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地图学
地图学第三版，地图是遵循相应的数学法则，将地球上的地理信息，通过科学的概括，运用符号系统表示在各类载体上的图形，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。
编辑于2023-07-14 08:27:50 山东省- 地图学
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地图学
第一章 导论
地图定义
地图是遵循相应的数学法则，将地球上的地理信息，通过科学的概括，运用符号系统表示在各类载体上的图形，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。
地图的主要特征
地理信息的载体
地图能够存储数量巨大的地理信息，以表达它的空间结构和时间序列变化，以及各现象间的相互联系
数学法则的结构
坐标系统，地图投影和比例尺是构成地图的数学法则
有目的的地图概括
符号系统的应用
地理信息的图形表达借助地图符号，便于空间定位以显示各种现象及其属性的相互关联
地图的主要功能
地图的认知功能
空间认知
图形认知
地图信息的载负功能
地图的传递功能
地图的模拟功能
地图的成图方法
实测成图法
野外地形测图
摄影测量成图
编绘成图法
常规编图
遥感制图
数字制图法
地图的类别
按比例尺划分
＞1:10万的地图，称为大比例尺地图
1:10万～1:100万的地图，称为中比例尺地图
＜1:100万的地图，称为小比例尺地图
地图与地图学发展
裴秀
《地形方丈图》《禹贡地域图》
托勒密
第二章:地球体与地图投影
逼近过程
一级逼近（物理表面）
大地体
大地水准面
大地水准面是指与平均海水面重合并延伸到大陆内部的水准面
二级逼近（数学表面）
旋转椭球体
地球绕地轴飞速旋转，形成的一个表面光滑的球体
旋转椭球面
三级逼近（定位定向）
参考椭球体
一个国家或地区为处理测量成果而采用的一种与地球大小形状最接近并具有一定参数的地球椭球
参考椭球面
四级逼近
正球体
参考椭球体
参考坐标系
北京54
克拉索夫斯基椭球体
原点:普尔科沃天文台
西安80
参考椭球体
原点:西安泾阳县
CGCS2000
地球椭球体
原点:地球质心
大地原点
地理坐标
测量
平面控制测量
三角测量
角度交会
导线测量
高程控制测量
水准测量
三角高程测量
常用经纬度
天文经纬度
参考线:铅垂线
参考面:大地水准面
大地经纬度
参考线:法线
参考面:参考椭球面
地心经纬度
地心坐标系
参心坐标系
进行逼近的原因
第一级逼近是对地球的整体形态进行逼近。地球是一个近似于椭球体的形体，它的赤道半径约为63781千米，而极半径约为6356.8千米。这个逼近过程可以帮助我们了解地球的大小和形状，以及地球的自转和公转。
第二级逼近是对地球的表面进行逼近。地球的表面是由陆地和海洋组成的，陆地和海洋的分布不均匀，这个逼近过程可以帮助我们了解地球的地形和地貌，以及地球上的气候和生态环境。
第三级逼近是对地球的内部结构进行逼近。地球的内部结构由地核、外核、地幔和地壳组成，这个逼近过程可以帮助我们了解地球的物理和化学性质，以及地球的地震和火山活动。
通过这三级逼近过程，我们可以更好地了解地球的形态和结构，从而更好地保护我们的家园。同时，这个逼近过程也可以帮助我们更好地了解地球上的自然现象和人类活动，从而更好地应对气候变化和环境问题。因此，我们应该加强对地球的研究和保护，让我们的家园更加美好。
地图投影
定义:地图投影是按照一定的数学法则将地球椭球面上的点的经纬度坐标转换到平面的直角坐标
变形
长度变形
面积变形
角度变形
变形大小
变形椭圆
定义:取地面上一个微分圆，将它投影后变为椭圆，通过研究其在投影平面上的变化，作为地图投影变形的几何解释，这样的椭圆称为变形椭圆
变形线
分类
根据变形性质
等角投影
投影面上两条方向所夹角度与地球面上对应的两条方向线所夹角度相等
等积投影
球面上的面状地物轮廓经投影之后，仍保持面积不变
等距投影
只保持变形椭圆主方向中某一个长度比等于1，即a=1或b=1
根据构成方法
几何投影
方位投影
正轴方位投影的投影面与地轴垂直，横轴方位投影的投影面与地轴平行，斜轴方位投影的投影面与地轴斜交
圆锥投影
圆柱投影
正轴投影的投影面与地轴重合，横轴投影的投影面与地轴垂直，斜轴投影的投影面与地轴斜交
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
常见的地图投影
墨卡托投影
等角圆柱投影，被广泛应用于航海方面
兰勃特投影
等角割圆锥投影（投影中与圆锥面相割的两条纬线长度保持不变，即长度比为1）1:100万地图常用
高斯-克吕格投影（我国常用）
横轴等角切椭圆柱投影
特点
中央子午线无变形
无角度变形，图形保持相似
离中央子午线越远，变形越大
计算
已知带号求中央经度
6°分带:λ=6°N-3°
3°分带:3N
N指带号
已知中央经度求带号
6°分带:N=int(L/6)+1
3°分带:N=L/3 （四舍五入）
N指带号，L指中央经度，int:取整函数
UTM投影（西方常用）
横轴等角割圆柱投影（中央经线上长度比为0.9996）
地图投影的选择
投影选择的依据
1.制图区域的地理位置，形状和范围 2.比例尺 3.地图的内容 4.出版方式
世界地图投影的选择
多圆锥投影
中纬度地区变形更小
圆柱投影
墨卡托投影，斜轴墨卡托投影（SOM投影）
伪圆柱投影
区域地图投影的选择
方位投影
正轴方位投影（美国UPS投影，我国绘制的极地地区）
