地图学第01章class01.ppt

地图学主讲：胡华科e-mail:hhkzcyTelQ:107679372,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。,第一章导论,最原始的地图，人们只是试图在树皮、沙地、陶片上，用石块、贝壳等利器，保存和传递对地理环境的印象。地图的历史早于文字。,刻在陶片上的地图,公元前1500年树枝和贝壳制作的航海图,地形素描图,甘肃省庆阳董志塬,Ikonos卫星遥感影像,地图示例-七世纪中叶的亚洲,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。,1.1地图的基本概念地图是地理学的第二语言。一、地图的基本特征地图是对客观存在的描述。1、地图必须遵循一定的数学法则可量测性比例尺、地图投影（含坐标系统）、地图定向地图的数学法则,比例尺,地图投影,坐标系统,2、地图必须经过科学概括一览性地图不能容纳所有的现象，必须经过分类、简化、夸张、符号化地图概括（制图综合）,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（制图综合）。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。,3、地图具有完整的符号系统直观性,用完整的符号系统（地图语言）准确表达制图对象的地理位置、范围、质量和数量特征，时空分布规律与相互关系。地图语言包括地图符号和地图注记。,4、地图是地理信息的载体地图容纳和储存了数量巨大的信息，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。地图信息不仅能被积累、复制、组合、传递，还能根据自身的需要加以理解、提取及应用。,二、地图的定义根据以上基本特征，可以对地图作这样的定义：地图是遵循一定的数学法则，将客体（一般指地球，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时间与空间上的分布规律和发展变化。（经典定义）,地图领域的新变化：（1）计算机技术在地图中的广泛应用；如储存介质的变化、电子地图（2）航天技术发展拓宽了数据来源，使影象可以直接作为地理事物的表现形式，并拓展到其它星球（月球、火星等）（3）多媒体技术的发展使得视频、声频成为地图的表达手段（有声地图）多种语言制图技术术语辞典、国际地图协会（ICA）等都给出了一些新的定义（P4-6）。,三、地图的构成要素1、图形要素：地图所表示内容的主体包括表达地理信息的各种图形符号、文字注记。,2、数学要素确定地图空间信息的依据，包括比例尺、地图投影各种坐标系统、控制点。(1)地图投影(2)坐标系统(3)比例尺(4)控制点精度具有控制意义的点位。天文点、三角点、导线点、水准点等。其值是直接测量地图的依据。3、辅助要素说明地图编制状况及为方便地图应用所必须提供的内容：图名、图例、地图符号，编制单位、时间等。4、补充说明对主要图件在内容与形式上的补充。包括辅助说明地图、统计图表、剖面图、照片、文字等。,左图：补充说明地图之照片,四、地图的简要制作过程1、实测成图-通过实地测量而制成地图的方法。,流程：控制测量细部测量绘制成图制印分为地面和航空两种。地面：利用平板仪、经纬仪、全站仪、GPS等测图航空：航摄成图,高空实测成图（航空摄影测量）高空摄影野外控制测量室内控制加密像片纠正像片镶嵌立体测图实地调绘清绘整饰成图,高空实测成图航天遥感,IKONOS影像,TheimagewereacquiredbytheShuttleRadarTopographyMissionaboardtheSpaceShuttleEndeavor,Feb.,2000,2、编绘成图把实测大比例尺地图逐级缩小，制成较小比例尺地图。传统方法：编辑准备编绘清绘制印遥感资料成图：图像处理图象判读地图要素转绘清绘整饰地图制印计算机制图：数据获取及输入数据处理图形显示与输出地图制印一般1：5001：5000地面实测成图；1：50001：50000航测成图；1：100000及以上编绘成图。工作繁重、成图周期长。,&1.2地图学的定义及学科体系一、地图学的定义地图具有悠久的历史。但长期以来缺乏系统的理论指导。20世纪，独立的学科体系才逐渐形成。20世纪50年代，数学基础（地图投影）迅速发展，地图学才开始迅速发展。