新编地图学教程总结.doc

中国大地坐标系：1954北京坐标系、1980西安坐标系
高程系统：1956年黄海高程系，水准原点高程H=72.289m、1985青岛国家高程基准水准原点高程H=72.2604m
平均海平面：黄海平均海平面
第一章 导论
地图的基本特征：地理信息的载体、数学法则的结构、有目的的图形概括和符号系统的运用。

地图的定义：地图是遵循相应的数学法则，将地球（也包括其他星体）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空间和时间上的分布规律和发展变化。

构成要素：图形要素、数学要素、辅助要素、补充说明。

地图的功能：①地图信息的载负功能；②地图的传递功能；③地图的模拟功能；④地图的认知功能。

地图学是以地理信息可视化为核心，探讨地图的理论实质、制作技术和使用方法的综合性科学。

地图的类型：①按尺度划分，大比例尺、中比例尺、小比例尺；②按区域范围划分，星球图和地球图；世界图、半球图、大洲图和大洋图；国家图、下属行政区地图；局部区域图；③按地图的图型划分，普通地图（分为地形图和地理图，前者较详细，后者较概略）和专题地图；④按地图维数划分，二维平面地图和三维立体地图；⑤按其他指标的分类，用途、语言种类、历史年代、出版和使用方式。

国家8种基本比例尺地形图：1:100万、1:50万、1:25万、1:10万、1:5万、1:2.5万、1:1万、1:5千。

裴秀，“一分为十里、一寸为百里”，一里=500m，十里=5000m，一寸=3.33…cm。（P13）

地图的成图方法：①实测成图（在现场或记录载体上，利用各种测量设备、采用不同方法进行测量作业，将成果缩小绘制在介质上的过程），分为野外地形测图和摄影测量成图（我国国家基本比例尺地形图都采用摄影测量方法进行）；②编绘成图（根据各种制图资料，以室内作业为主制作地图的过程，属于地图编制）分为常规编图、遥感制图（利用航空和卫星数据进行各种地图编制的过程）、数字制图（应用计算机和图像输入、显示和输出设备，在制图软件的支持下，模拟手工作业各阶段进行地图设计和原图编绘的成图方法）。

1.野外地形测图过程：
大地控制测量→加密控制网→展绘控制点→碎步测量→符号化→清绘→地图复制。
2.常规编图过程：
资料收集、分类与区域特点分析→地图设计→原图编绘→出版前准备→地图制印。
3.遥感制图过程：
①地图数据→地图制作→
②遥感数据→图像增强、几何纠正、图像解译→专题编辑、矢量化→
①+②→普通、专题地图→地图复制
4.数字制图过程：
数据数字化，输入→程序设计或制图软件计算机→编辑设计→符号化→输出图形。

第二章 地球体与地图投影
大地坐标系：1954北京坐标系（采用克拉索夫斯基椭球体）、1980西安坐标系（采用1975IUGG椭球体）
高程基准面：1956年黄海坐标系、1985国家高程基准。

大地控制网由平面控制网和高程控制网组成。
导线测量是把各个控制点连接成连续折线，然后测定这些折线的边长和水平角，最后根据起算点的坐标和方位角推算其他各点坐标。
地图投影的变形表现为长度（距离）变形、角度（形状）变形和面积变形。

地图投影分为一、（构成方法）①几何投影，方位投影(以平面作为辅助投影面，使球体与平面相切或相割，将球面上的经纬网投影到平面上而构成的一种投影)、圆柱投影、圆锥投影（正轴方位投影，即投影面与地轴相垂直；横轴方位投影，即投影面与地轴相平行；斜轴方位投影，即投影面与地轴斜交）；②非几何投影，伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影、多圆锥投影。二、（变形性质）①等角投影，适用于交通图、洋流图、风向图等；②等积投影，适用于对面积精度要求较高的自然地图和社会经济地图；③任意投影，多用于一般参考图和小学教学用图。

墨卡托投影，是等角圆柱投影。它保持了方向和相对位置的正确，而且使等角航线在图上表现为直线，但是等角航线并不是地球球面上两点间的最短距离，大圆航线才是最短路线。大圆航线在墨卡托投影上是一条凸向高纬的曲线，在球心方位的地图上走直线。墨卡托投影常用来编制海图、编制世界地图和赤道附近的区域图。

