地圖學(xué)的基本知識(shí)

1、地圖學(xué)原理,主講：李暉電話(huà)：13851773462郵箱：lih666@163.comQQ: 237516663,1,授課及考核方式,1、授課內(nèi)容：基礎(chǔ)理論、地圖應(yīng)用、地圖制作,2、授課方式：多媒體教學(xué)—理解與記憶實(shí)習(xí)—?jiǎng)邮旨皩?shí)際應(yīng)用技能,3、學(xué)習(xí)要求：認(rèn)真聽(tīng)課、不懂就問(wèn),4、考核方式：考試（>60分）占60% 平時(shí)40%（出勤、實(shí)習(xí)作業(yè)),2,本學(xué)期學(xué)習(xí)內(nèi)容,第一章 引論第二章 地圖的數(shù)學(xué)基

2、礎(chǔ)第三章 地圖符號(hào)系統(tǒng)第四章 地圖概括第五章 普通地圖第六章 專(zhuān)題地圖第七章 地圖設(shè)計(jì)與制作第八章 現(xiàn)代制圖技術(shù)第九章 地圖分析與應(yīng)用,3,第一章 引論 - 地圖學(xué)基本知識(shí),4,第1章 引 論,§1 地圖的基本概念§2 地圖學(xué)的定義及學(xué)科體系§3 地圖制作方法簡(jiǎn)介§4 地圖學(xué)的歷史與發(fā)展,5,地理學(xué)的第二語(yǔ)言陳述彭：地圖是永生的地圖的定義隨時(shí)代的前進(jìn)而不斷發(fā)

3、展變化“地圖是地球表面在平面上的縮寫(xiě)”“地圖是周?chē)h(huán)境的圖形表達(dá)”“地圖是反映自然和社會(huì)現(xiàn)象的形象符號(hào)模型”“地圖是傳輸信息的通道”“地圖是地理現(xiàn)實(shí)世界的表現(xiàn)或抽象，以視覺(jué)的、數(shù)字的或觸覺(jué)的方式表現(xiàn)地理信息的工具”,第一節(jié) 地圖,地圖的定義和基本特性,6,地圖是按照一定的數(shù)學(xué)法則，將地球表面的空間信息，經(jīng)概括綜合，以可視化，數(shù)字或觸摸的符號(hào)形式，縮小表達(dá)在一定載體上的圖形模型，用以傳輸、模擬和認(rèn)知客觀世界的時(shí)空信息

4、。,規(guī)則,對(duì)象,方法,形式,載體,作用,——地圖定義,7,8,,,,地圖的定義和基本特性,地圖投影：用解析方法找出地面點(diǎn)經(jīng)緯度同平面直角坐標(biāo)之間的關(guān)系地圖比例尺：地面上微小線(xiàn)段在地圖上縮小的倍數(shù)地圖定向：確定地圖圖形的地理方向,地圖上表示各種復(fù)雜的自然和人文事物都是通過(guò)地圖語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的。地圖語(yǔ)言包括地圖符號(hào)和地圖注記兩部分。,隨著地圖比例尺的縮小，同一區(qū)域反映在地圖上的面積隨之縮小，所能表達(dá)的地物的數(shù)量也必然減少，這就要從地圖上刪除

5、一些次要的地物，對(duì)于表達(dá)在圖上的地物，也要減少區(qū)分的等級(jí)，簡(jiǎn)化圖形，通過(guò)有目的的選取和化簡(jiǎn)，表示出制圖對(duì)象最主要的、實(shí)質(zhì)性的特征和規(guī)律，這就是制圖綜合。,第一節(jié) 地圖,,地圖是傳輸信息的通道或載體，地圖所包容的是地理信息，地理信息是空間信息，不但具有屬性信息，還具有空間信息。航空像片、衛(wèi)星像片——空間實(shí)體影像；地圖——圖形語(yǔ)言；傳統(tǒng)地圖、實(shí)體模型、電子地圖、多媒體地圖等等。,素描畫(huà)、寫(xiě)景圖、照片：近大遠(yuǎn)小,9,航拍的中心投影示意,1