横轴与斜轴方位投影
横轴的等积方位投影：东西半球图，大洲地图
斜轴等距投影：以机场为投影中心的航行半径图，以震中为投影中心的地震影响范围图，以大城市为中心的交通等时线图
圆锥投影
中纬度国家广泛应用
伪圆锥投影
中纬度区域地图
比例尺
数字比例尺
文字比例尺（说明比例尺）
图解比例尺
直线比例尺
斜分比例尺
复式比例尺
第三章:地图数据源
地图的数据源有哪些
地面测量数据
小区域控制测量
平面控制测量
三角测量
角度交会
导线测量
高程控制测量
水准测量
三角高程测量
碎部测图
展绘坐标点
距离量测
碎部点的选择与施测
绘图
多源遥感数据
航空像片
像片平面图与正射像片
卫星影像
像片解读与制图
无人机遥感技术
全球定位系统
各种地理调查
第四章:地图概括
定义:也称制图综合，是采取，分类简化，夸张，符号化等科学手段，提取空间数据中主要的，本质的数据
影响地图概括的因素
地图的用途与主题对地图概括的影响
地图的用途不同，在图上表示空间要素的种类，数量，质量以及简化程度亦不同
由于地图的主题不同，同一要素在地图上的重要程度有明显差异
地图比例尺对地图概括的影响
地图的比例尺决定制图区域的幅面大小和图上要素表示的总量
在不同的范围内，同一事物的重要程度不一样
制图区域的地理特征对地图概括的影响
要概括制图区域的自然景观或人文景观
地图概括要根据区域景观特征来确定选取指标和概括的原则
制图数据质量对地图概括的影响
以空间数据为基础，数据的种类，特点及质量都直接影响地图概括的方向和质量
地图数据源的精度应该高于新编地图的精度
精度高的空间数据，对地理实体的反映比较丰富，而且对细部结构的反映也比较详细
制图图解限制对地图概括的影响
在地图上对地图图形表示精细程度的制图限制
人们由于受生理和心理因素作用对地图图形识别的限制
模拟地图的概括内容与方法
地理信息的分类
地理信息按质量特征分类
将空间数据依属性合并，用简化的分类取代详细分类，或者取消级别类型
地理信息按数量特征分类
常依比例尺可以表达的程度进行
地理信息的选取
资格法
数量指标
质量指标
定额法
图解计算法
开方跟规律法
定额法优点:保证图面选取的内容既清晰易读，又有足够的数量和适宜的密度
区域指标法
指标图作用:指导编图时正确地表现区域的最显著特征和分区之间的对比关系
图形的简化
目的：删除制图对象图形的不重要的碎部
地物轮廓特征的简化
地物内部结构的简化
图形碎部的删除
图形碎部的合并
地图图形的夸张
在图形上减少一些多余的碎部，夸大表示一些有重要意义的碎部
不依比例尺放大
有特征意义的线状，面状地物轮廓的细小弯曲和凹凸部分的夸张，是不依比例尺的放大
移位
目的：保持地图上各要素相互之间正确的对比关系
第五章：地图符号设计
地图符号定义：地图符号是表示地理信息空间位置，大小，数量和质量特征的特定的点，线，几何图形和文字，数字等。地图符号是地图的语言。
地图符号的分类
比例分类
依比例符号
半依比例符号
不依比例符号
依比例指符号尺寸与表达对象的实际大小之间的关系完全符合地图比例尺
视点分类
俯视（正形）符号
侧视符号
定位关系
定位符号
说明符号（包括注记）
抽象程度
具象符号
抽象符号
文字符号
几何符号
空间维度
0维点状符号
1维线状符号
2维面状符号
3维体状符号
多维动态
人对图形符号的感知
视觉及其阈限
感觉
生理上的一种刺激作用，依赖于人体的感觉器官
知觉
知觉的主体是大脑，是心理层面的，是在生理刺激作用下人脑产生的认知结果
知觉及其基本特性
知觉是以感觉为基础，人脑对感觉信号进行处理和诠释的过程
知觉的基本特性
选择性
理解性
整体性
恒常性
聚类感受
相似性
接近性
闭合性
视觉对比
线画对比
色彩对比
网纹对比
多用于面状符号
层次结构
制图主区与邻区之间，地图主题与地理基础之间，主题的一级分类之间加强对比，而主区的各个子区间，主题的次级分类则应以协调为主。
图形与背景
阴暗差异产生图形
良好的边界产生图形
清晰的区域产生图形
熟悉产生图形
较小区域容易产生图形
视觉平衡
大区域范围不宜采用深色，艳色，以及高密度的底纹
主要内容置于图幅中央较大区域，而且上部内容较下部内容要少一些
利用附图，图例等要素填补主图不对称的空白区
人对色彩的心理感受
冷暖感
轻重感
远近感
符号的视觉变量及其设计
常见视觉变量
形状变量
尺寸变量
绝对比率：符号的大小与要素的数量成绝对正比关系
相对比率：符号的大小与要素之间具有一定的数量关系
任意比率：符号大小只有数量等级的概念，没有精确的数量关系
方向变量
基本变量中整个符号图形本身的方向变化
网纹中同类网纹的方向变化
颜色变量
彩色
色相
通常用于表达质量特征差异
亮度
彩度
非彩色
亮度
网纹变量
样式
尺寸
排列
排列顺序
排列方向
排列间隔
3维视觉变量与动态视觉变量
色彩及地图色彩设计
色彩三属性
色相
即色彩的外观，表示质量特征（定性特征）
色光三原色：红绿蓝
色料三原色：黄品青
亮度（明度）
表示色彩的明暗程度（定量特征）
不同色相存在亮度差异：黄色最高，紫色最低
白色最亮，黑色最暗
彩度（饱和度，纯度）
是指反射或透射光线接近光谱色的程度
彩度越高，色彩越纯，感觉越艳丽；彩度越低，色彩越涩，感觉越浑浊
就同一个色相而言彩度越高，亮度越高，彩度越低，亮度越低。
色彩的混合
色光混合
又称色光加色混合，越加越亮
规律
红光+绿光=黄光
红光+蓝光=品红光
绿光+蓝光=青光
红光+绿光+蓝光=白光
色料混合
又称色料减色混合，越加越暗
规律
黄+品=红
品+青=蓝
青+黄=绿
黄+品+青=黑
注记
注记的分类
名称注记：包括地名，河名，山名
说明注记：作用：标记地理要素具体的属性
