第一章_地图学_绪论

1、地 图 学（概论、地图编绘实验）主讲：王瑞燕思考 你看到的地图跟实地一模一样吗？你看到的地图跟实地一模一样吗？ 地图与我们现实世界到底什么关系？地图与我们现实世界到底什么关系？ 地图是怎么制作出来的？地图是怎么制作出来的？ 怎么评判一幅地图的质量？怎么评判一幅地图的质量？第一章 导 论 第一节第一节 地图学的发展简史地图学的发展简史第二节第二节 地图的基本概念地图的基本概念第三节第三节 现代地图的作用与类型现代地图的作用与类型第四节第四节 地图学的定义及学科体系地图学的定义及学科体系第一节第一节 地图学的发展简史地图学的发展简史一、原始地图 1.国外原始地图陶片上的巴比伦地图2.国内原始地图山

2、海经“田猎图” 4000年前年前，中国，中国左传左传上记载上记载有夏代的有夏代的 九鼎图九鼎图二、古代地图学 1.东西方古代地图学的萌芽和形成 （1）西方地籍图：地图学有较明显的发展是在古代东方大河流域诞生了地籍图：地图学有较明显的发展是在古代东方大河流域诞生了农业。具数学意义的用图形表示土地轮廓和数量的地图农业。具数学意义的用图形表示土地轮廓和数量的地图 Eratosthenes:地球曲率与周长，经纬线表示在地图上。地球曲率与周长，经纬线表示在地图上。托勒密：托勒密：在公元前六世纪至四世纪，已发现在公元前六世纪至四世纪，已发现地球是个椭球体地球是个椭球体，并在，并在地球划分出经地球划分出经、

3、纬度、纬度，到公元前二世纪时已利用天文法测定的经、纬度绘到地图上，作为到公元前二世纪时已利用天文法测定的经、纬度绘到地图上，作为定向定向、定位、定位的依据。的依据。圆锥投影法圆锥投影法，是世界上最早的地图制图的数学基础。，是世界上最早的地图制图的数学基础。托勒密著写了托勒密著写了8部地图学著作部地图学著作地理学指南地理学指南是对地图学发展的极大贡是对地图学发展的极大贡献。所附献。所附27幅地图，是幅地图，是。他造创普通圆锥投影和球面。他造创普通圆锥投影和球面投影两种世界地图的新投影。所绘的地图在西方地图史上具有划时代的投影两种世界地图的新投影。所绘的地图在西方地图史上具有划时代的意义，且一直使

4、用到十六世纪。意义，且一直使用到十六世纪。托勒密：西方地图学奠基人托勒密：西方地图学奠基人（2）东方周官周官：地讼，以图正之：地讼，以图正之中国最早的古地图中国最早的古地图在在马王堆的三号汉墓马王堆的三号汉墓中中发掘出三幅绘在帛上的发掘出三幅绘在帛上的地图，地图， 这三幅地图各这三幅地图各是一幅地形图、驻军图是一幅地形图、驻军图与城邑图。这三幅地图与城邑图。这三幅地图的出现，给中国的地图的出现，给中国的地图史提供了最早的宝贵实史提供了最早的宝贵实物资料。物资料。 制作年代距今已有制作年代距今已有21002100多年，多年， 也是三幅当今世界也是三幅当今世界上无比珍贵的中国古地上无比珍贵的中国古

5、地图。图。 最早的制图理论最早的制图理论“制图六体制图六体” 晋朝的裴秀，晋朝的裴秀，在著作在著作禹贡地域图十八篇禹贡地域图十八篇序序中，创立我国最早的制图理论中，创立我国最早的制图理论“制图六体制图六体”，“一曰分率，所以辨广轮之度也， “二曰准望，所以正彼此之体也， “三曰道里，所以定所由之数也“四曰高下，五曰方，六曰迂直，此三者，各因地而制宜，所以校夷险之异也，”2.中世纪西方地图学的大倒退及中国古代地图学中世纪西方地图学的大倒退及中国古代地图学的发展的发展中世纪西方地图学的倒退中世纪西方地图学的倒退 （2 2）中国古代地图学）中国古代地图学的发展的发展元代前的地图元代前的地图 贾耽，贾

