第一章地图及地图学

1、1,地图学,第一章地图及地图学3,2,地图的起源和萌芽地图起源于上古代，它的产生和发展是人类活动的实际需要。最原始的地图，人们只是试图在树皮、沙地、陶片上，用石块、贝壳等利器，保存和传递对地理环境的印象。,1.9地图学的历史与发展,3,1.9地图学的历史与发展,在国外，已经发现的最古老的原始地图是古巴比伦人在陶片上绘制的美索不达米亚地区的巴比伦地图（4500年历史）。,4,4000年前，中国左传上记载有夏代的九鼎图。山海经中绘有山、水、动植物及矿物的原始地图等，都是当时史料中众多关于地图的记述的代表。2200多年前的战国时代，地图在行政管理和军事作战中已发挥重要作用。在孙子兵法和孙膑兵法中都附

2、有数卷地图。荆轲刺秦王,5,汉代古地图,古代地图作品介绍,地形图成图于公元前168年以前。比例尺约为1：180000，相当于汉代一寸折十里，地图幅面为纵96cm、横96cm。原图上本无名，因地图内容包含山川、道路、城镇等要素，故取名“地形图”。,驻军图,6,7,裴秀的禹贡地域图十八篇序魏晋时期裴秀的著作禹贡地域图十八篇序，标志着我国古代地图学的辉煌成就，奠定了我国地图学的最初基石，裴秀因此被后人称为中国地图学之父。裴秀担任过司空、地官，专管国家的户籍、土地、税收和地图，后任宰相。他以当时的禹贡为依据，进行了核查，绘制了18幅禹贡地域图，并将天下大图缩制为方丈图。更为重要的是，裴秀总结了前人和自

3、己的制图经验，创立了新的制图理论“制图六体”，即分率、准望、道里、高下、方邪、迂直。“分率”，即比例尺；“准望”，即方位；“道里”，即距离；“高下”，即相对高程；“方邪”，即地面坡度起伏；“迂直”，即实地的高低起伏距离与平面图上距离的换算。,8,贾耽，唐朝人，他以裴秀的制图六体为指导，编绘出关中陇石及山南九州等图与统一全国的大地图海内华夷图等。内容丰富、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“华夷图”和“禹迹图”。朱思本系元代地理学家、地图制图学家。继承裴秀、贾耽“计里画方”法，注重实地资料的考证，并与地图对照，慎重取舍绘成舆地图，刻石于上清之三华院，可惜后来失传。但

4、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。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1000年，计里画方的基本编图法一直延用。,9,郑和航海图（明，茅元仪）,1.从方便使用出发，从起点开始至终点，图幅呈一字排列展开的连续拼接。2.采用“对景图”的画法，绘制山形形象与有方位意义的地物，可把图与实地一一对景，尽快判断出自己所处的位置。3.绘出平潮时的浅沙、礁石和港口、海岛等航海用的地物要素与居民地、山地等。,10,由清康熙帝主持，中西方测绘人员合作，历经十年测制的中国第一部实测全国地图.采用经纬差各一度的梯形经纬网格，详细地表示了地形、水系、居民地及其汉字名称。,清代的实测地

5、图皇舆全览图,（清内府一统舆地秘图局部，四排二号：山东半岛、辽东半岛）,11,清代的实测地图皇舆全览图,该图具有较高的精度，公元1717年成图(康熙五十六年)，公元1719年制成铜版(康熙五十八年)，52.577cm，比例尺1:1400000，现藏于北京图书馆。全图按省分幅，共计41幅。特点：1.采用了伪圆柱投影，以经纬度制图法绘制。2.以汉、满文共注地名，其中满文用以边疆，汉文用以内地。3.第一次实测了台湾省地图。,12,新中国成立后，地图制图得到了迅速的发展。1950年组建军委测绘局（后改为总参测绘局）。1956年组建国家测绘局，领导全国的地图测绘和编绘工作。在完成覆盖全国的1：5万和1：

6、10万地形图的基础上，1：5万地形图已更新三次，1：10万地形图已更新两次。完成了全国1：20万、1：25万、1：50万和1：100万地形图的编绘工作，并已建成了1：25万、1：50万和1：100万数字地图数据库。,13,国内近现代地图作品介绍申报馆中国地图集（1934）53幅36200地名中国地势图（1958）单幅中华人民共和国自然地图集（1965）222幅36万字中华人民共和国历史地图集（1999）540幅30万字115中华人民共和国人口地图集（1986）142幅36万字中华人民共和国农业地图集（1989）300幅36万字中国城市地图集（1992）2册幅40万字779页450城市中国历史地

