标表示）和地球表面上的点(用经纬度表示)之间的函数关系地图投影意义：易于进行距离、方位、面积等量算和各种空间分析投影变形：不可展的曲面与地图平面之间的矛盾。分为长度变形、面积变形、角度变形地图投影变形的分布规律：1.任何地图都有变形2.不同投影类型其投影变形不同3.地图上存在没有变形的点（或线）4.距离没有变形的点或线越远投影变形越大，反之越小5.地图投影反映的实际面积越大，投影变形越大，反之越小地图投影分类：1.按变形性质分为等角投影(适用与航海图、洋流图、风向图)、等积投影（适用于地质图、土壤图、行政区划图）、任意投影（适用于教学地图、科学参考、世界地图）2.按投影的构成方法分类：1.几何投影：包括方位投影、圆柱投影和圆锥投影。2.条件投影：包括伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影、多圆锥投影。几何投影：把椭球体面上的经纬线网直接或附加某种条件投影到借助的几何面上，然后将几何面展开为平面而得到的一类投影。地形图投影：1.高斯-克吕格投影（比例尺大于1：50万）2.正轴等角割圆锥投影（比例尺为1：100万）高斯-克吕格投影：横轴等角切椭圆柱投影。在中央经线上，投影面与地球完全密合，因此图形没有变形；由中央经线往东西两侧延伸，地表图形会被逐渐放大，变形也会越来越严重。为了保证投影经度在可接受范围内，每次只取中央经线两侧附近地区来用，因此必须切割为许多投影带。如6带和3带。特性：经线和纬线仍保持正交，中央经线长度不变，赤道投影线为直线但长度变形，所有长度变形的线段变形比均大于1。方位投影：因其等变形线成圆形，适宜具有圆形轮廓的区域圆锥投影：适用于中纬度沿纬线伸展的区域圆柱投影：适用于低纬度沿纬线伸展的区域我国常用的地图投影：高斯-克吕格投影、正轴等面积圆锥投影、正轴等角圆锥投影墨卡托投影：正轴等角圆柱投影。经纬线互相垂直，经线间隔相等，纬线间隔由赤道向两级逐渐扩大。无角度变形桑逊投影：经线为正弦曲线的正轴等积伪圆柱投影摩尔维特投影：经线为椭圆曲线的正轴等积伪圆柱投影彭纳投影：等积伪圆锥投影第三章 地图语言广义的地图符号概念是指表示地表各种事物现象的线划图形、色彩、数学语言和注记的总和，也称地图的符号系统完整的地图符号系统由图解语言（地图符号）、写出语言（色彩和地貌立体表示）、自然语言（名称注记）和数学语言（比例尺、地图投影、方向）四部分组成。狭义的地图符号概念是指在图上表示制图对象空间分布、数量、质量等特征的标志和信息载体，包括线划符号、色彩图形和注记地图符号的实质：以约定关系为基础，用一种视觉形象图形来指代事物现象的抽象概念在地图语言的构成要素中，符号系统是地图语言的核心地图色彩除了充当地图符号的面外，还有装饰美化地图的功能地图注记是地图语言的组成部分，其实质是加强地图语言的传输效果，完成地图信息的传递地图符号的特性：1.综合抽象性2.系统性3.约定性4.传递性5.时空性地图符号的分类：1.根据符号的图形特征分为几何符号、文字符号、象形符号和透视符号2.根据符号和所表示对象的透视关系分为：正形符号、侧形符号和象征符号3.根据符号和所表示的对象的比例关系分为：依比例尺符号、半依比例尺符号（铁路线）、不依比例尺符号4.根据符号所表示制图对象的地理特征量度可分为：定性符号、定量符号、等级符号5.根据所表示对象的形态分为：点状符号、线状符号、面状符号地图符号的量表法可分为定名量表、顺序量表和比率量表定名量表:对空间信息的处理只是用定性关系。如：红壤、棕壤、黑土等顺序量表：按某种区分标志把事物现象构成的数组进行排序，区分为一种相对等级的方法。如：大、中、小。不适合进行数学运算，但具有可递推性。