地图学课件第一章.ppt

1、新编地图学教程,电子教案,第 1 章 导 论,参考文献：,1.地图制图参考手册，陆权、喻沧主编，测绘出版社，1991 2. 地图概论，尹贡白等编著，测绘出版社，1991 3. 应用地图学纲要，李满春等编著，高等教育出版社，1997 4. 地图学原理，李道义等译，高俊校，A.H. 罗宾逊【美】等著，测绘出版社 5. 现代地图学，廖克著,第 1 章 导 论 1 地图的特征、定义 2 地图学的功能和分类 3 地图学的历史与现代发展 4 地图的成图方法 5 地图学的定义与相关学科 补充： 直线定向,以图形作为人类传输地理信息的工具，已经存在几千年，经历了几千年来社会的发展。从远古时代，我们的祖先就一直

2、寻找描述和分析地球表面空间事物的工具，从交通运输、农田水利、市政建设管理、疆土区域的划分以及行军打仗，都离不开空间信息。长期以来最普通的工具就是地图。,刻在石头上的地图,古代用树枝做的地图,公元前1500年树枝和贝壳制作的航海图,以贝壳表示岛屿,枝条表示岛屿附近的风浪型态,以应航海探险需要,新石器时代的壁画地图,古代上海地图,七世纪中叶的亚洲（唐朝）,卫星遥感图像,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

3、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。,1 地图的基本概念,1.1 地图的基本特性与定义,1. 基本特性, 地图必须遵循一定的数学法则,比例尺、地图投影、各种坐标系统就构成了地图的数学法则。随着对地图特性认识的深化，更趋向认为地图是一种客体模型，这就突破了地图不仅具有欧氏几何的长度、面积的比例尺，而且还具有拓扑的概念。此外，地图作为一种模型，不仅是具体而现实的图形形式，还可以以数字或数学的方式来表现。, 地图必须经过科学概括:有目的的概况,缩小了的地图不可能容纳地面所有的现象。,经过分类、简化、夸张和符号化，从地理信息形成地图信息的过程就是地图概括

4、。它反映了人们对所选取地理信息内在的、本质的特征及联系的认识。, 地图具有完整的符号系统,把制图对象的地理位置及范围，质量和数量特征，时-空分布规律与相互关系，用十分概括与抽象的符号加以表示。作为对客观事物的抽象表示-符号，不仅可以是图形，还可以广义的理解为文字注记和数字形式。, 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。,2. 地图的定义,地图是遵循一定的数学法则，将地理信息通过科学的概括综合，运用符号系统表示在一定的载体上的图形，以传递它们的数量、质量在时间和空间上的分

5、布规律和发展变化。,1.2 地图的构成要素,1.图形要素 2.数学要素 3.辅助要素 4.补充说明, 地图投影 坐标系统 比例尺 控制点,经度、纬度组成的地理坐标系；以x，y横纵坐标组成的平面直角坐标系,精度具有控制意义的点位。天文点、三角点、导线点、水准点等。,2 地图的功能与分类,2.1、地图的功能,1 地图信息的载负功能,地图内容和地图信息 地图信息的认识： A 地图信息固有信息：图解形式； B 离散的数字信息； C 双重性,2 传递功能 地图能容纳和贮存的信息量是十分巨大的，是空间信息的理想载体，地图信息由直接信息和间接信息两部分组成：,直接信息是地图上表示的地理信息，如道路、河流网、

6、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。,3.模拟功能,地图,特别是表示各种基本地理要素的普通地图，可以直观地感受到是制图区域的一种实体模型。（居民点、水系）,模型与它表示的对象具有相似性，模型可以有物质模型与概念模型之分。,在作为物质模型的地图上，可以代替实地的调查与量测做各种模拟分析，这种模型为概念模型。,（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。,例如我国的各民族的区域分布十分分散，依靠语言或文字描述，无法构成整体分布状况的概念，而通过绘制“中国民族区域分布图”则能圆满地解决问题。,4 认知功能,（2）获得物体所具有的定性

7、及定量特征。,提供空间分布物体和现象的尺寸、维数、范围等概念，形成正确的对比概念、图形感受及制图对象空间立体分布和时间过程变化。,（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。,只有地图才能帮助人们迅速建立正确的空间图形。地图是人类认识自己赖以生存环境的最主要的，并且永远不可代替的工具。,2.2地图的应用 1.经济建设 自然资源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

8、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-指挥员的眼睛 地图对军事活动的作用是不言而喻的，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。,古代兵书孙子兵法中就有一篇是专门讲地形的。兵书上说：地形是用兵的辅助条件。又说：判明敌人的企图，