图幅注记：指对整幅图的各种说明文字，如图名，图例说明，制图说明
注记的设计
位置与排列
点状符号注记应该以无间隔密排方式紧靠相应符号标出，应尽量选择横排
带状分布要素或线状要素应沿线同侧标出
雁行字列
屈曲字列
面状要素，面积小时采用密排方式，面积大时应适当拉开字距
第六章：地理信息的符号模型
概念
依据一定的组织规则，以符号的组合反映制图对象的时空分布，形成与对象对应的同构关系，从而构成客观世界的形象-符号模型
地理信息的线状特征表达：线状符号法
运用于空间形态呈现线状或带状延伸的地物，不同空间点位区域间的相互联系地物
按定位特征分
精确定位
概略定位
按状态特征分
静态
动态
定性
形状，颜色等视觉变量组合
线状符号的形状变量表现形式：单线，平行双线，实线，虚线，渐变线，指向线，对称线和非对称线等
颜色变量：色相变量变化
定量
符合顺序量表的数据，等级次序以线状符号的宽度作为主要的视觉差异表达
线状符号间隔/比率量表的属性数据，可精确描述数量差异，通过线状符号的宽度和彩度形成视觉差异显示
线状符号的内在结构及其时空变化
1.反映移动的起，止点
2.表示行进路线和方法
3.流量（宽度）
4.形状指标（色相）
5.相互联系（左进右出，双向互交）
地理信息的点状特征表达：点状符号法
定位符号法
定义：呈点状分布的地理数据，以点状符号在图面上准确图面定位和视觉变量的组合，表达地理数据属性和空间分布/通过点状符号准确的图面定位和视觉变量结合，表达出其定性特征空间分布差异
定性
采用定名量表表达地物性质上的差异，以个体符号的形状变量，颜色变量及其组合作为主要的表达方法，结构（网纹）和方向变量作为次一级的辅助手段
多层次的视觉变量的分级组合，以形状变量区分最高层次的性质差异，以色相分量表示次一级分类体系，结构（网纹）或方向变量作为最后的补充方法
定量
定名量表
顺序量表
显示制图对象在某种度量指标下的强度，相对大小或等级次序
间隔/比率量表
精确地描述制图对象的数量差异
比例圆的视觉尺度
比例圆是点状符号在数量对比上最常用的几何符号
定位符号法表示内部结构及其时空变化
点状符号的拓展
分割法
坐标统计图
立体符号（三维图形）
点状符号（制图）定位处理
采用统一，规范的点状个体符号，使符号的中心或底点与地物的地理位置相重合
在专题地图上，点状符号不一定在数据的中心位置上，要求符号位置合理。若移动过远，用箭头指向所代表的数据源位置
分区统计图：若点状符号是代表一个区域的数据，把点状符号定位在这个区域的重心位置上
地理信息的面状特征表达：面状符号法
地理信息面状特征的符号化
面状现象空间分布形态
面状连续分布（全域连续分布）—质底法—类型图，区域图
局域成片分布—范围法—分布范围图
离散分布—范围法—分布图
连续渐变现象的表示方法：等值线法，分层设色法，定位图表法，如：地貌，气温，气压等偏向于自然现象
连续突变现象的表示方法：质底法，量底法，等值区域图法，如：地质构造，行政区划等有人为构造的空间划分
精确定域与概要定域
定性
质底法
定义
以充满全制图区的不同颜色或图案的图斑，区别于面状连续分布现象质量特征的表示方法。制图区既不能空白也不能重叠，类型具有排他性
类型图
基于专题分类规则分类分布表示的地图，如地质图，气候类型图
区划图
范围法
定义
通过轮廓线，颜色，或网纹图案表示离散分布现象真实或隐含的分布范围的方法
可精确定域，也可概略定域。可以重叠和交叉
质底法与范围法异同
相同：在图斑范围内，用颜色，网纹等符号手段显示其质量特征
不同：
1.质底法地物不能存在相互重叠
2.质底法制图区域内不能有空白区
3.质底法多数情况下，其分界线呈精确定域
定量
以点状符号构成面状分布的定量方法
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
分区统计图法
对2维空间制图对象绝对数量的一种点状概括，以点状符号的大小差异和区位配置概略表达空间分布
定位图表法
通过定位于数据采集点的统计图表反映一定范围内的面状现象，借以表达整个制图区域连续变化的数量变化分布特征
区别
定位：分区统计图法属于概略定位，定位图表法属于精确定位
数据：分区统计图法以统计分区为基础，定位图表法以点的数据代表整个区域的数量分布特征
以线状符号构成面状分布的定量方法
等值线法
分层设色法
伪等值线法
以面状及立体符号构成的定量方法
（分级）等值区域法
色相，网纹类型—质的不同；饱和度（彩度），亮度，网纹—等级的高低
网格法
地理信息的3维特征表达：体状符号
地形图的多种表示方法
分层设色法：加强了高程分布的直观印象，更容易判读地势状况；实现了色彩的正确配合，使地图具有了一定的立体感
晕渲法，常与等高线法，分层设色法联合使用
第七章：普通地图
概念
以相对平衡的详细程度表示地球表面自然地理要素和社会人文要素一般特征的地图
地形图与地理图
地理图
定义：地理图是以反映自然地理要素和社会人文要素的分布规律为主，又称一览图
特点
地图内容的高度概括性
地图设计的灵活多样性（相对于地形图）
制图资料种类的多样性与精度的不均一性
地理图的类型
区域性全图
区域性分幅图
普通地图集
地形图
国家基本地形图的特点
具有统一的大地坐标系统和高程系统
具有完整的比例尺系统和分幅编号系统
依据统一的规范和格式
定义：地形图指比例尺等于或大于1:100万，按照统一的数学基础，统一的测量和编图规范要求，经过实地测绘或根据遥感数据和相关数据，以统一的图式图例编绘而成的一种普通地图
国家基本地形图的分幅与编号
地图投影的分带
投影分带的规定
我国国家基本地形图的1:100万地形图采用正轴等角割圆锥投影
大于1:100万（≥1:50万）地形图，则采用高斯-克吕格投影
