地图学 (新)第1章引论1

1、地图学基本原理青海民族大学 公共管理学院杨海镇Email：yanghaizhen21Mobile phone学习要求考核成绩：平时40%，末考60;每人要求有一本作业本 一个课堂笔记本地图学教材体系第一章 引论第二章 地图的数学基础第三章 地图语言：地图符号系统第四章 地图清晰性：地图概括第五章 普通地图第六章 专题地图第七章 地图设计与制作第八章 现代地图制图技术第九章 地图分析与应用第一章 引论掌握地图的定义、地图的基本特征、地图的分类和地图学的概念。了解地图的构成要素，地图的用途和地图学的研究内容。一般了解地图学发展简史及现代地图学进展。第一节 地图第二节 地图

2、学第三节 地图制作方法简介第四节 地图学发展简史及地图学进展 第一节 地图地图的定义和基本特性 地图的分类 地图的构成要素 地图的功能和用途 地图回顾 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。一、地图的定义和基本特性刻在石头上的地图 古代用树枝做的地图 一、地图的定义和基本特性地图回顾公元前1500年树枝和贝壳制作的航海图一、地图的定义和基本特性地图回顾新石器时代的壁画地图 古代上海

3、地图 一、地图的定义和基本特性地图回顾七世纪中叶的亚洲（唐朝）一、地图的定义和基本特性地图回顾近代上海地图 一、地图的定义和基本特性地图回顾解放前的河北省地图一、地图的定义和基本特性地图回顾全球植被分布（NOAA / AVHRR）绿色为植被，沙漠为棕黄色，水为蓝色一、地图的定义和基本特性地图回顾网络上的电子地图一、地图的定义和基本特性地图回顾网络上的电子地图2一、地图的定义和基本特性地图回顾一、地图的定义和基本特性地图回顾/new/index.html/三维电子地图一、地图的定义和基本特性地图回顾河北师大西校区电子沙盘一景一、地图的定义和基本特性地图回顾由以上地图展示可知，人类以地图作为认识客

4、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。地图回顾一、地图的定义和基本特性地图的定义地球表面在平面上的缩写。地图是周围环境的图形表达；地图是空间信息的图形表达地图是反映自然和社会现象的形象符号模型。地图是传输信息的通道。国际地图制图协会ICA：是地理现实世界的表现或抽象，以视觉的、数字的或触觉的方式表现地理信息的工具。地图是按照一定的数学法则，将地球（或星体）表面

5、上的空间信息，经概括综合，以可视化、数字或触摸的符号形式，缩小表达在一定载体上的图形模型，用以传输，模拟和感知客观世界的时空信息。 一、地图的定义和基本特性一、地图的定义和基本特性地图的基本特征数学法则地图概括符号系统地理信息载体 一、地图的定义和基本特性地图的基本特征地图必须遵循一定的数学法则地图是绘制在平面上的，必须准确地反映它与客观实体在位置、属性等要素之间的关系。 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，而且还具有拓扑比例的概念。此外，地图作为一种模型，不仅是具体而

6、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 缩小了的地图不可能容纳地面所有的现象。地图上所表示的是在大量的地理信息中，根据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。一、地图的定义和基本特性地图的基本特征 地图具有完整的符号系统 地图表现的客体主要是地球。地球上具有数量极其庞大的，包括自然与社会经济现象的地理信息。只有透过完整的符号系统，才能准确的表达这种现象。把制图对象的地理位置及范围，质量和数量特征，时

7、-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 它容纳和储存了数量巨大的地理信息，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。一、地图的定义和基本特性地图的基本特征 一、地图的定义和基本特性地图的基本特征一、地图的定义和基本特性地图的基本特征地图是按照一定的数学法则，将地球（或星体）表面上的空间信息，经概括综合，以可视化、数字或触摸的符号形式，缩小表达在一定载体上的图形模型，用以传输，模拟和感知客观世界的时空信息。

8、普通地图二、地图的分类按地图内容分类专题地图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。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。二、地图的分类专题地图 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。 二、地图的分类大比例尺地图：大于等于1：10万比例尺的地图；中比例尺地图：小于1：10万而大于1：100万比例尺的地图；小比例尺地图：小于等于1：100万比例尺地图。0按比例尺分类二、地图的分类二、地图的分类按区域分类自然区域星球图、地球图世界图、大洲图、大洋图、半球图行政区域国