9、研究地形的利弊，计算道路的远近，制定如何取胜的作战计划，这是一个指挥员的职责。军事家孙膑说：“天时、地利、人和，三者不得，虽胜有殃。”他在这里所说的“地利”，主要指的也是地形条件。,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,2.3 地图的类型,1.按地图的图型分类 有普通地图与专题地图之分。,普通地图是表示自然地理和社会经济一般特征的地图，它并不偏重某个要素。主要表示水文、地形、土质植被、交通网、居民点和境界线七大要素

10、。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。,专题地图是着重表示一种或几种主体要素及它们之间互相关系的地图。,2. 按比例尺分类 大 （ 1：10万） 中 （1：10万 1：100万） 小 （ 1：100万）,3. 按区域分类 星球图，地球图 世界图，大洲图,大洋图,半球图 国家图，次级行政区图等 局部区域图: 海域图，区域图等,4.按地图的视觉化状况分类 实地图与虚地图。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“心象地图”，后者即为“数字地图”。实地图和虚地

11、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 可有静态地图和动态地图。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。动态地图是连续快速呈现的一组反映随时间变化的地图，只能在屏幕上以播放的形式实现。,6.按地图维数分类 可有平面图形及立体图形。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”地图的新品种，使用者能产生亲临其境的感觉。,7.按其他指标分类 按用途：教学地图、文化地图、军用地图等。 按语言种类：汉语地图、外文地图、少数民族语言地图等。

12、 按出版使用方式：桌图、挂图、屏幕地图、地图集。,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。,宋长安城,1991年沙漠军刀行动,新石器时代,按历史年代：分为古代地图、近代地图、现代地图。,3 地图学的历史与发展,四个阶段： 古代地图制作的成就； 中世纪西方的黑暗时代和我国的地图传统； 地理大发现带来的测绘进步； 信息时代的地图进展；,3.1 古代地图制作的成就 1. 西方测绘： 测量经纬度、研究地图投影、编绘航海地图 2. 古代汉民族： 测绘方面的成就 裴秀：制图六体,托勒密世界地图 ,在世界地图科学史上，古希腊的著名数学家、天文学家、地图学家托勒密（Ptolemy

13、公元87150年）占有重要的地位。他在前人科学成就基础上完成的巨著地理学指南，事实上就是一部关于数学制图方法和测绘资料的汇编。其中的世界地图原绘于公元二世纪，左图是1486年的复制本。托勒密的地图是西方古代地图史上划时代的作品，地图上的一些概念，甚至在1538年墨卡托的第一幅世界地图上，也还有着相当的影响。,中世纪的大倒退 “寰宇图”,3.2 中世纪西方的黑暗时代和我国的地图传统,我国每个朝代均有杰出的地图专家和名作：,宋代的地图学家沈括:梦溪笔谈，在地图测绘方面有很多贡献。在水准测量中，发现磁偏角的存在，改进了指南针的装置方法，编制了守令图即天下州县图。 元朝地图学家朱思本:考察历史沿革，核

14、实地理情况，经过十年的努力著成舆地图二卷。采用传统的计里画方之法，侧重河流山川要素的绘制，并注重其精度。,晋朝的裴秀:制图六体,明初：郑和航海图,3.3 地理大发现带来的测绘进步 大地测量的出现，各种普通地图得以产生； 专题地图的编制； 印刷质量的提高；,16世纪，荷兰人墨卡托创立了等角正轴圆柱投影（墨卡托投影），用于航海。这一时期由于测量方法和仪器的发明，测绘精度提高，表示方法改进，平板印刷出现。19世纪，由于自然科学的进步，编制了各种专题地图，较有影响的有德国博尔和斯编制出版的自然地图集、俄国道库恰耶夫编制的北半球土壤图和俄国欧洲部分土壤图等。20世纪，发明航空摄影机和立体测图仪，从此地图

15、的测绘采用航空摄影测量方法。到现代，地图学领域内，由于现代科学理论、计算机技术的应用，地图学进入了一个新的发展阶段。,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（Gerardus Mercator 15121594）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。,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 （ The Times Atlas of the World ）英国 1895 1985(7th) 520页 21万地名 新国际地图集 （ The New

16、 International Atlas ）美国 1982 568页(地图320页) 16万地名 新牛津地图集 （ The New Oxford Atlas ）英国 1975, 1978 (2th) 202页(地图107页) 世界国家地理图集（ National Geographic Atlas of the World ）美国 1963，300页(地图116页) 12万7千地名,清康熙、乾隆两代，我国的地图测绘进入了一个新的阶段。西方科学制图法在我国引起重视。进行了全国性的大规模的地理经纬度和全国舆图的测绘，采用天文测量和三角测量相结合的方式进行，历时35年，测算经纬度630个点，奠定了中国

