地图学复习资料

1、第一章导论地图的基本特征地理信息的载体1空间结构指地理信息的分布规律,包括它的数量指标、质量特征和动态变化。2时间序列反映了制图对象的历史进程、现代发展和未来趋势。数学法则的结构地图偷影、坐标系统和比例尺是构成地图的数学法则。有目的的图形概括地图概括:地理信息经过了分类、简化、夸张和符号化形成地图信息的过程。符号系统的运用。地图地图是遵循相应的数学法则,将地球(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空间和时间上的分布规律和发展变化。地图的功能地图信息的载负功能地图的传递功能地图的模拟功能地图的认知功能地图的类型按尺度划分(比例

2、尺大比例尺地图:比例尺大于1:10万。中比例地图:比例尺1:10万1:100万。小比例尺地图:比例尺小于1:100万。按区域划分自然区域图全球地图半球地图大洲地图大洋地图自然区域地图行政区域图世界地图国家地图省地图地市地图县级地图乡镇地图按地图的图型划分普通地图以相对平衡的程度表示地表最基本的自然和人文的地图。专题地图根据专业的需要,突出反应一种或几种主题要素的地图,其中主题要素表示的比较详细,其他要素则围绕表达主体的需要,作为地理基础概略表示。地图的成图方法实测成图法(大比例尺制图野外地形测图摄影测量成图编绘成图法(中小比例尺制图常规编图遥感制图数字制图地图学是以地图信息传输为中心,研究地图

3、的理论、制作技术和使用方法的科学(综合性。学科体系是由地图理论研究、地图制作方法与技术、地图应用这三方面的分支学科所组成。地图学的发展趋势:智能化虚拟化多维仿真化功能多极化主客体同一化全球一体化第二章地球体与地图投影数学基础:是指图上各种地理要素与相对应的地面景物之间保持一定对应关系的经纬网、坐标网、大地控制点、比例尺等数学要素。包括坐标、高程、地图比例尺、地图投影。§1地球椭球体与大地控制1、地球物理表面水准面:当海洋静止时,自由水面与该面上各点的重力方向(铅垂线成正交。大地水准面(一级逼近:在众多的水准面中,有一个与静止的平均海水面相重合,并假想其穿过大陆、岛屿形成一个闭合曲面。

4、大地水准面是一个起伏不平的重力等体面地球物理表面,所包围的形体为大地体。2、地球数学表面地球椭球体(二级逼近:假想将大地体绕地轴飞速旋转,形成一个表面光滑的球体。地球椭球体三要素:长半轴a(赤道半径短半轴b(极半径椭球的扁率f=(a-b/a 3、参考椭球体定位:通过数学方法将地球椭球体摆到与大地水准面最贴近的位置上,并求出两者各点之间的偏差,从数学上给出对地球形状的三级逼近。4、参考椭球体(三级逼近:与局部地区大地水准面符合的最好的一个地球椭球体。5、我国以前使用或正在使用椭球体:1953年前海福特椭球体;1953年后克拉索夫斯基椭球体;1980年后GRS75椭球体6、大地控制:确定地面点在地

5、球椭球体上的的位置。平面位置、高程7、地面点的表示球面上的地理坐标(经纬度:天文经纬度天文经度本初子午面与过观测点的子午面所夹的二面角;天文纬度过某点的铅垂线与赤道平面之间的夹角。大地经纬度大地经度L过参考椭球面上一点的大地子午面与本初子午面之间的二面角;大地纬度B过参考椭球面上一点法线与赤道面的夹角。地心经纬度地心经度=大地经度地心纬度参数椭球体面上任意一点与椭球体中心的连线与赤道面之间的夹角。平面上的直角坐标系:1954北京坐标系:克拉索夫斯基椭球体,坐标原点苏联玻尔可夫天文台->北京原点。1980国家坐标系(高斯投影:GRS75参考椭球体,坐标原点为西安原点(陕西省泾阳县永乐镇20

