地图学复习资料整理

一、地图的基本特征（一）地理信息的载体（二）数学法则的结构（三）有目的的图形概括（四）符号系统的运用（一）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。地图能够存储数量巨大的地理信息,以表达它的空间结构和时间序列变化,以及各现象间的相互联系.(二) 数学法则的结构比例尺、地图投影、各种坐标系统就构成了地图的数学法则。(三)有目的的图形概括地图上所表示的是在大量的地理信息中，根据应用需要选取最主要的信息加以处理，并经过人类的思维与加工即制图综合形成地图。这种经过分类、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。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。缩小了的地图不可能容纳地面所有的现象。一览性 制图综合（概括） 两次抽象：符号化过程和 选取和概括（比例尺缩小）(四) 符号系统的运用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。 直观性 地图语言(符号 注记 颜色)优点：（1）图形简化、清晰、易（2）表达灵活：依比例表示：双线河、不依比例表示：单线河。可表示实地形体小但意义重大物体（3）表示物体的质量和数量特征：河流深度、湖水性质等：符号形状、大小、 颜色（4）表示地面上受遮盖的物体；（5）无形的自然和社会现象：境界、太阳辐射二、地图的定义地图是依据特定的数学法则，通过科学的概括，并运用符号系统将地理信息表示在一定载体上的图形，以传递客观现象的数量、质量特征在空间和时间上的分布规律和发展变化。第 2 节 地图的功能和分类（一）地图信息的载负功能（二）地图的传递功能 （三）地图的模拟功能 （四）地图的认知功能 一、地图的功能（一）地图信息的载负功能地图信息：指地图上的符号及其组合所代表的内容、意义和观念直接信息：图形符号直接表示的显性地理信息。(地图上表示的地理信息，如道路、河流网、居民点等用图形符号直接表示；)间接信息：经解译、分析才能获得的内在联系或隐含规律信息。(经过分析解译而获得有关现象或物体规律的信息)（二）地图的传递功能（三）地图的模拟功能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。物质模型:因为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。概念模型是对实体的一种概括与抽象，它又可分为形象模型与符号模型。地图兼具这两方面的特点，被视为是一种形象-符号模型。形象模型是运用思维能力对客观存在进行的简化与概括；符号模型是运用符号和图形对客观存在进行简化和抽象的过程。作为一种时空模型，地图在科学预测中发挥重要作用，如气象预报、灾害性要素的变迁及过程预测。（四）地图的认知功能空间认知:空间的位置、范围、格局、相互关系及其变化。 图形认知:地图信息的质量特征和数量特征，在分布规律与区域差异上的认知。作为表达空间现象一种主要的图形形式，它的认知功能表现在许多方面：（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。（2）获得物体所具有的定性及定量特征。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。二、地图的类型 （一）按尺度分：大比例尺、中比例尺和小比例尺地图。 （三）按地图的图型分:分为普通地图与专题地图。（五）按其他指标的分类 （一）按尺度分：大 （比例尺大于等于 110 万）中 （比例尺在 1 10 万1 100 万）小 （比例尺小于等于 1 100 万）（三）按地图的图型分：普通地图:地形图,地理图 专题地图: 自然,社会经济（五）按其他指标的分类 心象地图（mental map）虚地图实地图第 3 节 地图的历史与现代发展地图发展的四个阶段 古代地图中世纪西方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 地图进展一、古代地图制作的成就东西方地图产生原因差异： 古希腊 地中海贸易和战争 古代汉民族 农田水利、国家治理、攻城袭邑 东西方地图成就： 古希腊 托勒密地理学指南中 27 幅地图 古代汉民族 裴秀禹贡地域图18 篇 古希腊托勒密,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 2 世纪，左图是一个复制本。他创造了世界地图的两种地图投影：球面投影和普通圆锥投影，并用普通圆锥投影绘制了世界地图。托勒密的地图是西方古代地图史上划时代的作品，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。