地图学测绘工程祝国瑞院士

地图学（地图制图学与地理信息工程）

资源与环境科学学院祝国瑞

一、地图与地图学1、地图的基本特性和定义地图的基本特性：（1）由特殊的数学法则产生的可量测性在地图上可以量测点的坐标、两点间的距离、区域面积、方位角、地面高程等精确数据，从而可以计算出线的曲折度、地面坡度和坡向、物体的体积以及密度、切割度等派生数据。地图的特殊数学法则包括：①地图投影地球椭球体是一个不可展曲面，将其展开成平面必然会产生误差。地图投影的任务是掌握误差的性质、分布和大小。地球表面展开成平面②地图比例尺确定地图缩小的倍数地图比例尺

③地图定向

地图上的三北方向

（2）使用地图符号产生的直观性

由于使用了地图符号①比例尺任意缩小都可以保持清晰的图形；②显示出形体小而重要的物体；③显示事物的数量和质量特征；④显示空间被遮盖的物体；⑤显示没有形体的自然和社会现象。（3）由制图综合产生的一览性地图的符号化是对于客观现实的第一次抽象，将事物分类、分级；制图综合是第二次抽象，根据其重要程度对其进行选取和概括。从而使得任意大小的区域都能够以清晰的图形整体呈现在读者面前，使读者一览无余。地图定义：地图是根据一定的数学法则、使用符号、通过制图综合，表示地面上地理事物的空间分布、联系及在时间中发展变化的图形。2、地图分类地图有很多的分类方法，最常用的是按内容分类。地图按内容分为：（1）普通地图：以相对平衡的详细程度表示地球表面各种自然和人文现象中最基本的要素（水系、居民地、道路、地貌、土质植被、境界等）的地图。又分为：

①地形图：尽可能详细表示基本地理要素的地图。地形图又分为：大比例尺地形图：1:10万及更大比例尺的地形图。中比例尺地形图：介于1:10万与1:100万之间的地形图，通常指1:20万或1:25万地形图、1:50万的地形图。小比例尺地形图：1:100万比例尺的地形图。国家基本比例尺地形图：1:5000、1:10000、1:25000、1:50000、1:100000、1:250000、1:500000、1:1000000比例尺地形图。