6、00年国家大地坐标系:原点为包括海洋和大气的整个地球的质量中心。高程:高程系:1956年黄海高程系水准原点:青岛观象山72.289米1985年国家高程基准水准原点:青岛观象山72.260米8、大地控制网平面控制网:确定控制点的平面坐标(大地经纬度以三角测量或导线测量来完成高程控制网按统一规范,由精确测定高程的地面点组成以水准测量或三角高程测量完成§3地图投影概述1、地图投影的概念地图投影就是在球面与平面之间建立其经纬度与直角坐标函数关系的数学方法。其实质是研究将地球椭球面上的经纬线网按照一定的数学法则转移到平面上的方法及其变形问题。2、地图投影的基本方法几何投影(透视投影:假想地球是

7、一个透明体,光源位于平均发展速度,把球面上的经纬度投影到平面上,得一张球面经纬网。(方位投影、圆柱投影、圆柱投影数学解析法:按照某些条件用数学分析法确定球面与平面点与点之间一一对应的函数关系。(条件投影3、地图投影的变形长度比:设地球球面上有一微小线段ds,投影到平面上为ds,平面上微小线段与球面上相应微小线段之比,做长度比。长度比是一个变量,不仅随着点的位置不同而变化,还随着方向的变化而变化。长度比是指某点某方向上微小线段之比。长度变形:长度变形即长度比(与1之差,用V表示V=-1。长度变形有正负之分,长度变形为正,表示投影后长度增加;长度变形为负表示投影后长度缩短;长度变形为零,则长度无变

8、形。面积比:投影平面上的微小面积dF与球面上相应微小面积dF之比。面积比是个变量,它随点位置不同而变化。面积变形:面积比与1之差面积变形有正有负,面积变形为零,表示投影后面积无变形,面积变形为正,投影后面积增加;面积变形为负,投影后面积缩小。角度变形:投影面上任意两方向线所夹角与球面上相应两方向线夹角之差。过一点可以做许多方向线,每两条方向线均可以组成一个角度,这些角度投影到平面上之后,往往与原来的大小不一样,而且不同的方向线组成的角度产生的变形一般也不一样。4、地图投影变形的分布规律任何地图都有投影变形;不同区域大小的投影其投影变形不同;地图上存在没有变形的点(线;距没有变形的点(线越远,投

9、影变形越大,反之亦然;地图反映的实地面积越大,投影变形越大,反之越小。5、地图投影的分类按变形性质分类:等角投影等积投影任意投影按构成方法分类:按承影面的形状分类:方位投影、圆锥投影、圆柱投影按承影面与地轴的关系分类:正轴投影、横轴投影、斜轴投影按承影面与地表的关系分类:切投影、割投影按投影条件分类(非几何投影:伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影、多圆锥投影6、方位投影:等变形线以投影中心为圆心呈同心圆分布。正轴等积(距方位投影-南北两极图横轴等积(角方位投影-东西半球图斜轴等积方位投影-海陆半球图、中国政区图斜轴等距方位投影-航空图7、圆锥投影:等变形线:以投影中心为圆心呈同心圆分布。正轴时

10、等变形线平行于纬线。正轴等角割圆锥投影-小比例尺地形图正轴等积割圆锥投影-中国政区图8、墨卡托投影-正轴等角切圆柱投影;经纬距变化规律:纬距从赤道向两极逐渐扩大;特性:等角航线投影为直线;用途:制作航海图、赤道附近国家(地区地图9、通用横轴墨卡托投影横轴等角割圆柱投影以横轴椭圆柱面割于地球椭球体的两条等高圈,按等角条件,将中央经线两侧各一定范围内的地区投影到椭圆柱面上,再将其展成平面而得。又称UTM投影。10、空间斜轴墨卡托(SOM投影:SOM投影是使圆柱与球面相切于星下线(星下点的连线而成的;由于地球的自转,以及卫星沿轨道运动,因此该投影不仅是地面点坐标的函数,也是时间的函数。随着时间的变化

