地图学导论.doc

第一章导论 1－1.地图的基本概念 1-1地图的基本特征和定义 特征 1.遵循一定的数学法则；即具有可量测性。 量测性由于采用特殊的数学法则而产生的可量测性。 地球表面是不可展开的曲面。将球体面投射到平面上，是用地图投影（图1-7）特殊的数学法则解决的。 它是构成地图的数学基础（经纬线、直角坐标网）。使地图具有足够的精度。 2.具有完整的符号系统；即具有直观性。 直观性 由于采用了专门符号（图2-20）表示事物的特殊方法，使地图具有直观性。 地图不是地面物体形象的简单缩小，是用符号实现的，这是地图符号。 主要优点 1、大大的简化了物体的图形 2、能根据需要显示那些小而重要的物体 3、能显示出相互重叠的物体和现象 4、能显示事物的质量特征 5、能显示出不能直接看到的自然和社会现象 3.经过科学概括；即具有系统性、总结性，也称一览性。 3）一览性 由于制作过程中采用了制图综合（图6-19）手段，使地图具有一览性。 地图要经过选择，舍去次要的突出主要的，概括出景观的基本特征。 4.是地理信息的载体即可记载性。 可记载性由于地图种类的增多，数量上的扩大，使地图可以记载事物的发展变化。 同一幅地图上，可以显示出河流从幼年到老年期的变化、各种历史事件的变迁过程等，使地图成为科学研究的工具。 定义 过去对地图的定义 地图是根据一定的数字法则，使用专门符号，通过制图综合将地球表面缩绘到平面上的表象。它反映各种自然和社会现象的空间分布、组合、联系及其在时间中的变化和发展。 地图的一系列变化 1、地图不再把用地图符号表示事物作为唯一的方法。 可用影像地图甚至数字的形式来存储和表示地图。 例如，用于巡航导弹的数字地图贮存在磁带中，使用时不需显示图形。 2、地图正在由“纸质”地图向“无纸”地图 转变。 地图不仅可以印制在纸张上，也能进行屏幕显示。 3、地图不再单纯描绘地球表面。由于航天技术的发展，地图描绘的对象从地球扩展到其它星球。 4、更加强调制图对象的空间联系和随时间的变化。 目前对地图定义的几种观点 u 有人主张注重地图的表现形式及读者感受； u 有人主张更加注意制图工艺的影响； u 有人则主张从信息的角度来解释地图； u 有人主张从常规地图出发，注重其内容及其与地理科学的联系； u 有人提出地图是客观世界的模型，是空间（环境）信息的载体，地图适应于人的图形感受能力。 目前地图定义的几种主流表述 l 地图是遵循一定的数学法则，将客体（一般指地球，也包括其它星体）上的地理信息通过科学的概括，并运用符号系统表示在一定载体上的图形，以传递它们的数量和质量在时间与空间上的分布规律和发展变化。 地理学派主流观点（如蔡孟裔等） l 地图是用符号表示的地面的概括化了的图形，它必须经过数学变换来建立在平面上，地图作为人们认识和研究客观存在的结果，可以反映各种自然、社会现象的空间分布，也可当作人们认识和研究客观存在的工具，去获取新知识。我国地图学派 l 地图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。测绘学派主流观点（如ICA国际制图协会） 总括现代地图已经或将要发生的变化，可以看出，地图将逐渐成为形象地描绘人们所认识的客观世界的一个象征性的术语，而不一定再是一种固定的形式。 1.2地图的构成要素 1．3地图的简要制作过程 1.实测成图 图根控制测量 碎部测量 绘制成图 制印 2.编绘成图 地图设计 编绘 清绘 制印 3.计算机地图制图 输入前处理 数字化 计算机处理图形输出制印 4.遥感资料成图 资料准备 图像处理 图像镶嵌 图像判读 地图要素转绘 地图整饰地图 制印 利用遥感资料成图是从小比例尺影像经过适度放大形成相对较大比例尺影像后成图。 早期的遥感制图仍属于传统的编图过程。 目前的遥感制图已经可以从图像处理起一直到进入制印地图之前，都可以运用计算机实现。与地理信息系统有机结合而成为计算机编制地图工艺的组成部分。 5.航空摄影成图 高空摄影 野外控制测量 室内控制加密 像片纠正 像片镶嵌 立体测图 实地调查 清绘整饰成图 1－2 地图学的定义及科学体系 2.1地图学的定义 地图学早期隶属于地理学的范畴，17世纪以后，由于大规模三角测量的出现，测量学崛起,地图学又归属于测量学，20世纪初脱离测量学成为独立的科学体系。 地图学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。