【1】地图制图

1、地图制图学地图制图学 武汉大学，武汉大学， 艾廷华艾廷华注册测绘师考前培训注册测绘师考前培训 之一之一 艾廷华艾廷华 资源与环境科学学院资源与环境科学学院, 地图科学与地理信息工程系地图科学与地理信息工程系 地理信息系统教育部重点实验室地理信息系统教育部重点实验室 办公室办公室: 3区区7号楼号楼 519, 506(机房实验室机房实验室) Email: tinghua_ OP : 68778375 MP :研究方向研究方向: 移动移动GIS与导航，与导航，地图综合地图综合, 空间数据挖掘空间数据挖掘 主要内容主要内容 地图的基本概念地图的基本概念 地图制图的理论基础（

2、地图投影、符号学理论、地图综合）地图制图的理论基础（地图投影、符号学理论、地图综合） 普通地图内容表达与编制普通地图内容表达与编制 专题地图内容表达与编制专题地图内容表达与编制 电子地图电子地图 空间信息可视化理论空间信息可视化理论 地图学发展展望地图学发展展望中中国国行行政政区区划划图图1. 1. 地图的基本概念地图的基本概念金庸群侠传金庸群侠传武汉地图武汉地图香港地图集香港地图集伦敦地铁线路伦敦地铁线路域名分布图域名分布图 定义：定义： 地图是根据一定的地图是根据一定的数学法则数学法则，将地球（或星球）上的自然，将地球（或星球）上的自然和人文现象，使用和人文现象，使用地图语言地图语言，通过

3、，通过制图综合制图综合，缩小反映在平面，缩小反映在平面上，反映各种现象的空间分布、组合、联系、数量和质量特征上，反映各种现象的空间分布、组合、联系、数量和质量特征及其在时间中的发展变化。及其在时间中的发展变化。 实际地理空间在表达空间的映射变换模型实际地理空间在表达空间的映射变换模型 地理学家的第二语言地理学家的第二语言 在研究地学特征规律、揭示地理过程机理、挖掘空间分布模式方在研究地学特征规律、揭示地理过程机理、挖掘空间分布模式方面承担两大功能：一是作为面承担两大功能：一是作为分分析表达工具析表达工具探求地理学中的科学问题；二探求地理学中的科学问题；二是作为是作为载体传播工具载体传播工具交流

4、传输地学研究成果。交流传输地学研究成果。 一种文化工具一种文化工具 以空间认知表达符号为主要特征的地图以空间认知表达符号为主要特征的地图, , 与代表语言的文字符号和代与代表语言的文字符号和代表数量的数字符号表数量的数字符号, , 成为人们认知世界的三大文化工具成为人们认知世界的三大文化工具. . 同时涉足科学、技术、艺术三大范畴同时涉足科学、技术、艺术三大范畴 不仅具有完善的科学原理、技术方法不仅具有完善的科学原理、技术方法, ,而且具有文化艺术特征而且具有文化艺术特征_ _ 关于地图的概述关于地图的概述实际地理空间的三种表达模型实际地理空间的三种表达模型 （1 1） 影像影像模型模型 （I

5、mageImage） 图像表达图像表达 尺度（比例尺）依赖尺度（比例尺）依赖 非结构化非结构化 （2 2）景观景观模型（模型（LandscapeLandscape）GISGIS数据库数据库 完备的几何描述，无制图符号完备的几何描述，无制图符号 比例尺无关比例尺无关 拓扑结构化拓扑结构化 （3 3）制图制图模型模型 （CartographicCartographic） 地图图形符号化表达地图图形符号化表达 比例尺依赖比例尺依赖 目标结构化完备目标结构化完备 与视觉认知辨析相关与视觉认知辨析相关 地图的特性：地图的特性： （1） 可量测性（特殊的数学法则）可量测性（特殊的数学法则）地图投影数学法则

6、将球面展现为平面地图投影数学法则将球面展现为平面 比例尺描述尺度量算比例关系比例尺描述尺度量算比例关系 地图定向描述方位地图定向描述方位 （2 2）直观性（特定的地图语言）直观性（特定的地图语言） 地图符号、地图注记地图符号、地图注记 （3 3）一览性（制图综合的方法）一览性（制图综合的方法）综合包括取舍和概括两种意思。综合包括取舍和概括两种意思。 地图的基本内容地图的基本内容（1 1）数学要素）数学要素控制点控制点 坐标网坐标网 比例尺比例尺 地图定向地图定向（2 2）地理要素）地理要素水系、地貌、居民地、土水系、地貌、居民地、土质植被、境界、道路、独质植被、境界、道路、独立地物立地物（3

7、3）整饰要素）整饰要素外图廓、图名、图例、比外图廓、图名、图例、比例尺等例尺等 ：控制点、坐标网、比例尺和地图定向控制点、坐标网、比例尺和地图定向 普通地图：自然和人文普通地图：自然和人文 ：地图的主题：地图的主题 要素要素（图形要素）（图形要素） 专题要素：地理基础要专题要素：地理基础要 素和主题要素素和主题要素 ：外图廓外图廓、图名图名、图例图例、坡度尺坡度尺、三北方向 图解图解、文字比例尺、编图单位文字比例尺、编图单位、编图时间(图外要素图外要素） 和依据等和依据等。数学基础数学基础地理要素地理要素整饰要素整饰要素- 按内容分类按内容分类 1 1）普通地图）普通地图 以相对平衡的详细程度

8、表示以相对平衡的详细程度表示地表最基本的自然和人文现象的地表最基本的自然和人文现象的地图地图2 2）专题地图）专题地图 根据专业的需要，突出反映根据专业的需要，突出反映一种或几种主题要素的地图，其一种或几种主题要素的地图，其中作为主题的要素表示得很详细中作为主题的要素表示得很详细 地图的分类地图的分类- 按区域范围分类按区域范围分类 1.1. 自然区划；自然区划； 世界地图世界地图 大陆地图大陆地图 自然区域地图自然区域地图2. 2. 行政区划：行政区划： 国家地图国家地图 省（市、区）地图省（市、区）地图 市图市图 县图县图3. 3. 经济区划经济区划- 按使用方式分按使用方式分 桌面用图桌

