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一体机怕 中图初中地理七上《1第2节 地图》word教案 1就咳嗽啊咯破卡特拖拉

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发表于 2020-11-2 09:46:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
力量 《地图学》教案 前言 地理学是研究地球表面(层)地理环境的结构、分布及其发展规律、以及人地关系的学科,也被称作地球表层学。对人类个体而言,地球几乎是一个无穷大的空间,难以一窥全貌,而地图的发明和应用,是人类得以概括而全面的了解地球表面的开始。 地图作为人类形象思维的一种方式,是对空间信息高度浓缩和概括的结果。学习地图学本身是学习空间信息可视化的表达原理和方法,同时也是对地理学其他各门专业课程具有较强的辅助和支撑作用。因此,《地图学》是地理学中最重要的专业基础课之一。 《地图学》对地学工作者是一门非常重要的基础理论,基本知识和基本技能深。我们学习《地图学》,主要是掌握基本的原理和规范,特别需要大家在理论学习的同时,积极参加相应的课堂练习、实验和实践活动,在日常学习、生活、学习中注意观察、领会前人地图编绘的技巧和特色,并将相关内容贯穿于你们其他各项专业课程的学习之中。在你们未来可能从事的地学专业科学研究和实际工作中,工作区域的图件制作完成几乎就是工作顺利展开、甚至即将完成工作的标志,图件的制作水平是各项专业工作能力的重要标志。 第一章 导论 第一节 概述 一、地图学的科学概念 它是脱胎于测量学与地理学,于近代形成一门科学体系,简而言之:地图是表现和反映地球表层自然和社会现象的图解、图像、图形……。传统的意义,地图学是研究地图的实质与发展,同时也是研究地图编制与复制的科学。 国际地图学会(ICA)(1973)定义:地图学是制作地图的艺术、科学和技术,以及把地图作为科学文件和艺术作品的研究。在这个意义上,地图可以看作是以任何比例尺表示地球或任何量体的包括所有类型的地图,平面图、航图。三维模型和地球仪。(lnternational Cartogra Phic Association ICA)此外,鲁滨逊(美),萨里谢夫(苏)文名有定义。《辞海》(1980)定义“地图学是研究地图及其制作的理论,工艺技术和应用的科学。 《地图学》(1990)定义:地图学是以地图信息传递为中心,探讨地图的理论实质,制作技术和使用方法的综合科学。 二、地图的用途及重要性 1. 在地学研究方面,是地理学的第二语言 1)研究各种自然与社会经济现象的空间分布规律 2)利用地图研究制图现象和相互联系和制约关系 3)利用地图研究各种制图现象的动态变化 4)利用地图对自然条件,土地资源和环境质量进行综合评价 5)利用地图进行预报预测(天气预报、地震预报) 2、在国民经济建设方面 1)区划 2)规划 3)利用地图进行资源的勘察设计、开发。4)利用地图进行各种工程建设的勘察、设计、施工。5)农业地籍管理、土地利用和改良/土壤. 6)涉及到经济建设的各种图件等 3、地图在军事上的应用 1)提供战区地形资料。 2)提供战区兵要资料与数据 3)提供现场勘察、侦察的手段或工具 4)为国防建设的规划、设计、施工提供地形基础资料 5)提供标和图上作业的底图 4、在文化教育方面 1)教学地图 2)旅游地图 3)科普图4)旅游交通图,(导游图是无声导游或第二导游),科普图 上述四大用途 表明地图的功能十分强,用途十分广,深入了我们社会生活各方面,因此,鲁迅先生早在本世初就说过“入其境,搜其市,无一幅自制之精密地形图,非文明国。无一幅自制之精密地质图,(并地文土地等图,非文明国”——鲁迅,中国地质略论集外集拾遗,1903年) 三、地图学研究和内容。 1、地图的发展回顾 4000a.B.P.禹铸《九鼎图》,4500年A.B.P.巴比伦地图。公元前168年马王堆出土的地形图,驻军图、域邑图。清代康熙年间《皇舆全览图》奠定了我国近代地图测绘的基础(利用天文点与三角网结合进行)。现代数学基础的各种类型地图——电子地图。 2、地图学研究的任务 任务:提高地图科学水平→发挥地图功能的潜力――――地图是一种简化和抽象的空间模型。 功能:1)地图的模拟功能; 2)地图的信息负载功能——直接与间接信息,1-2亿个信息单位的信息载体。 3)信息传输功能,空间信息的图形传递形式。地图模型的直观性,抽象性、合成性、几何相似性,地理对应性、比例尺的量测性等,是其它形状的模型不预备的。 4)认识功能,利用图形表达事件,给人以特殊的感受。美国副总统戈尔提出“知识经济”,1998年又提出“数字地球”给地图学提出更高的要求,提出了发展的前景。 四、地图学的结构及学科分支 1.理论地图学(9分支)地图概论,地图投影、地图信息及其传递、地图感受、地图符号学、地图概括教学地图学、地图模式,综合制图理论。 2.地图制图学(5个分支) 普通地图制图学 专题地图制图学 遥感资料地图机助制图学、地图印刷学 3.应用地图学(5个分支)~基本功能、~评价、~分析的方法论、~自动分析与处理、~应用。 随着遥感技术,计算机技术的应用,学科之间的渗透、交叉,其任务更加拓展―――地理信息系统“数字地球”。 五、地图学与其他学科的关系。 1、虽然地图学脱离了地理学或测量学的范畴形成了独立的科学体系,但它与其它许多学科都有联系,特别是与测量学、地理学、数学、美学联系更为密切。 2、随着现代科学技术的发展,促使它其与其它许多自然科学及社会科学都发生了更为密切的联系,如计算机科学、电子学、遥感技术、信息科学,应用到地图学,使地图编制,地图整饰、地图制印出现了新变化,3S(GIS:geography information system、GPS:Globe Positioning system、RS:Remote sensing)技术的应用大大缩短了成图周期,提高了地图的质量。 