7、图集（1992）8卷300幅40万字70000地名中华人民共和国国家经济地图集（1993）265幅25万字中华人民共和国国家普通地图集（1996）248幅50000地名,14,国外地图学的发展4500多年前巴比伦陶片地图公元90168年托勒密地理学指南27幅地图并沿用至16世纪中世纪大倒退宗教占支配地位16世纪文艺复兴地理大发现麦哲伦，哥伦布发现新大陆，荷兰墨卡托投影编制海图18世纪出现以军事为目的大比例尺地形图1891年第五届国际地理会议上通过了编制100万之一地图的决议，出现各种专题图20世纪出现飞机探测制图,15,古埃及绘在苇草上的金矿图,陶片上的比伦地图,16,古希腊及托勒密时代的地图

8、：托勒密：西方地图学奠基人圆锥投影法，是世界上最早的地图制图的数学基础。托勒密著写了8部地图学著作地理学指南是对地图学发展的极大贡献。所附27幅地图，是世界最早的地图集。所绘的地图在西方地图史上具有划时代的意义，一直使用到十六世纪。,17,托勒密世界地图,18,19,古代欧洲人绘制的地图,20,近代地图测绘与传统地图学的形成近代地图学的发展是14世纪以后欧洲新兴资本主义时代的产物。这个时期地图学发展的主要历史事件是：（1）地理大发现奠定了世界地图的地理轮廓地理大发现为地图制图学家提供的资料和数据，被迅速吸收和反映在地图集和地球仪上。从我国郑和揭开15世纪海上探险的序幕，到哥伦布、达伽马和麦哲伦

9、等的地理大发现，基本上奠定了世界地图的地理轮廓。,21,（2）16世纪地图集的兴起和盛行，总结了16世纪以前东方和西方地图学的历史性成就以荷兰墨卡托的世界地图集和中国罗洪先的广舆图为代表，总结了16世纪以前东方和西方地图学的历史性成就。,22,墨卡托世界地图探险时代最著名的地图学家荷兰的墨卡托（GerardusMercator15121594）于1538年绘制了第一张世界地图，这是从北极的角度俯视绘制而成。贴在他拥有的托勒密地图集内。,23,24,（3）17世纪后大规模三角测量与地形图测绘，奠定了近代地图测绘的基础随着资本主义的发展，航海、贸易、军事及工程建设越来越需要精确、详细的更大比例尺地

10、图。加之工业革命后，科学技术水平得到了提高，新的、高精度的测绘仪器相继发明，如平板仪及其它测量仪器，使测绘精度大为提高，三角测量成为大地测量的基本方法，很多国家进行了大规模全国性三角测量，为大比例尺地形测图奠定了基础。清皇舆全览图中华民国地图集英泰晤士地图集,25,（4）专题地图的兴起与发展从19世纪开始，由于自然科学的进步与深化，普通地图已不能满足需要，于是产生了地质、气候、水文、地貌、土壤、植被等各种专题地图。我国专题地图的编制主要表现在历史地图方面。杨守敬(公元18391915年)集前人之大成，经过15年的努力，编制了历代舆地沿革险要图70幅，是我国历史沿革地图史上旷世绝学的一部历史沿革

11、地图集。,26,国际百万分之一世界地图800余幅世界地图集苏联，1954,1967(2th)283页19万地名泰晤士世界地图集（TheTimesAtlasoftheWorld）英国18951985(7th)520页21万地名新国际地图集（TheNewInternationalAtlas）美国1982568页(地图320页)16万地名新牛津地图集（TheNewOxfordAtlas）英国1975,1978(2th)202页(地图107页)世界国家地理图集（NationalGeographicAtlasoftheWorld）美国1963，300页(地图116页)12万7千地名,国外近现代地图主要作

12、品,27,泰晤士世界地图集英国18951985(7thEd.)第十一版地图集于2003年出版，对于这部有百多年历史、但只曾改版11次的地图集而言，相隔4年后的2007就要发行新版，显示地球面貌正急剧改变。,28,传统地图学“封闭体系”的扬弃传统地图学是地图生产之本，长期以来它成功地指导着地图的生产，今后也还会发挥重要作用。传统地图学的特点：,地图学的现代革命,个人技术对地图质量起决定作用实践经验积累是获取知识的主要渠道传统的师徒传授技艺起主导作用,29,地图学的现代革命,1.现代地图及其制作的发展手工制图方法；光学和机械学的引进，是地图学的第二次技术变革；光化学技术的应用是地图学的第三次技术变

