地图学课件 现代地图与现代地图学79页PPT

2019/4/23
交通与测绘学院测绘系地理信息教研室
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第一章 地图与地图学概述
四、现代地图的作用与类型
一）地图的功能
地图的功能从总体上可以归纳为以下几 方面： 1、认识功能 2、模拟功能 3、信息的载负和传递功能
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第一章 地图与地图学概述
二）地图的类型
2） 图解分析
3） 量算分析
4） 解析分析
六、地图简史（自学）
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第一章 地图与地图学概述
§1-2 地图学的定义及学科体系
一、地图学的定义
它是以地图信息传递为中心的，探讨地图的理 论实质、制作技术和使用方法的综合性科学。
1、人们对地图的认识 2、地图学定义的发展
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第一章 地图与地图学概述
2）地图信息传递论：研究地图信息传递过程和方法 的理论。
3）地图感受论：研究地图视觉感受的基本过程和特 点，分析用图者对图像感受的心理、物理因素和地图 感受效果的理论。
4）地图符号论：研究作为地图语言的地图符号系统 及其特性与使用的理论。它着重研究符号与符号之间， 符号与表示对象之间，符号与使用者之间的关系。
数字地图 : 存储于计算机可识别的介质上 , 具有确定
坐标和属性特征,按特殊数学法则构成的地理现象离 散数据的有序组合。
电子地图：数字地图经可视化处理在屏幕上显示出
来的地图。
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第一章 地图与地图学概述 二、地图的构成要素

普通高等教育“十一五”国家级规划教材
新编地图学教程
（第二版）
电子教案
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
第 10 章 地图分析
第 10 章 地图分析
第1节 地图分析的数学方法 第2节 地图分析的作用 第3节 阅读分析 第4节 图解分析 第5节 复合分析 第6节 地学信息图谱
《新编地图学教程》（第二版） 第10章 地图分析
地图是空间信息的模糊集合。 模糊综合评判：在一个准备评判的对象集内，对每一个对 象赋予一个评判指标，按评判指标的大小进行对象排序，以判 定最佳对象。
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《新编地图学教程》（第二版） 第10章 地图分析
第 1 节 结束 13
第 10 章
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
新编地图学教程
（一）单幅地图
从地图的动态表示符号中获取要素动态变化的信息。 定点符号的扩张、动线法。 同一要素的不同范围界线。
制图对象动态变化的表达
《新编地图学教程》（第二版） 第10章 地图分析
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第2节 地图分析的作用 三、研究现象的动态变化
（二）多幅地图
研究空间信息在 位置、形状、范围、 面积等方面的变化。
张宏敏《数学在地图分析中的应用》：
地图分析是指将地图作为空间模型，采用各种方法对客 观现实（现象）进行分析，从而使地图用户从地图上获取所 需要的信息。
《新编地图学教程》（第二版） 第10章 地图分析
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第1节 地图分析的数学方法
第10章 地图分析
一、地图上采集数据的统计抽样
从总体中抽取部分样本进行研究。 抽样结构：点抽样、线抽样、面抽样。 用于面状分布地图。 常用抽样方法：随机抽样、系统抽样。

航天遥感 航空遥感 近地面遥感
按传感器的工作波段不同 按具体的应用目的不同
可见光与近红外遥感 热红外遥感 微波遥感
环境
1.2 遥感的特点及其应用领域
遥感的主要特点：
⑴ 宏观性和综合性 ⑵ 多波段性 ⑶ 多时相性
§2 遥感信息的制图应用
2.1 遥感制图的信息源
第七章 遥 感 制 图
§1 遥感概述 §2 遥感信息的制图应用 §3 卫星影像图和卫星影像地图 §4 从影像生成专题地图 §5 遥感系列制图
遥感制图是指利用航天或航空遥感图 像资料制作或更新地图的技术。其具体成 果包括遥感影像地图和遥感专题地图。
遥感影像，因现势性强，可作为新编 地形图的重要信息源。
1.目视判读 2.计算机自动识别与分类
1.目视判读
2.3 遥感图像的专题信息提取
常用方法
直接判定法 对比分析法 逻辑推理法
工作程序
判读前的准备工作 建立判读标志 室内判读及野外验证
2.3 遥感图像的专题信息提取
2.计算机自动识别与分类
计算机自动识别，又称模式识别，是将经过 精处理的遥感实验数据，根据计算机研究获得的 图像特征进行的处理。具体的方法有：
TM1
0.45-0.52
蓝
对叶绿素和叶色素浓度敏感，用于区分土壤与植被、落叶林 与针叶林、近海水域制图
TM2 0.52-0.60 绿 对无病害植物叶绿素反射敏感
TM3 0.63-0.69 红 对叶绿素吸收敏感，用于区分植物种类
TM4 0.76-0.90 近红 对无病害植物红外反射敏感，用于生物量测定及水域判别
粗处理是为消除传感器本身及外部因素的影响所引 起的各种系统误差而进行的处理。 精处理是指为进一步提高卫星遥感图像的几何精度 而进行的几何校正和辐射校正，以满足专题制图的 要求。