9、家图以及下属一级行政区（省、自治区、直辖市）二级行政区（市、县）以及更小的行政区域地图特殊区域图海洋图、海湾图、流域图二、地图的分类按地图视觉化状况分类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”。实地图和虚地图可以相互转换，如屏幕地图与存贮在磁带上的数字地图。可有二维地图（平面地图）及三维地图（立体地图）。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（虚拟显示地图）新品种，使用者能产生亲临其境的感觉。二、地图的分类按

10、地图维数分类按用途：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。按出版使用方式：桌面地图、挂图、屏幕地图、地图集。二、地图的分类按其它指标分类按感受方式 ：线划地图、数字地图、影像地图、触觉地图、多媒体地图等。二、地图的分类按其它指标分类按历史年代：分为古地图、历史地图、近代地图、现代地图。宋长安城1991年沙漠军刀行动新石器时代二、地图的分类按其它指标分类 三、地图的构成要素数学要素地理要素（图形要素）图边要素数学要素 是保证地图具有可量性、可比性的基础。主要包括地图投影、坐标系统、比例尺、控制点等。地理要素（图形要素） 地图最主要的内容。普通地图的地

11、理要素包括水系、地貌、土质植被、居民地、交通线、境界线等自然和社会经济内容。专题地图的地理要素包括两部分：一为专题要素，依据主题内容的不同而不尽相同；二为底图要素，常选择普通地图上和主题相关的一部分地理要素，是衬托和反映主题内容的基础。图边要素（辅助要素） 包括图名、图号、图例、接图表、图廓、分度带、比例尺、附图、坡度尺、成图时间及单位、有关资料说明等。它有助于读图和用图，是地图不可缺少的部分。地图的构成要素地图的构成要素获取认知信息功能 作为表达空间现象一种主要的图形形式，人们可以通过地图分析、地图量测，获取制图区事物现象的空间位置、长度、坡度、面积、体积、深度、密度、曲率、分率等具体的数量

12、指标。地图的功能四、地图的功能和用途以组成整体、全局的概念，即确立地理信息明确的空间位置。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。四、地图的功能和用途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。四、地图的功能和用途建立地物与地物或现象与现象间的空间关系。四、地图的功能和用途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

13、。四、地图的功能和用途模拟客观世界功能 地图是客观世界的缩小和概括。它是用符号系统反映制图对象的形象符号模型，是用数学图形方法表示制图物体数量、质量特征的图形数学模型；是用抽象和概括的方法再现客观世界制图对象的分布和结构组合的概念空间模型。四、地图的功能和用途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。地图被视为是一种形象-符号模型。四、地图的功能和用途载负信息功能 地图能容纳和贮存的信息量十分巨大，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、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

14、的信息。四、地图的功能和用途磁介质相比于纸介质的地图，能贮存更大的地理信息。四、地图的功能和用途信息具有可传递性：地图是空间信息十分良好的传递工具。客观存在的大量信息用一种易于被人们所接受的图形符号载负于地图上，然后流向人类，使人们从中获得知识，创造财富。地图传递信息时，在传输方式上具有层次性，是平行的，甚至是空间形式的，它比线性传递方式具有更宽的传输通道以及更高的传输效率。四、地图的功能和用途感受信息功能 地图是信息的载体。从某种意义上来说，地图也是一个信息源。任何人都会对地图产生一个感受过程，不管是深刻的、浮浅的、直接的、间接的、专业的、一般的等。也就是说从地图上能感受到信息。采用不同的符

15、号图形和图面整饰，制作的同一制图区、同一主题的地图，对用图者将会产生不同的感受效果。相反，同一地图，对不同年龄、不同文化层次、具有不同地图知识的用图者，也将会产生不同的感受效果。四、地图的功能和用途地图的用途由于地图具有信息传输功能和直观、总览、明显、可量等特性，所以地图在国家经济建设、国防建设、科学研究、文化教育各领域，都得到极其广泛和普遍的应用。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

