地图编绘讲座

地图编绘与设计讲座王志强建筑与城乡规划学院2012.11.07第一部分概述一、地图及其基本内容什么是地图？地图是按一定的法则，以二维形式在平面上表示地理空间中的要素信息的图形或图像，包括位置及其上的特征。地图具有严格的数学基础、符号系统、文字注记等地图的基本内容由地图要素构成。不同类型的地图，其地图要素的组成也各异。一般而言，地图要素分类：数学要素；地理要素；辅助要素。二、地图要素的构成地图的数学要素，是具有按一定的数学法则构成的或具有数学意义的地图要素。数学要素包括空间参考系；地图投影；制图网；比例尺；地图定向要素（方向标）等。

二、地理要素的组成地理要素是指地图内容，包括自然地理要素与社会经济（人文）要素。地图的自然地理与社会经济人文要素是地图内容的主体，据其性质可分为：自然地理要素，包括海洋、陆地水系以及地质、地球物理、地貌、气象、水文、土质与植被、动物等；社会经济要素，包括居民地、交通网、境界以及政治、行政、人口、城市、历史、文化和经济等方面的现象或物体；环境要素，是指人类生活的环境状况，包括自然灾害、自然保护、环境污染及其保护与治理、疾病与医疗等。地图的辅助要素地图的辅助要素则指位于内图廓以外，为阅读和使用地图而提供的具有一定参考意义的说明性内容或工具性内容，包括：图名、图号、接图表、接合图号、图廓、图廓间注记、图例、数字比例尺与图解比例尺、坡度尺、三北方向图以及其他附图、资料和成图方法说明等。第2部分地图的数学基础地球椭球体模型：以大地水准面为基准建立的。地球的形状接近于椭圆绕其短轴形成的椭球体，通过扁率表示椭球体的扁平程度。大地水准面与具有微小扁率的旋转椭球面非常接近，可用旋转椭球体代替大地球体。地球空间模型描述

——地理空间数学建模地球椭球体模型bca三轴椭球体模型双轴椭球体模型（旋转椭球体）其他椭球体模型：根据a、b、c的不同x2a2y2b2z2c2++=1x2a2y2a2z2c2++=1地球空间模型描述

——地理空间数学建模

地理空间中的要素要进行定位，必须要嵌入到一个空间参照系中，即在进行位置描述时，需要有一个参照。球面坐标系统

根据地球椭球体模型建立的地理坐标系——经纬度坐标及高程坐标可以作为所有空间要素的参照系统。这个坐标系统是球面坐标系统：是以三维球面为基础的。用经纬度量测，单位度、分、秒，又称为大地坐标系。

地理空间坐标系的建立地球表面地球的经线和纬线

地面点的高程

地理坐标系地理空间坐标系的建立平面坐标系统（笛卡儿坐标系统）

以平面为基础的平面坐标系。现实世界是以相对于指定原点的XY坐标值来定位的，单位常用英尺或米（通常为正值）。可以将经纬度坐标转换成平面直角坐标，这样就可以方便地进行距离、方位、面积的计算：F:(φ,λ)(x,y)，φ为经度，λ为纬度

2、地图投影

虽然由于地球表面形态发生了变化，但在一定的空间范围内却提供了很好的近似，可以帮助人们对地理空间建立一个良好的视觉感，进行各种量算以及进一步的空间数据处理和分析。地球椭面是曲面，但地图是平面，因此需要用一定的数学方法把大地坐标系转化为某投影面上的平面直角坐标系。GIS用各种平面坐标系统去描绘地球，而每种平面坐标均基于特殊的地图投影。投影概念

投影指的是在两个点集之间建立一一映射关系。因为地球是一个不规则的球体，将地球表面的地理坐标转换为平面坐标的过程称为地图投影。空间信息系统不能仅依靠地理坐标，必须要有平面坐标，地图投影对空间信息系统来说是不可缺少的。地图投影的使用保证了空间信息从地理坐标变换为平面坐标后能够保持在地域上的联系和完整性。地图投影之后的结果记录是以地图作为保存形式的。

地图投影——投影概念地图投影的分类从投影面（可展曲面）类型划分为：圆锥、圆柱、平面（方位投影）从投影面与地球位置关系划分为：正轴、横轴、斜轴，切、割圆柱投影方位投影圆锥投影地图投影的分类我国常用的投影高斯—克吕格投影（Gauss-KrugerProjection）通用墨卡托投影（UTM投影）阿尔伯斯投影（Albers)由于地图本身的尺寸与其描述的地理空间范围之间是不同的，因此，通常说地图具有某种比例尺。所谓地图比例尺，指的是地图上的距离与地面上相应距离之比。比例尺分类