9、面用图 挂图挂图 野外用图野外用图- 按存储介质分类按存储介质分类 纸制地图纸制地图 胶片地图胶片地图 丝绸地图丝绸地图 磁介质地图磁介质地图1. 1. 两种分幅方式两种分幅方式 矩形分幅矩形分幅 优点：拼接方便、图幅面积平衡、方便印刷，图廓线可避优点：拼接方便、图幅面积平衡、方便印刷，图廓线可避开分割重要地物开分割重要地物 缺点：制图区域只能一次投影，变形较大；缺点：制图区域只能一次投影，变形较大； 地理位置不易精确描绘地理位置不易精确描绘 经纬线分幅经纬线分幅 优点：优点： 图幅有明确的地理范围；图幅有明确的地理范围； 可分开多次投影，可分开多次投影，变形较小。变形较小。 缺点：缺点： 图

10、廓为曲线时拼接不便；图廓为曲线时拼接不便； 高纬度地区图幅面积高纬度地区图幅面积缩小，不利于纸张的使用和印刷。缩小，不利于纸张的使用和印刷。破坏重要地物的完整性。破坏重要地物的完整性。_ _ 地图的分幅与编号地图的分幅与编号不拼接分幅：不拼接分幅：适用：适用：地图集、专题地图集、专题地图等地图等 矩形分幅矩形分幅 拼接分幅：拼接分幅：适用：挂图和大于适用：挂图和大于1：2000的地形图的地形图2. 2. 我国地形图的分幅编号我国地形图的分幅编号 以以1 1：100100万行列式编号为基础万行列式编号为基础1/1001/100万地形图的分幅万地形图的分幅标准分幅：经差标准分幅：经差6 6度，度，

11、纬差纬差4 4度度纬度纬度6060度度7676度间，双幅合并：经差度间，双幅合并：经差1212度，度，纬差纬差4 4度度；纬度纬度7676度度8888度间，四幅合并：经差度间，四幅合并：经差2424度，度，纬差纬差4 4度度纬度纬度8888度以上，单独为一幅度以上，单独为一幅纬度编号：从赤道向北极纬度每纬度编号：从赤道向北极纬度每4 4度为一列，至北纬度为一列，至北纬8888度度共共2222列，依次用字母列，依次用字母A A、B B、C C、. . . . .、V V表示相应列号。表示相应列号。列号前冠以列号前冠以N N或或S S。经度编号：从经度编号：从180180度自西向东度自西向东6 6

12、度为一行，全球共度为一行，全球共6060行，行，用用1 1、2 2、6060表示表示 1/1001/100万地形图编号为：万地形图编号为：“列号列号- -行号行号” ” 如，如，J-50J-50 列号列号= =纬度纬度/4 /4 （有余数，则加（有余数，则加1 1） 行号行号=30+=30+经度经度/6 /6 （有余数，则加（有余数，则加1 1）3161400ba 每每一一1/1001/100万图分为四幅万图分为四幅1/501/50万图万图 如，右图如，右图， 编号为：编号为：J-50-AJ-50-A ABCD1/251/25万、万、1/101/10万地形图编号万地形图编号 1/251/25万

13、：将万：将1/1001/100万图分为万图分为4 4行、行、4 4列共列共1616张张1/251/25万地形图，万地形图，编号用编号用11、22、16161/101/10万：将万：将1/1001/100万图分为万图分为1212行、行、1212列共列共144144张张1/101/10万地形万地形图，编号用图，编号用1 1、2 2、144144直接加到直接加到1/1001/100万图后面。如：万图后面。如：J-50-144J-50-1441/501/50万地形图的分幅万地形图的分幅1/51/5万、万、1/2.51/2.5万、万、1/11/1万地形图分幅编号万地形图分幅编号 1/51/5万：把万：把

14、1/101/10万地形图分为四幅。编号为万地形图分为四幅。编号为A A、B B、C C、D D。方法如下：方法如下：J-50-144-J-50-144-A A1/2.51/2.5万：把万：把1/51/5万图分为四幅，编号为万图分为四幅，编号为1 1、2 2、3 3、4 4。方。方法如下：法如下：J-50-144-A-1J-50-144-A-11/11/1万地形图：将万地形图：将1/101/10万图分万图分8 8行、行、8 8列共列共6464张，编号（张，编号（1 1）、（）、（2 2）、）、（、（6464） 图号如：图号如： J-50-144-J-50-144-（1 1） 新编号系统新编号系统

15、 1/1001/100万图原来列改称行，行称列万图原来列改称行，行称列, , 编号为：行号列号，编号为：行号列号，如：如：J50J50 1/50 1/50万万1/50001/5000图号为：在图号为：在1/1001/100万图号后加比例尺代码。万图号后加比例尺代码。比例尺代码1/50万1/25万1/10万 1/5万 1/2.5万 1/1万 1/5千BCDEFGH比例尺代码比例尺代码1644000dc不同比例尺图幅间的关系不同比例尺图幅间的关系_ 地图的基本功能1.1. 地图的传输功能地图的传输功能 编图者（编图者（信息源信息源） 用图者（用图者（目的地目的地）2. . 地图信息载负功能地图信息

16、载负功能 空间信息载体空间信息载体：直接信息、间接信息直接信息、间接信息3.3. 地图模拟功能地图模拟功能 空间模型空间模型 形象形象符号模型：符号模型：等高线等高线4. 地图认知功能地图认知功能 空间认知：空间定位、格局、相互关系、时空变空间认知：空间定位、格局、相互关系、时空变 化等化等 图形认知：数量和质量特征图形认知：数量和质量特征 2.2.地图制图的理论基础地图制图的理论基础 地图的数学基础地图的数学基础 地图投影，地图投影， 将地球表面上的点投影到平面上将地球表面上的点投影到平面上 x=f1( , ) y=f2( , ) 地图投影的实质就是球面上的经纬网按照一定的数学法地图投影的实

