地图学复习讲义(修订版)

1、出品：惠州学院13级地理科学1班编者：陈佳升、吴旭虹地 图 学地理科学复习资料第一章1、 地图的定义和基本特性定义：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。二、地图的功能【重点】1. 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。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。2. 地图的传递功能3. 地图的模拟功能 4. 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

2、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。三、古代地图制作的成就【了解】1. 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 2. 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 3. 西晋地图学家裴秀的“制图六体”：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。4、 地图的成图方法 实测成图法：通过实地测

3、量而制成地图的方法。1. 野外实测成图。使用仪器：全站仪（平面）&水准仪（高程）2.摄影测量成图。方法：航空像片、立体测图仪、立体模型上测绘等值线 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。1.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 。2.遥感制图：利用航空和卫星数据进行各种地图编制的过程。 3.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。 第二章【重点章节】第1节 地球体一、地图投影的定义地图投影是实现球面向平面转换的方法。地图头一

4、个的实质是通过一定的数学法则使球面坐标与平面坐标（或极坐标）建立起一对一的函数关系。2、 地球体的基本特征 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。 3、 地球的物理表面大地测量学将一个无波浪、无潮汐、无水流、无大气变化的静止海平面作为基准面向大陆延伸，穿过陆地、岛屿、最终形成了一个封闭曲面，这就是大地水准面。它实际上是一个起伏不平的重力等位面，是逼近地球本身形状的一众形体，称大地体，即地球物理表面。大地水准面的意义：地球形体的一级逼近、可用重力学理论进行研究、可使用仪器测得海拔。4、 地球体的数学表面将大地体绕短轴（地轴）飞速旋转，就能形成一个表面光滑的

5、球体，即旋转球体，或称地球椭球体。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。（了解）地球椭球体 基本参数: 长半轴（赤道半径） a 短半轴（极半径） b椭球体的扁率 = (a-b) / a第一偏心率 e2 = (a2-b2)/a2第二偏心率 e 2 = (a2-b2)/b2总地球椭球：与大地体吻合最好的旋转椭球称为总地球椭球，也叫总椭球或平均椭球，大地测量在确定这个总地球椭球时，要其达到与大地体最密合的4个条件：（三合一小）（1）地球椭球体中心和地球的质心重合；（2）地球椭球体的短轴和地球的地轴重合；（3）地球椭球体起始大地子午面和

6、起始天文子午面重合；（4）在确定参数a、时要满足在全球范围的大地水准面差距的平方和为最小。五、椭球体参数【重要】我国的1954北京坐标系采用1940年克拉索夫斯基椭球体参数，1980年西安坐标系采用1975年IUCG（国际大地测量与地球物理联合会）椭球体参数，而全球定位系统则采用WGS-84（世界大地坐标系统，G873）椭球体参数。5、 地理坐标地理坐标就是用经线（子午线）、纬线、经度、纬度、表示地面点位的球面坐标。在大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有三种提法：天文经纬度（p36）、大地经纬度（p37）和地心经纬度（p38）。在地图学中，认为以大地经纬度来定义地理坐标更好，因为大地经纬

7、度定义的地理坐标，是在规整的椭球面上构建的，每条经纬线投影到平面上皆呈直线或平滑曲线，便于地图投影的研究与应用。第二节 大地测量系统一、大地控制网 简称大地网，由平面控制网和高程控制网组成。（一）平面控制网平面控制网一般可以有三角测量或导线测量完成（二）高程控制网绝对高程（海拔）：地面点对似大地水准面（海平面）的高度。 相对高程：地面点对任一水准面的高度。以黄海平均海平面建起来的高程控制系统，成为“1956国家高程基准”。1988年1月月1日国家正式启用“1985国家高程基准”。建立高程控制网的目的：是为了精确求得地面点对似大地水准面的高差。建立高程控制网的方法，主要有水准测量来完成。在地面通

8、行条件困难、难以实施水准测量的地区，可用三角高程测量方法来完成。二、全球定位系统卫星定位优势：无需通视及觇标、提供三维坐标、定位精度高、观测时间短、全天候作业、操作简便 第三节 地图投影一、地图投影的概念 在地球椭球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，称为地图投影。2、 地图投影的变形（一）投影变形的性质地图投影的变形具体表现：长度(距离)变形、角度(形状)变形、面积变形（二）变形椭圆与主方向地球上一个无穷小圆微分圆，在投影后一般会变为一个微分椭圆，利用该椭圆去解释各种变形的特征。这种图解方法称为变形椭圆，也称底索指线。主方向：在投影后仍保持正交的一对线的方向成为主方向。取主方向为作

