地图学-现代地图与现代地图学

地图学学习参考书袁勘省现代地图学教程科学出版社祝国瑞地图学武汉大学出版社杨凯元地图学教程陕西师大陆淑芬地图学教程福州师大廖克地图概论科学出版社廖克现代地图学科学出版社廖克地图学的理论与实践科学出版社石韫章地图学河南大学赵淑梅地图学北师大金瑾乐地图学华东师大尹贡白地图学武汉大学出版社1.第一章现代地图与现代地图学

重点和难点教学内容1．重点：现代地图与地图学概念、特征与定义。2．难点：地图基本特性、构成要素与基础、基本功能及其现代拓展。2.测量与地图学第一章现代地图学引论第一节地图的基本概念

一地图的基本特性二地图的组成要素三地图的功能与应用四地图的科学定义3.一、地图的基本概念、基本特性地图是遵循一定的数学法则，将地理信息通过科学的概括综合，运用符号系统表示在一定的载体上的图形，用以传输、模拟和认知客观世界的时空信息。

4.——地图的基本特性3)

⑴严密的数学法则

⑵特定的符号系统

⑶科学的地图概括5.（1）严密的数学法则投影坐标比例尺度方向位置地图是垂直投影1地球自然表面垂直投影到地球椭球体面上2地球椭球体面按地图投影法则描绘到平面上3按比例尺缩小到清晰可见的程度6.（2）特定的符号系统图形图象色彩灰度注记代号

地图表面上的事物在地图上则是运用特定的符号系统表示的。地图有了自己的语言——地图符号系统.7.（3）科学的地图概括地图是地球表面缩小了的图形，每幅地图存在着地图图形与客观实际间的倍数关系，这种关系称为地图比例尺或空间尺度要对地图内容进行概括，舍去次要的，微小的，保留基本的，主要的，对地图内容进行综合和概括。8.二、地图的构成要素构成地图的基本内容，叫做地图要素。它包括数学要素、地学要素和辅助要素，所以又通称地图“三要素”。9.（l）数学要素

指构成地图的数学基础。例如地图投影、比例尺、控制点、坐标网、高程系、地图分幅等。这些内容是决定地图图幅范围、位置，以及控制其它内容的基础。它保证地图的精确性，作为在图上量取点位、高程、长度、面积的可靠依据，在大范围内保证多幅图的拼接使用。数学要素，对军事和经济建设都是不可缺少的内容。10.（2）地理要素（图形要素）是指地图上表示的具有地理位置、分布特点的自然现象和社会现象。因此，又可分为自然要素（如水文、地貌、土质、植被）和社会经济要素（如居民地、交通线、行政境界等）。11.（3）整饰要素（辅助要素）

主要指便于读图和用图的某些内容。例如：图名、图号、图例和地图资料说明，以及图内各种文字、数字注记等。12.三、现代地图的作用（一）地图的功能

1.认知功能

⑴形成整体、全局的概念

⑵获得制图对象定性与定量特征

⑶建立制图对象之间的空间关系

⑷建立制图对象正确的空间图像13.中国国家经济地图集电子版14.中国国家普通地图集电子版15.2.模拟功能16.3.信息的负载与传递17.4.地图功能的现代拓展（1）地图功能拓展的方向和重点方向：①地图的信息载负与储存功能和传输与交流功能在很大程度上被遥感和地理信息系统以及地图数据库所代替；

②对地观测系统和互联网络等手段所获得的海量信息数据，要求数据挖掘与知识发现。重点：地图模拟与模型和地图认知与感受功能。（2）地图功能拓展的条件与表现条件：要与对制图对象的深入研究相结合；必须同相关专业人员相结合。表现：不仅应掌握制图对象的质量与数量特征、形态结构，而且还应当了解和分析其分布规律与动态发展和变化机制，再运用地图模拟与模型和地图认知与感受功能的分析研究方法和手段，就有可能发现新的规律或提出有效的实用方案和决策建议，从而对社会和经济发展作出自己的贡献。18.

(二)地图的应用

1.

经济建设 2.