以6°带方式分带
分带方法
从本初子午线开始，向东每经差6°为一个投影带东半球投影带的幅号自31带起算
横列—纬度每4°为一横列
纵行—经度每6°为一纵行
分带投影的经纬网与方里网
平面直角坐标网，又称方里网。方里网在不同比例尺地形图上间距是不同的
地形图分幅编号
1991年前国家基本地形图的分幅与编号
采用行列—自然序列编号，称原国家基本地形图编号法
1:100万
经差6°，纬差4°，行列编号J-50
新版国家基本地形图的分幅与编号
国家基本地理信息数据库中的4D产品
国家基本地理信息数据库建设概况
地图数据库
影像数据库
大地数据库
专题应用数据库
数字线划地图（DLG）
又称数字矢量化地图（放大不会失真）
数字栅格地图（DRG）
又称数字像素地图（放大会失真）
数字正射影像图（DOM）
是对航空摄影测量影像或卫星影像经过像元纠正，图像镶嵌等一系列加工处理后，生成制作正射影像图的数据文件
数字高程模型（DEM）
第八章：专题地图制图
专题地图的基本特征与分类
概念
把专题地图或普通地图的某些要素在地理底图上显示的特别完备和详细，而将其余要素列于次要地位或不予表示，从而使内容专题化的地图
专题地图的基本特征
选题的内容广泛
表现主题专一
构成要素的双重性
地理基础
叠加在地理基础之上的专题要素
表现方法多样
图面配置灵活
专题地图分类
自然地图
人文地图
环境地图
专题地图的设计编辑
专题地图的数据来源与处理加工
专题地图数据类型
地图数据
普通地图
各种与新编地图有关的专题图件与数据
遥感图像数据
实测数据和统计数据
实测数据
统计数据
文字资料
专题地图数据的处理加工
地图数据处理加工
归并或改变分类
改变数量指标
改变表示方法
实测与统计数据处理加工
地理底图的设计与编辑
地理底图的作用与种类
地理底图的作用
建立专题地图的框架
转绘专题地图的控制系统
深入提取专题地图地理信息
地理底图的种类
工作底图
出版底图
地理底图编制及其数字化
工作底图的准备
出版底图的编制
出版底图的数字化
专题地图表示方法选择与地图图例设计
专题地图表示方法的选择，主要取决于数据的空间分布，地图的用途，比例尺，区域特点。当表示方法确定后，便要考虑地图内容的符号化，使科学与艺术相结合，更好地体现表示方法的内涵
（一）依据数据的空间分布，数量与质量特征及时间上的变化特征选择表示方法
1.注意各种表示方法相互搭配的可行性
2.在一幅图上，表示方法种类不宜过多
3.多种表示方法联合运用还应充分考虑点，线，面符号的尺寸，颜色的合理搭配。
（二）依据地图用途，数据特点，比例尺和区域特点选择表示方法
（三）图例设计
专题地图的图面配置
图面配置的总体安排
符号及图形的清晰与易读
图面整体的视觉对比度适当
正确处理图形与背景间的关系
实现图形配置的视觉平衡
图面设计有良好的层次结构
图面内容的具体安排
主图
突出主图与邻区的图形与背景关系，增强主图区域的视觉对比度
主图的定向
移图
重要地区扩大图
副图
突出表现主图在大区域范围内的地理位置
图名
三要素（区域，主题，时间）。作用：为读图者提供地图的区域和主题的信息
图例
比例尺
统计图表与文字说明
充实地图主题，活跃版面有利于增强视觉平衡效果
图廓
遥感制图
卫星影像图和卫星影像地图
卫星影像镶嵌图
没有对数据进行几何纠正，将多幅卫星影像依像幅边框显示的经纬度位置，镶嵌拼贴而成的图像
卫星影像图
进行了卫星影像平面位置的几何纠正和图像增强，图上绘制出较全面的地理要素，称为卫星影像图
卫星影像地图
在卫星影像上，能够依据数字高程模型（DEM）进行正射纠正，有详细的符号化地理要素的图像，称为卫星影像地图
从卫星影像生成专题地图
专题制图的数字图像处理
卫星影像预处理
按专题要求进行影像分类
遥感图像图斑的地图概括
遥感图像图斑的矢量化
勾边
细化
找节点
转矢量
遥感系列成图
遥感系列制图的基本要求
统一信息源
统一对制图区域地理特征的认识
制定统一的设计原则
按一定的规则顺序成图
遥感系列制图的统一协调
统一协调的必要性
保证系列地图的内容具有明确的实用性和针对性
确保系列地图的整体性与系统性
保证系列地图之间具有明显的可比性
统一协调的基础
统一协调的方法与内容
第十章：地图分析
地图分析的作用
研究各种要素或现象的分布特点和分布规律
研究各种要素或现象之间的相互联系
研究各种现象的动态变化
一是利用单幅地图所提供数据的演变研究空间信息的动态变化
二是利用同一地区，同一主题，不同时期测制或编制的地图进行比较，研究空间信息在位置，形状，范围，面积等方面的变化
进行预测预报
空间分布的预测预报
随时间节奏变化而变化的现象的预测预报
随时间推移空间和状态变化的预测预报
地图分析的基本方法
阅读分析
整体分析
一般性阅读
综合阅读
单要素分析
将单幅地图上的制图目标分解成若干个单一要素和指标
比较分析
推理分析
图解分析
垂直切割的剖面图
3维描写的块状图
轴测投影块状图
透视投影块状图
地貌切割密度与深度图
地貌切割密度图
地貌切割深度图
复合分析
地图与地图的复合分析
不同比例尺地图之间的复合
不同主题内容与地图之间的复合
不同时间序列地图之间的复合
地图与遥感图像的复合分析
地图与遥感图像复合的意义
从遥感图像角度看，地图不仅可以为遥感图像的定向，定位和专题信息提供参考和依据，同时还可以为遥感图像补充高程信息
从地图角度看，遥感图像不仅可以为地图修正变化了的地理基础，而且还可以修正专题信息的图斑界线
地图与遥感图像复合的途径
地理图与遥感图像复合
专题地图与遥感图像套合
地学图谱分析
图谱与地学图谱
图谱
地学图谱
指一组按一定指标递变规律或分类规律排列的，能够反映地学空间分布规律的地图，图表，曲线和图像