16、垦、沙漠治理、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。四、地图的功能和用途科学研究 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。国防建设 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。地图的用途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

17、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。政治活动、文化教育、日常生活四、地图的功能和用途模拟四种蓄水高程时的库区景观倒影方式库区虚拟现实模型军队的眼睛四、地图的功能和用途结石婴儿报告病例省份爱情地图南京两名大学生绘制完成“爱情地图”http:/news.QQ.com 2008年09月11日08:01 新华网南京9月10日电（记者凌军辉）日前，南京航空航天大学的两名大学生绘制完成“南京爱情地图”，为南京的情侣提供集餐饮、娱乐于一体的约会指南。 第二节 地图学地图学的概念地图学的研究内容与分支学科 地图学与相邻学科的关系 一、地图学的概念地

18、图学(Cartography.又称地图制图学？) 以地图信息传递为中心，探讨地图的理论实质、制作技术和使用方法的综合性学科。研究对象是地图，任务是研究地图理论、地图制作和地图使用。地图学是一门有悠久历史的学科。地图学的产生和发展历经了漫长的岁月，迄今最古老的地图可追溯到4500年前。17世纪以后，欧洲开始了大规模的三角测量和地形图测绘，促进了地图学科的建立。20世纪初航空摄影测量出现，加上平版胶印技术的应用，使大规模地图编制印刷成为可能，地图学体系逐步形成。20世纪50年代，数学制图学渐为成熟，促进了地图学科的发展。从20世纪70年代开始，信息论、控制论、系统论、计算数学和计算机技术、遥感技术

19、、通讯技术等现代理论及技术的发展，使传统的地图学概念发生了深刻变化，使现代地图学体系不断完善并向纵深发展。二、地图学的研究内容与分支学科地图学研究内容地图理论地图制作地图应用的技术和方法地图学分支学科理论地图学、技术制图学应用地图学地图概论（地图总论），包括地图一般知识、地图资料和地图学史等内容。地图投影（数学制图学），研究如何用数学模型将地球椭球面上的经纬线转绘在平面上的理论方法及变形问题。地图概括（制图综合），研究如何用概括、抽象的形式科学地表达制图对象基本特点、典型特征的理论和技术方法。地图符号系统，研究怎样用图形思维方法表达地表要素的理论和方法。地图新理论，主要包括地图信息论、地图模型

20、论、地图传输论和地图感受论。理论地图学二、地图学的研究内容与分支学科技术制图学地图编制 包括普通地图编制和专题地图编制，研究根据地图资料如何制作地图的理论、技术和方法。地图整饰 关于地图内容的表现形式和手段的技术，是制图实践中的一种造型艺术和工序。计算机地图制图 又称数字地图制图，研究利用计算机硬、软件和自动制图设备，进行地图信息的采集、识别、存贮、处理、编辑、图形表示的技术和方法。遥感制图 研究利用遥感图像数据，通过处理和分析来制作地图的技术和方法。地图制印 是研究复制地图的技术和方法。二、地图学的研究内容与分支学科应用地图学地图分析研究利用地图进行各种科学分析的原理、技术和方法。地图应用研

21、究地图应用于不同专业的途径、技术和方法。地图量测是研究利用地图进行各种量测的技术和方法。地图评价研究地图制作的质量和水平的评价原理及方法。地图信息自动分析与处理主要研究利用计算机技术对地图信息进行自动析与处理的原理、技术和方法。二、地图学的研究内容与分支学科三、地图学与相邻学科的关系地图学和许多相邻学科都有相互联系、相互促进与发展的密切关系。测量学 是地图制图的基础，没有精密的测量就没有精确的地图。 地理学 是是制图者认识和表达的地表环境的基础，没有良好的地理学知识就不可能制作出优良的地图。地图一方面是地理研究成果最好的表达形式之一；另一方面则是地理研究不可缺少的工具和手段。 数学 使地图制作