11、,圆柱与地球两轴的关系也在发生变化。11、高斯-克吕格投影:横轴等角切(椭圆柱投影。·中央经线和赤道相互垂直。·经线为凹向并对称于中央经线的曲线,纬线均为以赤道为对称轴的向两极弯曲的曲线,经纬线成直角相交。·角度没有变形。中央经线长度比等于1,其余经线长度比均大于1,长度变形为正,距中央经线愈远变形愈大,最大变形在边缘经线与赤道的交点上。·面积:距中央经线愈远,变形愈大。12、我国大于1:100万的地形图都采用高斯克吕格投影。1:2.5万-1:50万采用6°分带, 1:1万及大于1:1万图采用3°分带。我国1:100万地形图所采用的投

12、影为正轴等角圆锥投影。§4地图投影的辨认1.通过判别经纬网的形状确定投影类型以正轴投影为例方位投影:纬线是同心圆经线是交于同心圆的直线束。圆柱投影:经纬线都是平行直线。圆锥投影:纬线是同心圆弧,经线是放射状直线。正轴圆锥投影和正轴方位投影的区分:1量算相邻两条经线的夹角与实地经差是否相等;2分析制图区域所处的地理位置;极地一带为方位投影,中纬度地带为圆锥投影。2.根据经纬距的变化规律确定投影变形性质量测和分析纬线间距的变化确定为圆锥投影,则只需量出一条经线上纬线间隔从投影中心向南北方向的变化即可判别变形性质:相等为等距投影,逐渐缩短为等积投影,逐渐扩大为等角投影,中间变大而两边逐渐变

13、小为等积割圆锥投影,中间缩小而南北两边变大为等角割圆锥投影影。观察和分析经纬线网形状a.同纬度带内梯形面积不等的投影肯定不是等积投影b.经纬网不是处处正交的投影不是等角投影.c.投影为直线的经线(中央经线上纬距不等的投影肯定不是等距投影.d.要把判别经纬网形状和必要的量算工作结合起来,另外,量算时应考虑制图和印刷误差.对数字地图,可利用软件来直接显示投影的各种属性3.通过简单的量算确定投影参数4.间接判断:从投影选择的角度考虑§5地图投影的选择1.选择投影的一般原则a.经纬网形状简单b.制图区域内变形较小,且分布均匀c.投影的标准点或线位于制图区域中心d.投影中心、中央经线位于制图区

14、域中心2.影响投影选择的基本因素地图内容及其用途:航空、航海、洋流行政区划、土地利用城防、雷达教学、文宣制图区域大小大范围:主要依据区域地理位置和地图用途小范围:选择灵活性大制图区形状和地理位置近似圆形的地区南北向延伸的地区中纬度东西向伸展区赤道附近东西向伸展区§6复杂投影:1.伪投影.伪投影:一般是指在正轴简单投影的基础上,保持纬线的形状不变,而经线改变为对称曲线,以满足某种投影条件的投影。(1伪圆锥投影彭纳投影.等积投影,同纬度带球面梯形面积相等(2伪圆柱投影桑逊投影.等积投影,赤道和中央经线是两条没有变形的线,离开这两条线越远,长度、角度变形越大(3伪圆柱投影摩尔威特投影等积投

15、影。2.多圆锥投影.狭义的多圆锥投影是指用多个不同锥顶角的圆锥与地球相切,并获得若干以各标准纬线为中心的投影带,然后将这些投影带沿着某一经线连接起来。由于圆锥顶点不是一个,所以纬线投影为同轴圆弧。.广义的多圆锥投影即指纬线为同轴圆弧的投影。(1普通多圆锥投影用途:世界政区图(2等差分纬线多圆锥投影§2地图比例尺1、地图比例尺的含义:表示地球和制图区域缩小的程度。地图比例尺的精确定义:地图上沿某方向的微分线段和地面上相应微分线段水平长度之比。2、比例尺的表示形式数字比例尺:优点:简单易读、便于运算、明确缩小概念文字比例尺:优点:单位明确、计算方便、较大众化。图解比例尺:直线(优点:可直