第二节 地图的基本特性和构成要素 地图与地面照片,航片、卫片、风景画的区别,因其具有基本特性与构成要素 一、地图的基本特性 1、 具有特殊的数学法则:运用地图投影:比例尺、坐标网、大地控制点(平面、高程)。 2、使用了地图语言表示事物 1)在地图上分门别类的使用了地图符号,可清晰地表示地物的复杂轮廓; 2)实地形体,但有重要重要意义的物体,也可以用特色符号突出表示。 3)对事物的形态、质量、数量可以通过地图符号表达。 4)地表以下或受到覆盖的物体亦可在地图上清晰表达。 5)许多无形的自然社会现象,如政区界线、等温线、人口数,工农业产值的表达。 3. 实施了制图综合 一是分类,二是概括 抽象概括(分类第一次综合) 选取主要物体,简化轮廓图形,概括表示地图内容——二次综合 4. 地图是地理信息的载体 地图容纳和贮存了大量的数量巨大的信息,被使用者理解、提取和应用。作为信息的载体,它可以纸地图、实体模型、电子地图、触觉地图,而从广义来说,地图图形即是数字模型 二、地图的构成或要素 1、数学要素 2、地理要素:自然要素、社会经济要素及环境要素 3、辅助要素(图外要素) 基于以上,据此,提出地图的准确定义:地图是将地理环境诸要素按照一定的数学法则,使用地图语言(符号系统),经过制图综合(分类概括)表示在一定载体上的图形。它反映各种自然和社会经济现象的空间分布、组合、联系及其在时间中的变化和发展规律。 第三节 地图学的历史与发展 一、地图学历史回顾 1.中国古代与近代地图发展 4000a.BP最近铸九鼎→公元前168年马王堆(汉墓)三幅图→分章、准望、道里、高下、方邪、遇直裴芳制图立体《禹员地域图》→唐代贾耽(730-805年a.BP)《海内华吏图》宋代《禹迹图》计里画与元代扎丁豫丁,立代朱思本《舆地图》“广长七尺”→明代郑和《航海图集》→意大利传教士利窦→康熙年间《垡舆全览图》→同治年间《大清会典》1839-1915年杨敬宗敬《历代我国旷世纪学的历史沿草地图集舆地沿草险要图》→民国《中华民国分省地图》,1582年绘中国图,乾隆年间《乾隆内府图》其中郑和的图采用形象的“对景图”等。清代初年康熙年间《皇舆全览图》是我国第一份全国性经纬网控制的实测地图。 2.国外古代与近代地图发展 4500a.B.P巴比伦陶片地图→公元90~168年托勤密《地理学指南》27幅地图并沿用至16世纪→中世纪大倒退宗教占支配地位→16世纪文艺复兴地理大发现麦哲论,哥伦布发现新大陆,荷兰墨卡托投影编制海图→18世纪出现以军事为目的大比例尺地新图→1891年第五届国际地理会议上通过了编制100万之一地图的决议,出现各种专题图→20世纪出现飞机探测制图。 二、现代地图学的进展 1、现代地图及其制作的发展 制图:手工―――机械、光学―――光化学(照相)―――计算机制图 数学地图 激光地图 全息地图(照相地图)——三维地图 声像地图 光盘地图 电子地图等 数字地球(Digital Earth)是美国副总统戈尔于1998年1月31日在加尼福尼亚科学中心召开的Open GIS Consortium年会上提出来的。他认为,数字地球是指以地球坐标为依据的,是高分辨率的,由海量数据组成的,能立体表达的虚拟地球。这是继信息高速公路之后又一全球性的科技发展战略目标。 虚拟地球—虚拟地球系统—虚拟现实系统模型,以各种实体对象提供一个可视化的虚拟环境。 三维地图,最精确,也最危险——美国人绘制了目前为止世界上最精确地也是最美丽的地图,同时也是最危险的地图——为色彩斑斓的三维地图而深深陶醉。 2.现代地图学理论研究 发展了地图学理论:地图信息论、地图信息传递论、地图感受论、地图符号论、地图模型论、地图认知理论、制图综合理论、 第四节 地图的分类和成图方法 一、地图的分类 1、按内容分类 分普通地图和专题地图二大类, 普通地图:基本上以相同详细程度表示地球表层各种自然与社会现象的地图。 专题地图:突出而详细地表示某一种或几种主题要素或现象的地图。 2、按比例尺分类: 大比例尺图:>1:10万 中比例尺图 1:10万~1:100万 小比例尺图<1:100万 3、按包含的制图区域分类: 自然区划图:大陆、海洋、世界图、自然区图 政治行政区划图:国示图、省、市、县、乡图、月球图、火星图亦可列入。 4、按用途分类: 通用图:一览图、挂图 专用图:航空图、旅游图、军事地图,历史地图。 5、按使用方式分类: 桌图:地形图、地图集等 挂图: 屏幕图——电子地图 随身携带图:丝质地图、导游图 6、按地图维数分类:平面地图(二维地图)、立体地图(三维地图) 7、按其它标志分类: 按外形特征分:平面、立体、球状地图、彩色、单色地图 按感受方式分:视觉地图、触觉地图、线划地图、数字地图、影像地图 按结构分:单幅图、多幅图、地图集 按基质分:纸质、丝质、塑料 按信息可靠程度分:文献地图、假想地图、预报地图 按实际需要分:调查地图、评价地图、方案地图 二、地图的成图方法 1.实测成图法:图根据控制测量→细部测量→绘制成图→制印 2.编绘成图法:编辑准备工作→编绘→清绘→制印 3.计算机辅助成图法:输入前管理→数字化计算机处理→图形输出→地图制印 4.遥感影像成图法: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 思考问题 1. 什么是地图?地图的作用?地图的分类。 2. 什么是地图学?地图的发展历史阶段。 3. 地图的基本组成部分。 第二章 地图的数学基础(理论重点) 第一节 地球的形状、大小及坐标系 一、地球的形状及大小 1.大地水准面:地球物理表面 假想将静止的平均海水面,延伸到大陆内部,形成一个连续不断的,与地球比较接近的球体,并视为地球的形体,其表面称之为大地水准面。 图2-1 2.