13、革。地图制作的照相技术，对地图学领域产生了巨大影响；计算机的应用是地图学新的技术变革。现在从地图的编绘直到印刷版的制作，从数据的输入到图形的输出，能做到基本摆脱手工操作，全部实现计算机化，地图生产周期大大缩短。,当地图学走出传统的“封闭体系”后，伴随而来的是地图制图技术上的革命。,30,2现代地图学理论研究发展了地图学理论：地图信息论、地图信息传递论、地图感受论、地图符号论、地图模型论、地图认知理论、制图综合理论等。现代地图学形成起重要作用的事件：,前苏联3040年代提出的一整套的制图综合理论、基于光化学的制图工艺、地图和地图集设计的方法法国贝尔廷（J.Bertin)的图形变量理论英国博德（B

14、oard)的地图模式理论美国莫里斯(Morris)的形式语言学捷克的科拉斯尼(Kolacny)的地图信息传输模型,31,1.10现代地图学理论,地图信息论地图信息论研究地理环境信息的变换、表达和利用的理论。它着重研究地图图形的表示、转换、传递、存贮、处理、利用等方面的技术与理论问题。地图信息传递论研究地图信息传递过程和方法的理论。地图信息传递理论在国际地图学界曾进行过热烈的讨论，提出了十多种地图信息传递的模型。目前为大多数地图学家所接受的是捷克的柯拉斯尼(A.Kolacny)所提出的地图信息传递模型。,（一）理论地图学,32,33,地图感受论研究地图视觉感受的基本过程和特点，分析用图者对图像感

15、受的心理、物理因素和地图感受效果的理论。,34,地图模型论用模型方法去研究系统，可大大减少认识系统所花费的代价。地图模型论就是将地图作为客观世界的空间模型，用模型方法研究地图，对深刻认识地图的功能及其在地理学科中的作用有重要意义。,35,地图空间认知理论认知科学是由计算机科学、哲学、心理学、语言学、人类学、神经科学交叉于20世纪70年代末才形成的关于心智、智能、思维、知识的描述和应用的学科，研究智能和认知行为的原理和对认知的理解，探索心智的表达和计算能力及其在人脑中的结构、功能和表示。,36,地图信息可视化理论可视化在西方多称为视觉化，解释为“不可直接察觉的某种事物的直观表示”。是一个计算机科

16、学中的概念，它是将数据转化为图形，以便于研究人员观察计算过程。在数字地图条件下，地图信息的可视化已经成为当代地图学研究中的一个重要领域。,37,地图符号论地图符号论又称地图语言学，是20世纪末才提出的地图学新理论。它是在20世纪60年代提出的地图符号系统(前苏联)和视觉变量(法国)理论的基础上，结合形式语言学逐步形成的。地图符号论研究作为地图语言的地图符号系统及其视觉特征的理论，探讨地图符号和图形的构图规律、地图符号及其系统结构。,38,地图综合理论综合制图理论是研究制作综合地图的理论与方法。地学信息图谱理论陈述彭院士等提出。“图”主要指空间信息图形表现形式的地图，也包括图像、图解等其他图形表

17、现形式；“谱”是众多同类事物或现象的系统排列，是按事物特征或时间序列建立的体系。地学信息图谱是地学更高层次的表现形式与分析研究手段。,39,（二）地图制图学地图制图学包含实际制作地图的工艺方法和应用理论的学科。普通地图制图学专题地图制图学遥感制图学计算机制图学地图制印学,40,自动地图制图综合的发展趋势自动地图制图综合是世界地图科学研究难题之一，其研究重点主要表现在以下几个方面。（1）地图制图综合的智能化（2）基于现代数学理论和方法的空间数据的多尺度表达（3）集模型、算法、规则于一体的自动制图综合系统,41,（三）应用地图学应用地图学研究地图应用的原理和方法。在应用地图学体系中，实际建立的学科

18、有地图分析、地图解释和应用。,42,具有特殊的数学法则可量测性使用地图语言直观性实施制图综合一览性,地图特性及其现代拓展,1.11地图学发展趋势,43,数学法则特性的现代拓展符号系统特性的现代拓展制图综合特性的现代拓展,由经典投影到新型投影；从球面到平面发展到从空间到平面；从地球投影发展到其他星球投影；由固定比例尺到不固定比例尺。,由手工制作修改难到机器生成图形符号库、色彩库、地名库调用易；由单一平面静态符号到多维动态符号；由视觉符号到听觉、触觉等多感觉符号。,地图内容由手工综合到半自动/自动综合；,44,地图内容的构成要素及其现代拓展,数学要素地学要素（内容要素）辅助要素,45,地形图,数学要素,地学要素（内容要素）,辅助要素,大地控制（控制点）缩小程度（比例尺