6、耽， 唐朝人，他以裴秀的制图六体为指导，唐朝人，他以裴秀的制图六体为指导， 编绘出编绘出关关中陇石及山南九州等图中陇石及山南九州等图与统一全国的大地图与统一全国的大地图海内华夷海内华夷图图等等。内容丰富、。内容丰富、 位置准确、绘制技术全面，不仅继承位置准确、绘制技术全面，不仅继承了裴秀理论，而且还有创新。缩小为了裴秀理论，而且还有创新。缩小为“华夷图华夷图”和和“禹迹禹迹图图”。元代：元代：郭守敬第一个提出了郭守敬第一个提出了“海拔高程海拔高程”的概念；出现我国第一的概念；出现我国第一个地球仪。个地球仪。朱思本系元代地理学家、地图制图学家。继承裴秀、贾耽朱思本系元代地理学家、地图制图学家。继

7、承裴秀、贾耽“计里画方计里画方”法，注重实地资料的考证，并与地图对照，法，注重实地资料的考证，并与地图对照，慎重取舍慎重取舍绘成绘成舆地图舆地图，刻石于上清之三华院，可惜后，刻石于上清之三华院，可惜后来失传。但其求实求精的制图方法则影响了以后二百多年来失传。但其求实求精的制图方法则影响了以后二百多年的地图发展。的地图发展。因此可以说，裴秀贾耽朱思本是元代前杰出的三大著因此可以说，裴秀贾耽朱思本是元代前杰出的三大著名地图学家，前后共约名地图学家，前后共约10001000年，计里画方的基本编图法一年，计里画方的基本编图法一直延用。直延用。 明代的各种地图明代的各种地图从元朝到明朝，没有新的重大发展

8、，但在从元朝到明朝，没有新的重大发展，但在传统的编制方法上日趋传统的编制方法上日趋成熟，成熟， 图种也渐增多图种也渐增多，开始出现了全面表示全国山川城镇的地图，开始出现了全面表示全国山川城镇的地图，还有不少军事防务图，还有不少军事防务图， 其中包括首次出现的沿海防务用的海防图、其中包括首次出现的沿海防务用的海防图、江防图和用于治理水利用的河防图与航海用的江防图和用于治理水利用的河防图与航海用的等，如等，如 我国第我国第一部航海图集一部航海图集郑和航海图集郑和航海图集这时的地图的特点：这时的地图的特点：1. 以中国为主，外国作衬映以中国为主，外国作衬映2. 以传统的计里画方法为数学基础以传统的计

9、里画方法为数学基础3. 注重河流、山川的表示精度注重河流、山川的表示精度三、近代地图学简史与传统地图学形成 1414世纪中叶，哥伦布发现了美洲，航海家们探索了海路与各洲的世纪中叶，哥伦布发现了美洲，航海家们探索了海路与各洲的沿海海湾与海港，新大陆南、北美洲的发现，使人们对世界地理沿海海湾与海港，新大陆南、北美洲的发现，使人们对世界地理有了新的较完整的认识、成为有了新的较完整的认识、成为完善世界地图完善世界地图的基础。达加马、麦的基础。达加马、麦哲伦等先后完成了哲伦等先后完成了环球航行环球航行。 1616世纪，荷兰的地图学家墨卡托世纪，荷兰的地图学家墨卡托, ,他编制了新的他编制了新的世界地图世

10、界地图、地球一览地球一览图集，发明了等角正轴圆柱投影图集，发明了等角正轴圆柱投影墨卡托投影墨卡托投影。墨卡托的地图创作和理论结束了托勒密的传统，开辟了近代地图墨卡托的地图创作和理论结束了托勒密的传统，开辟了近代地图的先河，也集中反映了西方古代地图学以天文定位和地理探险为的先河，也集中反映了西方古代地图学以天文定位和地理探险为基础的特点。对西方地图发展产生了巨大而深远的影响。基础的特点。对西方地图发展产生了巨大而深远的影响。我国，明代地图学家罗洪先我国，明代地图学家罗洪先广舆图广舆图，分，分4545幅，附图幅，附图6868幅，我幅，我国最早的综合性地图集的先驱国最早的综合性地图集的先驱，实测成图