17、质就是球面上的经纬网按照一定的数学法则转移到平面图纸上。则转移到平面图纸上。地图投影就是在球面与平面之间建立其经纬度与直角坐地图投影就是在球面与平面之间建立其经纬度与直角坐标函数关系的数学方法标函数关系的数学方法平面球面地图投影的分类地图投影的分类（I) I) 按投影变形性质分按投影变形性质分等积投影：面积没有变形，但破坏图形的相似性、角度变形大等积投影：面积没有变形，但破坏图形的相似性、角度变形大等角投影等角投影：（相似投影、正形投影）：（相似投影、正形投影）微分圆投影后仍为圆，面微分圆投影后仍为圆，面积变形较大积变形较大任意投影：三种变形都有任意投影：三种变形都有 在主方向上有在主方向上有

18、 a=1 或者或者 b=1, 等距离投影等距离投影形状不变面积不变面积不变特定方向距离不变（IIII） 按承影面的形状分为：按承影面的形状分为：方位投影（平面投影）方位投影（平面投影） 园柱投影园柱投影 圆锥投影圆锥投影coniccylindricalazimuthalIII III 按承影面与地轴的关系分为：按承影面与地轴的关系分为： 正轴投影正轴投影 斜轴投影斜轴投影 横轴投影横轴投影 以方位投影为例：以方位投影为例：IV IV 按承影面与地表的关系分为按承影面与地表的关系分为切投影切投影割投影割投影高斯克吕格投影高斯克吕格投影横轴等角切圆柱投影横轴等角切圆柱投影经纬网形状：中央经线经纬网

19、形状：中央经线 ，赤道为直，赤道为直线；其它经纬线均为曲线。线；其它经纬线均为曲线。经纬距变化规律：中央经线上纬距经纬距变化规律：中央经线上纬距相等；赤道上经距从中央经线向东相等；赤道上经距从中央经线向东西扩大。西扩大。变形分布规律：中央经线无长度变变形分布规律：中央经线无长度变形，同纬线距中经愈远变形愈大，形，同纬线距中经愈远变形愈大，同经度距赤道愈近变形愈大。同经度距赤道愈近变形愈大。-105-108-102用途：我国国家基本比例尺地形图中的大中比例尺图一律采用用途：我国国家基本比例尺地形图中的大中比例尺图一律采用高斯高斯- -克格投影，克格投影，1/2.51/2.5万万1/501/50万

20、按经差万按经差6 6度分带投影，大于等于度分带投影，大于等于1/11/1万按万按3 3度分带。度分带。 我国我国GISGIS规范和标准采用的地图规范和标准采用的地图 投影是该投影。投影是该投影。 等积割圆锥投影中国政区图。等积割圆锥投影中国政区图。 标准纬线分别为标准纬线分别为2525、4545（ 4747） 等角割圆锥投影小比例尺地形图。等角割圆锥投影小比例尺地形图。标准纬线1 N-352 S+35两条边纬两条边纬与中央纬与中央纬线长度变线长度变形绝对值形绝对值相等。相等。等积割圆锥投影等积割圆锥投影 1:100万万墨卡托投影正轴等角切圆柱投影墨卡托投影正轴等角切圆柱投影 经纬网形状：正经纬

21、网形状：正 交交 网网 格格 经纬距变化规律：纬距从赤道向两极急剧扩大。经纬距变化规律：纬距从赤道向两极急剧扩大。 特性：等角航线投影为直线特性：等角航线投影为直线 用途：制作航海图用途：制作航海图考察的条件考察的条件1. 制图区域制图区域 位置：极地附近位置：极地附近方位投影方位投影 中纬度中纬度圆锥投影圆锥投影 赤道附近赤道附近圆柱投影圆柱投影 大小：面积较大的地区，投影误差影响大大小：面积较大的地区，投影误差影响大 地图投影的选择地图投影的选择中纬度地区中纬度地区: : 沿纬线方向延伸的长形区域沿纬线方向延伸的长形区域 沿经线方向略窄，沿纬线方向略宽的长形区域沿经线方向略窄，沿纬线方向略

22、宽的长形区域 沿经线方向南北延伸的长形区域沿经线方向南北延伸的长形区域 圆形区域圆形区域 低纬赤道附近低纬赤道附近: : 沿东西方向长条形区域沿东西方向长条形区域 圆形区域圆形区域单标准纬线正轴圆锥投影单标准纬线正轴圆锥投影双标准纬线正轴圆锥投影双标准纬线正轴圆锥投影 多圆锥投影多圆锥投影 斜轴方位投影斜轴方位投影正轴圆柱投影正轴圆柱投影 横轴方位投影横轴方位投影 2. 2. 地图用途地图用途 政区图：等面积政区图：等面积 交通图：交通图： 等距离等距离 海洋地图（航海）：等角海洋地图（航海）：等角 航空基地图：等距离方位航空基地图：等距离方位 由于精确量测由于精确量测 vs 强调地理概念（不

23、量测）强调地理概念（不量测） 地图的使用方式：地图的使用方式： 桌面、挂图，单幅多幅桌面、挂图，单幅多幅 地图的符号系统地图的符号系统 空间数据库空间数据库符号库符号库颜色库颜色库文字注记文字注记可视化图形可视化图形数据处理数据处理 与绘画、艺术作品的图形表达相比，地图要真实表达实体空与绘画、艺术作品的图形表达相比，地图要真实表达实体空间地物与现象，位置、形状、大小、表达颜色要受到到约束。间地物与现象，位置、形状、大小、表达颜色要受到到约束。好的地图图形设计应当是：好的地图图形设计应当是： 以最优的方式传输表达空间相关信息以最优的方式传输表达空间相关信息 弃除无关、非重要性地物表达弃除无关、非

