第七章专题地图制图

第七章专题地图制图

GIS与地图学制图综合专题地图遥感数据与系列地图地理信息的可视化7.1GIS与地图学一、地图的分类（一）按内容和性质分类

1．地形图

2．普通地理图

3．专题地图1．地形图

地形图是指国家的几种基本比例尺的全要素地图，它是按照统一的规范和图式符号测(或编)制的，全面而详尽地表示各种地理事物，有较高的几何精度，能适应多方面的用图要求，是国家各项建设的基础资料，也是编制其它地图的原始资料。2．普通地理图

普通地理图是表示地面上主要的自然和社会经济现象的地图，能比较全面地反映制图区域的地理特征，包括水体、地形、土质植被、居民地、交通网、境界线以及主要的社会经济要素等。它区别于地形图的是，地图投影、分幅；比例尺和表示方法等都随需要具有一定的灵活性，表示的内容比同比例尺地形图概括，几何精度较地形图低。3．专题地图

专题地图是着重表示一种或几种自然或社会经济现象的地理分布，或强调表示这些现象的某一方面特性的地图。专题地图的主题多种多样，描述的对象也很广泛。（二）按比例尺分类1．大比例尺地图比例尺大于和等于1:10万的地图为大比例尺地图。它详尽而精确地表示地面的地形和地物或某种专题要素，。它往往是在实测或实地调查的基础上编制而成的，可进行图上量算和提供各种资料的基础地图。2．中比例尺地图比例尺小于1:10万，大于1:100万的地图为中比例尺地图。它内容比较简要，由大比例尺地图或根据卫星图象经过制图综合编制而成，可供全国性部，门和省级机关作总体规划，专业普查使用。3．小比例尺地图

