第一章地图与地图学概述ppt课件.ppt
地 图 学,Cartography,孔改红主讲,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,2,学习目标：1.掌握地图的基本知识： 地图的基本特征 地图的构成要素 地图的简要制作过程 地图的分幅与编号 2.了解现代地图的作用和类型： 地图的功能 地图的应用 地图的类型 3.了解地图简史 4.了解地图学的定义及学科体系 5.了解地图学的历史及发展,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,3,本章主要内容： 地图的基本知识 地图学的定义及学科体系 地图分幅和编号 作业与思考,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,4,1-1 地图的基本知识,一、地图的基本特征和定义,1、地图的四个基本特征,数学法则： 地图概括（制图综合）：符号系统（广义的包括图形符号、文字注记、数字形式）： 地理信息载体：时空信息的载体和传输工具。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,5,2、定义：遵循一定的数学法则，将客体（一般指地球，也包括其他星体）上的地理信息，通过科学的概括，并应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空上的分布规律和发展变化。,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。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,6,二、地图的构成要素,1、图形要素：是地图所表示内容的主体，是把自然、社会经济现象中需要表示为地图内容的数量、质量、空间、时间状况，运用各类地图符号表示出来而形成图形要素。地图上的各种注记也属于符号系统，他们都是图形要素的组成部分。,2、数学要素：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。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,7,4、补充说明：以地图、统计图表、剖面图、照片、文字等形式，对主要图件在内容与形式上的补充。其位置可根据需要配置在主要图面的适当位置。,3、辅助要素：说明地图编制状况及为方便地图应用所必须提供的内容，他们大部分被安置在主要图形的外侧。辅助要素主要包括：图名、图例、地图编号、编制和出版本图的单位、时间，主要编图过程及参数。它是保证地图完整性及地图使用中不可缺少的部分。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,8,1、实测成图（大比例尺地图） 常规过程：,三、地图的简要制作过程,地图的种类很多，功用也不尽相同，因此，地图的制作方法及成图过程也有很大的差异，主要可分为实测成图与编绘成图。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,9,2）高空实测：主要手段是航摄成图，这是目前由政府专业机构进行大比例尺地图测绘的主要方法。,实测的方法：,1）地面实测：平板仪、经纬仪、全站仪等,航空摄影成图的过程：,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,10,近年来开始出现了通过3S集成系统与处理地面实地信息并形成地图的技术。这种技术是在一套移动式的测绘系统支持下完成的，主要设备有惯性导航系统（GPS/INS）、实时立体摄像系统（CCD）以及地理信息系统（GIS）等。,2、编绘成图 传统的编绘成图：把实测所得的大比例尺地图，根据需要，逐级缩小，编制成各种较小比例尺的地图。此方法工作量繁重，成图周期长。主要过程可分为编辑准备、编绘、清绘、制印四个步骤。,常规方法编绘成图过程：,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,11,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,12, 遥感制图：信息源一般是卫星遥感的数据或影像。主要过程： 图像处理图像判读地图要素转绘清绘整饰地图制印。与传统的编制地图相比的优点：1）为地图资料增加了可靠的信息源；2）突破了只能从大比例尺逐渐缩小制成较小比例尺地图的成图程式，而成为可以从小比例尺的影像经过适度放大形成较大比例尺的影像后成图；3）目前，遥感制图从图像处理一直到地图制印之前都可运用计算机进行，并与GIS等结合而成为计算机制图工艺的组成部分。,卫星遥感资料成图过程：,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,13, CAM：工作过程可概括为四部分： 数据获取及输入数据处理图形显示与输出地图制印。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,14,四、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,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,15,1）普通地图：以相对均衡的程度表示地表各种自然和人文现象的地图。（基本要素：水文、地形、交通网、居民地、境界、土质植被及一些常用的社会、经济、文化要素。）