古代汉民族 长沙国深平防区地形图放马滩秦木板地图西晋地图学家裴秀的“制图六体”：分率、准望、道里、高下、方邪、迂直。分率：地图的比例尺， “一寸为百里” 。准望：用垂直线画方格， “记里画方”来确定方位和彼此相对位置。道里：两点间的路程距离。高下：高山峻岭、湖海洼地，遇高（深）取下（水平） 。方邪：遇方取斜。迂直：当高低起伏、迂回婉转时，取两点间直线距离。中国地图学思想和理论成就从马王堆汉墓出土的地图来看，早在汉代，我国的地图制作在理论和绘制技术上，都达到相当高的水平。晋朝的裴秀:在著作禹贡地域图十八篇序中，创立我国最早的制图理论“制图六体” ，即分率（比例尺） 、准望（方位） 、道里（距离） 、高下（相对高程） 、方邪（地面坡度起伏） 、迂直（实地的高低起伏距离与平面图上距离的换算） 。裴秀反复强调了六体之间的制约关系及其在制图中的重要性。裴秀在地图学上的主要贡献，在于他第一次明确建立了中国古代地图的绘制理论。他总结我国古代地图绘制的经验，在禹贡地域图序中提出了著名的具有划时代意义的制图理论“制图六体” 。二、中世纪西方的黑暗时代和中国的地图传统(一) 中世纪欧洲（公元 5 15 世纪）理论认识的退化：TO 图（寰宇图）：世界被绘成圆盘，耶路撒冷居于中心，圆的南部画一横，两半分别为尼罗河和顿河，中间一竖为地中海，构成丁字形水体，分隔成欧、亚、非三个大陆。这种地图成为比喻、象征的工具，完全失去了科学和实用的价值。中世纪的地理实践：十字军远征、马可波罗旅行。(二) 中国从东晋到明初 （公元 5 15 世纪）南朝 谢庄木方丈图唐代 张遂 计算地球经线的弧长，子午线定向 唐代 贾耽 海内华夷图北宋末 九域守令图 宋代的地图学家沈括:博学善文，晚年写成梦溪笔谈 ，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，使用 24 位划分等，并编制了守令图即天下州县图 。南宋 华夷图和禹迹图元代 郭守敬 确立“海拔”的含义元朝地图学家朱思本:考察历史沿革，核实地理情况，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。元代 朱思本 舆地图 明初 郑和 郑和航海图中国最早的古地图汉代古地图:长沙国深平防区地形图清代的实测地图皇舆全览图三、地理大发现带来的测绘进步荷兰著名的地图学家墨卡托于 1538 年绘制了第一张世界地图。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。哥伦布发现了美洲，达加马、麦哲伦等先后完成了环球航行。 地图制作的新变化：大比例尺地形图测绘;推进大型地图集编制;地图色彩和印刷质量提高工具:16 世纪以后，随着资本主义的发展，航海、贸易、军事、殖民掠夺以及工程建设，越来越需要精确、详细的更大比例尺的地图，而大比例尺的地图必须借助于仪器，在实地进行角度、距离、高差的测量后绘制成图。当时罗盘、望远镜、象限仪、水银气压计、平板仪等仪器的发明，使测绘精度大为提高，特别是三角测量成为大地测量的基本方法。 20 世纪以来，世界各国编制了大量各种地图集，地图集成为反映国家科学水平的标志。中国清康熙、乾隆两代，我国的地图测绘进入了一个新的阶段。清初康熙年间从测绘皇舆全览图开始，西方科学制图法在我国引起重视。康熙聘请了一批西方传教士，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，奠定了中国近代地图测绘的基础。1718 年完成皇舆全览图 ，图幅巨大，范围广阔，包括东北各省、蒙古、关内各省、台湾以及哈密以东地区。更重要的是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，这在地图学史上具有重要意义。康熙、乾隆年间实测地图的完成，把我国地图的发展推到了一个新的更高水平，并影响了各区地图集的编制，使得清初出现了各种版本的地图集，是地图发展的繁荣时期。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。清末这次省图集编绘在中国地图发展史上具有极为重要意义，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。20 世纪 80 年代以来，中国也编制出版了大量地图集，有些已达到较高的水平四、信息时代的地图进展第 4 节 地图的成图方法一、实测成图法实测成图：通过实地测量而制成地图的方法。我国在大比例尺成图时都采用实测成图。野外实测成图摄影测量成图（二）摄影测量成图二、编绘成图法编绘成图法：根据各种制图资料，以室内作业为主制作地图的过程。 常规编图：根据地图、航空像片判读成果、统计数据、文字资料及必要的外业调绘，应用传统的制图技术编制地图的方法 。 遥感制图：利用航空和卫星数据进行各种地图编制的过程。 