16、接读出长度值而无需计算避免因图纸伸缩而引起误差精度、斜分、复式3、比例尺的作用.决定着地图图形的大小.反映地图量测精度.决定着地图内容的详细程度。4、特殊比例尺:变比例尺:当制图的主区分散且间隔的距离比较远时,为了突出主区和节省图面,可将主区以外部分的距离按适当比例相应压缩,而主区仍按原来规定的比例尺表示无级别比例尺:是一种随数字制图的出现而与传统的比例尺系统相对而言的一个新概念,并没有一个具体的表现形式。在数字制图中,由于计算机或数据库里可以存贮物体的实际长度面积体积等数据,并且根据需要可以很容易按比例任意缩小或放大这些数据,因此没有必要将地图数据固定在某一比例尺上。第四章地图概括地图概括概

17、念也称制图综合,就是依据地图比例尺、用途和制图区域地理特征,对地图上的各要素和内在联系加以分析研究,采取简单扼要的手段,把空间信息中主要的、本质的数据提取后联系在一起,形成新的概念。影响地图概括的因素:地图的用途与主题地图的用途不同,在图上表示数据空间的种类、数量、质量以及简化程度也不同,因此地图的用途是地图概括的主导因素。地图的比例尺是决定地图概括数量特征的主要因素。制图区域的特征不同区域具有景物各异的地理特征,景物的差异影响地图制图时对地物的选取。(如水系地形居民点制图数据质量数据质量地图概括的过程都是以空间数据为基础的,数据的种类、特点及质量都直接影响地图概括的质量制图图解限制(精细程度

18、和制图者地图的内容受符号的形状、尺寸、颜色和结构的影响,制约地图的概括程度和概括方法。地图概括的步骤:选取:空间数据的排序、分类或分级。简化:显示空间数据的重要特征,删除不重要的细部。夸张:为提高或强调符号的重要特征,它与编图的目的和用途密切相关,并充分体现在地图设计过程中,地图从设计图例开始便采取了夸张的方法。符号化:空间数据通过分类、简化、夸张等方法所获得的信息,根据其基本特征、相对重要性和相关位置指定成各种图形。选取资格法:是一种按空间数据的数量、质量等级高低排序作为选取资格的选取方法。(最小尺寸等比数列法定额法:按新编地图上单位面积选取对象的个数或密度确定的。(图解计算法开方根规律区域

19、指标法地图概括的数量分析方法图解计算法以地图符号的面积载负量确定符号选取数量指标的方法。用于居民点选取等比数列法用于河流等线状地物要素的选取区域指标法适用于各类要素的选取回归分析法适用于某一类要素的选取开方根规律(用于从大比例尺编制小比例尺地图简化质量特征的简化空间数据质量特征简化,是将空间数据按其属性进行合并,用概括的分类取代详细分类,或者取消低级分类。空间数据数量特征的简化,是将空间数据按数量排序进行分级,以等差分级,等比分级或任意分级处理。分级的等级俞多,概括的程度俞低。主要表现为减少数量分级,增大各等级间的数值间距。图形特征的简化地物内部结构的简化夸张不依比例尺放大:指有特征意义的线状

20、、面状地物轮廓的细小弯曲和凹凸部分的夸张。位移:当主要的要素占据了准确的位置以后,相邻位置的要素不得不局部位移,以保持地图上各要素相互关系的正确对比。符号化就是把简化和分类处理后的制图数据结果,根据其基本特征、相对重要性和相关位置制成可视化符号图形的过程。地图符号的优点大大简化了物体的图形提高清晰度、增加了载负量能根据需要显示小而重要的物体能显示相互重叠的物体和现象能显示要素的定性和定量特征能显示不能直接看到的自然和社会现象使地图更直观、形象第五章地图符号化地图符号的基本特征地图符号有一定的约定性地图符号可以等价交换地理现象的空间维度及其符号化空间特征是地理现象的最基本特征点状分布被认为不具有