6、0,南京TM影像,新街口IKONOS影像,11,地圖的數(shù)學(xué)法則： 地圖投影方法：曲面——平面 經(jīng)緯度——平面直角坐標(biāo) 比例尺 控制定向結(jié)構(gòu),12,特定的符號(hào)系統(tǒng),語(yǔ)言：人——人交流,地圖語(yǔ)言——符號(hào)系統(tǒng)：地圖——人交流,13,地圖符號(hào)系統(tǒng)優(yōu)越性：,經(jīng)過(guò)太大縮小的航空像片一般已不能清楚地顯示地表的影像，但地圖采用抽象簡(jiǎn)化、手段，仍可具有清晰的圖像地面上形體較小但重要的物

7、體，在像片上很難看到，但在地圖上可根據(jù)需要清楚表示表達(dá)事物的性質(zhì)：土壤類(lèi)型、路面性質(zhì)、坡度表達(dá)受遮擋地物許多人文要素像片根本無(wú)法顯示，但在地圖上可清楚表達(dá)。如行政界線(xiàn)、居民地人口數(shù),14,15,地圖概括：,事物的多 —— 圖面的有限,地表重要的、基本的、本質(zhì)性的事物,地表次要的、個(gè)別的、非本質(zhì)性的事物,16,地圖概括示例：,,隨著比例尺縮小，保留重要地物，以概括的形式表達(dá)，去掉次要地物目標(biāo)。地圖概括是地圖設(shè)計(jì)制作的核心環(huán)節(jié)，蘊(yùn)含著

8、創(chuàng)造性思維，是一定程度上的藝術(shù)加工行為。,17,地圖概括的過(guò)程：是制圖者進(jìn)行科學(xué)的圖形思維、加工，抽象事物內(nèi)在本質(zhì)及其聯(lián)系的過(guò)程,地圖概括與航空影像縮小的不同？,18,地圖——獨(dú)特的傳輸信息的通道,地圖：傳輸信息的通道或載體，表達(dá)信息的屬性和空間概念地圖上滲透著制圖者的圖形思維能力,地圖與航空像片、衛(wèi)星像片在傳輸信息方面的不同？,地圖作為載體的類(lèi)型：傳統(tǒng)地圖、電子地圖、多媒體地圖、聲像地圖…,19,20,微軟虛擬地球 與 Google

9、 Earth,http://maps.live.com/,3D瀏覽模式,21,http://ditu.google.cn/； http://earth.google.com/,22,二 地圖的分類(lèi),按地圖內(nèi)容分類(lèi)： 按內(nèi)容可分為普通地圖和專(zhuān)題地圖普通地圖按比例尺大小、內(nèi)容概括程度和制圖區(qū)大小可分為地形圖和普通地理圖專(zhuān)題地圖可分為自然地理圖、人文社會(huì)經(jīng)濟(jì)圖和其他地圖,普通地理圖,23,24,根據(jù)專(zhuān)業(yè)的需要，突出反映一種或幾種主題

10、要素的地圖，其中作為主題的要素表示的很詳細(xì)，其他的要素則圍繞表達(dá)主題的需要，作為地理基礎(chǔ)概略表示。,指以相對(duì)平衡的程度表示地表最基本的自然和人文現(xiàn)象的地圖。它們以水系、居民點(diǎn)、交通網(wǎng)、地貌、土質(zhì)植被、境界和各種獨(dú)立目標(biāo)為制圖對(duì)象，隨著地圖比例尺的變化，其內(nèi)容的詳細(xì)程度有很大差別。,普通地圖,專(zhuān)題地圖,大比例尺地圖,中比例尺地圖,小比例尺地圖,共八種,自然地圖,人文地圖,其他專(zhuān)題地圖,1:5千1:1萬(wàn)1:2.5萬(wàn)1:5萬(wàn)1:10萬(wàn)