高斯投影，（几何概念）假想有一个椭圆柱与地球椭球体上某一经线相切，其椭圆柱的中心轴与赤道平面重合，将地球椭球体面有条件地投影到椭圆柱面上。属于等角投影。这些条件包括：①中央经线和赤道投影为互相垂直的直线，且为投影的对称轴；②具有等角投影的性质；③中央经线投影后保持长度不变。高斯投影的优点：无角度变形、中央经线无长度变形。
高斯投影属于分带投影，①6°分带，从0°经线起，自西向东，每隔6°为一带；②3°分带，从东经1°30′起，自西向东（P250）

通用横轴墨卡托投影是一种横轴等角割圆锥投影，又称UTM投影，其坐标网格叫UTM网。

在两级区域制图应选正轴方位投影；在赤道附近制图应选横轴方位投影或正轴圆柱投影；在中纬度区域制图应选正轴圆锥投影或斜轴方位投影用于编制世界地图的投影主要有多圆锥投影、圆柱投影和伪圆柱投影。
多圆锥投影经纬线除中央经线和赤道以外均投影城曲线，有较好的球形感，角度变形和面积变形比较适中，中纬度地区变形更小。
圆柱投影，用于世界地图的投影有墨卡托投影和成为陆地卫星影像载体的空间斜轴墨卡托投影。
伪圆柱投影经纬线投影后不正交，没有等角投影，只有等积和任意两种性质投影。
方位投影的特点是在投影平面上由投影中心向各方向的方位角与实地相等。适用于区域轮廓大致为圆形的地图。包括①正轴方位投影，联合国会徽采用正轴等距方位投影（又称波斯托投影）；②横轴与斜轴方位投影，横轴等积方位投影主要用于编制东西半球图和大洲地图，我国编制完整表示南海诸岛的《中华人民共和国全图》采用斜轴等积方位投影，即南海诸岛在主图上，不是以附图的形式出现。（P68~69）

圆锥投影，多是正轴投影，在中纬度国家广泛应用。分为等角割圆锥投影、等积割圆锥投影。
伪圆锥投影的特点是中央经线与中央纬线没有变形；纬线形状仍然保持和圆锥投影一样的同心圆弧。经纬线不相交，距离中央经线与中央纬线越远，其变形越大。

地图比例尺：①当制图区域比较小时，由于地图投影的变形较小，地图上各方向长度缩小的比例近似相等（大与小的矛盾），此时，地图比例尺指图上长度与相应地面之间的长度比例，即图上距离（d）/相对应的地面距离（D）=1/M（比例尺）②当制图区域相当大采用的地图投影又比较复杂时，地图上的长度因所在位置和方向不同而有所变化（曲面与平面、大与小的矛盾），此时，地图上所注明的比例尺是指进行地图投影时对地球半径缩小的比率，成为地图主比例尺。（P75~76）
地图比例尺分为①数字比例尺，如1:10000；②文字比例尺，如比例尺一万分之一；③图解比例尺，直线比例尺（以直线线段形式标明图上线段长度所对应的地面距离），斜分比例尺（又称微分比例尺，如，比例尺基本长度单位为2cm，在1:50000图上代表1km，如果在图上量取1.57个长度单位，它的实地距离为1.57km）和复式比例尺（又称投影比例尺，对每一条纬线或经线单独设计一个直线比例尺，将个直线比例尺组合起来就成为复制比例尺，是一种纬线比例尺）。

第三章 地图数据源
地面测量工作是指在测区的控制点上测定许多碎部点——地形点和地物点的相对位置，按图例绘制成图。
测量工作的原则：从整体到局部、先控制后碎部。

碎部测量：展绘控制点（以各个控制点为测站测定该点周围的碎部）、视距法测量、碎部点的选择与施测、绘图。（P84~85）

地面测量的现代方法：全站仪测图、数字测图系统。

遥感定义：从一定距离对地表或近地表的地物所发射或反射的电磁波——从紫外到微波波段进行探测，以达到识别目标的理论和方法。

全球定位系统（GPS）卫星导航系统包括：GPS卫星星座（空间部分，24颗卫星组成）、地面监控系统（地面控制部分，由1个控制站、3个注入站和5个监测站组成）和GPS信号接收机（用户设备部分，包括双频和单频、大地测量型和导航型动态接收机）。