,二）地图的类型 地图类型的划分标志：内容、比例尺、制图区域的范围、视觉化状况、瞬时状态、维数、其他指标（用途、语言种类、使用方式、感受方式、历史年代等）。,1、按表示的内容分：普通地图、专题地图,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,16,按二级分类标志它又可以分为地形图和地理图（一览图）。 地形图比例尺大于100万的普通地图，是国家按统一的测量和编图规范编制的比例尺较大的普通地图。 地理图比例尺小于100万的普通地图。,2）专题地图：根据专业需要，突出反映一种或几种主题要素或现象及它们之间相互关系的地图。主题要素可以为普通图固有的，也可为专业部门需要的内容。主题要素详细表示，其他要素视主题需要作为地理基础选绘。,按内容的专题性质它又可以分为自然地图、人文地图及其他专题地图。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,17,2、按比例尺分：大比例尺地图（比例尺1：10万）、中比例尺地图（1：10万1：100万）、小比例尺地图（比例尺1：100万）。,国家基本比例尺地形图：由指定的国家机构和其他公共事业部门按照统一规格测制或编制的1：5千、1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：25万（原来1：20万）、1：50万和1：100万共八种比例尺的普通地图。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,18,3、按区域分：4、按视觉化状况分：实地图、虚地图。5、按地图瞬时状态分：静态地图、动态地图。6、按地图维数分：平面地图、立体地图。7、其他指标：用途、使用方式、存储介质、颜色、结构、感受方式等。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,19,五、地图的应用,1、地图的用途： 1）经济建设方面 2）科研方面 3）国防建设方面 4）政治活动、文化教育、日常生活中,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,20,2、地图分析 地图分析的基本方法： 1） 阅读分析 2） 图解分析 3） 量算分析 4） 解析分析,六、地图简史（自学）,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,21,1-2 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,二、地图学的结构体系,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,22,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,23,三、地图学与其它学科的关系,在我国，王之卓、陈述彭、李德仁等均大力倡导发展地理信息学，李德仁认为：“地理信息学是利用各种现代化方法来采集、量测、分析、存储、显示、传播和应用与地理和空间分布有关的数据的一门综合和集成的信息科学和产业实体，是测量学、地图学、遥感学、计算机图形学、卫星定位技术、专家系统与现代通讯技术等的有机结合。”,地图学与测量学、地理学、数学、遥感技术、计算机技术、色彩学、美学、GIS等有密切联系。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,24,2、现代地图学理论研究的发展 现代地图学理论主要是用地图的方法来研究地理环境信息的表示和变换的一些理论问题。由于其他科学（计算机、信息论、系统论等）的渗透，丰富和发展了地图学理论的研究。从目前发展来看，主要包括以下内容： 1）地图信息论：研究地理环境信息的变换、表达和利用的理论。它着重研究地图图形的表示、转换、传递、存贮、处理、利用等 方面的技术与理论问题。,四、现代地图学的进展,1、地图制图新技术的研究与应用,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,25,2）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。5）地图模型论：用模型来研究地图的性质，解释地图的制作和应用的理论。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,26,6）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和方法。综合性地图是反映自然环境或人类社会多种要素和现象及其联系的地图。综合制图在内容上要反映各种现象的空间结果和时间序列的变化，它必须研究一系列方法，并对它们进行综合性处理，保证内容的完整性、互补性和内容与形式的统一协调性。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,27,3、地图学的学科重点转移方向,1）模拟地图向数字地图转移2）制图向制图、用图并重转移3）品种单一向产品多样化转移4）信息传输向地理信息深加工转移5）二维静态地图向三维动态地图转移6）地图产业化,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,28,4、我国今后一段时期的主要任务、目标：,1）加强理论研究； 2）加速建立和发展GIS与DBMS,并向以遥感影像为基础的空间动态EIS发展； 3）加强机助制图软件的研究，并转化为生产力，进一步开展人工智能的研究； 4）进一步加强专题地图制图理论和方法的研究，再次提高综合制图水平，实现专题制图的规范化、标准化和系统化；,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,29,5）加强遥感技术的研究扩大应用范围，提高应用水平，完善遥感信息自动分类与制图系统；6）大力加强地图印刷理论和技术的研究，提高印刷水平；7）加强地图尤其是数字地图的分析与应用的研究，发展地图显示技术，开拓应用范围。