科学研究 3.国防建设 4.政治、文化教育

及日常生活19.四.现代地图的定义1.国外地图定义

地图是地理现实世界的表示与抽象化，以视觉的,数字的或触觉的方式表现地理信息的工具（国际地图学协会，ICA，1987）。2.国内地图定义地图是按照一定的数学法则，运用符号系统，概括的将地球上各种自然和社会经济现象缩小表示在平面上的图形（廖克，2003）。3.本书现代地图新定义

现代地图是按照严密的数学法则，用特定的符号系统，将地球或其他星球的空间事象，以二维或多维，静态或动态可视化形式，综合概括,模型模拟等手段缩小表示在一定载体上，科学地分析认知与交流传输事象的时空分布，数质量特征及相互关系等多方面信息的一种图形与图象(袁勘省:2006，2007)。20.一、地图分类

1.按地图内容分类普通地图①地形图a.大比例尺地图;b.中比例尺地图;c.小比例尺地图.②地理图a.分幅的地理图;b.政区的地理图专题地图①自然地图

a.自然基础地图;

b.自然环境地图.②人文社经地图一月平均气温第二节现代地图分类21.专题图22.2.按比例尺分类

大（≥1：10万）中（1：10万～1：100万）小（≤1：100万）23.3.按区域分类

⑴星球图，地球图⑵世界图，大洲图等⑶国家图，次级行政区图等⑷局部区域图:海域图，区域图等24.4.按地图的视觉化状况分类 实地图 虚地图5.按地图的瞬时状态分类 静态地图 动态地图6.按地图维数分类 平面地图 多维地图7.按其他指标分类

按用途、语言、使用方式等指标的分类25.（1）按其他常用标志分类1）按使用方式分类：桌面式、壁挂式、便携式、显示图

2）按感受方式分类：视觉图、触觉图、平面/立体图3）按载体介质分类：纸质、丝绸、塑料、胶片、磁介质、网络等4）按地图幅数分类：单幅图、多幅图5）按概括程度分类：低概括图（分布图）、高概括图（合成图）6）按地图图型分类：分析图、综合图、立体图、影象图7）按印刷色数分类：单色图、多色图、黑白图、彩色图8）按历史年代分类：原始图、古代图、近代图、现代图9）按语言文字分类：汉语图、少数民族语图、外国语言图（2）按新概念/新技术标志分类1）按数模性质分类：模拟图、数字图（屏幕/电子/多媒体/网络地图）2）按虚实状况分类：实地图、虚地图（数字地图/心象地图）3）按时间状态分类：静态图、动态图（动画地图/交互地图）4）按数据维数分类：二维平面图、三维立体图、多维动态图5）按出版形式分类：印刷版图、光盘电子版图、网络版图26.27.经济及科学研究用图中国国家经济地图集电子版28.军事用图政治用图29.地形图30.数字地图数字地图是存储在计算机的硬盘、软盘、光盘或磁带等介质上的，地图内容是通过数字来表示的，需要通过专用的计算机软件对这些数字进行显示、读取、检索、分析。31.地图4D产品：是指数字栅格地图（DigitalRasterGraphic，简称DRG）数字线划地图（DigitalLineGraphic，简称DLG）、数字高程模型（DigitalElevationModels，简称DEM）和数字正射影像（DigitalOrthophotoMap，简称DOM）32.数字栅格地图(DRG)：是纸质地图的栅格数字化产品。每幅图经扫描、集合纠正、图幅处理与数据的压缩处理，形成在内容、精度和色彩上与地图保持一致的栅格文件。33.数字线划地图（DLG）：是以矢量数据格式形成的数字地图。这种地图能进行空间信息的分层与叠加，提取属性数据，根据矢量对象查询属性或根据属性查询矢量对象，数据易于更新与编辑和创建专题属性和绘制专题地图等。34.数字高程模型（DEM）：是区域地面高程的数字表示，是建立在地图投影平面上规则格网点的平面坐标（x,y）及其高程（z）数据集，是地理信息系统赖以进行分析的核心数据系统。DEM的水平间隔可随地貌类型的不同而改变，根据不同的高程精度，可分为不同等级产品。35.目前，世界主要发达国家纷纷建立了覆盖本国的数字高程模型系统，我国正在加紧建设之中。DEM功能主要有：高程分析、坡度分析、量测坐标、面积、体积、坡度、坡向分析、通视分析、剖面图生成、等高线生成，叠加相关矢量数据与影像数据等。36.数字正射影像（DOM）：是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空相片或遥感图像（单色或彩色），经逐个像元纠正，再进行影像镶嵌，根据图幅范围剪彩生成的影像数据。一般带有公里格网、图廓整饰和注记的平面图。37.三维地图