地图学是关于地图的科学 2.1地图学的结构及科学分支 数学制图学、地图编制学、地图制印三个分支学科组成。 后来又增加了两个分支地图概论、地图整饰学、发展成为五个分支。 现代地图学是由对地图理论研究、地图制作方法与技术、地图应用这三个学科所组成。 2.2地图学与相关学科的关系 与测量学关系密切 1.大地测量导出地球形状和大小数据，建立了控制网； 2.地形测量和摄影测量提供了精确而详尽的实测资料,使地图学资料的来源。 地图学研究设计的地图投影系统、地图符号系统，地图的理论和技术方法等，使测量成果的表达方法更完善。 2．与地理学关系密不可分 地理学是研究地理环境的科学。 地理学为地图学提供了认识和反映地理环境规律的知识基础，不懂得地理学就很难正确用图形显示各种地理现象的分布规律、无法表达地理研究成果。 地图学是地理学的第二语言，是更重要的语言。 3．与数学的关系 数学是地图学的基础。 地图投影,制图综合指标的选取、定量分析制图资料无不与数学发生联系。 数学分析、数理统计、线性代数、图论、模糊数学、拓扑学等数学分支在地图学中的应用，将是地图学走向现代化的必要条件之一。 4.地图学与地名学 地名学是研究地名的起源、分布、演变及其应用的科学。 地名既是地图上的一项主要内容，又是表示地图内容的一种重要手段。 地图学研制的地图，为地名提供了按空间位置排序的“登记处”，成为地名的一种空间和历史的载体，许多鲜为人知的已成为历史的地名，因地图得以保存千古，继续为研究自然环境的变迁提供地理信息。 5.与美学的关系 美学是美的一般规律与原则的科学。 美学日益渗透进地图,地图的艺术美,科学美,形式美已成为评价地图质量的 标准，在地图制作中强调地图的美学属性，是为了突出地图的主题，增加地图对读者的感染力 6.地图学与色彩学 色彩学是研究色彩的属性、调和、配合、感受效果和染色方法的一门科学。 色彩已成为现代地图符号的构成要素之一，在地图上应用色彩可以提高地图的科学性和表现力，能简化符号的图形，提高地图的视觉效果，增强地图的易读性，丰富地图内容，使地图更加美观、实用。 遥感技术提高了信息的质量和数量，形成了新的成图方法。 计算机技术提高效益，效率，是地图学现代化的标志。 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。 1－3 地图的历史与发展 3.1 地图学历史回顾 1）我国地图学的历史回顾 1.地图的萌芽可追溯到4000年前或更早。 2.是世界上最早拥有地图的国家之一。有著名的地图学家和高水平的作品. 3.近代，因外侵内腐，国势日衰，致使我国地图制图技术落后于西方国家。 2）国外地图学的发展 1.最古老的原始地图是巴比伦地图，距今4500余年。 2.希腊学者托勒密（公元87－160年），编写了地图学指南，阐述了地图理论，创造了球面投影和普通圆锥投影。 3. 16世纪荷兰地图学家墨卡托采用等角柱圆投影绘制航海图，把等角航线绘制成直线，对西方地图学的发展产生巨大影响。 17世纪以来，由于社会的需要，平板仪及其它测量仪器的发明，测绘精度提高，地图广泛应用，平板印刷用于地图，促进了地图学的发展。 20世纪初飞机出现，出现航空摄影测量，加上彩色印刷技术、刻图法、计算机自动制图、遥感卫星图像编制地图等新技术、新手段的相继出现，使地图提高到一个新水平。 3.2 现代地图学的发展与展望 1．现代地图学的理论研究 1地图信息论研究地理环境信息的变化利用的理论。 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里、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。 5地图模型论用模型法来认识地图的性质，解释地图的制作和应用的理论。 6地图认知理论研究人类如何通过地图对客观环境进行认知和信息加工，并弄清楚地图设计制作的思维过程及其描述的理论。 7综合制图理论研究制作综合地图的理论与方法。 1－4 现代地图的作用与类型 4.1 地图的功能 4.1.1认知功能 1可以组成整体、全局的概念 2获得物体所具有的定性及定量特征 3建立物体与物体，或现象与现象之间的空间关系 4易于建立正确的空间关系 4.1.1模拟功能 地图可以模拟现实世界的某一特征，成为其一种模型，可以作各种测量和分析；还可以作为一种时空模型，在科学预测中发挥作用。 