11、1:25萬(wàn)1:50萬(wàn)1:100萬(wàn),地圖的分類(lèi),專(zhuān)題圖,25,按比例尺分類(lèi) 大 （≥ 1：10萬(wàn)） 中 （1：10萬(wàn) ～ 1：100萬(wàn)） 小 （≤ 1：100萬(wàn)）,26,按制圖區(qū)域分類(lèi) ⑴ 宇宙空間：星球圖，地球圖 ⑵ 自然區(qū):世界圖，大洲圖等 ⑶ 行政區(qū)：國(guó)家圖，次級(jí)行政區(qū)圖等 ⑷ 局部區(qū)域圖: 海域圖，區(qū)域圖等,27,按使用方式、制作方式、顯示形態(tài)、動(dòng)靜變

12、化分,按用途分類(lèi)：通用圖（如世界掛圖、中國(guó)掛圖）、 專(zhuān)用圖（如航空?qǐng)D、航海圖…),按承載介質(zhì)分類(lèi)：紙質(zhì)圖、紡織物圖…,28,29,按用途分,通用地圖專(zhuān)用地圖,按使用方式,桌面用圖掛圖野外用圖,按存儲(chǔ)介質(zhì),紙質(zhì)地圖膠片地圖絲綢地圖磁介質(zhì)地圖,按外形特征,平面地圖三維立體地圖地球儀,按感受方式,視覺(jué)地圖觸覺(jué)地圖,按結(jié)構(gòu),單幅地圖系列地圖地圖集,按顏色,單色地圖彩色地圖,按歷史年代,古地圖歷史地圖近代地圖現(xiàn)代

13、地圖,按語(yǔ)言,漢語(yǔ)地圖少數(shù)民族語(yǔ)言地圖外文地圖,三 地圖的構(gòu)成要素,數(shù)學(xué)要素：地圖投影、坐標(biāo)網(wǎng)、比例尺、控制點(diǎn),,圖邊要素：圖名、圖號(hào)、圖例、資料說(shuō)明,地理要素：地圖主要的內(nèi)容,30,31,地圖的基本內(nèi)容,控制點(diǎn),坐標(biāo)網(wǎng),地圖定向,比例尺,地理基礎(chǔ)要素,獨(dú)立地物、居居地、交通網(wǎng)、水系、地貌、土質(zhì)和植被、境界線(xiàn)等,主題要素,平面控制點(diǎn),高程控制點(diǎn),地理坐標(biāo)網(wǎng),直角坐標(biāo)網(wǎng),,常包括外圖廓、圖名、接圖表、圖例、坡度尺、三北方向、圖解

14、和文字比例尺、編圖單位、編圖時(shí)間和依據(jù)等,,,四 地圖的功能和用途,一、地圖的功能1、獲取認(rèn)知信息的功能2、模擬客觀世界的功能3、傳輸信息功能4、載負(fù)信息功能5、感受信息功能,32,1、獲取認(rèn)知信息的功能：,直觀認(rèn)知： 讀圖直接獲取地表事物的空間分布規(guī)律、質(zhì)量數(shù)量特征、發(fā)展變化等等,分析認(rèn)知： 量測(cè)分析：長(zhǎng)度、面積、深度… 復(fù)雜分析：歷史變遷、區(qū)域規(guī)律性、發(fā)展規(guī)律,33,夏朝,34

15、,2、模擬客觀世界的功能：,35,3、傳輸信息功能：,客觀世界——制圖人員——地圖——使用者,歷史地震6度烈度發(fā)震頻率圖,36,4、載負(fù)信息功能：,5、感受信息功能：,地圖：容納、存儲(chǔ)——信息——直觀信息、潛在信息,地圖符號(hào)——視覺(jué)感受——因人而異,37,地圖功能間的關(guān)系,38,,1、經(jīng)濟(jì)建設(shè)2、國(guó)防建設(shè)3、科學(xué)研究4、國(guó)際交往5、文化教育6、其他,二、地圖的用途：,侵華日軍測(cè)繪的中國(guó)地圖,39,K.A. 薩里謝夫—模型論《地