地球空间信息图谱
特点
采用图形思维模式
具有全数字化的研究手段
具有动态模拟分析功能
能够实现决策的智能化
应用
全球环境变化研究
为区域经济的可持续发展提供了决策手段
对灾害进行动态监测和评估
对自然资源的调查和评估
环境监测与预报
地图学
第一章 导论
地图定义
地图是遵循相应的数学法则，将地球上的地理信息，通过科学的概括，运用符号系统表示在各类载体上的图形，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。
地图的主要特征
地理信息的载体
地图能够存储数量巨大的地理信息，以表达它的空间结构和时间序列变化，以及各现象间的相互联系
数学法则的结构
坐标系统，地图投影和比例尺是构成地图的数学法则
有目的的地图概括
符号系统的应用
地理信息的图形表达借助地图符号，便于空间定位以显示各种现象及其属性的相互关联
地图的主要功能
地图的认知功能
空间认知
图形认知
地图信息的载负功能
地图的传递功能
地图的模拟功能
地图的成图方法
实测成图法
野外地形测图
摄影测量成图
编绘成图法
常规编图
遥感制图
数字制图法
地图的类别
按比例尺划分
＞1:10万的地图，称为大比例尺地图
1:10万～1:100万的地图，称为中比例尺地图
＜1:100万的地图，称为小比例尺地图
地图与地图学发展
裴秀
《地形方丈图》《禹贡地域图》
托勒密
第二章:地球体与地图投影
逼近过程
一级逼近（物理表面）
大地体
大地水准面
大地水准面是指与平均海水面重合并延伸到大陆内部的水准面
二级逼近（数学表面）
旋转椭球体
地球绕地轴飞速旋转，形成的一个表面光滑的球体
旋转椭球面
三级逼近（定位定向）
参考椭球体
一个国家或地区为处理测量成果而采用的一种与地球大小形状最接近并具有一定参数的地球椭球
参考椭球面
四级逼近
正球体
参考椭球体
参考坐标系
北京54
克拉索夫斯基椭球体
原点:普尔科沃天文台
西安80
参考椭球体
原点:西安泾阳县
CGCS2000
地球椭球体
原点:地球质心
大地原点
地理坐标
测量
平面控制测量
三角测量
角度交会
导线测量
高程控制测量
水准测量
三角高程测量
常用经纬度
天文经纬度
参考线:铅垂线
参考面:大地水准面
大地经纬度
参考线:法线
参考面:参考椭球面
地心经纬度
地心坐标系
参心坐标系
进行逼近的原因
第一级逼近是对地球的整体形态进行逼近。地球是一个近似于椭球体的形体，它的赤道半径约为63781千米，而极半径约为6356.8千米。这个逼近过程可以帮助我们了解地球的大小和形状，以及地球的自转和公转。
第二级逼近是对地球的表面进行逼近。地球的表面是由陆地和海洋组成的，陆地和海洋的分布不均匀，这个逼近过程可以帮助我们了解地球的地形和地貌，以及地球上的气候和生态环境。
第三级逼近是对地球的内部结构进行逼近。地球的内部结构由地核、外核、地幔和地壳组成，这个逼近过程可以帮助我们了解地球的物理和化学性质，以及地球的地震和火山活动。
通过这三级逼近过程，我们可以更好地了解地球的形态和结构，从而更好地保护我们的家园。同时，这个逼近过程也可以帮助我们更好地了解地球上的自然现象和人类活动，从而更好地应对气候变化和环境问题。因此，我们应该加强对地球的研究和保护，让我们的家园更加美好。
地图投影
定义:地图投影是按照一定的数学法则将地球椭球面上的点的经纬度坐标转换到平面的直角坐标
变形
长度变形
面积变形
角度变形
变形大小
变形椭圆
定义:取地面上一个微分圆，将它投影后变为椭圆，通过研究其在投影平面上的变化，作为地图投影变形的几何解释，这样的椭圆称为变形椭圆
变形线
分类
根据变形性质
等角投影
投影面上两条方向所夹角度与地球面上对应的两条方向线所夹角度相等
等积投影
球面上的面状地物轮廓经投影之后，仍保持面积不变
等距投影
只保持变形椭圆主方向中某一个长度比等于1，即a=1或b=1
根据构成方法
几何投影
方位投影
正轴方位投影的投影面与地轴垂直，横轴方位投影的投影面与地轴平行，斜轴方位投影的投影面与地轴斜交
圆锥投影
圆柱投影
正轴投影的投影面与地轴重合，横轴投影的投影面与地轴垂直，斜轴投影的投影面与地轴斜交
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
常见的地图投影
墨卡托投影
等角圆柱投影，被广泛应用于航海方面
兰勃特投影
等角割圆锥投影（投影中与圆锥面相割的两条纬线长度保持不变，即长度比为1）1:100万地图常用
高斯-克吕格投影（我国常用）
横轴等角切椭圆柱投影
特点
中央子午线无变形
无角度变形，图形保持相似
离中央子午线越远，变形越大
计算
已知带号求中央经度
6°分带:λ=6°N-3°
3°分带:3N
N指带号
已知中央经度求带号
6°分带:N=int(L/6)+1
3°分带:N=L/3 （四舍五入）
N指带号，L指中央经度，int:取整函数
UTM投影（西方常用）
横轴等角割圆柱投影（中央经线上长度比为0.9996）
地图投影的选择
投影选择的依据
1.制图区域的地理位置，形状和范围 2.比例尺 3.地图的内容 4.出版方式
世界地图投影的选择
多圆锥投影
中纬度地区变形更小
圆柱投影
墨卡托投影，斜轴墨卡托投影（SOM投影）
伪圆柱投影
区域地图投影的选择
方位投影
正轴方位投影（美国UPS投影，我国绘制的极地地区）
横轴与斜轴方位投影
横轴的等积方位投影：东西半球图，大洲地图
斜轴等距投影：以机场为投影中心的航行半径图，以震中为投影中心的地震影响范围图，以大城市为中心的交通等时线图
圆锥投影
中纬度国家广泛应用
伪圆锥投影
中纬度区域地图
比例尺
数字比例尺