在地图学里，三维模型作为可视化的分支越来越受到广大的关注。目前在三维空间数据模型上的研究比较多，比如以八叉树（Octree)为代表的三维栅格数据模型、形式化的三维地图数据结构、面向对象的矢量与栅格集成的三维模型、基于点四面体格网的三维矢量数据模型等。

38.测量与地图学第一章现代地图学引论利用3DMAX等三维图形制作软件来建立模型，采用VisualC++和OpenGL进行开发。在地形模型上，根据事先生成的DEM、矢量和栅格地图数据、影象数据等进行光照、纹理、色彩的设计，可得到一系列的三维地图产品，如分层设色图、地貌晕渲图、透视立体图、三维专题图，另外，与航片或遥感影象结合时还可生成真实感的地景模拟。

39.测量与地图学第一章现代地图学引论数字地图、电子地图、多媒体地图、网络地图、虚拟地图是信息时代地图的新品种。40.二.分类中的地图新概念1、纸质地图与模拟地图(1)纸质地图

一般是指采用传统制图工艺和方法印刷在纸质上的线划地图，也就是通常意义上的地图。若从字面上来理解，凡是以图纸作为地图信息的存贮介质和载体的地图统称为纸质地图。它是传统地图应用的最重要形式，当然还有其他形式的介质，如棉布、化纤（的确良）、丝绸、塑料等其他不同介质的地图。（2）模拟地图是利用经过人工抽象和符号化了的图形及图像描述制图内容的地图。它是可视的地面图像的模拟。来源于地面(或照片)，又高于地面(或照片)。它是相对于数字式地图而言的一类地图。可以说，凡非数字式的地图都是模拟地图。41.2.屏幕地图、电子地图与数字地图（1）屏幕地图凡是能显示于计算机屏幕/银幕上的地图都可称为屏幕地图。（2）电子地图用电子制图系统，以数字地图数据为基础制作、并能在屏幕上显示出地图符号、还能借助于计算机传输和转换等功能进行网络传输交流与转换的地图。即数字地图数据可视化（或称符号化）了的地图。（3）数字地图以数字形式记录和存贮的地图。包括矢量的和栅格的数字式地图。它是相对于手工和电子模拟的地图而言的。是被完全数字化了的地图。电子模拟地图就像电子模拟电视不是数字电视一样不是数字地图，但它却是电子地图的一种类型。42.测量与地图学第一章现代地图学引论3.实地图、虚地图与心象地图（1）实地图指绘画或印刷在实物或介质上的地图和显示在屏幕上的可视化地图。不管是印刷在纸上，显示在屏幕或银幕上，制成地景立体模型，或使用虚拟现实技术提供一个“进入”的地形仿真环境等，都可称之为实地图。（2）虚地图指存贮于人脑或电脑中的地图。它是可指导人的空间认知能力和行为或据以生成实地图的知识和数据形式的地图，如心象地图、数字存储记录的地图等。（3）心象地图指人通过多种感觉手段获取空间信息后，在头脑中形成的关于空间认知环境的抽象替代物或者类似物。这种地图存贮于人的大脑和心理，故也称心智或认知地图、意象或臆念地图、印象或表象地图等。它是通过人的感觉反映与知觉综合概括形成和不断变化而变化的；又可以通过人的形象思维与想象构思而得到，还可以随着人与计算机的交互变化而改变。43.4.静态地图与动态地图（1）静态地图

指地图信息被固化了的地图。它只是变化着的实体（Reality）的瞬时记录，如常见的显示、绘制和印刷的地图都属于静态地图。（2）动态地图

指地图内容可随时任意变化的地图。动态地图也可称为动画地图，但动态地图并不一定只是动画地图；一般表现的是动态现象/事物，也指把静态变为动态的情况，例如交互地图、多维地图等，是通过人机交互或改变维的变量来实现动态的过程与感觉。