地理资料数据类型包括①定性数据和定量数据，定性数据表示空间或时间上事物在性质上的差异，不考虑它的数量变化。定量数据则是可用计数的值表示某一事物。②自然资源（位置、气候、地势、地质、水文、土壤、植被等）和社会-经济数据（定期的人口普查、经济普查成果）；③空间数据，包括空间特征、时间特征和属性特征。（P106）
定性数据转换为定量数据，可用有序数据转换、二值数据转换；数据本身转换，可用对数变换、模数变换、指数变换、开平方根、开立方根、概率变换和滑动平均法。
数据的预处理就是对数据进行综合分析，或将数据压缩、增加、保留主要特征；或对数据的使用进行取舍，以期适用于符号化和地图作业。
数据分布的量表。量表法可分为定名、顺序、间距和比率四种。①定名量表，采用众数是最佳的数字统计量，它是一个群体中出现频率最高的类别。存在质的差异、类别差异；②顺序量表，将数组按顺序排列，其结果没有绝对的零值，采用的是中位数；③间距量表，可以区分空间数据的差别，采用的统计量是算术平均值，描述数据的平均值的离散程度是标准差，间距量表的间距可定位标准差，间距量表也没有绝对零值，数据的运算只有加减法，不用乘除法来处理；④比率量表，按数据的间隔排序，呈比率变化，从绝对零值开始并能执行各种算术运算。

第四章 地图概括
地图概括的要求：几何精确性与地理适应性的对立统一；地图内容详细性与清晰性的对立统一。影响因素：①地图的用途与主题（主题不同，同一要素在图上的存在的重要程度有明显差异）；②地图比例尺（比例尺直接决定地理信息选取的指标）；③制图区域的地理特征（如，水系、地形、居民点）；④制图数据质量；⑤制图图解性质。过程：一、选取。①资格法，对制图对象由高级到低级、由主要到次要、由大到小的顺序进行资格排队，确定选取指标；②定额法，按新编地图上单位面积选取对象的个数或密度确定，定额指标产生于图解、计算分析及编图试验，如图解计算和开方根定律，其优点是可用保证图面选取的内容既能清晰易读，又能有足够的数量和适宜密度；③区域指标法，在地图内容选取前，对整个制图区域的景观结构特征、区域分异规律及相关要素的分布特点进行研究，按分区内制图对象的数量、质量和分布特点确定其选取指标，并编列成图表和说明，即为指标图。二、简化，即显示空间数据的重要特征，删除不重要的细部。①质量特征的简化；②数量特征的简化，主要表现为减少数量分级，增大各等级间的数值间距，目的是将空间数据按数量排序进行分级，以等差分级、等比分级或任意分级处理，分级的等级越多，概括程度越低；③图形特征的简化，通常采取删除、合并；④地物内部结构的简化，方法有合并与分割。三、夸张，在图上减少一些多余的碎部，夸大表示一些重要意义的碎部。包括①不依比例尺放大；②移位。四、符号化（可视化、视觉化），实质就是空间数据的可视化，是地图概括的最终体现。

确定选取指标的几种数量分析方法：①图解计算法；②开方根定律法，即资料地图与新编地图两种比例尺分母之比的开方根等于新编地图所应选取的地物数量，Nb=Na（Ma/Mb）^1/2，Na表示资料地图的地物数，Nb表示新编地图地物数；③等比数列法。

第五章 地图符号化
地图符号的基本特征：有一定的约定性；可以等价交换。
点状分布，0维，通常只用一个定位点的点状符号来表达，常用的有几何符号、象形符号及文字符号，基本上都是不依比例符号，具有定位特征；线状分布，一维，只有长度没有宽度，或宽度可以忽略，以不同结构的线型来表达不同的类型，是半依比例符号，具有定位特征，以中心线定位；面状分布，二维，有长度也有宽度，面状要素具有一定轮廓边界和属性的封闭区域，可以有一定范围轮廓以及颜色或底纹填充；体状分布，三维，每一个空间x,y坐标都有一个独立属性值，真三维现象的显示有赖于虚拟现实技术。

视觉变量包括基本视觉变量（形状、尺寸、方向、颜色的色相、颜色的亮度、颜色的彩度、网纹）和从属视觉变量（网纹的排列、网纹的纹理、网纹的方向）。①形状变量，符号图形本身的轮廓形状，视觉上能区别开来的几何图形单体，反映制图要素的差异；②尺寸变量，构成符号在长度、宽度、高度、面积、体积等方面的度量变化；③颜色变量；④网纹变量，具有3个分量，即样式、尺寸和排列，排列又具有4个子变量，即方式、顺序、方向和间隔，前三个反映定性变化，最后一个反映定量变化。