➢地学基础的拓展
基础地理：特大比例尺的地图内容越来越详细， 已拓展到无所不包的地步。
地球科学：拓展到了地球系统科学下面其他许 多相关学科与领域。
与地学相关的科学：已拓展的学科领域有空间 科学、资源环境学、生命科学等。
• 地图功能及其现代拓展
信息载负功能 信息传输功能 地图模拟功能 地图认知功能
地图功能的扩展与制图对象的分析研究
• 符号系统特性的现代拓展 由手工制作修改难到机器生成图形符号库
色彩库、地名库调用易； 由单一平面静态符号到多维动态符号； 由视觉符号到听觉、触觉等多感觉符号。
• 制图综合特性的现代拓展
地图内容由手工综合到 半自动/自动综合；
• 地图内容的构成要素及其现代拓展
数学要素 地学要素（内容要素） 辅助要素
西晋地图学家裴秀《禹贡地域图十八》
元代朱思本的《舆地图》
明代罗洪先的《广舆图》及茅元仪《郑和 航海图》
清代的实测地图《皇舆全览图》
《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）
——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 1:1 400 000，现藏于北京图书 馆。
—— 全数字式地图生产（90年代全部应用） —— 电子地图(集)的出现 —— 网络地图的出现
—— 制图专家技术 —— 虚拟现实技术（VR技术）
动画1 动画2 动画3

第3章 地图投影
§1 地图投影的概念 §2 地图投影的分类 §3 常用的地图投影 §4 大型GIS中的地图投影 §5 我国基本比例尺地形图投影 §6 地形图的分幅与编号
现代地图学基础 第3章 地图投影
§5 我国基本比例尺地形图地图投影
我国地形图的投影，除1：100万比例尺地形图采用国际投影 和等角圆锥投影外，其余都采用高斯—克吕格投影。
3、高斯投影的变形
• 当l＝0时，μ＝1，即中央经线上没有长度变形； • 同一纬线上长度变形随经差的增大而增大； • 同一经线上长度变形随纬度B的减小而逐渐增大，在赤道处为最大； • 长度变形恒为正值，即除中央经线外，其他线段投影后均变长； • 由于cosB小于等于1，其平方值随纬度变化很小，而μ与经差l平方成正比 ，故离开中央经线越远变形增长越快。因此，当将高斯投影应用于地形 图数学基础时需要按一定经差分带投影。
4、了解平面子午线收敛角定义与基本算法
现代地图学基础 第3章 地图投影
§5 我国基本比例尺地形图地图投影
5.4 高斯投影的邻带坐标换算
1、方法原理
利用高斯投影正反算公式进行邻带坐标换算的实质是把椭球面上的大地 坐标作为过渡坐标。
2、换算精度评价
利用上述方法进行坐标邻带换算，理论上最简明严密，精度最高，通用 性最强，它不仅适用于6°与6°带，3°与3°带以及6°与3°带互相之 间的邻带坐标换算，而且也适用于任意带之间的坐标换算。虽然计算的 工作量稍大一些，但当使用电子计算机时，由于本法的通用性和计算的 高精度，它自然便成为邻带坐标换算中最基本的方法。
5.1 1:100万地形图投影 5.2 1:50万及其更大比例尺地形图采用投影
现代地图学基础 第3章 地图投影
§5 我国基本比例尺地形图地图投影

2.模拟功能
模型与它表示的对象具有相似性，模型可以有物质模型 与概念模型之分。
物质模型是 比较容易理解 的，因为地图 特别是表示各 种基本地理要 素的普通地图， 可以直观地感 受到是制图区 域的一种实体 模型。
概念模型是对实体 的一种概括与抽象， 它又可分为形象模 型与符号模型。形 象模型是运用思维 能力对客观存在进 行的简化与概括； 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。地图兼具 这两方面的特点， 被视为是一种形象符号模型。
作为一种时空模型，地图在科学预测中发挥重要作用，如气象 预报、灾害性要素的变迁及过程预测。
3.信息的载负和传递功能
地图能容纳和贮存的信息量是十分巨大的，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 律的信息。
它是保证地图具有可量性、可比性的基础。地 图的数学要素主要包括地图投影、坐标系统、比例 尺、控制点等。
3.整饰要素 它说明地图编制状况及为方便地图应用所必须
提供的内容，其要素包括：图名、图例、地图编号， 编制和出版地图的单位、时间，主要编图过程及参 数。辅助要素也是保证地图完整性及地图使用中不
可缺少的部分。
二、地图编号
是每个图幅的数码标记，具有系统性、逻辑性、不重复性 自然序数编号：将图幅由左上角从左向右，自上而下用自 然序数进行编号。 行列式编号：将区域分为行和列，可以纵向为行，横向为 列，也可以相反。分别由字母或数字表示行号和列号，一个 行号和一个列号标定一个唯一的图幅
三、地形图的分幅与编号
为了保管和使用方便，每一种基本比例尺地形图 都规定有一定的图廓大小，每一幅图都具有相应的 号码标志，这项工作叫地形图的分幅和编号。（我 国1：10万 7000幅； 我省1：1万 8090幅）