大比例尺：大于和等于1：10万的地图

中比例尺：大于1：100万和小于1：10万的地图小比例尺：1：100万和更小比例的地图3、地图比例尺4、地图定向要素

A、一般定向法

在既没有经纬网又没有方向标的地图上，依据“上北下南，左西右东”的法则判断方向。

B、经纬网定向法

①方格状经纬网图:经线指示南北方向。纬线指示东西方向。

②极地经纬网图：如在北极地区经纬网图上:向圆心方向为正北方向；沿经线辐射向外为正南方向；在同一纬线上与自转方向一致的方向为正东；与自转方向相反的方向为正西。

C、指向标定向法

在有指向标的地图上，应根据指向标确定方向。一般情况下，指向标指示北方，平行于指向标的方向即为南北方向，第3部分地图的色彩设计现代地图上使用色彩基于两个原因：1.地图载负量的大量增加，使运用色彩这种视觉因素来表现复杂的内容要素已成为必不可少的手段；2.作为视觉感受对象的地图，本身也应该适应人的视觉对色彩的客观要求。一、地图上色彩的作用1、色彩的运用简化了图形符号系统。

2、色彩的运用提高了地图内容的科学性。

色彩的合理运用，可以加强地图各要素的分类、分级概念。

[例]我国普通地图上规定：水系以蓝色为基本色；地貌以棕色为基本色；植被以绿色为基本色；其它人为环境要素以黑色为基本色。

3、色彩的运用对改善地图语言的视觉效果方面起着极为重要的作用。

在现代地图上，常常要反映多层次的内容结构，多层次的内容在单色图上是比较难以表现的，但由于色彩的运用，就可以很容易地造成多层视觉平面。目视层面的效果，主要是通过色彩的明暗和深浅、色度变化和对比效果造成的。二、地图色彩运用的特点

1、以均匀色层为主。（除地貌晕渲使用连续色调外）

Why?

A．每个区域视为均匀（质或量）特征指标区（质量区、密度区、数量等级区）；B．简化制印工艺，便于绘制和印刷；C．同时也是为内容重迭组合的需要。2、色彩运用的系统性。

地图内容的科学性就决定了色彩的系统性，地图色彩表现出更明显的秩序，包括色相的过度、纯度变化、明度的渐变性都更为系统（与绘画相比）。地图是通过符号和色彩来表现客观世界的，地图上所表现的对象无非是表述它们的质量差别和数量变化。在图上，不同的要素用不同的颜色表示。(1)色彩的质量系统性：

利用色彩色相的差别形成各类物体的质量差异感；再运用相互近似而协调的色彩系列，造成同类物体中各亚类（种）物体之间的整体感。

(2)色彩的数量系统性：

渐变的色彩系列是反映数量等级感的重要手段。3、地图色彩的限制性（制约性、局限性）

绘画中色彩或再现客观对象或反映某种气氛，传达某种感情，甚至没有具体对象。所以绘画中色彩的含义更“模糊”，也不必清楚。而地图色彩则要求明确，一般色域都有其特定的含义，其所指是确定的，各色要有足够的差别，不能模棱两可。4、地图色彩意义的明确性

地图的色彩主要不仅仅不是为了美观，不象绘画那样可以是造成某种色彩的意境，而是为了更好地表现地图具体内容，提高内容信息的表达能力。也就是说地图上绝大多数颜色作为符号都被赋予了具体意义。

三地图的线划符号色彩（一）线划符号色彩的作用

1、丰富图形符号系统，便于系统化；

2、便于处理符号之间的关系，便于重迭，保持各自的完整性；

3、便于分类、分级；

4、增强了线划符号表现多指标数据结构的能力。（二）线划符号色彩的设色要点

1、多用强色，少用弱色；（一般较小、较细，为便于分辨）

2、用色与线划符号的图面地位相适应；

底图线划色——浅、淡、灰专题线划色——鲜、饱和、亮3、与面状色彩相协调；4、以色相变异为主；5、个体符号注意利用轮廓线的边缘增强作用；6、多色结构符号要注意明度对比的运用；7、专色的设计。四、地图的面积色彩

地图上表示呈面状分布的要素通常用面状符号表示，色彩作为构成面状符号的最主要变量，在地图上起着重要的作用。尤其是对于专题地图，面积色彩的运用更直接关系到地图的整体视觉效果和内容表现。一、地图底色的作用1、表示面状要素的质量特征和数量特征；

2、底色使图面线划分离成两种不同的视觉形态；3、代替面状符号，大大净化图面，减少了线划载负量。例：底色使图面线划分离成不同的视觉形态（二）、底色分类与设计要点1、质别底色

即：以不同的颜色区别表示各区域不同类型和质量差别。如：土壤、地质、地貌分区、植被分布……

在分质设色的专题地图上都有相应的图例，图例上每一种颜色都代表不同质别的专题要素，有多少种质别，在图例上就有多少种颜色。质别底色的设计要点：（1）反映区域性质特征，以色相变化为主；（2）当质别底色反映主题内容时，宜用质量强对比；（3）用色尽量有象征性和相似性；（4）设色符合分类的系统性；（5）可用代码作补充；（6）色域的重迭。