21、空间尺寸或者说可以忽略0维线状分布被认为在空间上是1维的面状分布面状要素是2维的体状分布2.5维表达连续现象的分布趋势面,这种现象对应于每一个空间x,y坐标对都有一个独立属性值。3维现象在每一个空间点(x,y,z上都有独立的属性值。属性特征度量标准及其符号化定名量表最低等级的量表尺寸顺序量表是在分类的基础上,对具有同一定性特征的要素根据其定量特征进行排序或分等。间距量表不仅包含了数据的顺序关系,而且还可以清楚地表明彼此数量指标间距的大小。比率量表包含前3种量表的所有特征,是间距量表的高级形式。符号的视觉变量形状变量形状值符号图形本身的轮廓形状。线状要素面状要素的形状都取决于地理要素本身的空间分

22、布特征。用以区分要素定性特征的不同。尺寸变量尺寸变量指构成符号在长度宽度高度面积体积等方面的度量变化。用以表达地理要素定量特征的差异。方向变量一指基本变量中整个符号图形本身的方向变化二指网纹中同类网纹的方向变化。通过方向的变化来表示地理要素定性特征的不同。颜色变量既可以表达地理要素定性特征的不同,也可以表达定量特征的变化。颜色不仅可以增强地图的美感,还能够提高地图的清晰性,从而使地图的信息载负量增大。网纹变量网纹也称纹理,是具有一定形状和大小的点线及点线组合而成的图案按照一定的方式排列的结果。作用和颜色变量类似。主要用于面状符号的填充,可以用不同的纹理表达不同的定性特征,或者通过纹理间隔的变化

23、来表达定量特征的变化。色彩的三属性色相色彩的饱和度,是色彩最基本的特征。表示质量类别亮度也称明度,表示色彩的明暗程度。表示数量级别。彩度也称为纯度或饱和度,是指反射或透射光线接近光谱色的程度。图形视觉的心理效应聚类感受相似性接近性闭合性视觉对比线划对比色彩对比网纹对比层次结构图形与背景视觉平衡注记地图注记是指地图上的标注和各种文字说明,是地图的基本内容之一。地名注记包括地名河名山名等,其中以地名为主。说明注记说明地理要素具体的属性值图幅注记指对整幅地图的各种说明文字地图注记的设计字体反应地物的等级字大反应地物的重要程度字色黑体字表示居民地,蓝色表示水系,棕色表示地貌,绿色表示植被字隔配置不能压

24、盖重要地理事物,与被注记地理事物的关系明确,图面注记的密度与被注记地理事物的密度一致第六章地图表示法定点符号法: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:位置专题要素的空间分布;形状颜色质量差别;大小数量差别;结构符号内部组成;扩展符号发展动态。线状符号法:表达线状或带状分布要素,如水系图、交通图、路线图等-颜色、图形线状要素的质量特征-符号粗细等级差异-符号位置制图对象的中心线或某一侧-符号长短专题要素的数量特征面状要素的表示方法(1质底法:又称底色法,使在区域界限或类型范围内普染颜色或填绘晕线、花纹、以显示布满制图区域专题要素的质量差别应用:绘制各种