22、精度产生了质的飞跃，数学是决定地图精确性的基础。而地图制作及应用丰富了数学的应用范畴。三、地图学与相邻学科的关系色彩学：美学是决定地图艺术性的关键，对地图设计的科学性影响至深。遥感技术：大大提高了地理信息获取的数量和质量，加快了成图周期，并使小比例尺地图直接测制成为现实计算机技术：使地图制作及应用产生了一次新的革命，将逐步代替传统的手工制图，使地图生产效率极大提高。GIS(地理信息系统)：与地图学关系极为密切，GIS是在数字地图制图的基础上发展起来的产物，地图输出是GIS重要的功能之一，也是衡量GIS质量与水平的标志之一；GIS是地图学在信息时代的现代发展。 第三节 地图制作方法简介传统实测成

23、图法传统编绘成图法遥感制图法计算机地图制图法传统实测成图法传统实测成图法常分为图根控制测量、地形测量、内业制图和制版印刷几个过程。实测成图法是在大地测量的基础上，利用国家大地控制网和国家高程控制网来完成测图的，分为利用平板仪或经纬仪，水准仪等进行的普通地形测量和航空摄影地形测量两种。传统编绘成图法传统的编绘成图法是把实测所得的大比例尺地图，根据需要逐级缩小，编制成各种较小比例尺的地图。其主要过程可分为：地图设计地图原图编绘地图出版准备地图制印遥感制图法遥感制图法是利用遥感图像数据资料，通过图像处理和分析，用于制作或更新地图，是当代地图制作技术的发展方向之一。遥感制图法编制专题地图的流程如下：遥

24、感图像资料获取遥感图像处理专题要素信息识别与提取地理底图编绘与专题要素转绘计算机地图制图法计算机地图制图，亦称机助制图，经数十年发展，到今天已较为成熟，得到了较广泛的使用，是目前地图制作最先进的方法。按流程可将其分为数字化地图测图与数字化地图制图，前者侧重于实测成图，后者 侧重于编绘成图。数字地图测图 数字地图测图的工作过程分为数据采集、数据处理、图形编辑和图形输出四个阶段。 数字地图制图 数字地图制图可分为编辑准备、数字获取、数据处理、图形输出和地图制印五个阶段。机助制图演示 第四节 地图学发展史及地图学进展地图学历史回顾现代地图学进展一、地图学历史回顾1.我国地图学的历史回顾有记载的最古老

25、的地图是夏朝的九鼎。九鼎是当时统治权利的象征。在九鼎上除了铸有各种图画外，还有表示山川的原始地图。 山海经中，也有绘着山水、动植物及矿物的原始地图。 管子.地图篇指出“凡兵主者必先审知地图”，精辟阐述了地图的重要性。 战国策燕策中关于荆轲刺秦王，献督亢地图，“图穷而匕首见”的记述，说明秦代地图在政治上象征着国家领土及主权。 我国发现最早以实测为基础的地图是从马王堆汉墓出土的地图，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。一、地图学历史回顾晋朝的裴秀，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

26、）、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。宋代的地图学家沈括，博学善文，晚年著梦溪笔谈，在地图测绘方面贡献颇多。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。一、地图学历史回顾清康熙、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

27、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。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。一、地图学历史回顾清光绪十二年（1886年）开始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

28、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。自鸦片战争后地图事业大大落后。国民党统治时期开始使用航空摄影测量，但测量成果不多，没有统一标准。新中国成立后，地图制图得到迅速发展。成立了测绘机构、测绘学院、设立测绘专业，培养专门人才。采用航空摄影测量方法制作了全国基本比例尺地形图，从根本上改变了我国地形图落后与质量较差的局面；组织编纂代表国家水平的国家大型地图集；引进先进的地图编制理论与技术，逐步建立起我国的地图学科体系，使地图学在技术上和理论上有了很大发展。一、地图学历史回顾2.国外地图学的发展最古老的地图是距今约4700年左右的苏美尔人绘制的地图和距今约4500年左右的古代巴比伦地图（粘土陶片上），绘有山脉，四个城镇和流入海洋的河道。公元前6-4世纪，古希腊在地理学、大地测量学、地图制图学等领域，涌现出一批卓越学者，提出了一些新的概念。阿那可西曼德提出地球形状的假设，认为地球是椭圆形；埃拉托色尼第一次编制了把地球当作球体的地图；吉帕尔赫