9、为微分椭圆的坐标结论：微分圆长、短半轴的大小，等于该点主方向的长度比。也就是说，如果一点上主方向的长度比（极值长度比）已经确定，则微分圆的大小和形状即可确定。（三）投影变形性质1、长度变形：用长度比衡量，任意意方向的长度比=r/r。2、角度变形：用最大角度变形公式衡量，sin（/2）=a-b/a+b3、面积变形：用面积比衡量，面积比为主方向长度比之积（p=ab），当经纬线方向与主方向重合时，p=ab=mn（m，n为经线和纬线长度比）斜轴方位投影三、地图投影的分类（一）按地图投影的构成方法分类【名词解释】1. 几何投影（p53）：将地球经纬网透视投影到平面或几何面上。方位投影 圆柱投影 圆锥投影

10、2. 非几何投影（p54）：不借助辅助投影面，通过数学解析方法得到。 正轴伪方位投影 伪圆柱投影 伪圆锥投影 多圆锥投影（二）按地图投影变形性质分类1. 等角投影：投影面上某点的任意两方向线夹角与椭球面上相应两线段夹角相等。条件：a=b。长度变形：同一点上随方向改变而改变。角度变形：=0（最大角度变形）。 面积变形：随纬度增大而增大。因等角投影保持角度不变，所以适用于交通图、洋流图、风向图等。2. 等积投影：投影面与椭球面上相应区域的面积相等。3. 任意投影：投影图上，长度、面积和角度都有变形，既不等角又不等积。4. 等距投影：在特定方向上没有长度变形的任意投影。四、投影计算举例（一）等角割圆

11、锥投影（p57）兰勃特等角圆锥投影（二）等角圆柱投影（p58） 墨卡托投影 正轴等角圆柱投影特点：不仅保持了方向和相对位置的正确，而且使等角航线在图上表现为直线。这一特性对航海具有重要的实用价值。等角航线是地球上两点之间的一条等方位线。大圆航线是最短路程。应用：海图、世界地图和赤道附近的区域图。 高斯-克吕格投影正轴等角切圆柱条件：中央经线和赤道的投影为互相垂直的直线，且为投影的对称轴 具有等角投影的性质 中央经线投影后保持长度不变。 UTM投影通用横轴墨卡托投影条件：1中央经线和赤道投影为互相垂直的直线，且为投影的对称轴；2具有等角投影的性质；3中央经线投影后长度比为 0.999 6。五、正

12、轴投影的经纬线形状a.正轴方位：经线为放射状直线，纬线为同心圆；b.正轴圆柱：经纬线均为一组平行且间隔相等的直线，纬线与经线垂直；c.正轴圆锥：经线为放射状直线束，纬线为同心圆。6、 正轴投影的变形特点（1）方位投影变形特点：等变形线与纬圈一致；在切方位投影中，切点上无变形，随着远离切点，变形增大；在割方位投影中，在所割小圆上，角度变形与“切”的情况一样，其他变形（长度变形与面积变形）则自所割小圆向内与向外增大。（2）圆柱投影变形特点： 变形随纬度变化，与经差无关； 在切圆柱投影中，赤道无变形，变形自赤道向两侧随纬度的增加而增大；在割圆柱投影中，在两条标准纬线上无变形，变形自标准纬线向内和向外

13、增大。 适宜于低纬度沿纬线伸展的地区。 （3）圆锥投影变形特点:变形只与纬度有关，与经差无关，同一纬线上的变形是相同的；切圆锥投影中，标准纬线上长度比等于n。=1，其余纬线上长度比均大于1，并向南、北方向增大；在割圆锥投影中，标准纬线n1=n2=1,变形自标准纬线 向内、向外增大，在 之间n1. 适合中纬度处沿纬线伸展的制图区域之投影五、地图投影的选择 （一）投影选择的依据 1制图区域的地理位置、形状和范围 2比例尺 3地图内容 4出版方式（二）区域地图投影的选择1. 方位投影 正轴等角方位投影 横轴等积方位投影2. 圆锥投影 等角割圆锥投影 等积割圆锥投影 圆锥投影的各种变形都是纬度 的函数