旋转椭球体:地球的数学表面 选用一个与大地球体相近的,可以用数学方法来表达的旋转椭球来代替地球旋转是一个椭圆绕其短轴旋转而成的。它是测量与制图的基础。凡是局部地区(一个或几个国家)的大地水准面符合得最好的旋转椭球,称之为“参考椭球”。 3.地球大小及几个椭球数据: 1952年前采用海福特椭球 a=6378.388 b=6356.9 f=1:297.0 1953年后采用克检索夫斯基 a=6378.245 b=6356.863 f=1:298.3(1980年前使用) 1975年国际椭球(推荐值) a=6378.14 f=1:298.257(现用) 1980年国际椭球(推荐值) a=6378.137 f=1:298.257 第二节 大地经纬度—地心经纬度 一、坐标系及大地控制点: 1.地理座标系及其意义,经纬度具有深刻的地理意义。 它标示物体在地面上的位置,显示其地理方位,表示时差,此外,经纬线还标示许多地理现象所处的地理带。 图2-1 地球的经线和纬线 1)经线:所有含有地轴的平面与椭球体的交线叫经线或子午线。经度:过A点的小平面与通过(格林尼治天文台的)本初子午所夹的二面角叫A 点的经度(λ)东经、西经 2)纬线:所有垂直于地轴的平面与椭球体面的交线,称为纬线。纬度:A点的法线与赤道面的交角叫做A点的纬度(φ)北纬、南纬、。 3)地理坐标的获取方法:——天文测量和大地测量二种P14经纬度(λ.φ)由大地控制网逐点推称各控制点的坐标,称大地经纬度(A,B)地图制图中多用(λ.φ)。我国的大地坐标系:1980年国家大地坐标系——大地原点设在陕西省泾阳县,代替1954北京坐标系。 2.平面坐标系 1)平面极坐标系:M(r.θ) 2)平面直角坐标系:χ=r*cosθ y=r*sinθ 3.高程系及高程控制点 绝对高程:地面点到大地水准面的高度―――海拔; 相对高程:地面点到任一水准面的高度; 高差:地面上两点的高程差。 我国高程的起算面是黄海平均海水面。1956年在青岛设立了水准原点,其他各控制点的绝对高程都是根据青岛水准原点推算的,称此为1956年黄海高程系。1987年国家测绘局公布:中国的高程基准面启用《1985国家高程基准》取代国务院1959年批准启用的《黄海平均海水面》。《1985国家高程基准》比《黄海平均海水面》上升29毫米。 图2-2 地面点的高程 我国的大地控制网 我国面积辽阔,在约960万平方公里的土地上进行测图工作,需要分成若干单元测区,而且测量的精度又要符合统一要求,为此,在全国范围内建立统一的大地控制网。控制网分为平面控制网和高程控制网。 大地坐标:在地面上建立一系列相连接的三角形,量取一段精确的距离作为起算边,在这个边的两端点,采用天文观测的方法确定其点位(经度、纬度和方位角),用精密测角仪器测定各三角形的角值,根据起算边的边长和点位,就可以推算出其他各点的坐标。这样推算出的坐标,称为大地坐标。 我国1954年在北京设立了大地坐标原点,由此计算出来的各大地控制点的坐标,称为1954年北京坐标系。我国1986年宣布在陕西省泾阳县设立了新的大地坐标原点,并采用1975年国际大地测量协会推荐的大地参考椭球体,由此计算出来的各大地控制点坐标,称为1980年大地坐标系。 4.全球定位系统(GPS) 美国海军和空军从60年代开始筹划,从1973年开始实施并于90年代初完成了GPS全球定位系统。 1)卫星 24颗位置,距地面20183km轨道高度12h(2周/日)周期运行。6条轨道按轨道面夹角60°间距分开,每条轨道与赤道高角55°每颗卫星上发射2种频率无线电使用于定位。 2)控制系统 印度洋的Diego Garcia 大西洋的Ascension,太平洋的Kwaialein,夏威夷及美国本工的Colorado Springs 五个监测站组成,Colorado Springs 监测总站。功能:监测卫星运行状况,确定其轨道和卫星上原子钟的工作状态,传送信息到各卫星上。 3)用户,使用适当的接收机下载卫星信号码及载相符并撮传播的信息,将下载接收到的卫星信息码与接收机产生的复制码匹配比较,便可确定接收机至卫星的距离,如计算出4颗或更多的卫星一地距离,再与卫星位置相结合,便可确定接收机无线所在地心坐标。 第三节 地图投影的基本概念 一、地图投影的概念 地球椭球体表面曲面→将不可展的曲面展绘于平面,必须采用一定的数学方法来确定地理坐示与平面坐标的关系。 地图投影:在球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法,称为地图投影。投影的实质是将地球椭球面上的经纬网上点的坐标(λ.φ),按照一定的数学法则转移到平面对座的坐标上来(λ.φ)。经纬线网是绘制地图的“基础”,它是地图制作遵循的主要数学法则。 图2-3 地图投影变形 二、投影变形 将地球椭形球面(或球面)投影到平面上,对重叠部份“压缩”、对展开部份“拉伸”,显然经过压缩与拉伸后必然产生变形。 长度变形、面积变形、角度变形以地球为例举例。 1.变形椭圆 为了定量地分析和研究地图投影变形的情况,法国数学家底索(Tissot)1881年提出了变形椭圆理论,他通过实验和数学推导表明,球面上的微小圆投影后将变成椭圆(除在特殊情况下仍为圆以外)用以说明投影变形的性质和大小,这种椭圆被称为变形椭圆。 图2-4微分圆表示投影变形 2.长度变形 长度比(u)是指投影平面上的微分线段ds1与球面上相应的微分线段ds之比。 U= 说明:长度比地图比例尺不同。 当u=1时, 无变形;u>1时变形为正,投影后长度增大;u<1时,变形为负,投影长度减小。 3.面积变形 面积比就是投影平面上的微分面积Df1与球面上相应的微分面积dF之比 P===ab 或 P=mn Sinθ 当P=1 投影后不增不减;当P>1变形为正,投影后面积增大;当P<1变形为负;投影后面积减小。 4.角度变形 投影平面上任意两方向线所夹之角与球面上相应的两方向线夹角之差称为角度变形。 