16、圖制圖學(xué)概論》(1982) :J.L. 莫里遜—信息論《地圖學(xué)原理》(1989): 多種語(yǔ)言制圖技術(shù)術(shù)語(yǔ)辭典 : ICA 的定義 :,第二節(jié) 地圖學(xué),一、地圖學(xué)（cartography）的概念,40,地圖學(xué)的概念地圖學(xué)的研究對(duì)象是地圖，任務(wù)是研究地圖理論、地圖制作、地圖應(yīng)用地圖學(xué)是以空間信息圖形表達(dá)、存儲(chǔ)、和傳輸為目的、綜合研究地圖實(shí)質(zhì)、制作技術(shù)及其使用方法的的學(xué)科地圖學(xué)既年輕(20世紀(jì)70年代）又古老（4500年前）

17、,地圖學(xué)是研究地理信息的表達(dá)、處理和傳輸?shù)睦碚摵头椒ǎ缘乩硇畔⒖梢暬癁楹诵?，探討地圖的理論實(shí)質(zhì)、制作技術(shù)和使用方法的綜合性科學(xué),41,二、地圖學(xué)的研究?jī)?nèi)容與分支學(xué)科,地圖學(xué)概論——地圖總論地圖投影——數(shù)學(xué)制圖學(xué)地圖概括——制圖綜合地圖符號(hào)系統(tǒng)——圖形思維方法地圖新理論： 地圖信息理論(information) 地圖感受理論(perception) 地圖模型理論(model)

18、 地圖傳輸理論(communication),地圖編制： 普通地圖編制 專(zhuān)題地圖編制地圖整飾計(jì)算機(jī)地圖制圖遙感制圖地圖制印,地圖分析地圖應(yīng)用地圖量測(cè)地圖評(píng)價(jià)地圖信息自動(dòng)分析與處理,地圖學(xué),中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——地圖學(xué)術(shù)語(yǔ)（Cartography Terms） GB/T16820-1997,42,,,,,,,,,,,,,,地圖學(xué),測(cè)量學(xué),地理學(xué),色彩學(xué)與美學(xué),地名學(xué),

19、計(jì)算機(jī)技術(shù),遙感技術(shù),心理學(xué),符號(hào)學(xué),地理信息系統(tǒng),數(shù)學(xué),三、地圖學(xué)與相鄰學(xué)科的關(guān)系,43,第三節(jié) 地圖制作方法簡(jiǎn)介,按成圖工作流程：實(shí)測(cè)成圖法、編繪成圖法按使用的儀器設(shè)備與制作過(guò)程的先進(jìn)性： 傳統(tǒng)制圖法和現(xiàn)代制圖法 大比例尺普通地圖制作常采用實(shí)測(cè)成圖法 中小比例尺普通地圖制作常采用編繪成圖法,44,一、傳統(tǒng)實(shí)測(cè)成圖,傳統(tǒng)實(shí)測(cè)成圖法是在大地測(cè)量的基礎(chǔ)上，利用國(guó)家

20、大地控制網(wǎng)和國(guó)家高程控制網(wǎng)來(lái)完成測(cè)圖分為圖根控制測(cè)量、地形測(cè)量、內(nèi)業(yè)制圖、制版印刷幾個(gè)過(guò)程圖根控制測(cè)量：建立平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)所進(jìn)行的測(cè)量地形測(cè)量：測(cè)量地物位置和高程，分普通地形測(cè)量和航空攝影測(cè)量,,45,普通地形圖測(cè)量：利用儀器，根據(jù)控制點(diǎn)，測(cè)量地物位置和高程，適合小范圍地圖測(cè)量和工程測(cè)圖,平板儀,46,47,航空攝影地形測(cè)量,航空攝影——航空像片——像片調(diào)繪——航測(cè)內(nèi)業(yè),48,高空實(shí)測(cè)成圖 航天遙感,IKONOS影像