11、实测成图 为了国家管理、瓜分控制殖民地以及战争为了国家管理、瓜分控制殖民地以及战争的需要，大规模的三角测量和基本地形图的需要，大规模的三角测量和基本地形图测绘逐渐形成地图科学发展的主流。测绘逐渐形成地图科学发展的主流。 测量仪器测量仪器 投影投影 等高线等高线 地图要素和符号比例分级概念逐渐加强地图要素和符号比例分级概念逐渐加强清代的实测地图皇舆全览图 1891年在瑞士伯尔尼第五届国际地理大会决议编制世界1：100万地图。1913年，进一步确定了其投影、统一分幅和编号及地图整饰等。19实际开始，专题地图实际开始，专题地图 地质、气候、水文、地貌、土壤、植被等专题地图和地图集。 德国伯格豪斯自然

12、地图集包括了气象、地质、水文、地磁、动物、植物、人种、民族等8个部分共90幅专题地图。 道库恰耶夫编制了北半球土壤图与俄国欧洲部分土壤图等。 20世纪航空摄影测量进行地图测绘。照相平版彩色胶印技术，专题地图的内容、表现形式和印刷质量提高。 20世纪50年代前后，国际上编制出版了一大批世界专题地图集。 20世纪50年代末60年代初，地图学作为一门独立的科学已经形成 （1 1）专题制图领域的发展与拓展）专题制图领域的发展与拓展 由单一分析专题制图向综合制图与系统制图方向发展由单一分析专题制图向综合制图与系统制图方向发展 基础性专题制图向深层次与实用性专题制图方向发展基础性专题制图向深层次与实用性专

13、题制图方向发展 由区域性与全国性专题制图向全球性专题制图方向发展由区域性与全国性专题制图向全球性专题制图方向发展 （2 2）数字制图在地图生产中的广泛应用）数字制图在地图生产中的广泛应用 （3 3）电子地图与地图集信息系统的迅速发展）电子地图与地图集信息系统的迅速发展 （4 4）地图电子出版系统的推广应用）地图电子出版系统的推广应用 （5 5）地图学新概念与新理论研究的不断深入）地图学新概念与新理论研究的不断深入 地图信息与传输、地图信息与传输、 地图模拟与模型、地图认知和感受、地图地图模拟与模型、地图认知和感受、地图符号学与地图学的结构体系等。符号学与地图学的结构体系等。 ICAICA：理论

14、地图学、可视化与虚拟环境、星球制图、地图概括、地：理论地图学、可视化与虚拟环境、星球制图、地图概括、地图图INTERNETINTERNET委员会等委员会等. .四、现代地图学进展与未来地图学展望四、现代地图学进展与未来地图学展望 2.2.未来地图学展望未来地图学展望 （1 1）制图与用图的技术）制图与用图的技术 空间数据库技术将链接数字制图、空间数据库技术将链接数字制图、3S3S技术成为地技术成为地球空间信息技术球空间信息技术/ /数字地球技术。数字地球技术。 虚拟化、多维化和多感觉化虚拟化、多维化和多感觉化 地理信息：自动化智能化模式化和标准化地理信息：自动化智能化模式化和标准化 功能更加多

15、极化功能更加多极化 地球信息研究与利用一体化地球信息研究与利用一体化 （2 2）地图学理论）地图学理论 地图可视化地图可视化 数字地球数字地球 地学信息图谱地学信息图谱 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。第二节 地图的基本概念第二节 地图的基本概念一、地图的基本特征和定义一、地图的基本特征和定义 数学法则地图概括符号

16、系统地理信息载体 比例尺、地图投影、各种坐标系统就构成了地图的数学法则。1.1.地图必须遵循一定的数学法则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。它与客观实体在位置、属性等要素之间的关系。2.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。3.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。 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

17、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：地图是遵循一定的数学法则，将客体上的地理信息，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。二、地图的构成要素二、地图的构成要素 图形要素图形要素 是地图根据制图的要求所表达的内是地图根据制图的要求所表达的内容。包括注记。地学基础容。包括注记。地学基础 数学要素数学要素 用来确定地学要素的空间相关位置，用来确定地学要素的空间相关位置，起着地图内容起着地图内容“骨架骨架”的要素。的要素。 辅助要素辅助要素 说明地图编制状况及为方便地图说明