若已知经线长度比m, 纬线长度比n ,及经纬线夹角θ, 则角度最大变形公式为 Sin= 三、投影分类 1、按变形性质分类: 1)等角投影: 投影平面上任意的方向线上的夹角与球面上相应夹角相等,即角度变形△α=0,ω自然亦为0。等角投影后,即一点上任何方向的长度比都相等,球面上的微分圆投影后仍为圆,在小区城内,该投影能保持投影图形与实地相似,故又称正形投影。但在不同地点的长度比是不同的,球面上微分圆投影后或为变形椭圆,大区城内,该投影的图形与实地并不相似,球面上微分圆投影面积变形大。多用于编绘航海图,洋流图与风向图。 2、等积投影 投影平面上任意一块面积与椭球面上相应的面积相等,即面积变形等于零,亦即为了保持等积条件,必须使P=1,由于等积投影要保持面积相等,所以,等积投影的不同点上,变形椭圆的长轴不断伸长,短轴不断缩短,形状变化较大,角度变形亦比较大。一般常用于绘制对面积程度要求较高的自然地图和经济地图,如政区图土地利用图。 3.任意投影 投影后既有长度变形,亦有角度与面积变形,但角度变形小于等积投影,面积变形小于等角投影。特例:等距投影:投影上在某些特定方向上无变形,一般沿经线方向保持不变形。多用于面积变形,角度变形都不大的地图,如一般参考用图和教学地图。 二.按构成方法分类 1.几何投影 把球面上经纬网按一定的条件投影到一个可展几何面上,然后将几何面展成平面构成的投影。 a.方位投影 以平面为投影面,使之与球面相切或相剖(正轴方位投影、横轴、斜轴等)。 b.圆柱投影 以圆柱为投影面,使之与球面相切或相割,经纬网投影到圆柱面上,然后沿圆柱的一条母线剪开,展成平面而构成。(正轴圆柱投影、横轴、斜轴、正轴割圆柱投影。 标准纬线:(切) 双标准纬线(割) c.圆锥投影:以圆锥面作为投影面,使之与球面相切或相相割,将球面上的经纬网投影到圆锥面上,然后沿圆锥的一条母线剪开,展成平面构成,(正轴圆锥投影、横轴、斜轴、正轴割圆锥)。 2. 条件投影 非几何投影,它不借助几何面,而是根据某些条件用数学解析的方法将球面上的经纬线网转绘到平面上而构成的投影。 a.伪方位投影 纬线为同心圆,中央经线直线,其余纬线均为对称于中央经线的曲线(图2-24)b.伪圆柱投影 c.伪圆锥投影 d.多圆锥投影 图2-5 几何投影示意图 第四节 方位投影 一、方位投影的构成 方位投影以平面为投影面,分正、横、斜、轴方位投影,在方位投影的中心(切点或割线的圆)无变形)过投影中心的大圆孤为直线,同时从中心到到任何点的方位角在图上保持不变,故称为方位投影。主要用作半球圆和圆形轮廓地区的图。 1.正轴方位投影,切点在极点(φ=90。)经线为①正轴多角方位投影②正轴等积方位投影。从一点向外放射的直线来,纬线为以切点为圆心的同心圆。投影中心为各经线的交点,所以投影后的夹角δ与经差λ相等即δ=λ,并且因为经线和纬线相互直交。主要作两极地图。 2.横轴方位投影,切点在赤道(φ=0。)除经过切点的经线和赤道投影的直线外,其余经纬线都是曲线,主要用于东、西半球图。 3.斜轴方位投影 切点在任意纬度(0。<φ<90。=除经过切点的经线投影为直线外,其余经纬线都为曲线,主要用于编大陆半球图、大洲图、大洋图,全球航空图以及机场为中心的航行半径图,地震带的范围图,大城市交通图等。 此外,要求理解:等距方位投影、横轴斜轴等距方位投影,横轴斜轴高距方位投影、等角方位投影 (平射方位投影,球面方位投影)等。 第五节 圆柱投影与伪圆住投影 一、圆柱投影的构成及其变形分布规律 1.构成: 按构成方式:正、横、斜轴圆柱投影。按变形性质:等角、等积和任投影三种。等角投影运用广泛,等积投影运用很少。 2.特点: 圆柱投影的经纬线都是平行直线,在绘制圆柱投影时用直角坐标法,纵坐标χ=f(φ),它的函数形式随投影不同而异;横坐标y,正轴圆柱χ是纬度的函数,y与经差成正比,y=cλ χ=f(φ)和经度差入有关,①切圆柱把赤道按比例尺缩小后,按经度差等分;②割圆柱,需要等分相割的两条纬线,在等分点绘出经线,在等分点绘出经线,纬线要按具体投影关系绘出。 3.变形分布规律: 在正圆柱投影图上,凡是距赤道或距相到两条纬线距离相等的地点,变形数量相同,其等变形线呈平行线状分布。 二、墨卡托投影 1569年墨卡托创制,该投影保持等角性质,故又称等角正圆柱投影。 1.墨卡托投影的条件 使地图上没有角度变形,即为了保持等角,必须使地图上每一点的经线比例尺和纬线比例尺相等,也即图上其他纬线都与赤道长度相等,它们的局部比例尺随纬度增大而增大,俞到高纬度地区局部比例尺(符合主比例尺)愈大。例如:在φ60°经线比(m)纬线比(n)都扩大2倍,面积比例扩大4倍。 在φ80°经线比(m)纬线比(n)都扩大近6倍,面积比例扩大了33倍。所以在墨卡托投影图上,纬线80°以上地方通常不绘出来 2.墨卡托投影的特点,所有经线与纬线都是直线且正交,随着纬度的啬,纬线间距加大,该投影无角度变形,面积变形自赤道(赤道为Vp=0)随纬度增加面积变形扩大。 3.等角航线。由于墨卡托投影无角度变形,且经线为平行直线,所以等角航线表现为直线。 等角航线:地球表面上与经线相交成相同角度的曲线。地球表面上除经线与纬线以外的等角航线,都是以极点的渐近点的螺旋曲线。它在墨卡托投影图上表现为直线。这一特性对航海具有重要意义。 三、伪圆柱投影 多为等积伪圆柱投影,非几何投影,是借助几何面,根据某些条件的数学方法将球面上的经纬网转绘到平面上构成的。 1.特点: 与圆柱投影类似, 纬线为平行直线,经线除中央经线为直线外,其余为对称于中央经线的曲线(任意曲线多为正弦曲线和椭圆曲线)。 2.变形性质:因投影后经纬线不正交,故无等角投影,只有等积投影和任意投影两种。 3.应用:主要应用于小比例尺地图,特别是世界地图为多。 