1:100万和更小比例尺的地图为小比例尺地图。这种图随着比例尺的缩小，内容概括程度增大，几何精度相对降低，用以表示制图区的总体特点以及地理分布的规律和区域差异等，主要用在一般参考及科学普及方面。（三）按制图区域分类按制图区域一般分为世界图、半球图、大洋图、分洲图、分国图、分省图、分县图等。另外，不同专业也有不同的分区系统，如按流域分区，有黄河流域图、长江流域图等；按地形分区有青藏高原图、黄士高原图等。此外，从扩大了的地图定义来说，还有月球图、火星图等（四）按用途分类按用途分类，如教学地图、军事地图、航海地图、规划地图，旅游地图等。此外，按使用方式，可以分为桌图和挂图；按图型可分为线划地图和影象地图；按出版形式，可分为单幅图，系列图和地图集；按印刷色数可分为单色图和多色图等。地图的图名往往反映出该地图的属性，例如“中国土壤教学挂图”、“哈尔滨市土地利用规划图”、“北京市旅游图”等，这些是由几种不同分类的类别组合而成的图名，以表明它的内容、用途和区域范围等。二、地图的构成要素一幅地图是由颜色、大小和形状不同的点、线、面符号和文字、数字组成的图象，以反映制图区的自然和社会经济现象的分布。虽然地图所表现的主题、区域、比例尺各不相同，但归纳起来都是由下述三类要素构成的。（一）数学要素（二）地理要素（三）辅助要素（一）数学要素数学要素用以确定地理要素的空间相关位置，起着地图的“骨架”作用，如经纬网或坐标网、比例尺和控制点等，都属数学要素。（二）地理要素地理要素系指地图的内容。普通地图包括自然和社会经济要素。自然要素有水体(如江、河、湖、海等)、地形(如山脉、丘陵、平原、高原等)、土质植被(如沙漠、森林、草地、沼泽等)；社会经济要素有城市、村镇等居民地，联系居民地的公路、铁路、航线等交通线，各级行政单元的界线，文化遗迹等。专题地图有作为指示地图位置的某些底图要素，如主要河流及居民点，或者与专题有关的玫区界线等，在此基础上，还有表示主题的某一种或若干种专题要素。（三）辅助要素辅助要素包括图名、图号、图例、插图、图表，各种文字说明和图廓外的其它补充说明等。三、地图的功用1.有利于表示地理事物的空间分布、相互关系，有利于读者建立空间概念和加强记忆，具有直观性。2.地图表示地理要素能和实地保持几何相似，具有可量测性。通过地图的量算、分析，可以获得方向、距离、面积、高度、体积等数据，并可以推算出密度、强度和梯度等变化。3.地图具有综合性，在一幅地图上可以观察广大的空间，做到“万里江山、尽收眼底”。通过同地区不同时期地图的比较，能具体和确切地了解地理要素的运动方向和变化发展，有利于综合分析，提出发展规划。因此、有不少规划设计、预测预报工作必须利用地图来完成。四、地图的特点1.地图存贮在纸、薄膜等介质上，只能是对一定的空间信息在某一特定时间时“静止”的表达，更新比较困难。2.地图都按一定的比例尺和投影来绘制，有制图综合、综合取舍与归类的特点。地图表达限制了一定的空间信息容量，使真实的信息大大被压缩。3.按一定的地理区域框架来分幅。4.地图都按点、线、面，一定的符号、线型、颜色、文字及图例来表达空间信息。5.空间信息一旦进入地图，就很难再把它和其他空间信息相结合，进行定量的空间处理分析，更不能建立空间分析应用模型。6.电子地图。电子图集与传统地图集相比有许多新的特征：①声、图文和数据多媒体集成，把图形的直观性、数字的准确性、声音的引导性和亲切感相结合，充分利用了读者的各种感官；②查询检索和分析决策功能，能够支持从地图图形到属性数据和从属性数据到图形的双向检索；③图形动态变化功能，从开窗缩放、浏览阅读等基本功能到地图动画功能、多维动画图形模拟等；④具有良好的用户界面，使读者介入地图的生成过程；⑤多级比例尺之间的相互转换，由于计算机屏幕幅面的限制和计算机潜在的计算功能和巨大的存贮能力，要求具有多级比例尺不同程度的制图综合功能。与地理信息系统相比，由于电子制图系统具有电子地图集的功能，因此它所拥有的表达与显示空间信息的功能更强。好的电子制图系统具有地理信息系统的基本功能，并且具有在电子媒体上应用各种不同的格式来创建、存贮和表达资料信息的能力。7.2制图综合一、概述在制图过程中，将原始的或间接的地理事物的资料，进行选择与取舍、分类和分级、设计图式符号等工作，统称为制图综合。在制图综合工作中实质上是要处理好以下两种关系：1．地图要素的几何精度与地理特征的关系。2．地图的负载量与清晰易读的关系。制图综合与航空像片、卫星图像及风景画的关系二、影响制图综合的因素（一）地图比例尺地图比例尺是引起制图综合的根本原因之一。它限定了地面缩绘到图上的面积，因而也限定了在图上能表示要素的数量，制约着要素的选取。当图纸面积一定时，不同比例尺地图所反映的实地范围不同，大比例尺地图表达的范围较小，小比例尺地图表达范围较大。在不同的范围内，同一事物的重要性不同，要反映在图上的主要特征亦不相同，从小范围看是重要的事物，在大范围内可能变成次要的。二、影响制图综合的因素（二）地图的用途和主题地图的用途不同，需要对某地区了解的深度与广度也就不同。这与地图比例尺有关，如果地图比例尺已由地图的用途决定，那么地图的用途就是制图综合的主导因素了。地图的不同用途，影响地图内容的表达程度与特点。地图的主题决定着某要素在图上的重要程度，因而制图综合时要作出相应的处理。地图主题不同，影响着对同一要素如何处理的问题。二、影响制图综合的因素（三）制图区域的地理特征同一种现象在不同地区的重要意义不同。在人烟稀少的荒漠地区，几百人的集镇也很有意义；在交通困难的高山丛林里，一条人行小道也十分重要；在高山间奔流的河流，狭窄而湍急，与平原上的河流迥然不同。因此，制图综合必须结合具体的地理特征作出相应的处理。（四）制图资料制图综合的各项措施都以制图资料为基础，资料的质量、完备程度及现势性等都直接影响制图综合的质量。制图时若资料完备、详细，就能为选择合理而恰当的制图综合方法提供有利条件。制图资料的形式与特点，也影响制图综合措施的选择。（五）符号的图形限度各种地理事物，在图上均以符号表示，符号的形状、尺寸、颜色、结构直接影响地图的负载量，因而也制约着综合的程度与方法。细致小巧的符号能提高地图内容的负载量；如果地图是多色的，则比单色图容纳较多的信息量，而仍能达到清晰易读的效果。三、制图综合的主要方法（一）内容的取舍内容的取舍是根据地图主题、比例尺、用途选取主要的，舍弃次要的内容。“选取主要的”是指：(1)选取主要的类别，如编普通地理图时选取水体、地形、居民地、境界线、交通线与土质植被；(2)选取主要类别中主要要素，如选取水体中长而宽的河流，选取居民地中人口多而规模大的村镇等。“舍弃次要的”是指：(1)舍弃次要类别，如政区地图上舍弃地形要素、测量控制点、通信线及独立地物等；(2)舍弃所选取类别中次要的要素，如舍弃水体中短小的或季节性河流，舍弃居民地中的自然村等。编图时，一般都规定各类要素的选取标准，即数量指标及质量指标。选取时按数量与质量指标依主次顺序划分，而后依次选取。