2、色级底色（级别底色）

以一组呈规律变化的底色（渐变色阶）表示区域数量（或等级）特征。如：人口密度、工业产值、污染程度、绿化覆盖率等。

分级统计地图和分层设色地图均使用级别底色的面积色彩。级别底色的设计要点：（1）色阶以明度变化为主

强色——数量大弱色——数量小（2）单色系列和多色系列

Ａ、底色设计采用同一色相的明度或饱和度渐变的颜色；Ｂ、底色设计使用在不同色相间渐变的颜色，一般是在同类色或邻近色之间逐渐过渡。3、冷暖色的运用

暖色——增加；冷色——减少；暖色——高温；冷色——低温。4、色阶的秩序

数据是由少到多渐变（或分级渐变）的，颜色也是如此。

A．色相变化自然；

B．明暗变化连续；5、色级的级差

既有明确原则，又有连续渐变规律。３、区域底色（范围底色）

对于间断呈面状分布的地物，为了表示其分布范围，可使用不同的颜色填充在其不同的区域范围内的设色方式，但色彩并不表示任何的质量和数量特征。

如：水域、绿地、矿产分布等

设计要点：（1）可以不需要图例说明；（2）不同区域的底色既保持适当的对比度，又不使某个区域特别明显和突出。４、衬托底色（装饰性底色）

既不表示区域性质差别，也不反映数量差异，只是为了衬托和强调图面上的其它要素，从而使图面形成不同层次的面积色彩。

如：行政区划图等

衬托底色的设计要点：（1）不需要图例说明；（2）用色浅淡，不宜太突出；

以低纯度、高明度色为主。

（3）各色浓度差别不宜太大；

（4）主区可较亮，邻区可略灰。第4部分、地图符号一、地图符号的分类

按符号表示的制图对象的几何特征分类(一)点状符号

当一个地图符号所代表的概念在抽象的意义下可认为是定位于几何上的点时，则称为点状符号。

点状符号的作用主要是说明物体的含义、位置及物体重要性.在普通地图上，点状符号的几何中心与地物实际位置是一致的；在专题地图上，点状符号的位置只要求合理，并不一定在数据的中心位置上，而且如果点状符号代表的是一个区域的数据，通常定位在这个区域的重心位置上。1、定义2、作用3、定位点状符号的应用地图符号的分类

当一个符号所代表的概念在抽象的意义下可认为是定位于几何上的线时，称为线状符号。

(二)线状符号1、定义2、作用线状符号的作用主要是说明物体的类别、位置特征及物体等级。

3、定位在地图上，线状符号的几何中心与地物实际位置是一致的；在特殊的专题地图上，表示某些现象的动态的流动方向，而采用的特殊线状符号的位置只要求合理，并不一定在数据的中心位置上。

地图符号的分类

地图符号的分类

1、定义2、作用3、定位(三)面状符号当一个地图符号所代表的概念在抽象的意义下可认为是定位于几何上的面时，称为面状符号。

面状符号的作用主要是说明物体(现象)的性质和分布范围。

面状符号都是依比例尺变化的，分布范围就是它的实际的位置。

地图符号的分类

地图符号的分类

按符号与地图比例尺的关系分类(一)依比例符号依比例符号指能够保持物体平面轮廓图形的符号，又称真形符号或轮廓符号。

(二)半依比例符号

半依比例符号指只能保持物体平面轮廓的长度，而不能保持其宽度的符号，一般多是线状符号。

(三)不依比例符号不依比例符号指不能保持物体平面轮廓形状的符号，又称记号性符号。

地图符号的分类

按符号表示的制图对象的地理尺度分类(一)定性符号

表示制图对象质量特征的符号称为定性符号。这种符号主要反映制图对象的名义尺度，即性质上的差别。

(二)定量符号

表示制图对象数量特征的符号称为定量符号。这种符号主要反映制图对象的定量尺度，即数量上的差别。

(三)等级符号

表示制图对象大、中、小顺序的符号称为等级符号。这种符号主要反映制图对象的顺序尺度，即等级上的差别。地图符号的分类

四、按符号的形状特征分类几何符号，指用简单的几何形状和颜色构成的记号性符号，这些符号能体现制图现象的数量变化。透视符号，指从不同视点将地面物体加以透视投影得到的符号，根据观测制图对象的角度不同，可将地图符号分为正视符号和侧视符号。象形符号，指对应于制图对象形态特征的符号。艺术符号，指与被表示的制图对象相似、艺术性较强的符号。根据地图的用途，确定地图应表达的内容，并区分出内容表达的层次；应该分析所收集到的地图资料，拟定分类分级原则，确定相应的符号类型、采用的视觉变量及其组合效果；进行符号的具体设计；进行符号的局部试验；进行符号修改，并制作相应的样图再进行试验；符号的再修改及整体协调、艺术加工，形成符号系统表。地图符号设计的基本方法第5部分注记注记——地图使用的自然语言；注记是地图符号的一个组成部分，起着补充作用。§11.2地图注记一、地图注记的功能1.标识各对象符号——表示物体和现象。注记——注明对象名称。2.指示对象的属性文字说明注记——标明对象的质量属性。数字说明注记——标明对象的数量属性。3.表明对象间的关系表明