文字比例尺（说明比例尺）
图解比例尺
直线比例尺
斜分比例尺
复式比例尺
第三章:地图数据源
地图的数据源有哪些
地面测量数据
小区域控制测量
平面控制测量
三角测量
角度交会
导线测量
高程控制测量
水准测量
三角高程测量
碎部测图
展绘坐标点
距离量测
碎部点的选择与施测
绘图
多源遥感数据
航空像片
像片平面图与正射像片
卫星影像
像片解读与制图
无人机遥感技术
全球定位系统
各种地理调查
第四章:地图概括
定义:也称制图综合，是采取，分类简化，夸张，符号化等科学手段，提取空间数据中主要的，本质的数据
影响地图概括的因素
地图的用途与主题对地图概括的影响
地图的用途不同，在图上表示空间要素的种类，数量，质量以及简化程度亦不同
由于地图的主题不同，同一要素在地图上的重要程度有明显差异
地图比例尺对地图概括的影响
地图的比例尺决定制图区域的幅面大小和图上要素表示的总量
在不同的范围内，同一事物的重要程度不一样
制图区域的地理特征对地图概括的影响
要概括制图区域的自然景观或人文景观
地图概括要根据区域景观特征来确定选取指标和概括的原则
制图数据质量对地图概括的影响
以空间数据为基础，数据的种类，特点及质量都直接影响地图概括的方向和质量
地图数据源的精度应该高于新编地图的精度
精度高的空间数据，对地理实体的反映比较丰富，而且对细部结构的反映也比较详细
制图图解限制对地图概括的影响
在地图上对地图图形表示精细程度的制图限制
人们由于受生理和心理因素作用对地图图形识别的限制
模拟地图的概括内容与方法
地理信息的分类
地理信息按质量特征分类
将空间数据依属性合并，用简化的分类取代详细分类，或者取消级别类型
地理信息按数量特征分类
常依比例尺可以表达的程度进行
地理信息的选取
资格法
数量指标
质量指标
定额法
图解计算法
开方跟规律法
定额法优点:保证图面选取的内容既清晰易读，又有足够的数量和适宜的密度
区域指标法
指标图作用:指导编图时正确地表现区域的最显著特征和分区之间的对比关系
图形的简化
目的：删除制图对象图形的不重要的碎部
地物轮廓特征的简化
地物内部结构的简化
图形碎部的删除
图形碎部的合并
地图图形的夸张
在图形上减少一些多余的碎部，夸大表示一些有重要意义的碎部
不依比例尺放大
有特征意义的线状，面状地物轮廓的细小弯曲和凹凸部分的夸张，是不依比例尺的放大
移位
目的：保持地图上各要素相互之间正确的对比关系
第五章：地图符号设计
地图符号定义：地图符号是表示地理信息空间位置，大小，数量和质量特征的特定的点，线，几何图形和文字，数字等。地图符号是地图的语言。
地图符号的分类
比例分类
依比例符号
半依比例符号
不依比例符号
依比例指符号尺寸与表达对象的实际大小之间的关系完全符合地图比例尺
视点分类
俯视（正形）符号
侧视符号
定位关系
定位符号
说明符号（包括注记）
抽象程度
具象符号
抽象符号
文字符号
几何符号
空间维度
0维点状符号
1维线状符号
2维面状符号
3维体状符号
多维动态
人对图形符号的感知
视觉及其阈限
感觉
生理上的一种刺激作用，依赖于人体的感觉器官
知觉
知觉的主体是大脑，是心理层面的，是在生理刺激作用下人脑产生的认知结果
知觉及其基本特性
知觉是以感觉为基础，人脑对感觉信号进行处理和诠释的过程
知觉的基本特性
选择性
理解性
整体性
恒常性
聚类感受
相似性
接近性
闭合性
视觉对比
线画对比
色彩对比
网纹对比
多用于面状符号
层次结构
制图主区与邻区之间，地图主题与地理基础之间，主题的一级分类之间加强对比，而主区的各个子区间，主题的次级分类则应以协调为主。
图形与背景
阴暗差异产生图形
良好的边界产生图形
清晰的区域产生图形
熟悉产生图形
较小区域容易产生图形
视觉平衡
大区域范围不宜采用深色，艳色，以及高密度的底纹
主要内容置于图幅中央较大区域，而且上部内容较下部内容要少一些
利用附图，图例等要素填补主图不对称的空白区
人对色彩的心理感受
冷暖感
轻重感
远近感
符号的视觉变量及其设计
常见视觉变量
形状变量
尺寸变量
绝对比率：符号的大小与要素的数量成绝对正比关系
相对比率：符号的大小与要素之间具有一定的数量关系
任意比率：符号大小只有数量等级的概念，没有精确的数量关系
方向变量
基本变量中整个符号图形本身的方向变化
网纹中同类网纹的方向变化
颜色变量
彩色
色相
通常用于表达质量特征差异
亮度
彩度
非彩色
亮度
网纹变量
样式
尺寸
排列
排列顺序
排列方向
排列间隔
3维视觉变量与动态视觉变量
色彩及地图色彩设计
色彩三属性
色相
即色彩的外观，表示质量特征（定性特征）
色光三原色：红绿蓝
色料三原色：黄品青
亮度（明度）
表示色彩的明暗程度（定量特征）
不同色相存在亮度差异：黄色最高，紫色最低
白色最亮，黑色最暗
彩度（饱和度，纯度）
是指反射或透射光线接近光谱色的程度
彩度越高，色彩越纯，感觉越艳丽；彩度越低，色彩越涩，感觉越浑浊
就同一个色相而言彩度越高，亮度越高，彩度越低，亮度越低。
色彩的混合
色光混合
又称色光加色混合，越加越亮
规律
红光+绿光=黄光
红光+蓝光=品红光
绿光+蓝光=青光
红光+绿光+蓝光=白光
色料混合
又称色料减色混合，越加越暗
规律
黄+品=红
品+青=蓝
青+黄=绿
黄+品+青=黑
注记
注记的分类
名称注记：包括地名，河名，山名
说明注记：作用：标记地理要素具体的属性
图幅注记：指对整幅图的各种说明文字，如图名，图例说明，制图说明
注记的设计
位置与排列
点状符号注记应该以无间隔密排方式紧靠相应符号标出，应尽量选择横排
带状分布要素或线状要素应沿线同侧标出
雁行字列
屈曲字列
面状要素，面积小时采用密排方式，面积大时应适当拉开字距