常用的选取方法有：1．资格法：将数量与质量指标作为选取的资格，例如规定图上河长1cm，湖泊面积2mm2作为河、湖的选取资格，达到此数量的则选取，不够的则舍弃。又如在中、小比例尺的图中，将居民地的行政等级作为选取资格，如乡、镇政府驻地以上的选取，以下的舍弃等。2．定额法：规定图上单位面积或不同密度分区内应表示要素的总数量，如在不同地区规定居民地每单位面积内应选取的不同个数指标，选取河流时规定不同的河网密度区内，选取时应保证相对密度。3．根式定律法：根据大量试验证明，资料图上地图的负载量与新编图的负载量同其比例尺之间具有一定比例关系。nb、na分别为新编图b、资料图a中要素的总数量；mb、ma分别为新编图b、资料图a比例尺。当新编地图的符号尺寸与资料图差异较大时用下式CB为符号夸张系数，CZ为符号形状系数。（二）形状的简化形状的简化主要用于呈线状与面状分布的要素，目的在于保留要素所固有的、典型的、而从地图的用途看是很重要的特征，从而保持地图的真实性与合理性，并使复杂的图形变得简单明了、清晰易读。进行形状简化时，要考虑与其它有关要素的关系，使图上各种要素协调一致。例如，进行等高线形状的简化，要与水系结合考虑，使图上等高线的形态与河谷的主次关系协调一致。简化方法：删除、合并、夸大（三）要素的分类地图上表示的自然和社会经济要素各种各样，要使地图内容能反映出良好的系统性、规律性及差异性，必须按质量进行分类及按数量进行分级。要素分类一般按其所属学科确定的分类原则为标准，但不同用途和不同比例尺的地图，反映类别的详细程度不同，所以制图工作者需要调整要素类别，以便用比较概括的分类代替详细的分类。此外，资料不同分类方法亦不同。反映类别和性质的资料有两种，一种是图形或位置资料，如地图或对类别分布状况的文字描述，这种资料分类已很明确，综合时可直接进行合并。另一种是数据资料，如提供各区域的水田、林地、早地、果园等的面积数或占总土地的百分比。这时，要根据有关资料(如其它图件、土地利用资料和经济意义等)进行分析，以便在图上确定要素的类别及确定具体的类别界线。（四）要素的分级地图上反映要素的数量特征，主要有两种方式：一种是表示实际数量，如地面高程、水深等。另一种是以符号的大小表示要素的数量变化及等级。每幅地图使用何种分级方法，数量如何合并，这不仅与地图的用途、比例尺等有关，而且也取决于要素数量分布的特点及特殊数量指标的重要意义。7.3专题地图在专题地图上表示的专题内容一般具有空间特征、属性特征和时间特征。所以专题地图不仅仅要显示专题的空间分布，还要反映其属性特征、它们之间的联系及发展。因此，在专题地图上，从地图内容要素的显示特征来看，一般包括以下三个方面，即空间分布，时间变异以及数量、质量特征。一、专题地理现象的特征（一）空间分布1．实地上分布面积较小(按地图比例尺仅能定位于点)或呈点状的，如防火塔、居民点、城镇2．分布呈线状或带状的，如道路、河流、海岸等；3．呈面状分布的，如湖泊、沼泽、森林、土壤类型等；（二）时间变异1．反映某一现象特定时刻的状况；2．反映某现象的变迁过程的，如人口迁移、货运等；3．反映某一段时间的动态变化情况。二、专题内容的表示方法1.表示专题要素的空间分布状态（点、线、面）；2.表示专题要素的质量差异（即类别）；3.表示专题要素的数量差异（数量上的等级或主次的关系）；4.表示专题要素的动态。专题地图的符号、线型、颜色和注记。三、专题地图的编制（一）专题地图的编制特点1.专题地图编制要求编图者具备一定专业知识，并与各学科专业人员密切配合。配合的方式有：（1）专业人员与编图人员一起进行地图设计和编辑工作；（2）编图人员根据编图资料自行编制，送有关专业部门审核；（3）编图人员制订统一的制图规范，提供必要的底图。2.因编图资料的多样性，特别是使用大量的文字资料与数据资料，因而使资料的处理加工工作复杂多样，成为编制专题地图的重要工作之一。3.专题内容在图上的表现形式各异，各种附图、附表的有机配合，各要素表示方法的选择及不同表示方法、符号的合理配合是地图设计的主要内容。4.专题地图编制包括地理底图的绘制与专题内容的编绘。5.编制专题地图应处理好地图的统一协调关系。（二）编制专题地图的方法1.制订初步的编图计划当接受某项编图任务后，首先要订出初步的编图计划。其内容有：编图的目的，总的要求，使用地图的对象，地图的主题内容，图幅包括的区域范围，图幅的开本及印刷数量，地图的形式(单张图、成套图、地图集)等。2.数据的准备、分析评价从下面两个步骤分析评价制图资料的完备性、可靠性、精确性和现势性。（1）资料的类别①图象资料：即同比例尺或稍大比例尺的普通地理图、地形图、专题地图、影象地图、航空象片、卫星图象、其他外业调绘的原图、工作稿图等；②文字资料：包括各种有关的历史文献，各学科的专著，考察记录，学术论文及有关制图区域地理特征的文章等；③数据资料：如各要素的实测数据，长期观察记录数据，各专业的统计数据及图上量测的数据等。（2）资料的整理与分析评价。将收集到的资料按性质、内容分门别类，并编号列表记录，以备查用。然后，对各种资料进行分析评价，确定其使用程度。分析评价的标准有：①现势性：即资料的新旧程度②可靠性与精确性：资料的来源及依据③完备性：指资料项目是否完整3.地图设计地图设计就是将编图资料制成地图的具体方案。地图设计包括下列内容：（1）在研究资料的基础上，将初步编图计划中的有关项目予以明确规定，即确定地图的主题、内容、用途；确定图幅范围及比例尺、投影及经纬网格密度；确定使用的基本资料、补充资料、参考资料。（2）确定地图资料处理、加工的基本方法（3）确定专题内容在图上的表现形式。（4）专题内容的制图综合。从详细的专题地图编制比例尺更小的简单的专题地图，简述制图综合的主要方法：①点状分布要素。点状分布要素用点位符号法表示，制图综合表现为选取、分类、分级、符号化。②线状分布要素。对线状分布的要素，制图综合时表现为：选取内容、形状的简化、类别或等级的合并。③面状分布要素。质底法的制图综合表现为类别的合并及分类界线形状的简化。范围法制图综合表现为简化轮廓界线，有时也可进行取舍。（5）选择表示方法，设计符号及绘制图例。（6）设计图面配置方案。（三）专题图的输出最终编制好的专题地图一般都要用绘图仪打印出来，主要问题是要解决图面大小的问题。7.4遥感数据与系列制图遥感图象包含丰富的信息，客观地反映地理景观的结构和特征，以及具有数量化、动态的特点。遥感系列制图便是研究如何利用丰富的遥感信息，结合地学调查研究，进行遥感地学综合分析判读和成图处理，以一套图文并茂、统一协调的专题地图来反映自然综合体的统一性和自然条件与自然资源的多样性，反映图象信息的特征和它们的内在联系，以供科学研究和生产建设有关部门认识特定地区的自然条件、清查自然资源，编制发展规划。一、遥感系列制图的基本条件l.选择统一的遥感信息源作为制图的基础2.统一的制图规范和相对应的分类原则3.统一的地理基础4.掌握各专题内容之间的关系二、遥感信息源的选择1、遥感信息源