14、，随纬度变化而变化，而与经度 无关。圆锥面与球面相切的切线，或圆锥表面与球面相割的两条割线，即使标准纬线。距标准纬线越远，其变形越大。标准线外的变形分布规律均为正变形，而标准纬线之间呈负变形。 由于上述变形规律，因此该投影在中纬度的国家广泛应用3. 伪圆锥投影六、地图投影的变换 研究从一种地图投影变换为另一种地图投影的理论和方法。其实质是建立两平面场之间的点的一一对应关系。七、地图比例尺1.数字比例尺 如1:10000 .2.图解比例尺 （p76）3.文字比例尺 如“比例尺 一万分之一”第四章第一节 地图概括的内容和方法一、概述 地图概括（generalization）：也称制图综合。就是采取

15、分类、简化、夸张、符号化等科学手段，提取空间数据中主要的、本质的数据。 地图概括的主要手段：选取和分类。 在外业测图中对地形、地物点的测量是有所选择的。在内业成图时，对地理数据要进行分类、简化、夸张处理。 影响地图概括的因素（1） 地图的用途与主题 地图的用途不同，在图上表示空间数据的种类、数量、质量以及简化程度不同。用途与主题是影响地图概括的主导因素。（2） 地图比例尺 地图比例尺是决定地图概括数量特征的主要因素，限定了制图区域幅面和要素总量。（3） 制图区域的地理特征 地图需要反映制图区域的自然景观或人文景观的结构和区域分异规律，要根据区域的特点确定要素的选取指标。（4） 制图数据质量 地

16、图概括是以空间数据为基础，数据的种类、特点及质量直接影响地图概括的质量。地图数据源的精度应该高于新编地图的精度。（5） 制图图解限制 在地图上对图形表示精细程度的制图限制。人们受生理和心理因素作用对地图图形识别的限制。 构成地图图形的基本要素：形状、尺寸、颜色、结构。第二节 地图概括的内容和方法 地图概括的四个步骤：选取空间数据的排序、分级或分群。简化显示空间信息的重要特征，删除次要的细部。夸张提高或强调符号的重要特征。符号化将空间信息通过分类、简化、夸张等方法所获得的记号，根据其基本特征、相对重要性和相关位置制成各种图形。一、选取（p127）（1） 资格法:按空间对象的数量选取、按空间对象的

17、质量选取（2） 定额法:按新编地图上单位面积选取对象的个数或密度的方法。 （3） 区域指标法:对制图区域进行分区研究 将分区内的对象编成图表和说明 指标图 通常应确定一取值范围，才能保持各分区之间取值的渐变。 其作用是指导编图者正确地表现出区域的最显著特征和区间对比关系。 （四）确定选取指标的几种数量分析方法1.图解计算法（苏霍夫）此方法一般用于确定居民点选取数额以地图符号的面积负载量 S 确定符号选取数量指标的方法。 符号面积r / 注记面积p / 字宽d / n为每平方厘米的居民点个数。2.开方根规律法（特普费尔）【重点】 资料地图与新编地图两种比例尺分母之比的开方根，便是新编地图所应选取

18、的地物数量。 此方法用于解决资料地图与新编地图由于比例尺的变换而产生的地物数量简化问题。 开方根规律法的特点：（1）直观地显示了地图概括从重要到一般的选取标准，是一个有序的 选取等级系统。（2）是线性方程，在地图比例尺固定条件下，地物选取比例一致。 （3）未考虑到地理差异，特别是制图对象分布的密度变化。（4）选取级 X 的调整可适当弥补地理差异的影响。3.等比数列法（鲍罗金）:常被用于计算机制图中。 根据心理物理学试验，察觉到同一要素的等级差别常遵循等比数列的规则。二、简化 简化就是显示空间数据的重要特征，删除不重要的细部。 （一）质量特征的简化（二）数量特征的简化（三）图形特征的简化（四）地

19、物内部结构的简化三、夸张（一）不依比例尺放大（二）移位第五章第一节 符号的分类与量表一、属性特征度量标准及其符号化 （一）定名量表：依制图对象固有特征进行区分，是最低等级量表尺度。（2） 顺序量表：按某种定量特征将制图对象排序或分等。（三）间距量表：可以数量表示且有一定单位距离的事物，通过特定量值表达制图对象的次序和间隔。（四）比率量表：以完整、精确的数量特征（相等单位和绝对零值）描述制图对象的数值差异。等比数列是常用的方法之一。 第二节 色彩一、色彩的三属性（p170）（一）色 相（二）亮 度（三）彩 度（四）色的混合二、地图用色设计 应主要围绕增强地图的表现力、表达要素的定性特征和表达要素

