第八章《地图分析应用理论与方法》

,第八章地图分析应用理论与方法,本章要点讲述地图分析应用的理论和方法、目的与评价标准，工作地图选用与分析方法（包括阅读、量算、图解、数理统计和数学模型分析等），地形图的野外应用等。基本概念地图信息，地图分析，地图应用，地图分析应用目的，分析应用评价标准，地图选用，地图阅读分析，地图量算分析，地图图解分析，地图数理统计分析，地图数学模型分析，地图三北方向，地形图野外定向、定位、填图等应用，地图的实际应用等。,第一节地图分析应用理论与评价标准（IntroductionofMapAnalysis）,一、地图信息及其传输理论1.地图信息地图信息(cartographicinformation)定义:地图上的图形符号及符号组合的涵义。包括直接、潜在与增值的信息(图8-1)。(1)直接信息：由地图图形和图例明确确定的信息；(2)潜在信息：由地图图形和符号的组合、结构，以及所描述现象的属性与相互联系体现的隐含信息。(3)增值信息：分析解译出的事物本质和规律性的信息。,二、分析提取地图信息的方法地图信息提取方法随地图使用对象、目的和要求的不同而有所不同，具体有如下3个方面（图8-4）。,三、地图分析与应用目的和评价标准1.地图分析与应用目的(1)以获取知识为目的：学习/查询、提取某一专业领域知识。(2)以科学研究为目的：地学和相关专业的教学科研活动使用。(3)以图上作业为目的：飞行/舰船/汽车等移动体导航定位等。2.地图分析评价的标准(1)地图的科学性：包括数学基础精确性，地图内容完备性、可靠性与统一协调性，地图概括的适当性，地图资料的现势性等。(2)地图的实用性：包括地图的目的和用途明确、内容指标实用，发行量大、使用范围广及效果好，社会经济效益评价高等。(3)地图的政治思想性：政治观点明确，原则、政策性强，公正、客观，规范、标准，国界、政区界、地名等无立场错误等。(4)地图的艺术性：主要为地图的美学价值，包括表示方法与符号设计直观，地图内容清晰易读，图面配置合理，图形图像的表达力强，科学内容与艺术形式统一和视觉感受效果好等。,第二节工作地图的选用一.用图性质和种类的确定依据地图分析应用的目的和任务、技术要求、作业区域大小等因素，确定选用普通地图或专题地图的某一种或几种。二.区域尺度分析与地图比例尺选择1.工作区域尺度分析：在地图分析应用中研究区域或调查区域的规模尺度，一般划分为宏观（全国/大区）、中观（省区/地市）和微观（县乡/城镇）三种。尺度是个相对概念，比例尺是具体的，主要是二者要很好结合起来作出最佳的选择。2.地图比例尺的选择：依据用图技术和精度要求进行。三.作业地图选定与用图数据准备1.作业地图选定考虑因素作业地图的作用，内容的现势性，用图的数量等。2.用图数据准备：数据收集整理和补充完善等。,第三节地图分析方法（MethodsofMapAnalysis）,地图分析方法相关概念:地图分析方法定义：根据地图提供的各种信息和制图对象的特征，进行具体分析和解译的方法称为地图分析方法。地图分析的任务：确定制图对象的分布规律、区域特征、动态变化，以及各种事物与现象间的相互关系等。地图分析的目的：利用地图提供工作中所需要的各种背景资料、科学数据和理论依据，解决需要解决的各种问题。地图分析方法称谓：前苏联称“地图研究法”，欧美称“地图分析法”，中国也有人称“地图学方法”的。,一、地图阅读分析法1.单幅图阅读分析(1)阅读分析途径根据单幅地图进行阅读分析，也是系列地图和地图集分析的基础。