色彩三属性：色相、亮度（色彩的明暗程度）、彩度（反射或透射光线接近光谱色的程度）。
光谱中不存在品红色；人眼的视网膜上的锥体细胞能分辨颜色，对红绿蓝三种色光最敏感；地图符号设计常用不同的色相来区分要素不同的定性特征；白色最亮、黑色最暗；同一色相，彩度越高亮度越高，彩度越低亮度越低。
加色法：色光混合又称色光加色混合，越加越亮，其三原色是红绿蓝。
减色法：色料混合又称色料减色混合，越加越暗，其三原色是黄品青。
色彩模型：RGB模型、HSB模型、CMYK模型。

地图注记包括地名注记（地名、河名、山名，以地名为主）、说明注记（说明地理要素具体的属性值，如植被覆盖类型的树种及树高、河流的底质及流速等）、图幅注记（对整幅图的各种说明文字，如图名、图例说明、制图说明）。
注记的尺寸反映地物的重要程度，字体反映地物等级（水体用斜宋体，山脉用耸肩黑体）；带状分布要素或线状要素的注记则应沿线同侧标出；注记的字头原则上都应保持向上，尽量避免上下翻倒

第六章 地图表示法
用定位符号法表示定量数据时，通常是以视觉变量中尺寸、颜色变量及其组合反映点状符号的图形。
非比率符号是指尺寸大小与制图数据没有明确比率关系的符号。
比率符号是指符号尺寸与其所代表的属性数值具有明确的比率关系。比率符号分为绝对比率符号和条件比率符号两类，以及连续比率和分级比率两种方式。在实际制图工作中，条件比率比绝对比率更常用，分级比率比连续比率方式更普遍，而条件分级比率方法的应用最广泛。

点状符号扩展：分割圆、坐标统计图（金字塔图表、三角形图表、玫瑰图）、立体符号（球状符号、柱状符号、轴侧图符号）。
在地形图上，点状符号的重心或底点都与地物的地理位置相重合；在专题地图上，点状符号只有少数可以放置在数据中心位置上，只要求位置合理，位移过远则以箭头指向代表的数据源位置。

线状符号，按定位特征可分为精确定位和概略定位；按状态特征分为静态（线状符号法）和动态（动线符号法）（P204~205）。运动状态的线状：相互联系、左进右出、双向交汇。

面状现象的空间分布表现为：①全域连续分布（表示方法有质底法、等值线法、定位图表法、分区统计法和等值区域图法）；②局域成片分布（表示方法是范围法）；③离散分布（表示方法采用的是点值法、范围法）

质底法，以线划表示分类界线，以色相或网纹表示不同的图斑的符号配置方法。其分布界线常呈现为精确定域方式，概略定域只用于个别现象的显示。（P211）
范围法，以颜色、网纹、注记或排列分量等表示数据的性质和类型的符号配置方法。其采用的分布界线常有精确定域和概略定域之分。用范围法编制的地图是一种分布图。（P211）
点值法，用形状相同、大小与其代表的数值成固定比率的圆点符号表达离散现象分布特征的方法。其关键问题是点径、点值的确定和布点方式的选择，当图幅幅面为A2~A4时，圆点直径D一般在0.4~0.6mm之间。（P216）
分区统计图法，对二维空间制图数据绝对数量的一种点状概括，以点状符号的大小差异概略表示其空间分布，是对定量特征更高程度的概括，其关键是确定点状符号大小与其代表的比率关系。（P218）
定位图表法，以定位的点状符号的二维坐标扩展形式，表示该点上事物的数量特征和在一定周期内的变化。（P219）
等值线法，一系列等间隔的水平面切割连续三维统计面，相交的割线垂直投影到地图平面上，形成了代表不同数值的多条曲线——等值线，它们可以清晰、准确地表示三维统计面的分布形态和统计值，这种线状符号的组合布置成为等值线法。用于等深线、等温线、等降水量线等。（P219）
等值区域法或分级统计图法，以顺序量表或间距/比率量表表示数据，并采用颜色或网纹变量产生分区间的数量差异感受的面状符号组合方法。（P220）