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,30,作业与思考,1.地图与地图学的概念。2.试述数字地图、电子地图的含义、联系与区别。3.地图按内容和比例尺是如何分类的？4.什么是国家基本比例尺地形图？6.地图的构成要素包括哪些？7.测制地图的方法分为哪两类？简述各自的过程。8.我国留存的年代最早的地图是什么地图？何为制图六体？试述我国地图的发展历程。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,31,9.现代地图学形成过程中有哪些重大影响的理论和技术创新？10.你认为地图学的学科体系怎样才较为科学和完整？11.试述现代地图学的基本特征。12.现代地图学理论包括哪些方面？它的核心内容是什么？13.地图学同其他学科有什么联系？ 14.地图学的学科重点转移有哪些方向？,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,32,15.地图分幅有哪些方式？各自的优缺点是什么？16.简要说明我国的国家基本比例尺地形图的分幅系统和各自的图幅范围。17.我国地形图在1991年以前是如何编号的？18.试述我国地形图现行的分幅编号方法。19.已知1：10万地图上一点的坐标为E1143345，N392230，请计算出该图六个图廓点的坐标。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,33,地图分幅与编号,1）矩形分幅：每幅地图的图廓都是矩形，矩形的大小多根据纸张和印刷机的规格而定。矩形分幅又可分为拼接的和不拼接的两种。拼接使用的矩形分幅是指相邻图幅有共同的图廓线，使用时可按公用边拼接起来。墙上挂图和大于1：2000的地形图多用这种分幅形式。,一、地图的分幅和编号,1、地图的分幅：地图有两种分幅形式，即矩形分幅和经纬线分幅。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,34,不拼接的矩形分幅是指图幅之间没有公用边，每个图幅有其相应的制图主区，地图集中的分区地图常这样分幅，各分幅图之间常有一定的重叠，而且有时还可根据主区大小变更地图的比例尺。,不拼接的矩形分幅,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,35,主要优点：图幅间结合紧密，便于拼接使用；各图幅的印刷面积可以相对平衡，有利于充分利用纸张和印刷机的版面；可以使分幅有意识的避开重要地物，以保持其图形在图面上的完整。 主要缺点：整个制图区域只能一次投影制成。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,36,2）经纬线分幅：地图的图廓由经纬线构成。这是当前世界各国地形图和大区域的小比例尺分幅地图所采用的主要分幅形式。,主要优点：每个图幅都有明确的地理位置概念，因此适用于很大范围的地图分幅。 缺点：经纬线被描写成曲线时，图幅的拼接不方便；随着纬度的升高，相同的经纬差所限定的面积不断的缩小，因而图幅不断缩小，不利于有效利用纸张和印刷机的版面；经常会破坏重要物体的完整性。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,37,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,38,1）自然序数编号法：将分幅地图按自然序数编号。小区域的分幅地图或挂图（普通地理图、专题地图等）常用这种方法编号。,2、地图的编号：常见的编号方法有自然序数式、行列式、行列自然序数式等。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,39,2）行列式编号法：将制图区域划分为若干行和列，并相应的按数字或字母顺序编上号码，行和列号码的组合即为编号，大区域的分幅地图用此编号法。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,40,3）行列自然序数编号法：它是行列式和自然序数式相结合的编号方法。世界各国的地形图多采用此方式编号，即在行列式编号的基础上，用自然序数或字母代表详细划分的较大比例尺地图的代码，两者结合构成分幅图的编号。也有少数国家的地形图是在自然序数编号法的基础上，结合使用行列编号法。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,41,国际1：100万地图的标准分幅是经差6和纬差4，由于随着纬度增高地图面积迅速缩小，所以规定在纬度6076之间双幅合并，即每幅图包括经差12，纬差4；在纬度7688之间四幅合并，即每幅图包括经差24，纬差4；纬度88以上单独为一幅。采用行列式编号。