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第 2 章 地球体与地图投影第1节 地球体一、地球体的基本特征（一）地球体的量度公元前3世纪● 希腊学者亚里士多德认为大地是个球体。
● 埃拉托色尼对地球大小作了第一次估算。
● 这个角度约是圆周的1/50● 这个角度约是圆周的1/50(这个角度约是圆周的1/50)公元724—725年张遂（一行）组织测量计算得子午线上的纬度1°的地面距离约132 km ，比现代测量值约长21 km公元827年● 阿拉伯回教主Al Mamum （阿尔曼孟）推算出1°子午线弧长，比现代测量值只差1%。
17世纪后● 牛顿论证地球是一个椭球体。
● 清康熙年间天文–大地测量，实证地球不是正圆球。
● 法国1735年测量论证地球是椭球。
现代天文测量● 地球是一个极半径略短、赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近于梨形的椭球体。
圆周长圆周角＝弧长弧度50 赛伊尼的子午线长地球周长＝亚历山大到——地球体的自然表面地球的自然表面并不光滑平顺，珠穆朗玛峰（8 844.43 m）与马里亚纳海沟（11 034 m）之间的高差约达20 km。
由于地球的自然表面凸凹不平，形态极为复杂，难以成为测量与制图的基准面。
应寻求一种与地球自然表面非常接近的规则曲面，来代替这种不规则的曲面。
（二）地球体的物理表面地球不是一个正球体，而是一个极半径略短、赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近似的不规则椭球体。
寻找一种与地球自然表面非常接近的规则曲面，来代替这种不规则的地球面与重力方向相垂直，可有无数个曲面，每个曲面上重力位相等，重力位相等的面被称为重力等位面，即水准面。
理想水准面：它是一个无波浪、无潮汐、无水流、无大气压变化，处于流体平衡状态的静止海平面。
它没有棱角，没有褶皱大地水准面：以理想水准面作为基准面向大陆延伸，穿过陆地、岛屿，最终形成的封闭曲面。
( 它实际上是一个起伏不平的重力等位面，是逼近于地球本身形状的一种形体，称大地体)在实际测量中以似大地水准面代替大地水准面，两者在海洋上完全重合，在陆地上只在山区有2～4 m的差异。
第二章地球体与地图投影2.1 地球体一、地球的自然表面浩瀚宇宙之中地球是一个表面光滑、蓝色美丽的正球体。
事实上:通过天文大地测量、地球重力测量、卫星大地测量等精密测量，发现：地球并不是一个正球体，而是一个极半径略短、赤道半径略长，北极略突出、南极略扁平，近于梨形的椭球体。
二、地球的物理表面（一）大地水准面（一级逼近）假想将静止的平均海水面延伸到大陆内部，形成一个连续不断的，与地球比较接近的形体，其表面称为大地水准面。
它实际是一个起伏不平的重力等位面——地球物理表面。
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）。
三、地球体的数学表面（地球椭球体）大地水准面仍然不是一个规则的曲面。
因为重力线方向并非恒指向地心，导致处处与重力线方向正交的大地水准面也不是一个规则的曲面。
大地水准面实际上是一个起伏不平的重力等位面。
为了测量成果的计算和制图工作的需要，选用一个同大地体相近的，可以用数学方法来表达的旋转椭球体来代替地球。
这个旋转椭球是一个椭球绕其短轴旋转而成，其表面成为旋转椭球面。
椭球体三要素：长轴a（赤道半径）短轴b（极半径）椭球扁率f=(a-b)/a中国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）自1980年开始采用 GRS 1975（国际大地测量与地球物理学联合会 IUGG 1975 推荐）新参考椭球体系，并确定陕西泾阳县永乐镇北洪流村为“1980西安坐标系”大地坐标的起算点。
四、大地基准面（Geodetic datum）参考椭球体定义了地球的形状，而基准面则描述了这个椭球中心距地心的关系。
基准面是建立在选择的参考椭球体上的，且考虑到了当地复杂的地表情况。
《地图学》课程教学大纲Cartology一、课程基本信息（一）知识目标培养学生掌握地图学的基本概念、基本理论、基本技术和应用方法。
（二）能力目标使学生初步掌握地图设计制作的方法、步骤和地图产品输出和地图分析应用技能。
（三）素质目标培养学生具有大比例尺地形图测绘能力、地形图修测能力、阅读和应用各类地图的能力、编绘专题地图的知识等，以此为后续课程的学习打下基础。
— 1 —三、基本要求（一）了解现代地图学的科学概念和发展体系。
（二）理解地图的构成要素和基本特征，地图的分类系统和功用。