24、重要性地物表达 符号要有一定的联想符号要有一定的联想 语义表述明确语义表述明确 符合美学原则符合美学原则便于印刷出版便于印刷出版糟糕的设计糟糕的设计_ _ 地图符号是一个开放的系统，有多种分类标准地图符号是一个开放的系统，有多种分类标准l按符号表现的制图对象的几何特征分类按符号表现的制图对象的几何特征分类l按符号与地图比例尺的关系分类按符号与地图比例尺的关系分类l按符号表示的地理尺度分类按符号表示的地理尺度分类l按符号的形状特征分类按符号的形状特征分类【1 1】. . 地图符号的分类地图符号的分类 (1) (1) 按符号表现的制图对象的几何特征分类按符号表现的制图对象的几何特征分类 点状符号点

25、状符号指符号具有点的性质，不论符号大小，实际上以点的概念指符号具有点的性质，不论符号大小，实际上以点的概念定位，而符号的面积不具有实地的面积意义；定位，而符号的面积不具有实地的面积意义；定位精确定位精确 线状符号线状符号在延伸方向上有定位意义，不管其宽度在延伸方向上有定位意义，不管其宽度定位精确定位精确 面状符号面状符号面积形状与其所要表示的对象的实际面积形状相一致面积形状与其所要表示的对象的实际面积形状相一致三种符号示例三种符号示例(2) 按符号与地图比例尺的关系分类按符号与地图比例尺的关系分类_ 依比例尺符号（面状符号）依比例尺符号（面状符号）_ 不依比例尺符号（点状符号）不依比例尺符号（

26、点状符号）_ 半依比例尺符号（线状符号）半依比例尺符号（线状符号） 制图对象是否能按地图比例尺用制图对象是否能按地图比例尺用与实地相似的面积形状表示，与实地相似的面积形状表示，取决于对象本身的面积大小和取决于对象本身的面积大小和地图比例尺大小地图比例尺大小只有在一定比例尺的条件下，制只有在一定比例尺的条件下，制图对象的宽度和面积仍可保持图对象的宽度和面积仍可保持在图解清晰度允许的范围内时，在图解清晰度允许的范围内时，才可能使用依比例尺符号才可能使用依比例尺符号三种符号在居民地表达中的三种符号在居民地表达中的应用应用(3) 按符号表示的地理尺度分类按符号表示的地理尺度分类定性符号：定名量表定性符

27、号：定名量表等级符号：顺序量表等级符号：顺序量表 定量符号：间隔量表、比率量表定量符号：间隔量表、比率量表 传统符号只能表现制图对象的四种特征：形状、性质、数传统符号只能表现制图对象的四种特征：形状、性质、数量、位置量、位置Point maps Line maps Area maps Surface maps Interval / Ratio Ordinal Nominallargesmall012331020landwaterlowmediumhighmedium200300400500600地理尺度表达的三种符号地理尺度表达的三种符号（4 4）按符号的形状特征分）按符号的形状特征分 几何符

28、号几何符号 基本几何图形构成的较为简单的记性符号，基本几何图形构成的较为简单的记性符号， 艺术符号艺术符号 象形符号（形象符号）象形符号（形象符号）, , 透视符号：透视符号： 组合符号：形状变量的叠加，有利于形成地物类别组合符号：形状变量的叠加，有利于形成地物类别 的系列化。的系列化。 图表符号：反映对象数量的定量符号图表符号：反映对象数量的定量符号 文字符号：文字表示的符号文字符号：文字表示的符号 色域符号：面积颜色构成色域符号：面积颜色构成【2 2】 地图符号视觉变量地图符号视觉变量 能引起视觉差别的图形和色彩变化因素称为能引起视觉差别的图形和色彩变化因素称为“视觉变视觉变量量”或或“图

29、形变量图形变量”。 最早研究视觉变量的是法国人贝尔廷（最早研究视觉变量的是法国人贝尔廷（J.BertinJ.Bertin，巴黎大学图形实验室）。总结出一套图形符号的变化巴黎大学图形实验室）。总结出一套图形符号的变化规律，各国地图学家在此基础上也进行了多方面的研规律，各国地图学家在此基础上也进行了多方面的研究，提了地图符号的种种视觉变量。究，提了地图符号的种种视觉变量。 Bertin. Graphics and Graphic Information Bertin. Berlin: Walter de GruyterProcessing Berlin: Walter de Gruyter, 19

30、81., 1981.地图符号视觉变量研究地图符号视觉变量研究年份年份国别国别人物人物概念概念组成组成1967法国法国贝尔廷图形实贝尔廷图形实验室验室视觉变量视觉变量形状、尺寸、方向、亮度、色彩和密度形状、尺寸、方向、亮度、色彩和密度1974美国美国莫里逊莫里逊视觉变量视觉变量形状、尺寸、色相、亮度、饱和度以及图案的方形状、尺寸、色相、亮度、饱和度以及图案的方向、排列和纹理向、排列和纹理1976苏联苏联萨里谢夫萨里谢夫绘图方法绘图方法形状、尺寸、颜色、方向、亮度、结构形状、尺寸、颜色、方向、亮度、结构1977英国英国鲍德鲍德制图字母制图字母形状、尺寸、图案（方向、排列）、纹理、色彩形状、尺寸、图

31、案（方向、排列）、纹理、色彩（色相、饱和度、亮度）（色相、饱和度、亮度）1982英国英国基茨基茨图形变量图形变量形状、尺度（维）、亮度和联合使用形状、尺度（维）、亮度和联合使用1984美国美国罗宾逊罗宾逊基本图形要素基本图形要素色相、亮度、尺寸、形状、密度、方向、位置色相、亮度、尺寸、形状、密度、方向、位置1995美国美国罗宾逊罗宾逊视觉变量视觉变量基本：形状、尺寸、方向、色相、亮度、彩度基本：形状、尺寸、方向、色相、亮度、彩度从属：网纹的排列、网纹的纹理、网纹的方向从属：网纹的排列、网纹的纹理、网纹的方向（1 1）基本视觉变量）基本视觉变量 包括包括 形状形状 尺寸尺寸 方向方向 明度明度