44.5.动画地图与交互地图（1）动画地图

是由一系列地图数据集合的帧所构成的计算机地图动画，用电影、电视多画面更换与三维动画技术表示事象的动态变化的过程。（2）交互地图

具有直观的用户界面，包括图式图标、点取设备和近乎瞬间的地图显示。是人类对地点及分布可视化能力的扩展。是人的思维与屏幕交互下的产物。6.多媒体地图与网络地图（1）多媒体地图（MultimediaMap）是用多媒体技术，集地图、影象、文字、声音、视频、音频等多种信息于一体，并具有地图符号化数据特征，能实现计算机屏幕快速显示。（2）网络地图

(InternetMap)

能在Internet网上查询阅读、下载、制作、打印、储存、交流与传输，及其编辑、分析和应用的地图。45.测量与地图学第一章现代地图学引论第三节地图学的定义及其学科体系1、地图学的定义是：地图学是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科学。46.K.A.萨里谢夫——模型论:J.L.莫里逊——信息论:多种语言制图技术术语辞典:ICA的定义:

地图学是用特殊的形象符号模型（地图图形）来表示和研究自然与社会现象的空间分布、组合和相互联系及其在时间中变化的科学。

地图学是研究空间信息图形表达、存贮和传递的科学。

地图学是根据有关科学所获得的资料（实地测量、航空摄影测量、遥感图像、统计资料等）进行有关地图和图形生产时，所进行的科学、技术和艺术全部工作的总称。

地图学是以地图信息传输为中心，研究地图的理论、制作技术和使用方法的科学。47.测量与地图学第一章现代地图学引论2、地图学的结构及学科分支

地图学由地图理论、制图技术和地图应用三个分支学科组成。地图学

┌─理论地图学│││││┼─地图制图学│││││└─应用地图学

数学地图学地图学概论地图符号学地图信息理论地图感受理论地图模型理论制图综合理论地图传输理论综合制图理论普通地图制图学专题地图制图学遥感制图学地图制印学地图的基本功能地图的评价地图分析理论与方法地图信息自动分析与处理地图应用48.3.现代地图学与3S技术的关系3S技术系指遥感(RS,RemoteSensing)、地理信息系统(GIS,GeographicInformationSystem)和全球定位系统(GPS，GlobalPositioningSystem)，属地球信息科学中的地学信息技术范畴。遥感技术的发展，给地图制图领域带来了深刻的变化。遥感图像具有多波段、多时相、多尺度、周期短等特性，为地图内容的修编与更新、专题地图的编制和影像地图的制作等提供了廉价而准实时的资料。计算机地图制图(ComputerMapping)极大地提高了地图制图的速度，使大量的制图工作者从烦琐的手工制图工作中解脱出来，提高了地图制作的技术水平，丰富了地图的内容，使地图由模拟地图迈入数字地图时代成为可能。

GIS是在计算机地图制图技术上逐渐发展起来的，它不仅继承了地图学中空间信息的传递功能，更强调了空间数据的分析、处理与应用。GIS是地图学在信息时代的发展，是地图学理论、方法与功能的延伸。GPS是随时随地无须通视的定位方法，为准确、快速地获取地面点的大地坐标值成为可能，提高了地图的空间数据质量。同样，地图学理论、原则和方法，在现代3S技术中，仍然是其基础和基本理论依据。

49.4、地图学与相关学科的关系地图科学测量学色彩学与美学地名学认知心理学符号学地理信息系统数理科学地球科学计算机与信息技术卫星定位与遥感技术图1-15现代地图科学与地学、数理科学及其他相关学科的关系50.第四节地图学的历史与发展1、中国古代地图的测绘2、国外地图学的发展3、现代地图学的进展51.地图学的历史与发展