四、多圆柱投影 当多个圆柱面展开,把得到的矩形条带连接在一起,结果中央经线为一条直线,随着圆柱数目增至无穷,矩形条带愈来愈窄,此时一幅连续的多圆柱投影即可得到。 五、高斯——克吕格投影及其应用 Gauss—Kruger (1777-1855)发明 (1857-1923)完善 1.高斯—克吕格投影的概念:等角横切椭圆柱投影,属等角投影。假想一个椭圆柱面横套在地球椭圆体上,使其与某经线相切,用解析法将经纬线投影到椭圆柱面展开而得。经纬线互相垂直。其直角坐标系以相切的中央经线为χ轴,以赤道为y轴。 图2-6高斯—克吕格投影示意 2.投影的变形分析 l 中央经线的投影为直线,而且是投影的对称轴; l 投影后无角度变形(同一地点各方向长度比不变) l 中央经线上无长度变形。 l 沿纬线方向,离中央经线越远变形越大;沿经线方向,纬度越低变形越大。 3.投影分带的规定 二种,我国1:2.5—1:50万地形图采用6°分带,全球共60个投影带。;≥1:1万 地形图形3°带分带投影,全球划分为120个投影带。 图2-6高斯—克吕格投影的分带 4.坐标网 1)经纬线网 又称地理坐标网 意义:不仅在制图时起控制作用,确定点位而且在计算和分析投影变形所必须比例尺量算角度,面积等不可缺。 2)方里网,由平行于投影坐标轴的两组平行线所构成的方格网,因为它是每隔整公里绘出坐标纵横线,所以称为方里网,由于方里网同时又是平行于直角坐标轴的坐标网线,故又称直角坐标网。我国位于北半球,为了避免Y坐标线出现负值,规定χ轴向西移500 km ,这样全部坐标值都表现为正值。 3)邻带坐标网——绘有邻带公里网的区域—投影重叠带,为了区别,以本带公里网为主,邻带公里网只在图廓线以外绘出。 第六节 圆锥投影多圆锥投影与伪圆锥投影 一、圆锥投影的构成及其变形分布规律 1.构成,按构成方式: l 正轴圆锥投影应用广泛,横轴、斜轴圆锥投影很少应用 l 按变形性质,等角圆锥投影,等积圆锥投影,任意圆锥投影以正轴切圆锥投影为例:沿母线剪开后展开为扇形平面,顶角小于360°,纬线投影在圆锥面上仍为同心圆线线是相当于圆锥顶点的一条直线。 2.特点: 圆锥投影的纬线是同心圆弧,经线是同心圆弧的半径,经纬线是直交。 3.变形分布规律: 由上述可知经纬线的长度比就是最大,最小长度比。根据变形推倒,圆锥投影的各种变形都是纬度φ的函数,与经度无关。 即圆锥投影的各种变形随纬度变化,在同一纬线上各种变形的数值各自相等。因此,等变形线与纬线平行,呈同心圆弧状分布。在切圆锥投影上变形从标准纬线向南北方逐渐增大,在割圆锥投影升上,变形在对称锥纬线外测扩大,在面标准纬线内侧缩小。 二、等角、等积与等距圆锥投影 1.等角圆锥投影 即W=0 为了保持等角 须m=n 2.等积圆锥投影 m*n=1 3.等距圆锥投影 4.几种圆锥投影变形性质图形判别 1)共同特点: 经线为放射状直线,夹角相等,纬线为由心圆弧。 2)个别特点: A等角圆锥的沿经线量取纬度与纬线间相等,从地图中心向南、北扩大。 B等积圆锥的沿经线易取纬度相等的纬线间距,从地图中心向南北缩小。 C等距圆锥的沿经线易取纬度相等的纬线间距相 三、多圆锥投影 假设许多圆锥与地球面相等,由于圆锥顶点很多,纬线投影为同轴圆弧,圆心在中央经线的延长线上,除中央经线为直线外,其余经线投影为对称于中央经线的曲线,常用于编世界地图。 第七节 地图投影的判别与选择 一、地图投影变换 1.传统地图的投影变换 1)网格转绘法 2)兰图(或标图)嵌贴法 利用湿水纸张的可伸缩性 2.数学地图的投影变换 1)利用数学化仪将原始投影的地图资料变为数学资料;2)输入的计算机,按一定的数学方法进行投影坐标变换;3)将变换后的数学资料用绘图仪输出成新投影的图形。 二、地图投影的判别 地图投影是地图的数学基础,它直接影响地图的使用。我们必须运用投影知识,根据不同投影的特征投影经纬线形状,结合制图区域地理位置,轮廓形状以及地图内容,用途等进行综合分析,判别和必要的量算来判别地图投影。 1.大中比例尺地图投影的判别 ①大中比例尺地图,地形图(县乡图和1:1万~1:50万图):高斯---达吕格投影(等角横切椭圆柱投影),投影特征:a、中央经线为直线,其余经线为凹向并对称于中央经线的曲线。b、1赤道为直线,其它纬线为以赤道为对称轴,两极弯曲的曲线,C、经纬线成直角相交。d、1:1万~1:10万地形图上除有经纬网外,还有方里网。 ②中比例尺地图、地形图(省图和1:100万图):通行双标准纬线等角圆锥投影。 投影特征:a、经线为辐射状的直线束。B、纬线投影成圆弧,c、两条标准纬无变形。 2.小比例尺地图投影的判别 首先根据经纬网形状确定投影种类:方位、圆柱、圆锥其次判定投影的变形性质:等角、等积或任意投影。 ①确定投影种类 ②判别投影的变形性质 3.地图投影的选择 地图投影的选择恰当与否直接影响地图程度和使用价值。地图投影选择主要指中、小比例尺地图,不包括国家基本比例的地图。影响因素与选择原则。 a.制图区域的范围、形状和地理位置。 ①世界图,世界图常用正圆柱,伪圆柱桑逊、摩尔威特、古装,伪圆锥彭纳,普通多圆锥投影、改良多圆锥投影等差与纬线圆锥三类。 ②半球图:东西半球、南北半球,水、陆半球、横轴方位投影、正轴方位投影、斜轴方位投影。 ③区域图: l 圆形地区——方位投影, A1、两极附近——正轴方位投影;A2、赤道为中心地区——横方位投影;A3、中纬度地区——斜轴方位投影; l 中纬度东西延伸——正轴圆锥投影 如中国、美国; l 赤道附近东西延伸地区——正轴圆住投影 如印尼(墨卡托为等等正轴圆柱投影) l 南北方向延伸地区——横轴圆柱投影和多圆锥投影 如南美智利、阿根廷 l 任意方向延伸地区——斜轴圆柱投影。 b. 地图的主要用途 l 行政区划图、人口密度图、经济地图,土地利用图——等积投影 l 航海、航空图、天气图、军用地形图——等角投影 l 教学图、参考图、宣传图——任意投影①② c.出版方式 不同一地区一组专题图—同一投影 l 1.