20、的定量特征这三个方面。第三节 注记的设计（p184）第六章第一节 3维空间信息的表示等值线【重点章节】1、 等值线及其特性（一）等值线的特性 1等值线图形是对制图现象空间形态较好的几何模拟2等值线是封闭连续的曲线，同一条等值线上数值处处相同。 3等值线间彼此不相交。在特殊情况时，可能重叠。 4在等高距相同的情况下，等值线愈密，空间垂直变化愈大，坡度愈 陡；相反，等值线稀疏，空间垂直变化愈小，坡度愈缓。（二）等值线图的特性1. 通过离散点内插成连续、封闭的、线状符号的表面。2. 等值线是定位定量符号，可以进行测量。3. 在比例尺变换时，等值线易于进行地图概括。（三）衍生的伪等值线1 由于制图数据

21、获取和含义不同，等值线有真等值线和伪等值线两种。2 真等值线的离散点是从3维连续曲面提取的定位数据。3 常见的有高度、深度、温度、气压。4 伪等值线是由统计单元的定量数据衍生而来的。5 常见的有人口分布、收入分布、产值分布等。6 伪等值线的离散点来源于各统计单元转化而成的相对点数据。二、等高线的测绘（一）获取地面离散点高程数据实地测量：通过水准、三角高程测量确定地面高程值。摄影测量：利用航空像片像对在室内恢复地面的光学模型，进而测定地面点高程值。 （二）等高线的勾绘关键：确定等高距，它决定了2维线状图形对3维空间形态的概括程度。 两条等高线间的微地形可通过使用地貌符号和增加辅助等高线表示出来。

22、三、等高线的分层设色与晕渲【重点】等高线法的不足：等高线法表达3维地形的视觉效果不够明显；等高线间的微地形未能清晰表达。探索和改进：（一）分层设色法 分层设色法是在等高线的基础上根据地图用途、比例尺和区域特征，将等高线划分为不同高程范围带，并以不同颜色普染，通过色相、色调的差异表示地势高低的方法。 关键 高度表设计：关键界线：0、200、500、1000、3500、5000 (m) 高程带设色：普遍采用的色层是蓝-绿-黄-褐色系 划分高程带的方法： 固定等高距法 大比例尺地图 变化等高距法 小比例尺地图设色要求： 每一色层准确地代表一个高程带；各色层之间要有差别，但不能过于突然和跳跃，以便反映

23、地表形态的整体感和连续感。（二）晕渲法 晕渲法也叫山地阴影法，是用深浅不同的色调表示地形起伏形态。 墨渲 按颜色分 彩色晕渲 双色晕渲 自然色彩晕渲 按光源位置分直照晕渲斜照晕渲综合光照晕渲直照晕渲斜照晕渲综合光照晕渲优点能反映地面坡度的变化立体感强，山体结构明显斜照晕渲与直照晕渲的综合运用缺点立体感差，不能反映大的地形起伏背光面阴影重，影响其他因素的表达第七章【重点章节】第一节 普通地图普通地图是表示地表自然和社会人文要素一般特征的地图。 地理图与地形图的基本内容及其表示地理图：概括程度较高，以反映地理环境要素基本分布规律的普通地图。地形图：比例尺大于或等于1100万，按统一的数学基础、图式

24、图例，统一的测量和编绘规范，经实测或编绘而成的一种普通地图。一、自然地理要素 （一）水系制图上：水系是仅次于地图坐标和控制点的地图控制骨架。地理上：对反映区域地理特征具有标志性作用。对人类活动有显著影响。 海洋：1. 普通地图上表示的海洋要素主要是海岸、海底地形以及冰界、洋流、航行标志等。2. 地理图表示的重点是海岸线及海底地形。3. 海岸线：地图上表示的海岸线是采用多年大潮的高潮位时形成的海陆分界线。 分沿岸地带、潮浸地带、沿海地带。4. 海岸:(1)沙泥质海岸:沿岸地带地势低平、岸坡平缓、岸线平直，河流入海口常形成三角洲，并有淤泥质和粉沙质海滩、沙嘴、沙洲、潟湖等。 (2)基岩海岸:因沿岸