1.中国地图学历史回顾⑴

古代地图作品介绍⑵近现代地图作品介绍⑶

中国地图学思想和理论成就52.世界最早的纸质地图

1986甘肃放马滩5号汉墓出土的西汉（公元前205年——公元8年）地图。

此地图是目前世界上最早的纸质地图，纸面平整光滑结构紧密，表面有细纤维渣，其原料为大麻，是西汉早期麻纸。

图上用墨线绘有山川道路。

53.54.⑴

古代地图作品介绍

从《山海经》

到荆轲刺秦王55.中国最早的古地图－汉代古地图长沙国深平防区地形图亦称长沙国南部地形图（西汉文帝），成图于公元前168年以前。比例尺约为1：180000，相当于汉代一寸折十里，地图幅面为纵96cm、横96cm。原图上本无名，因地图内容包含山川、道路、城镇等要素，故取名“地形图”。1973年12月发掘湖南长沙市东郊马王堆三号汉墓时出土。绢底彩绘，现藏于湖南省博物馆。56.西晋地图学家裴秀及其《禹贡地域图十八篇》

朱思本的《舆地图》与元代前的地图明代的各种地图及《郑和航海图》57.清代的实测地图《皇舆全览图》——由清康熙帝主持，中西方测绘人员合作，历经十年测制的中国第一部实测全国地图，采用经纬差各一度的梯形经纬网格，详细地表示了地形、水系、居民地间相对集团及其汉字名称，并在边疆地区加注满文。该图具有较高的精度，公元1717年成图(康熙五十六年)，公元1719年制成铜版(康熙五十八年)，52.5×77cm共41幅，比例尺1:1400000，现藏于北京图书馆。《皇舆全览图》（清内府一统舆地秘图局部，四排二号：山东半岛、辽东半岛）58.⑵近现代地图作品介绍《申报馆中国地图集》（1934）53幅36200地名《中国地势图》（1958）单幅《中华人民共和国自然地图集》（1965）222幅36万字《中华人民共和国自然地图集》（1999）540幅30万字115《中华人民共和国人口地图集》（1986）142幅36万字《中华人民共和国农业地图集》（1989）300幅36万字《中国城市地图集》（1992）2册幅40万字779页450城市《中国历史地图集》（1992）8卷300幅40万字70000地名《中华人民共和国国家经济地图集》（1993）265幅25万字《中华人民共和国国家普通地图集》（1996）248幅50000地名59.国家地图集系列60.⑶

中国地图学思想和理论成就中国汉代古地图杰出的西晋地图学家裴秀——“制图六体”贾耽、沈括、朱思本等对地图学的重要贡献西方科技引进，清代地图测绘进入新阶段61.测量与地图学第一章现代地图学引论2.国外地图学的发展

⑴

古代地图作品介绍

地图的起源陶片上的巴比伦地图古埃及绘在苇草上的金矿图62.托勒密世界地图——

在世界地图科学史上，古希腊的著名数学家、天文学家、地图学家托勒密（Ptolemy公元87－150年）占有重要的地位。他在前人科学成就基础上完成的巨著《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二世纪，左图是1486年的复制本。托勒密的地图是西方古代地图史上划时代的作品，地图上的一些概念，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。63.中世纪的大倒退——

“寰宇图”64.墨卡托世界地图

——探险时代最著名的地图学家荷兰的墨卡托（GerardusMercator1512－1594）于1538年绘制了第一张世界地图，这是从北极的角度俯视绘制而成。贴在他拥有的托勒密地图集内。65.⑵近现代地图作品介绍《国际百万分之一世界地图》800余幅《世界地图集》苏联，1954,1967(2th)283页19万地名《泰晤士世界地图集》（

TheTimesAtlasoftheWorld）英国1895—1985(7th)520页21万地名《新国际地图集》（TheNewInternationalAtlas）美国1982568页(地图320页)16万地名《新牛津地图集》（TheNewOxfordAtlas）英国1975,1978(2th)202页(地图107页)《世界国家地理图集》（NationalGeographicAtlasoftheWorld）美国1963，300页(地图116页)12万7千地名66.《泰晤士世界地图集》英国1895—1985(7thEd.)67.《瑞士国家地图集》（AtlasderSchweiz）瑞士1978，86幅(盒式散装)《加拿大国家地图集》（TheNationalAtlasofCanada）加拿大1974，254页(地图207页)《日本国家地图集》日本1977,1978(2th)365页(地图351页)《日本列岛地图集—卫星影象图》日本198722幅068.⑶