其分析途径有如下3点:原有地图表象的研究在不改变地图上原有图形的条件下探究其特征和规律。变换地图表象的研究为了特定的目的进行研究，对原来的地图表象进行加工变换，使图形/图像得到增强，再分析现象的特征。地图表象分解的研究利用某种方法对所研究的现象进行图形/图象的分解。(2)阅读分析方法单幅普通地图与专题地图阅读有所不同，要分别进行。普通地图按内容要素逐项进行；专题地图重点按图例逐项阅读表示的专题内容要素，然后是地理底图和辅助要素。,2.多幅图阅读分析多幅图有系列多幅图与地图集(册)等。(1)系列图阅读分析系列多幅图有三种类型：横向系列（不同主题）、纵向系列（不同比例尺）和时间系列（不同时相）。其阅读分析途径与方法如下:把不同主题的地图放在一起研究揭示各种现象间的联系和制约关系，对组成地理环境的多因素进行研究，获得区域的系统性特征。把不同比例尺的地图放在一起研究从不同尺度同时观察研究对象的宏观规律和微观特征。把不同时间的地图放在一起研究对不同时间的同一目标的地图表象进行研究，分析现象的发展动态，预测现象随时间发展变化的趋势。把类似地图放在一起研究类似地图即内容相关的地图。在阅读这些地图时要把相关地图提取出来放在一起进行呼应阅读与分析研究。,(2)地图集阅读分析阅读序言，了解地图集的用途和服务对象序言中都有本图集的目的、用途和类型，图集内容、编制原则、制图方法，所用投影和制图资料，译名原则和使用方法等说明。研究地图集的内容结构根据图集目录研究内容结构。首先了解地图集包括哪些图组，每一组图包括哪些图幅。其次是分析图幅编排顺序。一般说来，总图在前，分区图在后；自然地图在前，社会经济地图在后。再次，研究各图组图幅的比例尺、地图投影和图式符号等。研究地图集的文字说明和附录图集文字说明和附录是对某些图上反映不详尽/无法用地图形式表现内容的补充说明。如国家地图集文字说明内容包括区域位置、历史沿革、人口、面积、自然条件、经济概况，还有重要城市概况和名胜古迹等。图集的附录一般有地名索引，基本地理统计资料和订正资料表等等。阅读地图内容先阅读图例大致了解地图内容，然后再细读每幅图的内容。在图集（册）中一般有两种图例，一种是通用图例放在图集前面；另一种是专用图例安排在相应专题地图的图幅内。阅读地图内容时，要特别注意发挥地图集图多的作用，将有关图幅联系起来分析阅读。,3.方位角量算根据线段两端点坐标计算方位角方位角计算公式：tan(yByA)/(xBxA)利用量角器量测方位角：如图8-12。,图8-12用量角器直接量出AB线的方位角为：104,图8-20数字式求积仪构造结构示意图,求积仪法：有机械的(图8-19)和电子的(图8-20)。,图8-19机械式求积仪的构造结构图,(6)坡度量算根据水平距离和高差计算坡度:如在图8-22中，量算出两点间的水平距离D和高差h，则坡度计算公式为：arctg(h/D)或i(h/D)100%式中i为坡度百分数。用坡度尺量坡度:图8-23。,图8-22坡度计算公式图,图8-23用坡度尺量坡度,(7)体积量算解析法：将物体用若干水平面分割，每层当作一个截锥体，顶部视为圆锥体或球体的一部分，用几何方法计算各部分体积，相加即得总体积(图8-24)。微分均高法：将欲求体积范围划分为若干底面边长相等的四棱柱，然后求出每个四棱柱的体积累加和，即得总体积。,图8-24解析法计算体积示意图,三、图解分析法图解法概念定义：以地图为基础绘制图形或派生新图，直观揭示研究对象数量、质量特征的时空变化规律及其与其他要素关系的地图分析方法称为图解分析法。常用的分析图：有剖面图、块状图、三角形图表、拓扑/畸变图、玫瑰图和各种各样的统计图表等。