等值区域制图的数量特征在统计分区内是连续和恒定的，但在统计分区之间则是离散的统计值。

等值线的特性：①是对制图现象空间形态较好的几何模拟；②是连续封闭的曲线，但不一定在同一幅图内闭合，同一条等值线上数值处处相等；③等值线彼此不相交，但在特殊情况下（如垂直悬崖），可能会重叠；④在数值间隔相同的情况下，等值线越密，空间的垂直变化就越大，其几何形态上的坡度就越陡，反之越缓。
等高线的测绘①获取地面离散点的高程数据（实地测量、摄影测量）；②等高线的勾绘。
等高距指等高线的高程间距，即相邻两条等高线的高程差。
在国家基本比例尺地形图中，各种比例尺图幅都有规定的等高距，称基本等高距，按这种等高距绘出的等高线成为基本等高线（也称首曲线，为0.1mm的棕色细实线）；为了表达更细微的地貌形态，还可以在局部位置加绘半距等高线（也称间曲线，为0.1mm的棕色长虚线）；甚至1/4距等高线（也称助曲线，为0.1mm的棕色短曲线）。计曲线（加粗等高线），为0.2mm的棕色粗实线。（P229）
等高线平距是指相邻两条等高线间的水平距离。等高线平距越大，坡度越小，反之相反。
地面坡度i=h/d=tanx（x为地面倾角）
等高线表示地貌的方法的不足：①等高线地图在表示地形的立体视觉效果上不够明显；②两条等高线间的微地形未能表现出来。
分层设色法是在等高线的基础上根据地图用途、比例尺和区域特征，将等高线划分为不同高程范围的高程带，并以不同颜色普染，通过色相、色调的差异表示地势高低的方法。其制图效果的关键在于高度表的设计和高程带的设色。（P230）
划分高程带的方法有固定等高距法、变化等高距法（随高度的增加而加大等高距）。
设色法是利用不同色相和色调深浅表示高程带。
晕渲法（山地阴影法）是用深浅不同的色调表示地形起伏状态。立体效果较好。（P230）

第七章 地图编辑
普通地图是表示地球表面的水系、地势、土质、植被、居民点、交通网、境界线等自然地理要素和社会人文要素一般特征的地图。
普通地图上的自然地理要素指水系、地势、土质和植被。社会人文要素指居民点、交通网和境界线。
国家基本地形图的特点：①具有统一的大地坐标系统和高程系统（1980中国国家大地坐标系统、1985国家高程基准）；②具有完整的比例尺系列和分幅编号系统。
我国1:2.5万~1:50万地形图采用经差6°分带投影；1:1万及更大比例尺地形图，则采用经差3°分带投影。

专题地图的特征：①表现主题内容广泛；②具有地理基础和专题要素双重内容的层面；③表示方法多样，图面配置灵活。
专题地图分为自然地图、社会经济地图、环境地图及其他专题图件。。
专题地图数据类型包括地图数据、影像数据、实测数据和统计数据、文字资料。
专题地图数据的分析评价包括政治性分析评价、科学性分析评价、完备性分析评价、现势性分析评价。
地理底图包括工作底图和出版底图，其编制包括工作底图的准备和出版底图的编制。
图例设计要求完备性、一致性和图例系统的科学性。

第八章 数字制图
数字制图技术的实质是以地图学理论为基础，以计算机技术为支撑，以技术集成为特征的应用学科。
数字制图相关学科及理论基础：计算机图学、空间数据结构（矢量结构、栅格结构）与空间数据管理、多媒体技术。
数字制图的必备硬件——计算机、扫描仪、打印机。常用软件——CAD软件、GIS平台软件。
数字地图的特点——动态特性、无缝特性、多媒体特性、共享特性、多维特性、易于编辑、便于更新、方便使用。
数字制图成图方法：一、数据输入。①栅格化；②矢量化（栅格图像矢量化基本步骤——栅格图像输入、坐标配准、屏幕跟踪）；③属性数据录入。二、数据编辑与符号化。三、输出数字地图。①文件输出；②打印输出。

第九章 地图复制
地图复制主要手段——印刷
传统印刷方式有凸版、凹版、平版及孔版各类。
地图学科体系：理论地图学、地图制图学、应用地图学。
现代四色印刷：黄品青黑（CMYK）。