间距量表：利用某种统计单位对顺序量表的排序增加距离信息；间距量表不存在绝对下限比率量表：以制图数据的起始点为基础，按某种比率进行排序，且呈比率变化，存在绝对下限。例如：温度、人口密度、重量地图符号的视觉变量：形状变量、尺寸变量、方向变量、色彩变量、亮度变量、密度变量视觉变量的视觉感受效果：1.整体感和差异感2.等级感3.数量感4.质量感5.动态感6.立体感尺寸、亮度是形成等级感的主要视觉变量。色相、纯度、网纹和亮度变量结合，也可产生等级感，但等级感没有尺寸、亮度那么显著地图符号设计的基本原则：1.形状要图案化2.种类要简化3.符号要有对比协调性4.符号要有逻辑系统性5.图形色彩要有象征性6.总体要有艺术性影响地图符号设计的因素：1. 地图内容（是符号表示的对象，是符号设计的基本出发点）2. 资料特点3. 地图的使用要求4. 所需的感受水平（主题内容需要较强的感受效果）5. 视觉变量（不同的视觉变量有着不同的感受效果，视觉变量的选择直接关系到符号的形象特点）6. 成本、习惯、标准、技术、视力及视觉感受规律色彩三要素：1.色相2.亮度3.纯度色彩的三个基本特征密切相关，对同一色相，当其纯度变化时，亮度也随之改变彩色具有色相、亮度和纯度的区别，但消色（黑白灰）仅有亮度差异，而无色相、纯度变化色光混合是加色法，颜料油墨色混合为减色法。地图符号色彩设计中色相的变化用来表示制图对象的类别和性质。亮度变化具有传输数量变化的含义，常用来表示制图对象的数量指标。地图注记的功能：1.表明制图对象2.标明制图对象属性3.说明性功能地图注记的构成元素包括：字体，字级，字色，字距等地图注记配置的基本原则：地图注记配置以能明确标明被注对象，尽量排列在空白处，不压盖切断其他线划或注记并能反映被注地物的空间分布特征。第四章 地图概括地图概括的实质就是解决广阔制图区域内繁多的地理事物与有限地图图幅面积之间的矛盾地图概括的概念：根据地图的用途、比例尺和区域特点对地图内容进行选择和化简，概括和综合的过程。影响地图概括的因素：1.地图的用途和主题（主导因素）2.地图比例尺3.制图区域的特点4.制图资料5.符号样式及大小6.制图者地图概括的方法步骤：1.简化2.分类3.符号化4.归纳地图内容选取的标准：1.资格法：按照一定的数量或质量的标志作为选取的标准（资格）而进行选取的方法，目的是为了解决“选哪些”的问题。优点：标准明确、简单易行。缺点：不能全面衡量出物体的重要程度2.定额法：以地图适宜的负载量为基础，规定出单位面积内应选取出的制图物体的数量，目的是为了解决“选多少”的问题。优点：具有相当丰富的内容，缺点：无法保证在不同地区保留相同的质量资格。形状化简的方法：删除、夸大、合并、分割第五章 普通地图普通地图是均衡地表示地表的自然、社会经济要素一般特征的地图。分为地理图和地形图地形图：一般指按照统一的数学基础、图式图例、统一的测量和编图规范要求，经过实地测绘或根据遥感资料，配合其他有关资料编绘而成的一种普通地图。地理图：指概括程度比较高，以反映要素基本分布规律为主的一种普通地图普通地图的内容包括数学要素、地理要素、图边要素海洋地理图上表示的重点：海岸及海底地形海岸：海水不停地升降，海水和陆地相互作用的具有一定宽度的海边狭长地带称为海岸海底地形的表示方法：水深注记、等深线、分层设色、晕渲法地貌的表示方法有：写景法、晕渲法、等高线法、分层设色法写景法：运用透视原理，以绘画写景形式表示地貌起伏及其相对位置关系的方法。写景法是一种示意性的地貌表示方法。晕渲法：假定光源照射地表产生阴影，利用墨色的浓度或彩色的深度显示坡面明暗变化，以表示地表地貌的起伏、分布和类型特征的方法。晕渲法特点：显示地貌直观生动，立体感强；晕渲法缺点：不能测量高程和坡度。等高线法：等高线是地面高程相等点连线投影到平面上的闭合曲线，用等高线来表现地面起伏状态的方法叫等高线法。