21、,The image were acquired by the Shuttle Radar Topography Mission aboard the Space Shuttle Endeavor, Feb., 2000,49,二、傳統(tǒng)編繪成圖法,地圖設(shè)計(jì)——地圖原圖編繪——地圖出版準(zhǔn)備——地圖制印,復(fù)制、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)展繪、地圖內(nèi)容轉(zhuǎn)繪、 地圖概括綜合,地理特征研究、資料選用、內(nèi)容及表示方法、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、符號(hào)設(shè)計(jì)等,編繪原圖曬

22、藍(lán)、分色清繪——出版原圖,50,三、遙感制圖法,遙感制圖法：利用遙感圖像數(shù)據(jù)資料，通過(guò)圖像處理和分析，用于制作或更新地圖或?qū)ｎ}圖的新技術(shù)方法。,優(yōu)點(diǎn)：多平臺(tái)、多時(shí)相、多波段、周期、分辨率,流程：遙感圖像資料獲取——遙感圖像處理——專(zhuān)題要素信息識(shí)別與提取,,51,四、計(jì)算機(jī)地圖制圖法,計(jì)算機(jī)地圖制圖（機(jī)助制圖），最先進(jìn)的方法，按流程分?jǐn)?shù)字化地圖測(cè)圖（實(shí)測(cè)成圖）和數(shù)字化地圖制圖（編繪成圖）,數(shù)字地圖測(cè)圖：數(shù)據(jù)采集——數(shù)據(jù)處理——圖形編輯——

23、圖形輸出（與照相相比）,數(shù)字地圖制圖：數(shù)字地圖制圖系統(tǒng) = 硬件+軟件過(guò)程：編輯準(zhǔn)備——數(shù)字獲取——數(shù)據(jù)處理和編輯——圖形輸出——地圖制印,52,數(shù)字化儀,53,一二三、地圖學(xué)歷史回顧 1. 中國(guó)地圖學(xué)歷史回顧 ⑴ 古代地圖作品介紹 ⑵ 近現(xiàn)代地圖作品介紹,第四節(jié) 地圖學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史及地圖學(xué)進(jìn)展,54,⑴ 古代地圖作品介紹 從《山海經(jīng)》 到 荊

24、軻刺秦王,55,中國(guó)最早的以實(shí)測(cè)為基礎(chǔ)的古地圖－漢代古地圖,長(zhǎng)沙國(guó)深平防區(qū)地形圖亦稱(chēng)長(zhǎng)沙國(guó)南部地形圖（西漢 文帝），成圖于公元前168年以前。比例尺約為1：180 000，相當(dāng)于漢代一寸折十里，地圖幅面為縱96cm、橫96cm。原圖上本無(wú)名，因地圖內(nèi)容包含山川、道路、城鎮(zhèn)等要素，故取名“地形圖”。 1973年12月發(fā)掘湖南長(zhǎng)沙市東郊馬王堆三號(hào)漢墓時(shí)出土。絹底彩繪，現(xiàn)藏于湖南省博物館。,56,西晉地圖學(xué)家裴秀：《禹貢地域圖》《地形方丈圖

25、》制圖六體：“制圖之體有六焉，一曰分率，所以辯廣輪之度也；二曰準(zhǔn)望，所以正彼此之體也；三曰道里，所以定所由之?dāng)?shù)也；四曰高下，五曰方邪，六曰迂直，此三者，各因地而制宜，所以校夷險(xiǎn)之異也?！?前三者分別為比例尺、方位和距離，后三者為比較和校正不同地形引起的距離偏差)元代朱思本：《輿地圖》 《鄭和航海圖》：,57,清代的實(shí)測(cè)地圖《皇輿全覽圖》,——由清康熙帝主持，中西方測(cè)繪人員合作，歷經(jīng)十年測(cè)制的中國(guó)第一部實(shí)測(cè)全國(guó)地圖，采用經(jīng)緯差各一度