20世纪70年代，电子技术、航天技术、信息论、控制论和现代数学方法不断向地图学渗透，出现地图信息传递理论、地图模型论、地图感受论、地图符号论等。机助制图、遥感制图技术出现，地图应用领域不断扩大。地图学跨越几个学科（钱学森）：自然科学、数学、社会科学、思维科学、人体科学、系统科学。,传统地图学的定义:研究地图的发展与实质,同时也是研究地图编制与复制的科学。ICA（InternationalCartographicAssociation）的定义:研究制作地图的艺术、科学和技术以及把地图作为科学文件和艺术作品。鲁滨逊（Robinson）的定义:地图学是一个传输系统，包含了从地图制作到使用的各个环节之间联系的探索。传输链：客观存在制图者的概念地图地图读者。J.L.莫里逊信息论:地图学是研究空间信息图形表达、存贮和传递的科学。,瑞士地图学家霍夫（E.Imhof):地图制图学是一门带有强烈艺术倾向的技术科学。（该认识在德语系国家影响很大）K.A.萨里谢夫模型论:地图学是用特殊的形象符号模型（地图图形）来表示和研究自然与社会现象的空间分布、组合和相互联系及其在时间中变化的科学。辞海（1980版）的定义:研究地图及其制作理论、工艺技术和应用的科学。课本定义：地图学是以地图信息传递为中心的，探讨地图的理论实质、制作技术和使用方法的综合性科学。,二、地图学的学科体系,1、学科名称的发展变化地图学属于两个一级学科测绘科学与技术、地理学地理学中：20世纪70年代前，称“地图学”。20世纪80年代，称“地图学与地理信息系统”。20世纪90年代，该学科本科专业改名“地理信息系统”。硕士、博士专业保留称“地图学与地理信息系统”。测绘学中：起初为“制图学”，20世纪60年代称“地图制图学”，80年代称“地图学”，90年代，培养地图制图人才的本科专业为“测绘工程（地图制图学与地理信息工程）”，硕士博士专业保留称“地图制图学与地理信息工程”。,2、学科体系发展变化早期三个：数学制图学、地图编制学、地图制印学继而：地图概论、数学地图学、地图编制学、地图整饰学、地图制印学20世纪70年代出现两分法：理论制图学：基本理论应用制图学：地图的编制、生产，地图应用，地图教育等。50年代,瑞士地图学家英霍夫把地图学分为理论地图学和实用地图学两个分支学科组成。70年代,德国地图学家佛莱泰格把地图学分为地图学理论、地图学方法论和地图学实践三个分支学科组成。荷兰地图学家博斯把地图学分为地图内容、地图生产设计、地图配置、符号设计和地图概括五个分支学科组成。,我国：地图学是由对地图理论研究（地图概论、地图投影、地图概括、地图符号系统、地图新理论）、地图制作方法与技术（地图编制、地图整饰、计算机地图制图、遥感制图、地图制印）、地图应用（地图分析、地图应用、地图量测、地图评价、地图信息自动分析与处理）这三方面的分支学科所组成。,地图学,测量学,地理学,色彩学与美学,地名学,计算机技术,遥感技术,心理学,符号学,地理信息系统,数学,三、地图学与相关学科的关系,地图学在长期发展过程中，与测量学、地理学有着十分紧密的关系。测量学一直是地图的信息来源。地理学及其各分支学科都把地图作为自己的第二语言，并视之为成果表达的重要方式。色彩学与美学的应用，是决定地图作品艺术性的基础。其对符号系统、图面配置的影响无所不在能直接影响地图作品的品种、数量、质量、以及地图的易读性。心理学的作用更不能低估，它直接促成了色彩学、符号学、感受理论等在地图学中产生深层次的影响。,信息论、系统论、传递理论等为地图学各种基础理论及应用理论的形成提供了有力的工具。数学对地图学的发展，特别是在各种信息源数据的处理、数学模型的建立、地图应用分析的定量化等方面发挥了更大的作用。遥感技术与地图学的结合，极大的提高了地图信息源的数量与质量，形成了新的成图方法。计算机技术对地图学有着深刻影响。扩大了制图的领域，增加了地图内容的深度，提高了制图生产的效率，计算机技术对地图的介入程度，成了地图学现代化的一个重要标志。地图学与地理信息系统有着密不可分的关系。他们都是空间信息处理的科学，只是地图学更强调图形信息的传输，而GIS则更强调空间数据处理与分析。可以认为，GIS是地图学在信息时代的发展，是地图学理论、方法与功能的延伸。,自20世纪80年代开始，由于GIS需要集成多学科的知识和技术，原先的单学科概念不能满足其发展的需要，促使了一门新兴学科的诞生，地球信息学。王之卓、陈述彭、李德仁等均大力倡导发展该学科，