②普通地理图：较概略地表示基本地理要素的地图。例如，以较为概括的图形表示水系，主要用圈形符号表示居民点，以变距等高线表示地貌，仅表示主要道路和植被类型。

（2）专题地图：突出反映一种或几种主题要素的地图。又分为：

①自然地图：反映自然要素的地图，如地质图、地貌图、地势图、地球物理图、气象图、水文图、土壤图、植被图、动物地理图、综合自然地理图等。

地势图图气候图图土壤图图②人文地地图：：表示示人文文现象象的地地图，，如政政治行行政区区划图图、人人口地地图、、经济济地图图、文文化地地图、、历史史地图图等。。政治行行政区区划图图人口地地图经济地地图③其他专专题地地图：：适用用于特特殊用用途的的地图图，如如航空空图、、航海海图、、环境境地图图、教教学地地图、、城市市地图图、盲盲人地地图等等。城市地地图旅游地地图3、地地图学学（1））定义义地图学学是研研究地地图及及其编编制和和应用用的理理论、、技术术、方方法的的科学学。（2））地图图学的的产生生和发发展地图是是先于于文字字产生生的人人们记记录事事物及及其位位置的的图形形；在古代代，地地图是是同地地理学学及艺艺术结结合在在一起起的；；18世世纪以以后，，地图图学又又成为为测绘绘学的的一部部分。。（3））传统统地图图学主要研研究地地图制制图的的理论论和技技术，，包括括地图图概论论、地地图投投影、、地图图编制制、地地图整整饰、、地图图制印印等科科目。。对于地地图学学的形形成起起到重重要作作用的的科学学家有有瑞士士地图图学家家英霍霍夫和和前苏苏联地地图学学家萨萨里谢谢夫、、苏霍霍夫。。以英霍霍夫为为首的的欧洲洲地图图学家家强调调地图图的艺艺术成成分，，认为为“地地图学学是带带有强强烈艺艺术成成分的的技术术科学学”。。以萨里里谢夫夫为首首的前前苏联联地图图学家家提出出了一一整套套制图图综合合理论论，完完成了了从机机械转转绘到到光学学转绘绘的生生产工工艺的的变化化，在在地图图和地地图集集的设设计和和生产产方面面取得得了很很大的的进展展。（4））现代代地图图学技术上上实现现以计计算机机为主主体的的电子子设备备的应应用和和理论论上的的完善善，完完成了了从传传统地地图学学到现现代地地图学学的转转化。。20世世纪60年年代，，美国国的哈哈佛大大学计计算机机图形形与空空间分分析实实验室室在费费舍尔尔领导导下开开发了了两个个制图图系统统SYMAP和和ODYSSEY。。随着着GIS的的发展展，地地理信信息系系统和和制图图软件件不断断完善善并进进入国国际市市场。。在理论论研究究领域域，法法国的的伯尔尔廷1961年年提出出了一一套用用于地地图符符号设设计的的视觉觉变量量理论论，其其后美美国的的莫里里斯提提出的的形式式语言言学理理论逐逐渐形形成符符号学学的核核心，，德国国的图图形心心理学学派对对于地地图阅阅读研研究提提出了了格式式塔理理论，，英国国的博博德提提出了了地图图模型型理论论，捷捷克的的克拉拉斯尼尼根据据信息息论的的概念念提出出了制制图信信息传传输的的系统统模型型，这这些成成果奠奠定了了现代代地图图学的的理论论基础础。（5））现代代地图图学体体系地图学理论地图学[地图学理论基础]地图信息理论地图传输理论地图模式理论地图认知理论数学地图学地图符号学地图感受理论制图综合理论地学信息图谱普通地图制图学专题地图制图学遥感制图学机助制图学地图制印学地图的基本功能地图的评价地图分析的方法论地图分析利用步骤地图分析利用方法地图信息自动分析与处理地图的实际应用地图制图学[编图方法与技术]应用地图学[地图应用原理与方法]现代地地图学学体系系二、、普普通地地图内内容的的表示示方法法（一）普普通地图的内内容（二）地理理要素的表示示法1水系（1）海洋要素•海岸：海水和和陆地相互作作用的具有一一定宽度的狭狭长地带•海底深度基准面：：根据长期验验查潮数据所所求得的理论论上可能达到到的最低的潮潮面（2）河流和水库•河流：地图上上要表示河流流的大小（长长度和宽度））、形状和水水流状况。•水库：依比例例真形和不依依比例符号。。2地貌貌（1）等高线线：地面上高高程相等的点点的连线在水水平面上的投投影。（2）地地貌晕渲：根根据假定光源源对地面照射射所产生的明明暗程度，用用浓淡不一的的墨色或彩色色沿斜坡渲绘绘其阴影，造造成明暗对比比，显示地貌貌的起伏和形形态特征，弥弥补等高线立立体感的不足足。（3）三维维显示（4）地貌貌符号：等高高线不能表示示的小而重要要的地貌形态态3土质和和植被•土质：地表覆覆盖层的表面面性质；•植被：地表植植物覆盖层。。4居民地地（1）平面图图形（2）立体结结构5道路网网道路网是交通通网的陆地交交通部分，交交通网还应当当包括水上交交通、空中交交通和管线运运输，其中，，陆地上的道道路网是最重重要的。道路路网分为：（1）铁路（（2）公公路（3）其它道道路6境界线线境界线包括国国界、国内行行政境界、其其它境界（地地区界、禁区区界、保护区区界、停火线线界等）。三、专题题地图内容表表示法地图上的专题题内容，有十十种基本的表表示方法。1表示点点状物体定点点分布的“定定点符号法””2表示呈呈线状分布现现象的“线状状符号法”3表示间间断分布的面面状现象的““范围法”4表示连连续分布、布布满整个区域域的面状现象象的“质底法法”5用用图图表形形式反反映定定位于于区域域某点点上反反映周周期性性现象象的数数量特特征及及变化化的““定位位图表表法””7反反映映在制制图区区域中中呈分分散的的、复复杂分分布现现象数数量指指标的的“点点数法法”8表表示示移动动现象象方向向、路路径、、数量量、质质量特特征的的“运运动线线法””9表表示示统计计数据据按照照区域域分级级的““分级级统计计图法法”10表表示区区划单单元统统计总总值的的“分分区统统计图图表法法”四、地地图生生产工工艺与与技术术1、计计算机机制图图的一一般过过程计算机机制图图的一一般过过程2、地图数数据库将地图内容容以数字形形式通过数数据库管理理程序进行行组织和存存储，并具具有直接存存取功能和和快速检索索功能的集集合或文件件，称为地地图数据库库。在制图和地地图使用的的过程中，，地图数据据库是其核核心。地图数据库库在制图和和地图使用用中的作用用五、地图学学的发展1、地图学学的学科演演化在测绘科学学与技术（（国家一级级学科）中中：本科：地图制图学学→地图学→与大地测量量、摄影测测量与遥感感、工程测测量一起组组成测绘工工程研究生：地图制图学学→地图制图学学与地理信信息工程在地理学（（国家一级级学科）领领域中：本科：地图学→地图学与遥遥感→地图学与地地理信息系系统→地理信息系系统研究生：地图学→地图学与遥遥感→地图学与地地理信息系系统2、从地图图学到地理理信息系统统陈述彭：地地理信息系系统脱胎于于地图①地图和地理理信息系统统都是信息息载体；②都有存储、、分析、显显示功能；；③地图是地理理信息系统统最重要的的数据源、、数据载体体和输出形形式；④地图数据库库是地理信信息系统数数据库的核核心；⑤计算机制图图为空间信信息的数字字表达、操操作、显示示提供了成成套的方法法。王之卓：地地理信息系系统是地图图制图学中中一个重要要部分（地地图数据库库）在信息息时代的新新发展地图制图学学和地理信信息系统都都是处理空空间信息的的科学，地地图制图研研究地理信信息的传输输，而地理理信息系统统则更偏重重信息的处处理和分析析。3、地图学学内容的飘飘移（1）从模模拟地图到到数字地图图（2）从偏偏重制图到到制图用图图并重（3）从产产品单一到到多样化、、家庭化（4）从单单纯信息传传输到信息息的深加工工（5）从二二维静态到