18、地图编制状况及为方便地图应用所必须提供的内容。应用所必须提供的内容。 补充说明补充说明 以地图、统计图表、剖面图、照以地图、统计图表、剖面图、照片、文字等形式，对主题图在内片、文字等形式，对主题图在内容与形式上的补充。可根据需要容与形式上的补充。可根据需要配置在主要图面的适当位置。配置在主要图面的适当位置。三、三、 地图的简要制作过程地图的简要制作过程实测成图和编绘成图1.实测成图：通过实地测量而制成地图的方法。大比例尺 方法： 地面实测成图 高空实测成图 高空实测成图 航天遥感IKONOS影像The image were acquired by the Shuttle Radar Topog

19、raphy Mission aboard the Space Shuttle Endeavor, Feb., 2000高空实测成图 航空摄影测量工作过程；2. 编绘成图：根据已有的地图或其他编图资料，在室内编制新图的方法。常规编图遥感成图计算机制图 第三节 现代地图的作用与类型 一、地图的功能一、地图的功能1.认识功能 作为表达空间现象一种主要的图形形式，它的认知功能表现在许多方面： （1）可以组成整体、全局的概念，也就是确立地理信息明确的空间位置。 （2）获得物体所具有的定性及定量特征。（3）建立地物与地物或现象与现象间的空间关系。（4）易于建立正确的空间图像。 概念模型是对实体的一种概括与

20、抽象，它又可分为形象模型与符号模型。地图是一种形象-符号模型。作为一种时空模型，地图在科学预测中发挥重要作用，如气象预报、灾害性要素的变迁及过程预测。2.模拟功能模型可以有物质模型与概念模型之分3.信息的载负和传递功能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地图信息：（1）载负功能磁介质相比于纸介质的地图，能贮存更大的地理信息。 地图也是空间信息十分良好的传递工具，地图的另一个重要特征是具有可传递性。 ，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。二、地图的应用二、地图的应用 1.经济建设 自然资源

21、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。 2.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。3.国防建设 地图对军事活动的作

22、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。4.政治活动、文化教育、日常生活是以相对平衡的详细程度表示自然地理和社会经济现象的地图。地图上的六大地理要素：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。三、地图的类型 1.按地图的内容分类2. 按比例尺分类 大 （ 1：10万） 中 （1：10万 1：100万）

23、小 （ 1：100万）3. 地图按包含的区域范围分类地图按包含的区域范围分类 自然区划：自然区划：世界地图、大陆地图、自然区划地图世界地图、大陆地图、自然区划地图 政治行政区划：政治行政区划：国家地图、省地图、市地图国家地图、省地图、市地图4.按地图的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，前者即为后者即为。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。5.按地图的瞬时状态分类 可有。静态地图它所表示的内容都是被固化的。以静态地图来反映动态事物，可以借助于地图符

24、号的变化或同一现象、不同时相静态地图的对比来实现。动态地图是 6.按地图维数分类可有二维地图（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。 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。 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民间特色民间特色 陈周和顾洋的“南京爱情地图”，在南京还是头一遭出现。 购物地图：记录分布在城市各个角落的大型商厦和特色小店。 房产地图：方便你寻找心目中理想的房子。

25、金融地图：标明大街小巷的银行和其他金融机构所在地。 美食地图：帮你寻找城市中所有的美食，从五星级大酒店到路边小摊。 火锅地图：只推荐火锅店，涵盖所有的火锅店。 求医地图：标注所有的医院、诊所、药店，并说明每家医院的特点。 驾车地图：专门为司机朋友准备，重点标出驾车路线图。 “方便”地图：上海一位的哥的杰作，标明了公厕的位置，据说很受欢迎。 一、地图学的定义一、地图学的定义 以地图信息传递为中心，探讨地图的理论实质、制作技术和使用方法的综合性学科。研究对象是地图，任务是研究地图理论、地图制作和地图使用。二、地图学的研究内容与分支学科 地图学研究内容地图学研究内容 地图理论地图理论 地图制作地图制