地学思想和理论成就

地图的起源古希腊及托勒密时代中世纪的大倒退——“寰宇图”地理大发现与地图的墨卡托时代实测成图与专题地图的发展69.测量与地图学第一章现代地图学引论3现代地图学进展（1）现代地图及其制作的发展70.专题制图领域的发展与拓宽

1)由单一分析性专题制图向综合性制图与系统制图方向发展;

2)由基础性专题制图向深层次与实用性专题制图方向发展;

3)由区域性与全国性专题地图向全球性和世界性专题地图方向发展.数字地图在地图生产中的广泛应用

目前，发达国家的大比例尺地形图、地籍图已经全部采用了数字测图与编图技术，实现了各级比例尺地形图数字测绘与适时更新，同时扩大了地形数字信息产品的应用范围。最近10多年，国际上一些公司不断研制出高精度、高速度、大幅面的新型数字化与绘图装置，如数字化仪、扫描仪、激光绘图仪、喷墨打印机等。这些都大大促进了数字制图的发展与规模化生产。

71.电子地图与地图集信息系统的迅速发展电子地图集是近10多年出现的以光盘为介质，通过视屏显示的地图集形式。它具有开窗缩放、动态显示、查询检索、统计分析、叠加/缓冲等空间分析、面积量算等多种功能。具有制作周期短、成本低、功能强等优点，再加上图形、图象、数字、文字、语音、动画等多媒体技术应用，因此得到迅速推广并展示出广阔前景，现在还在迅速、持续发展之中，系统软件也由无到有，并逐步完善起来。地图电子出版系统的推广应用90年代国际上推出了几种地图电子出版系统(ElectronicPressingSystem,

简称EPS),并已在地图设计与生产部门广泛使用，取代了传统复照、翻版、分涂、打样等工艺，这些地图电子出版生产系统都实现了地图设计、编辑和制版一体化处理。我国在该领域也紧追世界先进水平，1992年中国地质大学研制出彩色地图编辑出版系统(MapCAD),

1996年北大研制出方正智绘地图编辑出版系统，标志着我国计算机制图技术与彩色地图出版技术达到了国际先进水平。地图电子出版系统从根本上去掉了传统的地图清绘和地图制版工作，精度和综合效率得到了极大提高，地图印刷质量改进很大，成本则降低很多。计算机制图与电子出版系统一体化的实现，是地图学领域的重大变革，具有重大社会与经济效益。72.地图学新概念与新理论研究的不断深入20世纪70年代初至80年代中期，在国际上提出了地图学的一些现代理论，主要有地图信息与传输论、地图模拟与模型论、地图认知与感受论、地图符号（语言）学及地图学的结构体系等，并对这些理论进行了深入的研究和探讨。国际地图学协会(ICA)在70年代建立了地图学传输委员会，后又在1987年专门建立了地图学定义与概念工作组，以便对信息时代的地图学定义和概念进行系统深入地研究。近10多年ICA还成立了10个新的委员会，如理论地图学委员会、可视化与虚拟环境委员会、星球制图委员会、地图概括委员会、地图Internet委员会等。近几年国际上还对科学计算可视化、地图自动概括（也可称地图自动控制）、空间数据标准化、地图认知与认知制图、数字地图分析与应用、虚拟地理环境等问题开展了深入与卓有成效的研究。现代地图与地图学的新概念新理论被提了出来并得到深入研究,崭新的现代地图学学科体系已经形成并将逐步完善。73.现代制图技术的发展：手工制图光学与机械制图光化学技术的应用----航空摄影与照相技术计算机制图74.

现代地图学理论研究①地图信息论②地图信息传递论③地图感受论④地图符号学⑤地图模型论⑥地图认知理论⑦综合制图理论75.（2）.未来地图学展望（1）制图与用图的技术方面

未来地图制图与分析应用的技术将会随现代信息技术、空间技术、3S技术与计算机技术发展得到全面提升。

1)空间数据库技术将链接数字制图和3S技术,成为地球空间信息技术或者称数字地球技术;