4.12信息的载负和传递功能 地图能容纳和存储的信息量十分巨大，是空间信息的理想载体；地图也是空间信息十分良好的传递工具。 4.2 地图的应用 1.地图在科学研究中的应用 1研究确定野外考察路线和考察点 2研究现象的分布规律 3分析现象的相互联系 4分析现象的动态变化 5综合评价自然条件、土地资源和环境质量 6进行预测预报 2.地图在国民经济建设中的应用 1进行区划和规划 2进行资源勘查、设计与开发 3进行地籍管理、土地利用和土壤改良 3.地图在军事上的应用 1提供战区地形资料 2提供战区兵要资料 3提供实地勘察工具 4为国防工程的规划、设计和施工提供地形基础 5提供合成军队作战指挥的共同地形基础 6提供导航依据 7提供战略、战术和战果图的标图作业基础。 4.3 地图的类型 1.按地图的内容分类 1普通地图 i.地形图 ii.地理图 2专题地图 2.按制图区域分类 1星球图、地球图 2世界图，大州图，大洋图，半球图 3国家及其下级行政区划地图 4局部区域地图，如海域图、海湾图、流域图 3.按比例尺分类 国家测绘部门将15千、11万、12.5万、15万、110万、125万、150万和1100万8种比例尺地形图规定为国家基本比例尺地形图。其中 大比例尺地形图15千～110万 中比例尺地形图125万和150万 小比例尺地形图1100万 4.按地图的用途分类 军用图、民用图、教学图、航空图、航海图、交通图、旅游图、规划图、邮政通讯图、参考图。 5.按地图的使用方式分类 1桌图 2挂图 3屏幕图 4携带图 6.地图按其他标志分类 1按感受方式分类视觉地图、触觉地图 2按结构分类单幅、多幅、系列图和地图集 3按维数分类二维、三维 4按历史年代古地图、历史地图、近代地图、现代地图 地图学的发展 计算机的普及应用 使制图逐步从传统的手工转到计算机辅助成图。 这种转变，对地图制图的发展都产生了巨大的影响。 数字地图和电子地图的出现 由于互联网（Internet）和万维网（World、Ｗide、Web）技术的产生和发展，为地图制图的发展提供了新的机遇。 需求促进发展 随着社会经济的发展，地图深入社会的各个角落。地图的需求越来越广，滲入各个领域，地图图种不断增多，地图已经不局限于地形图和有限的专题地图。地图正由供应驱动转变到需求驱动。 从地图作用角度 地图开始是作为空间数据的传输工具而出现的。空间信息和相关信息抽象地表达成为地图，再以不同的介质提供给使用者使用。开始，地图是最终产品。但随着GIS的产生和发展，国家空间数据基础设施（Nation Spatial Data Infrastructure）的构建等，地图也不再是一种最终产品，而变为一种中间产品。而且它是人们探索空间数据及与空间数据相联接的各种数据的桥梁 从作者和读者关系角度 目前,制图者和使用者是分离的。地图往往不能满足使用者的要求。这将导致部分使用者希望自己制作地图，这种趋势被称为“地图制作平民化”.这种趋势是受到一些条件的限制的.1.要有足够的空间数据，2.要有完善的管理机制，实现数据的共享；3.要有适合的可视化空间数据的处理工具。 从技术角度 如今，一个制图者不但要具备扎实的地图制图理论和丰富的地图设计技巧，而且还应该具备计算机技术，特别是对于计算机技术的快速发展，一个制图者要有不断接受新知识的能力。对于一个制图者，地图制图理论、地图设计经验、计算机技术三者必不可少。 从地图生产方式角度 过去地图的生产都是手工完成的，从总体设计、资料收集、编稿图的完成、到印刷工厂的照相、翻版、制版和印刷。生产周期长、费用高，并且编辑、修改和更新都十分困难。 现在互联网和万维网技术的应用及其技术的快速发展，诞生了一种新型地图制图方式探索地图制图, 使用者可以上网查询空间信息和相关信息,制作地图。 从地图发行的角度 1．纸张或图集的形式生产周期长，更新慢，费用高； 2.电子地图可以使用磁盘、光盘作为地图的传媒，改变了传统的地图发行方式，但还是不能实时更新； 3.互联网和万维网技术的应用和发展，为数据的实时更新和数据共享创造了机会。 从信息表达角度 1.传统的地图是以静态的符号表达地表信息和相关的信息。 2.当代的地图已经不再局限于静态信息的表达，可以利用声音、图象、动画、视频和虚拟现实技术等多种技术实现信息的表达。 从信息构成的角度 1.传统地图只能以地物的有限的属性进行符号化，无法反映太多的地物属性，只能通过系列专题地图形式解决. 2.电子地图中，属性数据可以得到充分的存贮表示，图形数据与多种属性数据可以方便地集成。