25、由岩石构成，外部形态具有岸线曲折，多棱角、港湾并深入陆地，沿岸多岛屿等特征。 (3)生物海岸:包括红树林海岸和珊瑚礁海岸。这类海岸用专门符号表示。 (4)海底地形:通过水深注记、等深线加分层设色和晕渲法表示。（二）河 系:1 在一定流域范围内，由地表各种水体，如河流干流、支流及流域内的湖泊、水库、池塘、井、泉等构成脉络相通的系统。 2 研究制图区域自然地理特征、区域内河网类型和密度差异。3 小比例尺地理图：河流长度依比例尺，宽度则不依比例尺。4 用蓝单线或加蓝双线表示。5 湖泊1) 以蓝色实线或虚线轮廓，再辅以蓝、紫不同面色加以表示。2) 实线轮廓为常年积水湖泊，虚线为季节性出现的时令湖。3)

26、 水质：以蓝、紫不同颜色区分。6 水库:应与地形等高线相协调。7 井、泉:对非干旱地区有方位意义的水井应一律加以表示。在干旱地区，井、泉是重要的表示内容。（二）地势1.等高线法：以等间隔的水平面穿过三维地形表面，将其相交的轨迹垂直投影到平面上，所得相同高程点的连线即为等高线。 用等高线法表示地势的详细程度，主要取决于比例尺和等高距的大小。 2.分层设色法：将等高线划分为不同的高程带，并以不同的颜色区分。 缺点：对同范围内其他符号的表达效果可能会有影响。3.晕渲法：也称阴影法，是依据光照产生明暗变化的原理，用深浅不同色调表示地形形态。 等高线高低判读原则 a、若是山头等高线闭合相套，愈向内的高程

27、愈高；若是凹地等高线闭合相套，则愈向内的高程愈低； b、两山头等高线相邻，或两凹地等高线相邻，则两相邻等高线的高程都是相等的； c、山头等高线与凹地等高线相邻，相差一个等高距。即凹地的等高线低于山头等高线的一个等高距； d、山头等高线与凹地等高线相套(或者一个凹地等高线与一个山头等高线相套)，则相套的两条等高线同高。 等高线起伏的判读 就是通过等高线图形判明地貌的高低、山脊、山谷、上坡、下坡和地势总的倾斜方向等。常用方法有： a.根据等高线的疏密判读：“山高坡陡”，故一般情况下，高处坡陡等高线密，低处坡缓等高线稀； b.根据高程注记判读：高程点高程渐增的为上坡方向，渐减的为下坡方向，或高程注记

28、的字头所朝方向判读为上坡方向； c.根据示坡线判读：示坡线与等高线连接的一端为高，是上坡方向，另一端为低，指向下坡方向。 d.根据河流符号判读：由于水往低处流，故地图上河流由细变粗的符号或流向符号，都能指明倾斜向下的方向。水流上游上坡方向，水流下游下坡方向。 e.根据山的各部形态综合判读：山顶高，鞍部低；山脊高、山谷低；山地高、平原洼地低等。（三）土质和植被1.土质指地表覆盖的性质，如山区的裸岩、冰川、平原上的沙地、沼泽和盐碱地等。2.植被：植物覆被的总称，分天然植被和人工植被两大类。天然植被主要是森林、灌木、竹林、草地。人工植被主要是农田、果园、人工林。1. 居民点2. 交通网3. 境界线二

29、、社会人文要素（一）居民点1.居民点：人类因社会生产和生活需要而形成的居住和活动场所。2.类型 城镇居民点 包括城市、集镇、工矿小区、经济开发区等。 乡村居民点 包括村屯、农场、林场、牧区定居点等。3.人口数量: 地图上居民点人口数量常通过圆形符号大小加以区别。等级分级界线的确定：第一，反映居民点类型。第二，反映居民点分布规律。第三，分级间隔应连续完整。4.居民点行政等级（二）交通网 交通网是陆路、水路、空中交通的总称。 它是居民点之间的连接纽带。 交通网分布密度及交通设施的完备程度是一个区域经济发达程度的重要标志。 1.交通网陆路交通 铁路通常用黑白相间的线状符号或黑色中、粗实线表示。 地理图上的公路，一般用宽窄、粗细不等的双线并辅以色彩和注记表示，或用不同粗细的红色实线加以表示。 2.交通网水路交通 海上航线由港口和航线组成，港口用符号表示，航线用蓝虚线表示，往往在航线上还注明起讫点和里程。 空中航线一般不在地理图上表示，而只表示航空港位置。 3.境界线政治区划界和行政区划界必须