等高线法的优点：方法科学、可量算。等高线法的缺点：立体感差、等高线间微地形无法表示。分层设色法：根据地面高度划分高程层，逐层设置不同的颜色，称为地貌分层设色法分层设色法的优点：1.分层设色法的颜色变化可弥补等高线法立体感差的不足2.可立即获得地貌高程分布及其相互对比的印象居民地类型：城市、集镇、村庄真北方向：过地面上任意一点指向北极的方向坐标北：地形图上方里网的纵坐标值递增的方向磁北方向：实地指北针所指的北方向第六章 专题地图专题地图是指突出而尽可能完善、详尽地表示制图区内的一种或几种自然或人文要素的地图专题地图的基本特征：1.地图内容主题化2.主图要素特殊化3.地图功能多元化4.表达形式多样化5.表示内容前瞻化专题地图按内容性质分类：1.自然地图2.社会经济地图3.其他专题地图（航海图、宇宙图）按内容结构形式分类：分布图、区划图、类型图、趋势图、统计图自然地图：反映制图区中的自然要素的空间分布规律及其相互关系的地图社会经济地图：反映制图区中的社会、经济等人文要素的地理分布、区域特征和相互关系的地图专题地图的构成要素为底图要素和主题要素专题要素的特征：1.空间分布特征（点、带、面）2.时间态特征（某一特殊时刻）3.可示特征点状符号的表示方法：定点符号法。它是用各种不同形状、大小、颜色和结构的符号，表示专题要素的空间分布及其数量和质量特征。符号大小与所表示的专题要素的数量成一定的比率关系的符号，称为比率符号符号大小与所表示的专题要素的数量无一定的比率关系的符号，称为非比率符号绝对比率符号：符号的面积大小与它所表示事物的数量指标成正比关系。优点：能够正确反映比例关系。缺点：容易造成符号过大或过小条件比率符号：符号的面积大小可大体表示事物数量的多少，但与所表示的事物的数量并不成绝对比例关系连续比率是指只要有一个数量，就必然有一个一定大小的符号与其对应，即符号大小与它所代表的数量都是连续的分级比率是对所示事物的数量进行分级，使符号的大小在一定的区间内保持不变面状符号表示方法：其他表示方法：移动要素表示方法动线法、内部结构表示法三角形图表法地图集是根据制图目的和用途，按照统一的设计模式及规范制作而成的系列地图的集合测量学测量学是以地球的形状、大小、地球重力场、地球表面的地形、地貌及地物的几何形状和其空间位置为研究对象，并将地球表面的地形及其它信息测绘于图纸上，以便各行各业的使用的理论与技术的学科。天文坐标系：以大地水准面和铅锤线为基准建立起来的坐标系大地坐标系：以参考椭球面及其法线为基准建立起来的坐标系水准测量原理：利用一条水平视线，并借助水准尺，来测定地面两点间的高差，这样就可由已知点高程推算出未知点高程。视准轴：物镜光心与分划板中心的连线。竖轴：照准部的旋转轴横轴：望远镜的旋转轴圆水准器轴：连接零点与球面球心的直线管水准器轴：过零点与圆弧纵向相切的切线普通水准仪的使用： 一、安置水准仪打开三脚架并使高度适中，目估使架头大致水平，检查脚架腿是否安置稳固，脚架伸缩螺旋是否拧紧，然后打开仪器箱取出水准仪，置于三脚架头上用连接螺旋将仪器牢固地固连在三脚架头上。二、粗平借助圆水准器的气泡居中，使仪器竖轴大致铅垂，从而视准轴粗略水平。在整平的过程中，气泡的移动方向与左手大拇指运动的方向一致。三、瞄准1、目镜对光：转动目镜调焦螺旋，使分划板清晰；2、粗瞄准：松开制动螺旋，转动望远镜，瞄准水准尺，拧紧制动螺旋；3、物镜对光：转动物镜调焦螺旋，使水准尺成像清晰；4、精瞄准：转动微动螺旋，使分划板竖丝对准水准尺注意：视差：当眼睛在目镜端上下微微移动时，若发现十字丝与目标影像有相对运动，这种现象称为视差。2.原因：水准尺成像的平面和分划板面不重合。3.消除方法：重新反复进行物镜、目镜对光，直到眼睛上下移动，读数不变为止。