,二、国际1：100万地图的分幅与编号,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,42,具体做法是从赤道起，纬度每4为一行，至南北纬88各为22横行，依次用罗马字母A，B，C，V表示，行号前分别冠以N和S，区别北半球和南半球；从180经线起算，自西向东6为一纵列，将全球分为60纵列，依次用1，2，3，60表示。“行号列号”相结合，即为该图编号。E.g.北京所在的1：100万地图的编号为NJ50。高纬度的双幅、四幅合并时图号也合并写出。E.g.: NP33,34，NT25,26,27,28。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,43,北半球的分幅编号示意图,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,44,1：100万地图是我国基本比例尺地形图分幅和编号的基础。 70年代以前是有1：100万为基础，伸展出1：50万、1：20万和1：10万三个系列。7080年代1：25万取代了1：20万后，则延伸出1：50万、1：25万、1：10万三种系列。在1：10万以后有分为1：5万、1：2.5一支，及1：1万一支。如图所示：,三、我国基本比例尺地形图的分幅与编号,一）7080年代的分幅与编号,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,45,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,46,7080年代的编号系统：,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,47,1：50万、1：25万、1：10万比例尺地形图的分幅与编号,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,48,1：5万、1：2.5万、1：5万、1：5千比例尺地形图的分幅与编号,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,49,二）新的国家基本比例尺地形图的分幅与编号（自1991年起新测和更新地形图采用新标准）,1、分幅仍以1：100万地图为基础，经纬差没有改变，划分方法变为全部由1：100万地图逐次加密划分而成。各比例尺地形图的经纬差和图幅数成简单的倍数关系，如下表：,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,50,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,51,1：5千1：10万地形图的行、列划分和编号,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,52,2、编号仍以1：100万地图编号为基础，由下接相应比例尺的行、列代码所构成，并增加了比例尺代码，因此，所有1：5千1：50万地形图的图号均由五个元素10位码组成。编码系列统一为一个根部，编码长度相同，便于计算机处理。 1：5千1：50万地形图图号的构成：,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,53,各种比例尺的代码：,E.g.：J50B001002，J50C003003，J50D010010， J50E017016，J50F042002，J50G093004， J50H192192。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,54,1：10万1：5千地形图的编号,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,55,1）已知图号计算该图幅西南图廓点的经、纬度： 计算公式：=(b-31)6+(d-1) =(a-1)4+(4/-c) 式中：a1：100万图幅所在纬度带的字符所对应的数字码； b1：100万图幅所在经度带的数字码； c该比例尺地形图在1：100万地形图编号后的行号； d该比例尺地形图在1：100万地形图编号后的列号； 该比例尺地形图分幅的纬差； 该比例尺地形图分幅的经差；,3、编号的应用,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,56,例1：已知某图幅图号为J50B001001，求其西南图廓点的经度、纬度。,a=10,b=50,c=001,d=001, =2,=3 =(50-31)6+(1-1)3=114 =(10-1)4+(4/2-1)2=38 该图幅西南图廓点的经、纬度分别为114、38。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,57,2）已知某点的经、纬度或图幅西南图廓点的经、纬度，计算图幅编号。,先计算该点所在1：100万图幅的编号： a=/4+1； b=/6+31；（若图幅位于西经范围，a=30- /6 ） 再计算所求比例尺地形图在1：100万图号后的行、列编号： c=4/-(/4)； d=(/6)+1；（）表示商取余；表示分数值取整。,2022/11/13,交通与测绘学院测绘系地理信息教研室,58,例2：某点经度为E1143345，纬度为N392230，计算其所在1：10万图幅的编号。,a=39/4+1=10(字符为J)；b=114/6+31=50；=20；=30；c=4/20-(392230/4)20=002； d=(1143345/6)30+1=002该点所在1：10万地形图图号为J50D002002。,