单独出版——单一投影 l 2.地图集(世界)——多种投影。 d. 其它特殊要求 l 1.时区图——经线成平行直线——正轴圆柱投影 l 2.中国政区中南海诸多图(等插图)——选彭纳投影 l 3.新编图与原资料图投影后一致。 第八节 地图比例尺 地图比例尺——地图的主要数学要素之一,它决定着实地轮廓转变为制图表象的缩小程度。比例尺:地图上某线段的长度与实地相应线段的水平长度之比 = M 比例尺的分母 e 地图上线段长度 L 实地相应线段的水平长度 1.地图比例尺的形式 1)数学式:1. 用阿拉伯数字表示 例:1:100000,1:10万 2.或分数表示 2)文字式:用文字注解的方法表示 例 百万分之一 3)图解式:用图形加注记形式表示 注意:表达比例尺的长度单位,在地图上常以cm计,在实地常以km和m计 2.地图的比例尺系统 各国地图比例尺系统不同。我国采用十进位的米制长度单位规定7种比例尺为国家基本地图的比例尺系列: 数字比例尺 文字比例尺 图上1CM相当地实地m及km 实地1km数 1:10000 1:25000 1:50000 1:100000 1:20000 1:1000000 万分之一 二万五千分之一 五万分之一 十分之一 二十万分之一 五十万分之一 百万分之一 100m 0.1km 250m 0.25km 500m 0.5km 1000m 1km 2000m 2km 500m 5km 10000 10km 1km=10cm 4cm 2cm 1cm 0.25cm 0.2cm 0.1cm 第九节 地图的分幅和编号 对一个确定的制图区域,要将全区绘于一张图→增大图幅,这样就不可能在一张图纸上描绘出来,而要分幅描绘,因此为 便于编图、印刷、保管、查询、使用、必须研究地图分幅与编号。 一、地图的分幅 1、矩形分幅,一般按纸张和印刷机规格设计(全开、对开、四开、八开等) 优点:图幅之间结合紧密,便于拼接使用,保持图面上图形完整。 缺点:整个制图区域只能一次投影完成 2.经纬线分幅 图廓由经纬线构成,是当前世界各国地形图和小比例尺图的主要形式。我国基本比例尺地图以经纬线分幅,以1:100万地图为基础,按规定的经差纬差划分图幅,使相邻比例尺地图的数量成简单的倍数关系。 经纬线分幅的优点是每个图幅都有明确的地理概念,适用于很大区域范围的地分幅,缺点,经纬线被描绘成曲线时,图幅拼接不便,有时被改重要物体(如大城市的完整性,随纬度增大,面积缩小,图幅不断变小。 图2-7 北半球100万地形图的分幅和编号 二、地图编号 我国1:100万 国际100万地图即用此法分幅编号 1.行列式编号法 刊号(横)——行号(纵)相结合,亦有“行号—到号(如 NJ-50) 北半球加N 南加S 2.自然序数 编号法 分幅地图从左→右,从上→下,排列编号。 3.行列—自然序数编号法 将上二者结合起来 如H-49-8 三、我国基本比例尺地图分幅与编号 见实习教材115 1.1:100万地图的分幅编号 经差6° 纬差4° 2.1:50万地形图的分幅编号 在1:100万基础纬差φ2°, 经差λ3°分为4幅。 3.1:25万地形图的分幅编号 在1:50万基础上,纬差1° 经差1°30′ 划分为4幅, 即1幅1:100万图,可分为16幅1:25万图,J-50-B[4] 注:1985年前为1:20分幅:在1:100万基础纬差φ40′, 经差λ1°分为36幅。 4.1:10万地形图的分幅编号 在1:100万基础上,按纬差20′ 经差30′ 分幅即:1幅1:100万图划分为144幅 用自然序数法 编号J-50-12 5.1:5万地形图的分幅编号,在1:10万圆基础上,按纬差10′, 经差15′划分为4幅,以A、B、C、D表示,其图叼在1:10万图号后加号 J-50-12-B。 6.1:25万地形图的分幅编号 按纬差5′ 经差7′30′分幅,每幅1:5万地形图分为4幅 以1,2,3,4表示,编号1:5万图后加1:2.5万代号。即:J-50-12-B-3 7.1:1万地形的分幅编号 按纬差2′30″ 经差3′45″分幅 每幅1:10万地形图 分为8列8行 共64幅 1:1万编号在1:10万图后加上各自代号而成 :J-50-12-(24) 图2-8 1:50万、1:20万、1:10万地形图的分幅和编号示例 思考题: 1. 地球的形状:其物理表面(水准面)、数学表面(旋转椭球体)有何不同,二者的差异是什么?原因? 2. 什么是投影?为什么要投影?投影的最高目标是什么? 3. 地球经纬度与平面坐标系的原理及其相互关系 4. 投影变形的类型与特点。 5. 高斯---克吕格投影与墨卡托投影的变形性质、变形分布及其应用 6. 为什么圆锥投影适用东西向延伸的区域? 7. 制作地图时投影选择的基本原则。 8. 高斯投影分带与地图编号 第三章 地图概括 第一节 地图概括的意义及其影响因素 一、地图概括的概念、意义 地图是将地理环境诸要素按一定的数学法则,运用符号系统并经地图概括,缩绘于平面上的图形,以传递各种自然和社会现象的数量和质量的时空分布规律及动态变化。 1.地图概括概念(catogration generalization) 概括:就是采取简单扼要的手法,把空间信息(地球表面的信息)主要的本质的数据提取后联系在一起,形成新的概念。又称制图综合,它是地图编制中地图内容的原理和方法。它通过有目的的取舍和简化,来分类、化简、夸张、符号化。旨在表示制图区域或制图对象主要的、实质性的特征和分布规律。 取舍:就是从大量的客观事物中选出最重要的事物表示于图上,而舍去次要的事物。 化简:就是对客观事物的形状,数量和质量特征的化简。包括形状化简(去掉轮廓形状的碎部,以突出事物的总体特征)和数量和质量特征的化简(即减少分类和分级的数量,以缩减客观事物的差别),举例:城市地图、旅游地图、沙漠地图等。 