（三）掌握地图基本知识、地图投影等地图的数学基础、地图设计制作的方法、步骤和地图产品输出、专题地图的编绘制作及在环境资源分析中的应用四、教学内容与学时分配第一章导论2学时第一节地图的特征及定义知识点：地图的基本特征、地图的定义、地图的构成要素第二节地图的功能和分类知识点：地图的功能、地图的类型第三节地图的历史与现代发展（自学）第四节地图的成图方法知识点：实测成图法、编绘成图法第五节地图学的定义与相关学科知识点：地图学的定义、地图学的学科体系、与地图学相联系的学科本章小结重点：地图的基本特征和定义、地图的构成要素、地图的分类难点：地图的简要制作过程思考题：地图、地图学的定义；地图的基本特征、分类（按内容分类、按比例尺分类等）及功能；测制地图的方法；地图的构成要素作业：名词解释：地图学、地图、地理图、地形图、普通地图、专题地图1、地图具有哪些基本特征？2、简述地图的构成要素及其作用。
3、地图的分类建议教学方法：理论与实际结合，以实际应用为主— 2 —第二章地球体与地图投影6学时第一节地球体2学时知识点：地球体的基本特征、地理坐标第二节大地测量系统知识点：我国的大地坐标系统、大地控制网第三节地图投影4学时知识点：地图投影的概念、地图投影的变形、地图投影的分类、地图投影的选择第四节地图比例尺知识点：地图比例尺的含义、地图比例尺的表示、变比例尺本章小结重点：地图投影基本概念和地图投影方法难点：地图投影变化和地形图投影思考题：多圆锥投影的概念；普通多圆锥投影、等差分纬线投影、桑逊投影、彭纳投影的特点和应用；地图投影判别的方法；地图投影的选择依据；地图比例尺的含义、变化、表现形式和特殊比例尺作业：名词解释：地图比例尺、主比例尺、变比例尺、地图投影、长度比、长度变形、面积比、面积变形、方位投影、圆锥投影，圆柱投影1、如何理解地图投影对地图比例尺概念的影响？2、传统上地图比例尺表现为哪几种形式？3、地图比例尺的作用？4、地图投影变形分布的规律是什么？5、什么是变形椭圆？研究变形椭圆有何意义？5、地图投影按变形性质分为哪几类？各类投影有何特点？6、地图投影按构成方式分为哪几类？经纬网的构成有何特点？7、方位投影有何特点？适合何种区域制图？8、在实际航海中，为什么要把等角航线和大圆航线结合起来航行？— 3 —教学方法：理论与实际结合，以实际应用为主第三章地图概括2学时第一节概述知识点：地图概括的性质、影响地图概括的因素第二节地图概括的内容和方法知识点：选取、简化、夸张、符号化本章小结重点：地图概况的性质和地图概况的数量分析方法难点：开方根规律的应用思考题：地图概括的概念和意义；影响地图概括的因素；实施地图概括的步骤；.地图概括的基本方法作业：名词解释：地图概括、简化、移位/位移1、影响地图概括的主要因素有哪些？2、地图概括中分类的基本方法有哪些？3、在地图概括中简化的基本方法有哪些？4、在地图概括中夸张的基本方法有哪些？教学方法：理论与实际结合，以实际应用为主第四章地图符号化4学时第一节地图符号———地图的语言2学时知识点：地图符号的特征和功能第二节符号的分类与量表知识点：地理现象的空间维度及其符号化、属性特征度量标准及其符号化第三节符号的视觉变量知识点：视觉变量、视觉变量的组合第四节色彩2学时知识点：色彩的三属性、色彩的命名、地图用色设计第五节符号与图形的心理感受特点— 4 —知识点：图形视觉的心理效应第六节注记知识点：注记的作用、注记的设计本章小结重点：地图符号的分类和构成符号的视觉变量。
《地图与地图投影》课程教学大纲课程编号：课程名称：地图与地图投影课程英文名称：map and总学时：45学分：3课程类型：专业课开课专业：测绘工程专业本科生、地理信息系统专业本科生开课单位：地球探测科学与技术学院前置课程：《线性代数》、《高等数学》、《数字测图原理与应用》选用教材：祝国瑞主编：《地图学》，武汉大学出版社2003年6月第一版主要参考书：周占敖等主编：《地图学》，高等教育出版社第一版；廖克：《现代地图学》，科学出版社。
执笔人：王明常一、课程性质、目的与任务：《地图与地图投影》是测绘工程、地理信息系统的专业基础课。
本课程从地图的基本概念开始，逐步展开研究地图的表示方法，着重介绍各种地图的数学基础及其应用，包括各种地图投影的表象、变形与应用等。
通过本门课程的学习，测绘工程专业、地理信息系统专业学生应掌握地图学的基础理论；掌握数字地图的基本概念、理论与方法，以及电子地图、数字地图、网络地图、嵌入地图等。
二、教学基本要求：1．掌握地图学的基础理论；2．掌握地图的数学基础（常用的投影）；3．了解当代地图学的学科发展现状、趋势及目前研究的热点问题；4．注重培养学生的空间想象与思维能力，采用理论与实践教学相结合的方法，培养和提高学生分析问题和解决问题的能力。
三、各章节教学内容及学时分配：第一章地图的基本概念（4学时）§1－2理解地图的含义§1－2地图的内容与分类§1－2地图的功能及相关学科的关系§1－2地图的历史与发展教学提示：本章教学过程中，重点让学生地图的定义、特性。
使学生了解地图的内容与分类；目前国际上地图学研究的理论与进展等。
第二章地图的数学基础（20学时）§2－1地球的确形状与大小§2－2地球坐标系与大地控制点§2－3地图投影的基本概念§2－4方位投影§2－5圆锥投投影§2－6圆柱投影§2－7地图投影的应用§2－8地图的分幅与编号教学提示：本章教学过程中，重点让学生掌握地图投影的定义、分类，圆锥投影、圆柱投影、方位投影，地图投影的应用以及地图的分幅与编号等，了解常用的地图投影及其变形特征。