第六章：地理信息的符号模型
概念
依据一定的组织规则，以符号的组合反映制图对象的时空分布，形成与对象对应的同构关系，从而构成客观世界的形象-符号模型
地理信息的线状特征表达：线状符号法
运用于空间形态呈现线状或带状延伸的地物，不同空间点位区域间的相互联系地物
按定位特征分
精确定位
概略定位
按状态特征分
静态
动态
定性
形状，颜色等视觉变量组合
线状符号的形状变量表现形式：单线，平行双线，实线，虚线，渐变线，指向线，对称线和非对称线等
颜色变量：色相变量变化
定量
符合顺序量表的数据，等级次序以线状符号的宽度作为主要的视觉差异表达
线状符号间隔/比率量表的属性数据，可精确描述数量差异，通过线状符号的宽度和彩度形成视觉差异显示
线状符号的内在结构及其时空变化
1.反映移动的起，止点
2.表示行进路线和方法
3.流量（宽度）
4.形状指标（色相）
5.相互联系（左进右出，双向互交）
地理信息的点状特征表达：点状符号法
定位符号法
定义：呈点状分布的地理数据，以点状符号在图面上准确图面定位和视觉变量的组合，表达地理数据属性和空间分布/通过点状符号准确的图面定位和视觉变量结合，表达出其定性特征空间分布差异
定性
采用定名量表表达地物性质上的差异，以个体符号的形状变量，颜色变量及其组合作为主要的表达方法，结构（网纹）和方向变量作为次一级的辅助手段
多层次的视觉变量的分级组合，以形状变量区分最高层次的性质差异，以色相分量表示次一级分类体系，结构（网纹）或方向变量作为最后的补充方法
定量
定名量表
顺序量表
显示制图对象在某种度量指标下的强度，相对大小或等级次序
间隔/比率量表
精确地描述制图对象的数量差异
比例圆的视觉尺度
比例圆是点状符号在数量对比上最常用的几何符号
定位符号法表示内部结构及其时空变化
点状符号的拓展
分割法
坐标统计图
立体符号（三维图形）
点状符号（制图）定位处理
采用统一，规范的点状个体符号，使符号的中心或底点与地物的地理位置相重合
在专题地图上，点状符号不一定在数据的中心位置上，要求符号位置合理。若移动过远，用箭头指向所代表的数据源位置
分区统计图：若点状符号是代表一个区域的数据，把点状符号定位在这个区域的重心位置上
地理信息的面状特征表达：面状符号法
地理信息面状特征的符号化
面状现象空间分布形态
面状连续分布（全域连续分布）—质底法—类型图，区域图
局域成片分布—范围法—分布范围图
离散分布—范围法—分布图
连续渐变现象的表示方法：等值线法，分层设色法，定位图表法，如：地貌，气温，气压等偏向于自然现象
连续突变现象的表示方法：质底法，量底法，等值区域图法，如：地质构造，行政区划等有人为构造的空间划分
精确定域与概要定域
定性
质底法
定义
以充满全制图区的不同颜色或图案的图斑，区别于面状连续分布现象质量特征的表示方法。制图区既不能空白也不能重叠，类型具有排他性
类型图
基于专题分类规则分类分布表示的地图，如地质图，气候类型图
区划图
范围法
定义
通过轮廓线，颜色，或网纹图案表示离散分布现象真实或隐含的分布范围的方法
可精确定域，也可概略定域。可以重叠和交叉
质底法与范围法异同
相同：在图斑范围内，用颜色，网纹等符号手段显示其质量特征
不同：
1.质底法地物不能存在相互重叠
2.质底法制图区域内不能有空白区
3.质底法多数情况下，其分界线呈精确定域
定量
以点状符号构成面状分布的定量方法
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
分区统计图法
对2维空间制图对象绝对数量的一种点状概括，以点状符号的大小差异和区位配置概略表达空间分布
定位图表法
通过定位于数据采集点的统计图表反映一定范围内的面状现象，借以表达整个制图区域连续变化的数量变化分布特征
区别
定位：分区统计图法属于概略定位，定位图表法属于精确定位
数据：分区统计图法以统计分区为基础，定位图表法以点的数据代表整个区域的数量分布特征
以线状符号构成面状分布的定量方法
等值线法
分层设色法
伪等值线法
以面状及立体符号构成的定量方法
（分级）等值区域法
色相，网纹类型—质的不同；饱和度（彩度），亮度，网纹—等级的高低
网格法
地理信息的3维特征表达：体状符号
地形图的多种表示方法
分层设色法：加强了高程分布的直观印象，更容易判读地势状况；实现了色彩的正确配合，使地图具有了一定的立体感
晕渲法，常与等高线法，分层设色法联合使用
第七章：普通地图
概念
以相对平衡的详细程度表示地球表面自然地理要素和社会人文要素一般特征的地图
地形图与地理图
地理图
定义：地理图是以反映自然地理要素和社会人文要素的分布规律为主，又称一览图
特点
地图内容的高度概括性
地图设计的灵活多样性（相对于地形图）
制图资料种类的多样性与精度的不均一性
地理图的类型
区域性全图
区域性分幅图
普通地图集
地形图
国家基本地形图的特点
具有统一的大地坐标系统和高程系统
具有完整的比例尺系统和分幅编号系统
依据统一的规范和格式
定义：地形图指比例尺等于或大于1:100万，按照统一的数学基础，统一的测量和编图规范要求，经过实地测绘或根据遥感数据和相关数据，以统一的图式图例编绘而成的一种普通地图
国家基本地形图的分幅与编号
地图投影的分带
投影分带的规定
我国国家基本地形图的1:100万地形图采用正轴等角割圆锥投影
大于1:100万（≥1:50万）地形图，则采用高斯-克吕格投影
以6°带方式分带
分带方法
从本初子午线开始，向东每经差6°为一个投影带东半球投影带的幅号自31带起算
横列—纬度每4°为一横列
纵行—经度每6°为一纵行
分带投影的经纬网与方里网
平面直角坐标网，又称方里网。方里网在不同比例尺地形图上间距是不同的