32、密度密度 颜色颜色 结构结构 位置位置形状形状 产生符号视觉差异的最主要特征。产生符号视觉差异的最主要特征。 - - 点状符号：符号的外形。点状符号：符号的外形。 有规则：有规则： 不规则：不规则： 几何图形几何图形 艺术符号艺术符号- - 线状符号：线状符号： 构成线的那些点的（像元）的形状，构成线的那些点的（像元）的形状，不是线的外部轮廓。不是线的外部轮廓。如：境界、等深线如：境界、等深线 - - 面积符号：面积符号：无形状变化。无形状变化。 尺寸尺寸 描述数量特征描述数量特征 最有效的最有效的 变量之一。变量之一。- - 顺序量表顺序量表- - 比率量表比率量表- - 间隔量表间隔量表-

33、 -点状符号：点状符号： 指符号的整体大小。指符号的整体大小。- -线状符号：线状符号： 构成它的点尺寸改变，线宽改变。构成它的点尺寸改变，线宽改变。- -面积符号：面积符号： 尺寸与面积符号范围轮廓无关。尺寸与面积符号范围轮廓无关。尺寸参量在地图表达中的应用尺寸参量在地图表达中的应用 方向方向 指点状符号或线状符号的构成元素的方向，面状符号本身无指点状符号或线状符号的构成元素的方向，面状符号本身无方向变化，内部点、线填充有方向变化。方向变化，内部点、线填充有方向变化。 适用于长形或线状的符号适用于长形或线状的符号 明度（亮度）明度（亮度） 符号色彩调子的相对明暗程度。符号色彩调子的相对明暗程

34、度。 明度包含顺序，能用来显示数据集的顺序状况。明度包含顺序，能用来显示数据集的顺序状况。 如：分级如：分级 密度密度 指在保持符号表面平均明度不变的条件改变像素的指在保持符号表面平均明度不变的条件改变像素的尺寸和数量。尺寸和数量。 结构结构 符号内部像素组织方式的变化。符号内部像素组织方式的变化。 颜色颜色 指色相和饱和度的变化。指色相和饱和度的变化。 位置位置 制图对象的地理位置是由坐标决定，是一种被动因素，制图对象的地理位置是由坐标决定，是一种被动因素，但专题图中无定位符号位置会产生视觉的差异感。但专题图中无定位符号位置会产生视觉的差异感。 如：如：定位图表、注记等定位图表、注记等【3

35、3】 视觉变量能产生的图形知觉效果视觉变量能产生的图形知觉效果 （1 1）整体感和差异感）整体感和差异感 整体感：整体感：“联合感受联合感受”，某些像素和图形是独，某些像素和图形是独 立于另外一些像素和图形的整体。立于另外一些像素和图形的整体。 如：地形图同类要素之间的整体感。如：地形图同类要素之间的整体感。 河流、地貌河流、地貌 差异感：差异感：“选择性感受选择性感受”。某种要素图形突出于平面。某种要素图形突出于平面 上，目标突出与背景。上，目标突出与背景。 图形要素整体感示例图形要素整体感示例（2 2） 等级感等级感 观察对象时，能迅速而明显地区分出几个等级的效果。观察对象时，能迅速而明显

36、地区分出几个等级的效果。 产生等级感的视觉变量：可在一定条件下产生等级感。产生等级感的视觉变量：可在一定条件下产生等级感。尺寸、明度尺寸、明度颜色、结构、密度颜色、结构、密度（3 3）. . 数量感数量感 指读图时从图形中获得数量（具体差值）指读图时从图形中获得数量（具体差值） 的感受效果。的感受效果。 产生数量感的最有效的变量：产生数量感的最有效的变量：如图如图7-57-5所示所示 100100100190252801520050一维二维三维一维二维三维图07-05 数量感的形成主要在于尺寸的变化 图形尺寸图形尺寸（4 4）. . 质量感质量感 将观察对象区分出不同类别，使读者产生不同质的感

37、受将观察对象区分出不同类别，使读者产生不同质的感受效果。效果。 产生质量差异的最有效变量：产生质量差异的最有效变量： 如地形图中，如地形图中， 河流：蓝色河流：蓝色 地貌：棕色地貌：棕色形状、颜色（色相）、结构形状、颜色（色相）、结构（5 5）. .动态感动态感 读者从图形中获得一种运动的视觉效果。读者从图形中获得一种运动的视觉效果。 表示动态感的习惯用法：表示动态感的习惯用法： 等渐变形成动态。等渐变形成动态。 箭头箭头尺寸、明度、方向、密度尺寸、明度、方向、密度（6 6）立体感）立体感 通过变量组合，使读者能从二维平面上产生三维的立通过变量组合，使读者能从二维平面上产生三维的立体视觉效果。

38、体视觉效果。 尺寸、密度、结构、颜色、饱和度、位置等都可作为尺寸、密度、结构、颜色、饱和度、位置等都可作为形成立体感的因素。形成立体感的因素。 地图的综合抽象地图的综合抽象 综合综合是思维的抽象化过程，从细到粗的思维过程，在非地图研究是思维的抽象化过程，从细到粗的思维过程，在非地图研究领域也存在领域也存在. 对应的概念有对应的概念有: 概括概括, 抽象化抽象化, 粗化粗化, 化简等化简等 人物漫画、人物漫画、卡通画、卡通画、文章摘要、长篇小说改编。文章摘要、长篇小说改编。 体现两方面：保留重要内容，保留的内容以简化形式表达。体现两方面：保留重要内容，保留的内容以简化形式表达。根据地图的用途、比