1.剖面图及其绘制剖面图概念：表示沿剖面线高程和相关主题变化规律的图形。地形剖面图是绘制其它剖面图的基础(图8-25)。,图8-25剖面图/断面图示例,地形剖面图的绘制方法地形剖面图的绘制方法如图8-26所示。确定剖面线，确定垂直和水平比例尺；绘制剖面基线，根据水平比例尺确定剖面线与各条等高线交点在基线上的位置，再根据垂直比例尺确定该交点在垂直方向的端点；用光滑曲线将各端点连接成线；注记图名、水平和垂直比例尺、剖面线走向、制图者、绘制日期等整饰要素。,图8-26地形剖面图绘制方法,四、地图数理统计法概念定义：是以地图上表示现象的统计数量特征进行分析，通过一定数量的分析观察，透过众多偶然因素来阐明客观存在的普遍规律，主要研究它们在空间分布或一定时间范围内存在的变异，从中找出事物内在规律性的地图分析方法。基本统计分析法：基本统计分析是计算分析平均值、中位数、众数值、百分位数等集中趋势的统计特征值，以及计算分析极差、四分位偏差、标准差、方差等离散程度的统计特征值的方法。地理相关分析法：研究各地理现象之间相互关系和联系强度度量指标相关性的一种方法。在多元统计分析中，主成分分析是主要的分析方法。,第三节地形图野外应用（TheApplicationoftopographicMapinField）,地形图的野外应用是地学野外调查研究的重要方法，学习地学各专业的学生都必须掌握地形图野外应用知识。一、准备工作明确野外工作的任务，在了解工作区域地理概况的基础上，制定野外工作计划，包括：组织准备：确定人数、分组和管理制度；物质准备：野外工作必需的工具和生活用品(罗盘、高度表、手持GPS、简易测量与绘图工具等)；资料准备：地形图，接图表，遥感图像及有关文献资料，以及对资料的整理、评价和加工。,二、地形图三北方向与外业定向1.三北方向及其夹角(1)三北方向真北：指向地理北极的真北方向。磁北：指向地球磁北极的磁北方向。坐标北：地形图上坐标纵线所指的北方向。(2)三种偏角子午线收敛角：真子午线与坐标纵线之间的夹角，又称坐标纵线偏角。磁偏角：真子午线与磁子午线之间的夹角。磁坐偏角：坐标纵线与磁子午线之间的夹角。三北方向和三种夹角是图上量测方向的依据。,2.地形图与实地对照(1)概念：对照读图是根据图上站立点周围的地物和地貌符号，找到实地同名点的地物和地貌，或观察实地地物和地貌，来识别图上所采用的线划图形与位置。(2)原则：由近及远，由点到线，由线到面；先主要明显地物，后其它一般地物。实地对照读图时，根据任务需要，必要时应标注或填绘与地形图不一致的变化或具有特殊含义的专题地物。(3)对照读图应注意的问题：注意比例尺概念允许的表示程度；注意居民点、道路等人为地物的变化；注意地形地貌等自然环境的特征；注意点、线、面符号之间的联系性。,五、地形图野外填图与室内作业1.野外填图的准备工作根据地形图了解调查地区的概况；熟悉填图对象的分类系统和表示方法；明确填图的精度要求和最小图斑；根据收集到的地图和文字资料，选择填图路线；准备野外填图的仪器和工具等。2.野外填图的步骤(1)确定出发点位置：要注意随时随地定位。(2)选择站立点：要注意尽量选择视野开阔的制高点。(3)确定填图对象的方向和界线：用传统罗盘仪/目估向，用钢尺/皮尺/步测等定距离；或者用GPS接受机进行。(4)在图上标绘填图对象：按地图比例尺要求和规定的图式符号标定点位。(5)草图整理与清绘：注意要及时整理、严格清绘、不轻易改动外业位置，若发现明显错误也要落实后改正。,4.室内图上作业(1)整理野外调