17、近代地图测绘的基础。1718年完成皇舆全览图，图该图以实测的经纬点为依据，采用梯形投影法，在图上绘出经纬网，在地图学史上具有重要意义。 清光绪十二年（1886年）开始了全国规模大清会典舆图的编绘工作。它是中国传统古老的制图方法向现代制图方法转变的标志。其突出表现是计里画方制图法与经纬网制图法混用，传统的地图符号与现代的地图符号的混用。到清末，地图已摆脱了旧的制图方法，开始编制专题地图，并采用多色印刷。,清代的实测地图皇舆全览图,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、居民地间相对集团及其汉字名称，并在边疆

18、地区加注满文。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 共41幅，比例尺 1:1 400 000，现藏于北京图书馆。,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）,申报馆中国地图集（1934） 53幅 36 200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 中华人民共和国自然地图集（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）

19、2册 幅 40万字 779页 450城市 中国历史地图集（1992）8卷 300幅 40万字 70 000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 50 000地名,国家地图集系列,3.4 信息时代的地图进展,1 地图制图对象和形式在发展变化,表示对象从地球扩展到其他星球，如月球地形图、月球地质图和火星地形图。电子技术的引入，地图内容的表现形式，不仅可用线划符号，还可用影像和数字形式。出现了许多新型地图。,2 制图技术的发展，对地图学具有重要意义,手工制图是地图学的第一次技术革命。光学和机械学的引进，是地图学的第二次技术

20、革命。光学投影装置改进了图形变换作业的精度，减轻了体力劳动；机械的应用是制图速度和效率提高。光化学技术的应用是地图学的第三次革命。地图制作的照相技术、航空摄影，对地图学领域产生巨大影响。计算机的应用是地图学新的技术革命。从制图技术到理论都有很大变革。,4 地图的成图方法 实测成图和编绘成图,一 实测成图法：大比例尺成图 在现场或记录载体上，利用各种测量设备、采用不同方法进行测量作业，将成果缩小绘制在介质上的过程。,1 野外地形测量,实测方向、距离、高程，按比例尺直接展绘在图纸上,高差的测量,全站仪 所有功能集中于一体,2 高空实测成图,航空摄影测量,高空实测成图 航天遥感,IKONOS影像,T

21、he image were acquired by the Shuttle Radar Topography Mission aboard the Space Shuttle Endeavor, Feb., 2000,高空实测成图 航空摄影测量,二 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,传统地图学的定义: ICA （International Cartographic Association）的定义 : 鲁滨逊（Robinson）的定义 : J.L. 莫里逊信息论:,5 地图学的定义及相关学科,5.1 地图学的定义,K.A. 萨里谢夫模

22、型论 : 辞海（1980版）的定义: 课本的定义 :,5.2 地图学的结构及学科分支,地图学在其逐步发展过程中，所包括的学科组成结构也在不断的变化与组合。早期的地图学是由数学地图学、地图编制学、地图制印三个分支学科组成，继而又发展成为地图概论、数学制图学、地图编制学、地图整饰学、地图制印学等五个分支学科。自20世纪70年代起运用信息论的观点研究地图信息传递的特点，提出了地图学领域分为理论地图学与应用地图学两个基本部分。,现代地图学由地图理论、制图技术和地图应用三个分支学科组成。 地图学, 理论地图学 地图制图学 应用地图学,数学地图学 地图学概论 地图符号学 地图信息理论 地图感受理论 地图模

23、型理论 制图综合理论 地图传输理论 综合制图理论,普通地图制图学 专题地图制图学 遥感制图学 地图制印学,地图的基本功能 地图的评价 地图分析理论与方法 地图信息自动分析与处理 地图应用,地 图 学,5.3 地图学与相关学科的关系,测量学,地 理 学,色彩学与美学,地名学,计算机技术,遥感技术,心理学,符号学,地理信息系统,数 学,地图的信息来源,成果表达的重要方式,决定地图作品艺术性的基础,促成了色彩学、符号学、感受理论等在地图学中产生深层次的影响。,提高了地图信息源的数量与质量,地图学理论、方法与功能的延伸,扩大了制图的领域，增加了地图内容的深度,补充： 直线定向 确定地面两点的位置，不仅测量两点间的距离，还应确定该直线的方向。测量中常用方位角表示直线方向，由标准方向的北端起，顺时针方向到某直线的水平夹角。,1.