39、例尺和制图区域的特点，以概括、抽象的形式反根据地图的用途、比例尺和制图区域的特点，以概括、抽象的形式反映制图对象的带有规律性的类型特征和典型特点，而将那些对于该图映制图对象的带有规律性的类型特征和典型特点，而将那些对于该图来说是次要的、非本质的物体舍掉，这个过程叫作制图综合。它是通来说是次要的、非本质的物体舍掉，这个过程叫作制图综合。它是通过概括和取舍的方法来实现的。过概括和取舍的方法来实现的。 在空间认知基在空间认知基础上的抽象、简础上的抽象、简化表达，是一种化表达，是一种信息凝练提取的信息凝练提取的过程，该过程包过程，该过程包含复杂的操作，含复杂的操作，具有较大难度具有较大难度简化简化复杂

40、度复杂度提取重提取重要地物要地物删除次删除次要地物要地物增强增强结构化结构化保持空保持空间特征间特征融合相融合相似性似性凸显重凸显重要地物要地物增强奇增强奇特地物特地物展示关展示关联性联性 地图综合不是简单的缩小尺度空间地图综合不是简单的缩小尺度空间 数据压缩的目的数据压缩的目的: :减少存储空间减少存储空间, ,简化数据管理简化数据管理, ,提高数提高数据传输效率据传输效率, , 提高数据的应用处理速度；通过数据压缩，形提高数据的应用处理速度；通过数据压缩，形成不同详细程度的数据，为不同的问题、不同层次的机构，成不同详细程度的数据，为不同的问题、不同层次的机构，提供所需的适量信息，以支持他们

41、的管理、规划与决策提供所需的适量信息，以支持他们的管理、规划与决策 比例尺缩小比例尺缩小地图综合地图综合 地图综合地图综合选取的方法选取的方法1 1、资格法、资格法 按照一定的数量标志和质量标志作为选取的标准按照一定的数量标志和质量标志作为选取的标准（资格）而进行选取的方法。（资格）而进行选取的方法。例：河流、道路等 选取标志选取标志 数量标志：长度、面积、产值等资格（标准） 质量标志：等级、品种、性质等优点：优点：标准明确，简单易行；缺点：缺点： 一个标志不能全面衡量出物体的重要程度； 如：小湖泊，在不同的地区，其重要程度不同。 地图综合地图综合选取的方法选取的方法2 2、定额法、定额法 规

42、定出单位面积内应选取的制图物体的数量。 优点：预计地图容量， 保证地图具有相当丰富的内容而又不保证地图具有相当丰富的内容而又不失去易读性失去易读性。 缺点：无法保证在不同地区保留相同质量指标。 调整不同区域内选取物体的质量标准，调整不同区域内选取物体的质量标准，以及与相邻区以及与相邻区域分布密度的逐渐过渡。域分布密度的逐渐过渡。3.3.普通地图内容表达与编制普通地图内容表达与编制 比例尺与用途是地图表达的两大决定因素，而地形图是图面比例尺与用途是地图表达的两大决定因素，而地形图是图面内容相对平衡的表达，不存在某种要素特别占优。内容相对平衡的表达，不存在某种要素特别占优。比例尺1:50万1:25

43、万1:10万1:5万1:2.5万1:1万1:5000代码BCDEFGH1:5000/1:11:5000/1:1万地形图万地形图局部小范围区域的完备表达，用途：局部小范围区域的完备表达，用途： 行政区划、商业活动行政区划、商业活动 邮政区、医疗营救决策邮政区、医疗营救决策 货物仓储、局部区域规划货物仓储、局部区域规划 地理信息系统建立及局部空间分析地理信息系统建立及局部空间分析 城镇规划与制图城镇规划与制图表达内容：表达内容：坐标控制网坐标控制网所有的道路交通网所有的道路交通网建筑物、基础设施建筑物、基础设施最低级别的行政边界，地籍最低级别的行政边界，地籍 所有水利交通网所有水利交通网 详细的地

44、形表达等高线、高程点，以详细的地形表达等高线、高程点，以及堤防、岩石、冰川及堤防、岩石、冰川植被：森林、树种、树丛、果园植被：森林、树种、树丛、果园文字：城镇地名、乡村文字：城镇地名、乡村 、独立房屋、独立房屋、独立地物、街名、地块名、河流、溪流、独立地物、街名、地块名、河流、溪流、湖泊、山脉、谷地、高程值、训练场湖泊、山脉、谷地、高程值、训练场我国地形图我国地形图1 1：1 1万万瑞士地形图瑞士地形图1 1：1 1万万1:2.51:2.5万地形图万地形图用途：用途： 小区域范围内的信息表达小区域范围内的信息表达 具有定位与导航信息表达具有定位与导航信息表达 地形结构信息完备地形结构信息完备

45、局域环境下的军事指挥局域环境下的军事指挥 地区级上的货物仓储、城市规划地区级上的货物仓储、城市规划 局域行政管理、商业活动局域行政管理、商业活动 野外营救野外营救 地理信息系统建立及局部空间分析地理信息系统建立及局部空间分析 表达内容：表达内容：坐标控制网，地理格网坐标控制网，地理格网所有的道路交通网所有的道路交通网建筑物、居民地建筑物、居民地主要的道路、基础设施主要的道路、基础设施达到到乡镇级别的行政边界达到到乡镇级别的行政边界 所有水利交通网所有水利交通网 详细的地形表达等高线、高程点，以详细的地形表达等高线、高程点，以及堤防、岩石、冰川及堤防、岩石、冰川植被：森林、树种、树丛、果园植被：