此时，从目镜端见到十字丝与目标的像都十分清晰。四、精平：利用微倾螺旋使管水准气泡居中，以保证视线精确水平。由于气泡运动的惯性作用，因此转动微倾螺旋的速度不宜过快，特别是在符合水准器的两端气泡影像将要对齐时更应注意。只有在气泡已经稳定且又居中的情况下才能起到精平仪器的目的五、读数：仪器精平后方可读数。普通水准测量只读四位数字，即米、分米、厘米及毫米，并以毫米为单位。读数顺序（后前前后或黑黑红红）水平角：地面上一点至两目标的方向线间所夹的水平角或过这两方向线所做两竖直面间的二面角水平角测量原理：设A、 B、 O为地面上的任意三个点，通过OA、 OB各做一个竖直面，其与水平面P的交线分别为oa和ob。则直线oa和ob的交角，即为地面上O点至A、 B两目标方向线在水平面P上投影形成的夹角竖直角：同一垂直面内目标方向与水平方向或铅垂方向线之间的夹角。当目标方向与水平方向间的夹角称为高度角(-90， 90 )；当目标方向同天顶方向（或铅锤线方向）所构成的角称为天顶距(Z (0， 180 )光学经纬仪的使用：一、 安置经纬仪打开三脚架并使高度适中，目估使架头大致水平且位于测站点的正上方，检查脚架腿是否安置稳固，脚架伸缩螺旋是否拧紧，然后打开仪器箱取出经纬仪，置于三脚架头上用连接螺旋将仪器牢固地固连在三脚架头上。二、对中整平对中就是将仪器中心安置于通过测站点的铅锤线上，即仪器纵轴与过测站点的铅锤线保持一致，这是测量水平角的基本条件。对中方法又可分为用垂球对中(利用以悬挂于仪器下方铅垂线，确保仪器竖轴与测站点铅垂线重合)和光学对中(利用仪器上的光学对中器，使地面与对中器中分划板中心重合)整平目的就是使仪器的水平度盘位于水平位置或使仪器的竖轴位于铅锤方向。(1)、 粗平：伸缩脚架腿，使圆水准器气泡居中；(2)、 精平：旋转脚螺旋，使管水准器精平；三、调焦照准1、 调焦调焦是调节望远镜使十字丝及目标成像清晰的过程，包括目镜调焦和物镜调焦。其目的是消除视差现象。先将望远镜对准明亮背景（或天空），调节目镜使十字丝清晰；再在粗瞄准的情况下调节物镜是目标成像清晰2、 照准照准就是用十字丝中心部位对准目标。 粗瞄：利用准星、照门大致瞄准目标，制动水平制动螺旋和望远镜竖直制动螺旋； 精瞄准：利用望远镜微动螺旋和水平微动螺旋精确照准目标。测量水平角时，尽量用十字丝的纵丝对准目标底部；测量竖直角时，则应用横丝切准目标顶部（或特定位置三、读数调节反光镜使读数窗明亮，并旋转显微镜调焦螺旋使刻划数字清晰，然后读取度盘读数。若分微尺上最小分划值为1，则估读的读数应为0.1的整倍数，即6的整倍数。竖角测量时，读数前调节竖盘指标水准管的微动螺旋，使指标水准管的气泡居中水平角观测步骤盘左位置照准目标A，配置度盘读取并读数a1。松开制动螺旋，顺时针旋转照准目标B，读数b 1,则上半测回角值为：b1-a1盘右位置照准目标B，读数b2。松开制动螺旋，逆时针旋转照准A，读数a2，则下半测回角值为：b2-a2一测回角值为上下两个半测回值的平均数竖直角观测步骤在测站上安置好仪器，并量取仪器高i ；盘左位置照准目标，中丝切于目标顶部或特定位置（ 目标高V）；转动竖盘水准管微动螺旋，使气泡居中，读数L；同上方法，以盘右位置照准目标（ 与盘左相同位置），读数R指标差：指标偏移正确位置而引起的偏差， 常用x表示。 若指标偏移方向与竖盘注记方向 一致时为正值；反之为负值。水平面上两点之间的距离称之为水平距离(简称平距)，不同高度上两点之间的距离称之为倾斜距离(简称斜距)。电磁波测距：以直接或者间接方式测量电磁波在待测距离两端点间一次往返的传播时间来求距离的测量方法。按测距原理可分为：脉冲式测距仪、相位式测距仪上世纪60年代，全站型电子速测仪(全站仪)，