26、作 地图应用的技术和方法地图应用的技术和方法 地图学分支学科地图学分支学科 理论地图学理论地图学 地图制图学地图制图学 应用地图学应用地图学 地图概论（地图总论）地图概论（地图总论），包括地图一般知识、地图资料和，包括地图一般知识、地图资料和地图学史等内容。地图学史等内容。 地图投影（数学制图学）地图投影（数学制图学），研究如何用数学模型将地球椭，研究如何用数学模型将地球椭球面上的经纬线转绘在平面上的理论方法及变形问题。球面上的经纬线转绘在平面上的理论方法及变形问题。 地图概括（制图综合）地图概括（制图综合），研究如何用概括、抽象的形式科，研究如何用概括、抽象的形式科学地表达制图对象基本特点、

27、典型特征的理论和技术方法。学地表达制图对象基本特点、典型特征的理论和技术方法。 地图符号系统地图符号系统，研究怎样用图形思维方法表达地表要素的研究怎样用图形思维方法表达地表要素的理论和方法。理论和方法。 地图新理论地图新理论，主要包括地图信息论、地图模型论、地图传主要包括地图信息论、地图模型论、地图传输论和地图感受论。输论和地图感受论。理论地图学地图制图学 地图编制地图编制 包括普通地图编制和专题地图编制，研究包括普通地图编制和专题地图编制，研究根据地图资料如何制作地图的理论、技术和方法。根据地图资料如何制作地图的理论、技术和方法。 地图整饰地图整饰 关于地图内容的表现形式和手段的技术，关于地

28、图内容的表现形式和手段的技术，是制图实践中的一种造型艺术和工序。是制图实践中的一种造型艺术和工序。 计算机地图制图计算机地图制图 又称数字地图制图，研究利用计算又称数字地图制图，研究利用计算机硬、软件和自动制图设备，进行机硬、软件和自动制图设备，进行地地图信息的采集、图信息的采集、识别、存贮、处理、编辑、图形表示的技术和方法。识别、存贮、处理、编辑、图形表示的技术和方法。 遥感制图遥感制图 研究利用遥感图像数据，通过处理和分析研究利用遥感图像数据，通过处理和分析来制作地图的技术和方法。来制作地图的技术和方法。 地图制印地图制印 是研究复制地图的技术和方法。是研究复制地图的技术和方法。应用地图学

29、：研究地图应用的目的、标准与选用，阅读、量算、图解、统计与模型等分析方法，野外和室内作业，各学科多方面具体应用等原理、方法和技术的学科。 地图分析地图分析研究利用地图进行各种科学分析的原理、技术和方研究利用地图进行各种科学分析的原理、技术和方法。法。 地图应用地图应用研究地图应用于不同专业的途径、技术和方法研究地图应用于不同专业的途径、技术和方法。 地图评价地图评价研究地图制作的质量和水平的评价原理及方法。研究地图制作的质量和水平的评价原理及方法。 地图信息自动分析与处理地图信息自动分析与处理主要研究利用计算机技术对地图信主要研究利用计算机技术对地图信息进行自动析与处理的原理、技术和方法。息进

30、行自动析与处理的原理、技术和方法。三、地图学与相邻学科的关系地图学和许多相邻学科都有相互联系、相互促进与发展的密切关系。地图学和许多相邻学科都有相互联系、相互促进与发展的密切关系。 地学地学 地图学作为区域性学科，主要科学基础是地学。地图学作为区域性学科，主要科学基础是地学。 地图是地学的地图是地学的“第二语言第二语言”，是地学分析与研究的重要手段，是地学分析与研究的重要手段 地学既是地图学的应用对象又是地图学的研究对象地学既是地图学的应用对象又是地图学的研究对象 地学是地图学的科学内容基础和主要的资料来源地学是地图学的科学内容基础和主要的资料来源 地学理论对地图学有着十分重要的指导作用。地学理论对地图学有着十分重要的指导作用。 测绘学测绘学 是地图制图的基础，没有精密的测量就没有精确的地是地图制图的基础，没有精密的测量就没有精确的地图。在测制地形图的过程中，各种成图要素的表示方法、地图图。在测制地形图的过程中，各种成图要素的表示方法、地图概括理论及编辑工作等，都需要地图学方面的知识。概括理论及编辑工作等，都需要地图学方面的知识。地图学与其他相邻学科的关系 数学数学 使地图制作精度产