1957年苏联发射第一颗人造地球卫星。

70年代美国的陆地卫星法国的Spot卫星美国的Earth-watch公司的QuickBirdSpectralImaging公司的IKONOSLandsat:MSS:57m×79mTM:30m×30mETM+:15m×15mSPOT:(4)20m×20m;10m×10m;(5)10m×10m;5m×5m;2.5m×2.5mQuickBird:0.6mIKONOS:1m2、遥感信息源的选择

1）研究对象的地学特性

2）遥感信息的物理属性

3）研究应用目的1）研究对象的地学特性地物的空间分布特征：对遥感信息源的分辨率要求不同。地物的光谱特征：了解每类地物的光谱变异规律。地物的时相变化：地面对象都有时相变化，要确定最佳的识别目标。2）遥感信息的物理属性空间分辨率：指每个像元在地面上相应的范围。MSS:57m×79m；TM:30m×30m；ETM+:15m×15mSPOT:(4)20×20;10×10;(5)10×10；5×5;2.5×2.5QuickBird:0.6m；IKONOS:1m地物在图像上的可分程度不完全取决于空间分辨率的绝对值；图像空间分辨率降低，影像的概括能力增强；遥感图像的空间分辨率是基于目视解译，空间分辨率的提高对于定量反演模型没有帮助。光谱分辨率：指传感器所用的波段数目、波段的中心波长和波段的宽度。多光谱遥感：专题研究中，波段的选择针对性越来越强。高光谱遥感：每一像元都对应着一条连续的光谱曲线。时间分辨率：指对同一地区遥感影像重复覆盖的频率。时间分辨率的意义在于一是及时更新数据库，进行动态监测；二是利用同一地区不同时相的图像相互对比，可得到任何单一时相所得不到的信息，提高解译能力。辐射分辨率：指传感器区分两种辐射强度差异的能力，表现为灰度级的数目。MSS分为64个灰度级，TM为256个灰度级。3、一般的应用目的巨型环境特征：千米级，气象卫星即可大型环境特征：百米级，TM或SPOT4即可中型环境特征：50米以下范围，ETM+或SPOT即可小型环境特征：10米以下范围，SPOT5、印度星、IKONOS、QUICKBIRD或般片。三、遥感信息提取方法