46、森林、树种、树丛、果园文字：城镇地名、乡村文字：城镇地名、乡村 、独立房屋、独立房屋、独立地物、街名、地块名、河流、溪流、独立地物、街名、地块名、河流、溪流、湖泊、山脉、谷地、高程值、训练场湖泊、山脉、谷地、高程值、训练场我国地形图我国地形图1 1：2.52.5万万瑞士地形图瑞士地形图1 1：2.52.5万万1:51:5万地形图万地形图用途：用途： 区域范围内的信息表达区域范围内的信息表达 具有定位与导航信息，服务局部机具有定位与导航信息，服务局部机动车辆动车辆 徒步、自行车旅行徒步、自行车旅行 地形结构信息完备地形结构信息完备 多层次环境下的军事指挥多层次环境下的军事指挥 货物仓储、区域规划

47、货物仓储、区域规划 地理信息系统建立及局部空间分析地理信息系统建立及局部空间分析 表达内容：表达内容：坐标控制网，地理格网坐标控制网，地理格网所有的道路交通网所有的道路交通网所有的居民地所有的居民地主要道路道路、通讯基础设施主要道路道路、通讯基础设施达到县、市级别的行政边界达到县、市级别的行政边界 所有水利交通网所有水利交通网 详细的地形表达等高线、高程点，以详细的地形表达等高线、高程点，以及堤防、岩石、冰川及堤防、岩石、冰川植被：森林、树种、树丛、果园植被：森林、树种、树丛、果园文字：城镇地名、乡村文字：城镇地名、乡村 、独立房屋、独立房屋、独立地物、街名、地块名、河流、溪流、独立地物、街名

48、、地块名、河流、溪流、湖泊、山脉、谷地、高程值、训练场湖泊、山脉、谷地、高程值、训练场我国地形图我国地形图1 1：5 5万万瑞士地形图瑞士地形图1 1：5 5万万1:101:10万地形图万地形图用途：用途： 较大区域范围内的总体信息表达较大区域范围内的总体信息表达 具有定位与导航信息，服务于地区具有定位与导航信息，服务于地区级机动车辆级机动车辆 居民地间的通达情况居民地间的通达情况 区域级地形结构信息区域级地形结构信息 多层次环境下的军事指挥多层次环境下的军事指挥 行政管理于医疗营救设施规划行政管理于医疗营救设施规划 地理信息系统建立及空间分析地理信息系统建立及空间分析 较大区域的专题制图较大

49、区域的专题制图 表达内容：表达内容：坐标控制网，地理格网坐标控制网，地理格网主要的道路交通网主要的道路交通网所有的居民地所有的居民地主要基础设施主要基础设施达到地区级别的行政边界达到地区级别的行政边界 水利交通网，含湖泊、河流、主要溪流水利交通网，含湖泊、河流、主要溪流 地形表达等高线、高程点，以及堤防、岩地形表达等高线、高程点，以及堤防、岩石、冰川石、冰川植被：森林、树种、树丛、果园植被：森林、树种、树丛、果园文字：城镇地名、乡村文字：城镇地名、乡村 、主要的独立房屋、主要的独立房屋、重要的独立地物、街名、地块名、河流、大重要的独立地物、街名、地块名、河流、大的溪流、湖泊、重要山脉、谷地、高

50、程值、的溪流、湖泊、重要山脉、谷地、高程值、训练场训练场我国地形图我国地形图1:101:10万万瑞士地形图瑞士地形图1 1：1010万万1:20/1:251:20/1:25万地形图万地形图用途：用途： 大区域范围内的地理地形信息表达大区域范围内的地理地形信息表达 大区域范围的机动车辆导航、定位大区域范围的机动车辆导航、定位 大区域级地形结构信息大区域级地形结构信息 地理信息系统的数据表达及空间分析地理信息系统的数据表达及空间分析 大区域规划与专题制图大区域规划与专题制图 表达内容：表达内容：坐标控制网，地理格网坐标控制网，地理格网主要交通网主要交通网所有的居民地所有的居民地主要基础设施主要基础

51、设施达到省级的行政边界达到省级的行政边界 主要的水利交通网，含湖泊、河流主要的水利交通网，含湖泊、河流 地形表达等高线、高程点地形表达等高线、高程点植被：森林植被：森林文字：城镇地名、大的乡村文字：城镇地名、大的乡村 、主要的独立、主要的独立房屋、重要的独立地物、街名、地块名、主房屋、重要的独立地物、街名、地块名、主要河流、湖泊、重要山脉、谷地、高程值、要河流、湖泊、重要山脉、谷地、高程值、我国地形图我国地形图1:251:25万万瑞士地形图瑞士地形图1 1：2020万万1:501:50万地形图万地形图用途：用途： 大区域范围内的地理地形信息表达大区域范围内的地理地形信息表达 大区域范围交通导航

52、大区域范围交通导航 军事领域战略性规划军事领域战略性规划 重要的地名表达、地形结构重要的地名表达、地形结构 地理信息系统的数据表达及空间分析地理信息系统的数据表达及空间分析 大区域规划与专题制图大区域规划与专题制图 表达内容：表达内容：坐标控制网，地理格网坐标控制网，地理格网主要交通网主要交通网部分居民地部分居民地主要基础设施主要基础设施达到省级的行政边界达到省级的行政边界 主要的水利交通网，含湖泊、河流主要的水利交通网，含湖泊、河流 地形表达等高线、高程点地形表达等高线、高程点植被：森林植被：森林文字：城镇地名、大的乡村文字：城镇地名、大的乡村 、主要的独立、主要的独立房屋、重要的独立地物、

53、街名、地块名、主房屋、重要的独立地物、街名、地块名、主要河流、湖泊、重要山脉、谷地、高程值、要河流、湖泊、重要山脉、谷地、高程值、我国地形图我国地形图1:501:50万万瑞士地形图瑞士地形图1 1：5050万万瑞士地形图瑞士地形图1 1：100100万万4. 4. 专题地图内容表达专题地图内容表达突出表示一种或几种自然和社会经济现象而使地图内容专突出表示一种或几种自然和社会经济现象而使地图内容专门化，由地理基础底图和专题内容构成。门化，由地理基础底图和专题内容构成。可分为可分为 自然地图、社会经济地图、环境地图等自然地图、社会经济地图、环境地图等专题地图表达的方法专题地图表达的方法1 1）几何