取舍和化简不是任意的,而是根据地图比例尺、用途和制图区域的地理特征,对地图上各要素及共同内在联系加以分析研究,选取和强调主要的事物和本质的特征,而舍去次要的事物和非本质的特征。 2.地图概括的步骤 (1) 分类 (2)化简 (3)夸张 (4)符号化 3.地图概括与与分类 比例概括:取决于地图比例尺的概括 目的概括:考虑编图目的及地物在图上的地位和意义,有目的的选取和突出表现一些特征。 (1)比例概括:是由于地图比例尺缩小,图形随之缩小后,有些图形缩小到难以清楚地表达出来,必须根据地图缩小的程度进行取舍和化简——主要考虑地图比例尺进行地图概括。 比例概括方法:人工,半自动(缩放仪、复印机缩放),计算机概括(目前计算机软件可以支持将简单图形通过计算机自动概括,但复杂图形只能通过“人机对话”系统进行概括。)遥感地图可用“光学概括”。 (2)目的概括:是因为地球表面客观事物的重要性并不完全取决于它的图形大小,它的选取和化简也不完全由比例尺决定,还需通过编图者对其重要性的判断来确定取舍或化简——主要考虑编图目的和反映的内容的重要程度进行地图概括。 目的概括的方法,主要是“人工”和“人机对话”,在制图概括时,比例概括和目的概括结合使用。 普通地图:多用比例概括;专题地图:多用目的概括 4.地图概括的意义 地图概括是地图编制的重要环节,它在地图编制中占有重要地位,各种图(外业图、内业图、普通图、专题图)都少不了地图概括过程,因此地图概括的水平和质量对地图恰当地反映各地理要素的特征、分布规律与相互联系,保证地图质量具有重要意义。 5.影响地图概括的主要因素 人的因素第一 地图概括的程度主要取决于比例尺与地图用途,也受制图对象分布规律与制图后工作特点、制作资料详细程度等因素影响。一般说,比例尺愈小,概括程度愈高。 l 地图比例尺——影响明显 l 地图的用途 l 地图的主题——在专题地图上表现特别明显 l 制图对象分布规定和制作区域的地理特征 l 符合的图形尺寸 第二节 地图概括的基本方法 地图内容的取舍包括根据地图用途确定地图上所需要表示的内容和指标,也包括地图上的点状、线状地物与面状细小图廓的舍弃 1. 选取的原则 ①选取与地图主题相关的内容, 舍去无关的内容; ②选取反映地图主题的主要类别,舍去次要类别; ③选取主要类别中的主要事物, 舍去已选取的类别的次要事物. 2. 选取的方法 ①资格法, 以一定的数量指标或质量,标作为选取的资格。例规定,图上河流长度≥1cm,湖泊面积≥2mm2 居民地人口≥500人 ②定额法, 规定单位面积内应选取的事物总数量, 例:图上1dm2 (平方分米)内应选取≤120~160个居民地。 ③根式定律法,德国F、Topfer提出,他认为资料图上某一要素转到新编图上时,其数量变化与两图比例的分母的平方根有关:参见教材106p。 3.选取的顺序 从整体到局部 从主要到次要 从高级到低级 从大到小。 总之, 选取时要从总体出发, 按照先主要后次要, 先高级后低级, 先大后小的选取顺序,最后还要从整体上进行分析, 以保证制图区域的总体特征反映制图对象的主次关系。同时又要使地图内容丰富,地图负载量适当,清晰易读。 4.分类(聚类或分群过程)——空间数据的排序、分级或分群(定义) l 层次归类:每一个表示都有自己的分类体系 l 数量分级 l 等级合并 l 降维转换:点状符号(1维) 面状符号和线状符号(2维) 5.简化的原则 1.质量特征的化简:主要在于由表示单个地物过渡到表示地物的集合,由表示低级分类等级过渡到表示高级分类等级,即按事物的性质合并类型或高级相近的事物用概括的分类代替详细的分类。 2.内容化简:包括质量特征和数量特征的概括,线状与面状图形的简化。数量特征的化简:主要在于扩大数量的级差,减少级数,对数量指标低于规定的事物不予表示。 3.形状化简:线状与面状图形的化简主要在于删剪次要弯曲和细节,保留主要弯曲的基本特征,必要时可适当夸大或位移,但须保持平面几何图形的相似性和面积对比的大体一致,以保留事物所固有的、典型的特征。 化简的方法:删除、夸大和合并 删除——就是去掉因比例尺缩小而无法清楚表示的碎部。如河流、居民地的小弯曲。 夸大——在删除小弯曲的同时,适当夸大其中某些小弯曲,以显示弯曲特征。 合并——将邻近的间隔小到难以区分的同类事物的图形加以合并,以表示出事物的总体特征。 第三节 地图概括的现代发展 计算机制图使现代地图编制正更多的摆脱手工劳动. 1. 早期的机助制图(道路拉斯算法) 是为空间数据点和面的处理, 利用点的删除构成图形。 曲面拟合也等用于等值线概括模糊综合评判方法计算地物的评判值,改进了等比数列法。 图论计算节点和边的强度值,对线划地物概括有相应帮助。 分形方法:(70年代中期创立):通过自相似性的研究和计算,可认为保持线状符号的分维数是地图概括的准则——评价比图的方法。 2.近年地图概括已出现了自动、半自动概括系统,一些GIS软件可提供概括功能。 第四章 地图的语言——地图符号 地图是一种信息的传输媒体,地图语言则是地图作为信息传输工具(媒体)不可缺少的媒介。 地图语言包括:①地图符合及其系统——“读”“写”功能,图解语言;(最重要的语言内容)②地图色彩;③地图注记;④“影象”和装饰图案(虽不属地图符号的范畴,但也是语言不可缺少的部分)。 第一节 地图符号及其系统 一、地图符号及其作用: 1.地图符号: ①几何图形(点、线、面状符号)②地图色彩 ③地图注记④影象及装饰图案。地图内容各要素的空间位置、大小及其数量、质量特征,是通过不同颜色的点、线几何图形来表达的。这些形状、大小、颜色不同的点、线、几何图形或文字的结合称为地图符号系统。 1)单个地图符合反映和表达某一事物和现象的个体特征,但它不是孤立存在的,而是和其它事物相联系的。 2)众多地图符号反映地理环境的规律性,从而形成符号系统。符号系统表达的是该类事物的分布特点。 3)各类符合系统的总和则表达事物间的内在联系及区域整体特征。 2.