地形图分幅编号
1991年前国家基本地形图的分幅与编号
采用行列—自然序列编号，称原国家基本地形图编号法
1:100万
经差6°，纬差4°，行列编号J-50
新版国家基本地形图的分幅与编号
国家基本地理信息数据库中的4D产品
国家基本地理信息数据库建设概况
地图数据库
影像数据库
大地数据库
专题应用数据库
数字线划地图（DLG）
又称数字矢量化地图（放大不会失真）
数字栅格地图（DRG）
又称数字像素地图（放大会失真）
数字正射影像图（DOM）
是对航空摄影测量影像或卫星影像经过像元纠正，图像镶嵌等一系列加工处理后，生成制作正射影像图的数据文件
数字高程模型（DEM）
第八章：专题地图制图
专题地图的基本特征与分类
概念
把专题地图或普通地图的某些要素在地理底图上显示的特别完备和详细，而将其余要素列于次要地位或不予表示，从而使内容专题化的地图
专题地图的基本特征
选题的内容广泛
表现主题专一
构成要素的双重性
地理基础
叠加在地理基础之上的专题要素
表现方法多样
图面配置灵活
专题地图分类
自然地图
人文地图
环境地图
专题地图的设计编辑
专题地图的数据来源与处理加工
专题地图数据类型
地图数据
普通地图
各种与新编地图有关的专题图件与数据
遥感图像数据
实测数据和统计数据
实测数据
统计数据
文字资料
专题地图数据的处理加工
地图数据处理加工
归并或改变分类
改变数量指标
改变表示方法
实测与统计数据处理加工
地理底图的设计与编辑
地理底图的作用与种类
地理底图的作用
建立专题地图的框架
转绘专题地图的控制系统
深入提取专题地图地理信息
地理底图的种类
工作底图
出版底图
地理底图编制及其数字化
工作底图的准备
出版底图的编制
出版底图的数字化
专题地图表示方法选择与地图图例设计
专题地图表示方法的选择，主要取决于数据的空间分布，地图的用途，比例尺，区域特点。当表示方法确定后，便要考虑地图内容的符号化，使科学与艺术相结合，更好地体现表示方法的内涵
（一）依据数据的空间分布，数量与质量特征及时间上的变化特征选择表示方法
1.注意各种表示方法相互搭配的可行性
2.在一幅图上，表示方法种类不宜过多
3.多种表示方法联合运用还应充分考虑点，线，面符号的尺寸，颜色的合理搭配。
（二）依据地图用途，数据特点，比例尺和区域特点选择表示方法
（三）图例设计
专题地图的图面配置
图面配置的总体安排
符号及图形的清晰与易读
图面整体的视觉对比度适当
正确处理图形与背景间的关系
实现图形配置的视觉平衡
图面设计有良好的层次结构
图面内容的具体安排
主图
突出主图与邻区的图形与背景关系，增强主图区域的视觉对比度
主图的定向
移图
重要地区扩大图
副图
突出表现主图在大区域范围内的地理位置
图名
三要素（区域，主题，时间）。作用：为读图者提供地图的区域和主题的信息
图例
比例尺
统计图表与文字说明
充实地图主题，活跃版面有利于增强视觉平衡效果
图廓
遥感制图
卫星影像图和卫星影像地图
卫星影像镶嵌图
没有对数据进行几何纠正，将多幅卫星影像依像幅边框显示的经纬度位置，镶嵌拼贴而成的图像
卫星影像图
进行了卫星影像平面位置的几何纠正和图像增强，图上绘制出较全面的地理要素，称为卫星影像图
卫星影像地图
在卫星影像上，能够依据数字高程模型（DEM）进行正射纠正，有详细的符号化地理要素的图像，称为卫星影像地图
从卫星影像生成专题地图
专题制图的数字图像处理
卫星影像预处理
按专题要求进行影像分类
遥感图像图斑的地图概括
遥感图像图斑的矢量化
勾边
细化
找节点
转矢量
遥感系列成图
遥感系列制图的基本要求
统一信息源
统一对制图区域地理特征的认识
制定统一的设计原则
按一定的规则顺序成图
遥感系列制图的统一协调
统一协调的必要性
保证系列地图的内容具有明确的实用性和针对性
确保系列地图的整体性与系统性
保证系列地图之间具有明显的可比性
统一协调的基础
统一协调的方法与内容
第十章：地图分析
地图分析的作用
研究各种要素或现象的分布特点和分布规律
研究各种要素或现象之间的相互联系
研究各种现象的动态变化
一是利用单幅地图所提供数据的演变研究空间信息的动态变化
二是利用同一地区，同一主题，不同时期测制或编制的地图进行比较，研究空间信息在位置，形状，范围，面积等方面的变化
进行预测预报
空间分布的预测预报
随时间节奏变化而变化的现象的预测预报
随时间推移空间和状态变化的预测预报
地图分析的基本方法
阅读分析
整体分析
一般性阅读
综合阅读
单要素分析
将单幅地图上的制图目标分解成若干个单一要素和指标
比较分析
推理分析
图解分析
垂直切割的剖面图
3维描写的块状图
轴测投影块状图
透视投影块状图
地貌切割密度与深度图
地貌切割密度图
地貌切割深度图
复合分析
地图与地图的复合分析
不同比例尺地图之间的复合
不同主题内容与地图之间的复合
不同时间序列地图之间的复合
地图与遥感图像的复合分析
地图与遥感图像复合的意义
从遥感图像角度看，地图不仅可以为遥感图像的定向，定位和专题信息提供参考和依据，同时还可以为遥感图像补充高程信息
从地图角度看，遥感图像不仅可以为地图修正变化了的地理基础，而且还可以修正专题信息的图斑界线
地图与遥感图像复合的途径
地理图与遥感图像复合
专题地图与遥感图像套合
地学图谱分析
图谱与地学图谱
图谱
地学图谱
指一组按一定指标递变规律或分类规律排列的，能够反映地学空间分布规律的地图，图表，曲线和图像
地球空间信息图谱
特点
采用图形思维模式
具有全数字化的研究手段
具有动态模拟分析功能
能够实现决策的智能化
应用
全球环境变化研究
为区域经济的可持续发展提供了决策手段
对灾害进行动态监测和评估
对自然资源的调查和评估
环境监测与预报