54、图形法）几何图形法 通过把三维图形透视变换映射成二维图形，用折线、曲线、通过把三维图形透视变换映射成二维图形，用折线、曲线、网格线等几何图形表示数值的大小网格线等几何图形表示数值的大小 等值线法：地形、气温、降水量等值线法：地形、气温、降水量 矢量符号法：气压梯度、梅雨峰线、风力玫瑰图矢量符号法：气压梯度、梅雨峰线、风力玫瑰图 统计图表法：统计图表法： 流线箭标图法：洋流、气旋流线箭标图法：洋流、气旋 等值面法：地形起伏等值面法：地形起伏 2 2） 色彩、灰度表示法色彩、灰度表示法 用色彩、灰度来描述不同区域的数值用色彩、灰度来描述不同区域的数值 数字图像法数字图像法 区域填充区域填充 晕渲法

55、晕渲法 实物化法实物化法 3 3） 多媒体表示法多媒体表示法 用图像、图像、声音、动画等多媒体联合表示地学研究中的用图像、图像、声音、动画等多媒体联合表示地学研究中的特殊现象，如地震爆发、冰山飘移、海底扩张、污染物扩撒。特殊现象，如地震爆发、冰山飘移、海底扩张、污染物扩撒。5.5.电子地图电子地图 利用数字地图制图技术形成的新型地图品种，可以存储利用数字地图制图技术形成的新型地图品种，可以存储在多种媒介上，在屏幕上显示和输出到纸张上在多种媒介上，在屏幕上显示和输出到纸张上 与纸质地图相比与纸质地图相比, ,最显著的特征是数据的存贮与数据的最显著的特征是数据的存贮与数据的显示相分离显示相分离,

56、,由此产生电子地图的新特点由此产生电子地图的新特点: :动态性、交互探究动态性、交互探究性、超媒体结构。性、超媒体结构。 电子地图与数字地图的比较电子地图与数字地图的比较 在电子制图系统下，将在电子制图系统下，将“数字地图数字地图”可视化后才成为可视化后才成为“电子地图电子地图”，打印绘制则成为打印绘制则成为“模拟地图模拟地图”。 数字地图是电子地图的数据基础，电子地图是数字地图的可视化。数字地图是电子地图的数据基础，电子地图是数字地图的可视化。 数字地图是存储方式，电子地图是应用方式。数字地图是存储方式，电子地图是应用方式。 数字地图是对实体世界数字地图是对实体世界DLMDLM的表达存储，电

57、子地图是面向用户的的表达存储，电子地图是面向用户的DCMDCM信息可视化。信息可视化。 变化动态性信息表达变化动态性信息表达 用于动态变化现象可视化表达的电子地图用于动态变化现象可视化表达的电子地图 一种新型的可视化，动态，在线，多维一种新型的可视化，动态，在线，多维 _ _ 对正在发生的变化或已经发生的变化通过动画、动对正在发生的变化或已经发生的变化通过动画、动态符号、模拟飞行等形式可视化显示态符号、模拟飞行等形式可视化显示 _ _ 以期揭示现象的时空演变规律、分析现象的时态特征以期揭示现象的时空演变规律、分析现象的时态特征 具有广泛的应用领域：具有广泛的应用领域：LBSLBS系统、导航系统

58、、环境监系统、导航系统、环境监测系统、智能交通等测系统、智能交通等 (I)(I). . 根据变化的主体根据变化的主体 专题性质变化专题性质变化 空间位置移动变化空间位置移动变化 排放污水环境质量超标、航标灯熄灭排放污水环境质量超标、航标灯熄灭 运钞车行进、洪水淹没面扩展、运钞车行进、洪水淹没面扩展、森林大火蔓延、热带气旋移动森林大火蔓延、热带气旋移动 (II).(II). 根据系统的运行平台根据系统的运行平台 当前目标实时监控当前目标实时监控 多目标远程监控多目标远程监控 在室内大屏幕上实时监控一定区域范围内在室内大屏幕上实时监控一定区域范围内的多个目标的变化，如的多个目标的变化，如11011

59、0报警台、航班报警台、航班运行控制中心、船舶搜救报警站、污水排运行控制中心、船舶搜救报警站、污水排放环境监测站等安装的电子地图系统放环境监测站等安装的电子地图系统 移动目标中安装的对当前目移动目标中安装的对当前目标的变化状态实时同步监控标的变化状态实时同步监控的电子地图系统的电子地图系统 (III).(III). 根据变化的时态特性根据变化的时态特性( (动态电子地图的四种功能动态电子地图的四种功能) ) 正在发生变化正在发生变化的的实时监控实时监控 已经发生变化已经发生变化的的过程再现过程再现 将要发生变化将要发生变化的的模拟推演模拟推演 并不存在变化并不存在变化的的过程模拟过程模拟 VS语

60、言表达的时态进行时进行时我正在往那儿赶我正在往那儿赶过去时过去时我去过那儿了我去过那儿了 将来时将来时我明天就去那儿我明天就去那儿 虚拟语气虚拟语气我要是去了那儿我要是去了那儿就见到你了就见到你了 导航系统导航系统 “黑匣子黑匣子” 基于变化模型基于变化模型的运动规划，的运动规划，航线规划航线规划VRVR中的模拟飞行中的模拟飞行实时监控的例子，基于实时监控的例子，基于S57数据的船舶导航系统数据的船舶导航系统 电子地图的交互式操作的设计电子地图的交互式操作的设计用户在不同电子地图中的参与控制具有不同的深度。用户在不同电子地图中的参与控制具有不同的深度。 （I）变化模拟（模拟飞行），变化模拟（模