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。
中国国家经济地图集电子版
中国国家普通地图集电子版
2. 模拟功能
3. 信息的负载与传递
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。
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）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

地图学基本知识
地图学原理与方法
第一章 导论
§1 地图的相关概念 §2 地图分幅和编号 §3 地图学的定义及学科体系
地图学原理与方法
第一章 导论
古代地图
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。 这个最普通的工具就是地图。
比例尺
表示实地面积（Km2）
1:5000 1:1万 1:2.5万 1:5万 1:10万 1:25万 1:50万 1:100万
5 20多 110多 450多 1800 16000 64000 255000
地图学原理与方法
第一章 导论
1.3 地图的分类
1.3.4 其他方式
按使用方式划分：桌面用图、挂图、小图册、屏幕地图 按材质划分：纸质、丝绸、石质、木质、塑料等 按外形划分：平面、三维、球形 按结构划分：单幅、多幅、系列图、地图集 按幅面大小：对开、全开、微缩地图 按地图图型：分布图、区划图、等值线图、统计图、网格图
七世纪中叶的亚洲（唐朝）
地图学原理与方法
第一章 导论
现代地图
地图学原理与方法
第一章 导论
地图学原理与方法
第一章 导论
由以上地图展示可知，人类以地图作为认识客观 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。
地图学原理与方法
第一章 导论
2.3 我国基本比例尺地形图分幅编号
地图学原理与方法
第一章 导论
地理信息基本概念
• 数据与信息 • 数据(data)——指某一目标定性、定量描述，包括

在地理学研究及地图学 的小比例尺制图中，通常将 椭球体当成正球体看，采用 地心经纬度。
新编地图学教程 第2章 地图的数学基础
2.2 中国的大地坐标系统
1.中国的大地坐标系 1980年以前：1952年前采用海福特（Hayford）椭球体
1953—1980年采用克拉索夫斯基椭球体（坐标原点是前 苏联玻尔可夫天文台）
新编地图学教程 第2章 地图的数学基础
大地水准面的意义
1. 地球形体的一级逼近：
对地球形状的很好近似，其面上高出与面下 缺少的相当。
2. 起伏波动在制图学中可忽略：
对大地测量和地球物理学有研究价值，但在 制图业务中，均把地球当作正球体。
3. 重力等位面：
可使用仪器测得海拔高程（某点到大地水准 面的高度）。
Polar Axis
Equator
b
a
Equatorial Axis
f = —aa-—b = —63—781—63377—8-16—3375—67—52.—3
South Pole
—1f = 298.257
对 a，b，f 的具体测定就是近代 大地测量的一项重要工作。
新编地图学教程 第2章 地图的数学基础
1980年选用1975年国际大地测量协会推荐的参考 椭球： ICA-75椭球参数
a = 6 378 140m
b = 6 356 755m
f = 1/298.257
新编地图学教程 第2章 地图的数学基础
2.2 中国的大地坐标系统
2.中国的大地控制网
由平面控制网和高程控制网组成，控制点遍布全 国各地。 平面控制网 : 按统一规范，由精 确测定地理坐标的地面点组成， 由三角测量或导线测量完成，依 精度不同，分为四等。

定 有 40
个
3(n+1) 3 × 41
数
Q3
=
——— 4
=
———— 4
=
30.75
按内插法计算各分 位数的数值
现代地图学教程 第4章 地图符号与内容表达
X1 = N10 + ( N11 -N10 ) × 0.25 X2 = N20 + ( N21 -N20 ) × 0.5 X3 = N30 + ( N31 -N30 ) × 0.75
现代地图学教程 第4章 地图符号与内容表达
§2 地图符号图形、色彩与注记
2.1 地图符号图形——符号图形设计
2、定位精确性
各类符号应能精确地表示地面事物的位置，凡能依比例尺表示的，按其 水平投影的周界以实线、虚线或点线表示之；不能以比例尺描绘的，也 应保证表达该地物实际位置的主点或主线，以便进行量算，或在数字化 采点时作依据。
1、点状符号的构图与设计
点状符号代表点状地物的分布，在图上所占面积相对较小，几何符号、 象形符号、透视符号、文字符号都是点状符号。 在点状符号的设计中，常考虑视觉变量、组合和反衬等。
现代地图学教程 第4章 地图符号与内容表达
§2 地图符号图形、色彩与注记
2.1 地图符号图形——符号构图设计
1、点状符号的构图与设计
（2）尺寸变量：是组成不同形状的符号在量度上的变量，衡量尺寸变量 要从几何面的直径、长、宽、高和面积等多方面作比较。
现代地图学教程 第4章 地图符号与内容表达
§1 地图符号分类、变量与量表
1.2 地图符号变量与量表——基本变量
1、静态符号的基本视觉变量
（3）方向变量：是指一个长形符号的方位变化或对有关参考系统具有明 显定位的一些符号的排列。表征这种变量的参考系统有地图的坐标系统 、方格网或图形基线指向的细分。