25、类型图或区划图,如地貌类型图、农业区划图、气候类型图特点:所表示的专题要素布满制图区域;符号不能重叠,难于表达事物现象的渐进性和参透性。(2等值符号法:表示地面上连续分布而逐渐变化的专题要素,并说明这种要素在地图上任一点的数值和强度、为连接某种专题要素的各相同数值点所构成的平滑曲线应用:表示地貌、气候、海滨等自然现象,如等高线、等温线、等降水量线等(3定位图表法:把某些地点的统计资料,把图表性质绘在地图的相应位置上,以表示该地某种专题要素的变化应用:周期性发生的专题要素。如气候、水温、客流等季节性变化等(4范围法:用轮廓线来表示制图区内间断而成片分布的专题要素的区域范围应用:间断成片分布专题要

26、素,如森林、煤田、油田、农作物、自然保护区等特点:清晰易读;可表示专题要素空间分布,又可表示其性质、类别;可表达失误现象的渐进性和渗透性。(5点值法:在图上用一定大小、相同形状的点子表示统计区内专题要素的数量、区域分布和疏密程度的方法应用:表示分布不均匀的专题要素,如人口分布、资源分布、弄作物分布、森林分布等(6分级比值法:把整个制图区域按行政区划或自然分区分成若干小的统计区,然后按各统计区专题要素集中程度(密度或强度或发展水平划分级别,在按级别的高低分别填上深浅不同的颜色或粗细、疏密不同的晕线,以显示专题要素的数量特征。同时,可用颜色的由浅入深或由深入浅,或晕线由疏到密或由密到疏的变化显示出

27、要素的集中或分散的趋势。-优点:对编图资料要求不高,能保持较长时间的现势性-缺点:不能反映各级别内部的数量差异(7分区统计图表法:把整个制图区域分成几个统计区,再每个统计区的中部,按其相应的统计数据,设计绘制出不同形式的统计图形,以表示统计区内专题要素的综合及其动态。常用分级比值法作背景,分区统计图表法作主题应用:资源图;统计图;经济收入图;经济结构图各种方法的比较定点符号法和定位图表法:a.-都是表示位于点的专题要素;b.-点状符号法式表示某一特定时刻或有线时期内发展变化的专题要素特征,而定位图表法则是表示周期性发生地专题要素变化;c.-定点符号法式以符号面积大小来说明所示专题要素的数量,用

28、形状和颜色表示其质量;而定位图表法则是用方向线的长算、指向、位置等来表示专题要素的频率、方向和大小质底法和范围法:都是在图版范围线内用颜色、王文、符号或注记填充区别:范围法所表达事物不布满制图区,符号能重叠,表达事物的侧重点分布范围;质底法所表达事物布满制图区,符号不能重叠,表达事物的侧重点质量特征分级比值法与质底法:-质底法表示的重点是用颜色表示要素的质量特征;-分级比值法则是强调用颜色表示要素的相对数量指标定位图表法和分区统计图表法:-构成图表的法则都是相同的-定位图表法反映的是局限于点上的点数据,构成的符号或图表必须定位于该点的实际位置上;-分区统计图表法表示的可能是一个区域范围内的点、

29、线、面各种数据,它反映区域内的总量,构成图表要求配置在区域范围内定点符号法和分区统计图表法:-分区统计图表法反映的使一个统计区内的要素;-定点符号法反映的则是点上的要素线状符号法和运动线法:-都用线状符号反映定位于线上的现象-区别:线状符号法:表示静态线状现象的分布和质量特征;结构简单;有严格的定位意义;运动线法:表示运动轨迹和方向没有动态意义;可以反映点的运动和面状现象的运动趋势;可以表示现象的质量特征,也可以表示现象的数量特征;可以精确定位,也可以概略定位第七章地图编辑普通地图地理图地图内容的高度概括性地图设计的灵活多样性制图资料种类的多样性与精度的不均一性地形图统一的数学基础图式图例具有完整的比例尺系列和分幅编号系统,几何精度高,内容详细。地理图和地形图区别地理图概括程度比较高、以反映要素基本分布规律为主地势的表示方法有等高线法用高程等值线,即等高线定量表示地貌起伏的一种方法,它通过等高线的组合来具体反映地面的起伏大小