26、的梯形經(jīng)緯網(wǎng)格，詳細(xì)地表示了地形、水系、居民地間相對(duì)集團(tuán)及其漢字名稱(chēng)，并在邊疆地區(qū)加注滿(mǎn)文。該圖具有較高的精度，公元1717年成圖(康熙五十六年)，公元1719年制成銅版(康熙五十八年)，52.5×77cm 共41幅，比例尺 1:1 400 000，現(xiàn)藏于北京圖書(shū)館。,《皇輿全覽圖》（清內(nèi)府一統(tǒng)輿地秘圖局部，四排二號(hào)：山東半島、遼東半島）,58,⑵ 近現(xiàn)代地圖作品介紹 《申報(bào)館中國(guó)地圖集》（1934） 53幅 36 200地

27、名 《中國(guó)地勢(shì)圖》（1958）單幅 《中華人民共和國(guó)自然地圖集》（1965）222幅 36萬(wàn)字 《中華人民共和國(guó)自然地圖集》（1999）540幅 30萬(wàn)字 115 《中華人民共和國(guó)人口地圖集》（1986）142幅 36萬(wàn)字 《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)地圖集》（1989）300幅 36萬(wàn)字 《中國(guó)城市地圖集》（1992）2冊(cè) 幅 40萬(wàn)字 779頁(yè) 450城市 《中國(guó)歷史地圖集》（1992）8卷 300幅 40萬(wàn)字 70

28、000地名 《中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)地圖集》（1993）265幅 25萬(wàn)字 《中華人民共和國(guó)國(guó)家普通地圖集》（1996）248幅 50 000地名,59,國(guó)家地圖集系列,60,2. 國(guó)外地圖學(xué)的發(fā)展 ⑴ 古代地圖作品介紹 地圖的起源,陶片上的巴比倫地圖,古埃及繪在葦草上的金礦圖,61,托勒密世界地圖,古希臘的著名數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、地圖學(xué)家托勒密（Ptolemy）：《地理學(xué)指南》——一部關(guān)于數(shù)學(xué)制圖方法和測(cè)繪資料

29、的匯編，并采用了新的經(jīng)緯網(wǎng)。其中的世界地圖原繪于公元二世紀(jì)，左圖是1486年的復(fù)制本。,62,墨卡托世界地圖 —— 探險(xiǎn)時(shí)代最著名的地圖學(xué)家荷蘭的墨卡托Gerardus Mercator ）于1538年繪制了第一張世界地圖，這是從北極的角度俯視繪制而成。,63,四、現(xiàn)代地圖學(xué)進(jìn)展,1、現(xiàn)代制圖技術(shù)及現(xiàn)代地圖,航空攝影測(cè)量——航天攝影測(cè)量 星球的攝影測(cè)量,手工制圖——機(jī)助制圖——自治制圖,64,2、 現(xiàn)代地圖學(xué)研究理論,① 地圖信

30、息論② 地圖信息傳遞論③ 地圖符號(hào)學(xué)④ 地圖模型論⑤ 地圖認(rèn)知論⑥ 地圖感受論,65,① 地圖信息論：它主要研究地圖圖形的表達(dá)、傳遞、儲(chǔ)存、處理、利用等方面的技術(shù)與理論問(wèn)題。,② 地圖信息傳遞論： 客觀環(huán)境——制圖者——地圖——用圖者——客觀環(huán)境的認(rèn)識(shí),③ 地圖符號(hào)學(xué)： 視覺(jué)變量：形狀、亮度、色彩、尺寸、密度、方向 感受方式：組合感受、選擇感受、等級(jí)感受、數(shù)量感受,66,④地圖模型：客觀世界——地圖（模擬模型）,⑤