数字制图：应用计算机和图像输入、显示和输出设备，在制图软件的支持下，模拟手工作业各阶段进行地图设计和原图编绘的成图方法。 第 5 节 地图学的定义与相关学科一、地图学定义的讨论地图学是以地理信息可视化为核心，探讨地图的理论实质、制作技术和使用方法的综合性科学。 二、地图学的学科体系和理论发展（一）地图学的学科体系20 世纪中期 沿用苏联的学科体系20 世纪 80 年代 提出明确的地图学结构体系（廖克）21 世纪 提出新的地图学学科框架（王家耀）苏联体系 中国体系地图概论 地图理论的研究地图投影 地图学: 地图制作方法与技术地图学: 地图编制 地图应用地图整饰地图印制（二）现代地图学的理论探讨1. 地图信息论 研究地理环境信息的变换、表达和利用的理论。2. 地图信息传递论 研究地图信息传递过程和方法的理论。 3. 地图模型论 用模型法来认识地图的性质，解释地图的制作和应用的理论。 4. 地图认知理论 研究人类如何通过地图对现实世界进行认知和信息加工，并弄清地图设计制作的思维过程描述的理论。 5. 地理信息可视化理论 研究地理信息的符号化、图形化、形象化及直观性的处理、表达、传递及解译的理论。 6. 地图语言学 研究作为地图语言的地图符号系统和语言媒体的特性与使用的理论。 7. 地图视觉感受论 研究地图视觉感受的基本过程和特点，分析用图者对图形感受的心理物理过程和地图感受效果的理论。 8. 地学信息图谱理论由遥感、地图数据库、地理信息系统和数字地球的大量数字信息，经过图形思维与抽象概括，并以计算机多维动态可视化技术，显示地球系统及各要素和现象空间形态结构与时空变化规律的一种手段和方法。 现代地图学理论研究 地图信息论 地图信息传递论 地图感受论 地图符号学 地图模型论 地图认知理论 综合制图理论（三）与地图学相联系的学科(理解相互关系)第 2 章 地球体与地图投影第 1 节 地球体一、地球体的基本特征（一）地球体的量度公元前 3 世纪 希腊学者亚里士多德认为大地是个球体。 埃拉托色尼对地球大小作了第一次估算。公元 724725 年 张遂（一行）组织测量计算得子午线上的纬度 1的地面距离约 132 km，比现代测量值约长 21 km。 公元 827 年 阿拉伯回教主 Al Mamum （阿尔曼孟）推算出 1子午线弧长，比现代测量值只差1%。17 世纪后 牛顿论证地球是一个椭球体。 清康熙年间天文大地测量，实证地球不是正圆球。 法国 1735 年测量论证地球是椭球现代天文测量 地球是一个极半径略短、赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近于梨形的椭球体。 一）地球体的量度 地球体的自然表面地球的自然表面并不光滑平顺，珠穆朗玛峰（8 844.43 m）与马里亚纳海沟（11 034 m）之间的高差约达 20 km。 由于地球的自然表面凸凹不平，形态极为复杂，难以成为测量与制图的基准面。应寻求一种与地球自然表面非常接近的规则曲面，来代替这种不规则的曲面。（二）地球体的物理表面地球不是一个正球体，而是一个极半径略短、赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近似的不规则椭球体。它实际上是一个起伏不平的重力等位面，是逼近于地球本身形状的一种形体，称大地体。寻找一种与地球自然表面非常接近的规则曲面，来代替这种不规则的地球面。与重力方向相垂直，可有无数个曲面，每个曲面上重力位相等，重力位相等的面被称为重力等位面，即水准面。理想水准面：它是一个无波浪、无潮汐、无水流、无大气压变化，处于流体平衡状态的静止海平面。它没有棱角，没有褶皱。大地水准面：以理想水准面作为基准面向大陆延伸，穿过陆地、岛屿，最终形成的封闭曲面。大地水准面的意义： 地球形体的一级逼近对地球形状的很好近似，其面上高出与面下缺少的相当。50地 球 周 长 亚 历 山 大 到 赛 伊 尼 的 子 午 线 长 可用重力学理论进行研究 可使用仪器测得海拔(实质是重力等位面可使用仪器测得海拔高程（某点到大地水准面的高度）) 起伏波动在制图学中可忽略：对大地测量和地球物理学有研究价值，但在制图业务中，均把地球当作正球体。在实际测量中以似大地水准面代替大地水准面，两者在海洋上完全重合，在陆地上只在山区有 24 m 的差异。各国也往往选择一个平均海水面代替大地水准面，以其作为统一的高程基准面。(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，这个面叫水准面。 大地水准面:假定海水静止不动,将海水面无限延伸,穿出大陆包围地球的球体（一级逼近） 。它实际是一个起伏不平的重力等位面地球物理表面。大地体:大地水准面包围的形体。)（三）地球体的数学表面它是一个规则的数学表面，所以人们视其为地球体的数学表面，也是对地球形体的二级逼近，用于测量计算的基准面。地球椭球体：假