地图符号的作用 1)说明事物的类别、质量特征和数量特征 2)反映事物的空间位置,分布规律及时间变化; 总之,它是地图特有的语言,是传输地图信息的基本手段,形象直观,便于量测,主次分明,清晰易读,可以表达一切具有空间分面特点的自然和社会现象。 3.地图符号由颜色图案构成 符号的颜色能区分地理事物的类别,反映事物的重要程度和数量差异。通常用不同的色相区分事物的类别,如水体—绿色,黑色—铁路 棕色——等高,以同类色或相邻色的不同亮度或饱和度表示数量和等的变化,如同一种黄色退化土地不同等级。 以色彩的深浅、明暗表示事物的重要程度:深色(鲜艳色)—重要物体 浅色 —次要物体 第二节 地图注记 一、地图注记 地图上说明地理事物的名称、质量特征,数量特征的文字和数字称为地图注记,以补充地图符号的不足 1.名称注记、有以说明事物的名称,如地名、河流、山脉; 2.说明注记;用以说明事物的质量特征,如要地的“松”、“桦”地类的代号。 二、地图注记的字体、颜色、等级及其排列 第三节 地图的视觉感应 一、色彩感觉 色彩能给人以不同的感觉,如颜色的冷暖、兴奋与沉静,远与近等感觉。 1.色彩的冷暖感——主要是由于人们对自然现象色彩的相想所致。 红、橙、黄——暖色;蓝、兰绿、兰等——冷色 在地图上广泛使用 2.色彩的兴奋与沉静感 暖色给人以兴奋,冷色给人以沉静,而黄绿,绿色色泽柔和,——中性综给人以宁静、平和之感,中性它多用于历史地图——沉静色,儿童、少儿地图多用暖色——兴奋色。 3.颜色的远近感 指人眼观察地图时处于同一平面的各种颜色给人以不同远近的感觉,暖色有凸起之感——前进色。冷色——具凹下之感,为后退色,常利用颜色的远近感来区分内部的主次主要内容用浓艳的暖色,次要内容用浅淡的灰色——用以表现地图不同的层次。 4.色彩的象征性 大自然丰富的色彩和人的使用色彩的习惯造成长期印象,使某些色彩根据地域和民族的差异,形成某些象征意义。 红色 象征艳丽、饱满、成熟和富于生命,象征喜庆、胜利。 绿色 生命之色,可作为农村、牧业的象征色,它象征奏、生命、青春和平等。 蓝色 象征崇高、深远、纯洁、冷静沉思等。 白色 象征光明、纯洁、寒冷等。 几乎在所有国家的普通地图、各要素用色都不同小异地成了习惯: 水体——蓝色 森林——绿色 地税——棕色 红色——暖流 兰色—寒流 二、形状与尺寸变量 参见教材125p。点、线、面符号的习惯表达技巧(形象),数量表达方法。 三、视觉与心理感受 视觉美感:地图的美术效果―――结合地图的应用方向。 心理感受:层次与平衡―――制图者与用图者的交流。 参见教材:P135-150;179-185 四、装饰 第五章 地图的表示 第一节 点状数据表示 第二节 线状数据 第三节 面状数据 第四节 等值区域制图 第五节 视觉化的进展 第六章 地图图型 分普通地图与专题地图。 第一节 普通地图的图型及其内容 普通地图是以相对平衡的详细程度表示地球表层各种自然和社会现象的地图,地图上主要表示水系、地貌、土质、植被、居民地、交通线、境界线等,不突出表示其中的某一种要素,广泛用于经济、国防和科教文化等方面。 一、普通地图的类型 分为地形图与地理图两类 1.地形图(大中比例尺的普通地图),是详细而精确地表示地表各种自然与社会要素,尤其突出地表示具有经济、文化和学事意义的地物的地图。 地形图——实测、编绘或航测编绘面特点具有①统一的大地控制基础,统一的地图投影,统一的分幅编号; ②作业严格按测图规范, 编图规范和图式符号进行;③内容详细,精度很高,可进行图上量测和野外实地使用, 是制作其它各类地图的基本依据,是进行学事、经济建设、科研的基础资料。 其中中小比例尺(1:50万 1:100万)地形图具有向小比例尺普通地图过渡的性质,有的称为地形一览图。 2.地理图(中小比例尺普通地图),亦有大、中比例尺普通地图,是地图内容概括,图形经高度综合,反映广大区域地理现象的主要特征的地图。 中小比例尺普通地图(一览图)——由大比例尺地图编绘而成,特点:①没有统一的地图投影和分幅编号系统; ②制图区域范围根据实际需要确定, 因此 图幅有大有小; ③多用于研究区域的自然、地理和社会经济一般情况, 也可作为编制专题地图的底图。 3.普通地图的内容:教学要素 地理要素 图外要素(辅助要素)三大要素内容 普通地图 控制点 坐 标 网 地图定向 地图比例尺 地图分幅编 号 自然要素 社会经济要素 水系 地貌 土质,植被 居民点 交通线 境界线 接图表 图名,图号 图廓 分度带 图 例 比例尺 坡度尺 教学要素 地理要素 图外要素 第二节 普通地图自然地理要素的表示 一、海洋要素的表示 主要是海岸,海底地貌,有时也表示海流、潮流、海底、底质以及冰界海海上航行标志等。 1.海岸 1)海岸的结构:海岸——海水和陆地相互作用的具有一定宽度的海边狭长地带称为海岸,海岸由沿岸地带、潮浸地带和沿海地带三部分组成。沿岸地带亦称质流,高潮线以上部分为潮浸地带,地形图上称为干出滩, 沿海地带又称前溶,它是低潮线以下直至波浪作用的下限。 2)海岸的表示 海岸线以蓝色实线表示(水涯线) 低潮线一般用点线概略地绘出(黑色) 潮浸地带(干出滩)是地形图表示的重点,它对说明海岸性质,通航情况和登陆条件很有意义,在地形图上以各种符号表示其分部范围和性质。 沿岸地带 主要用等高线或地貌符号表示。 沿海地带 重点表示该区域范围的岛礁和海底地形。 2.海底地貌 1)深度基准面 陆地部分海拔统一采用1956年黄海高程学,或1985年国家高程基准,自上而下计算;海洋部分则根据“深度基准面”自上而下计算 深度基准面——是根据长期验潮的数据所求得的理论上可能最低的潮面,也称“理论深度基准面”,地图上表明的水深,即由此起算,0m等高线应在海岸线以下干出滩上通过。高程,地面点与大地水准面之间高差。 2)海底地貌的表示 水深记忆: 是水深点深度记忆的简称 等深线: 是从深度基准面起算的等深点的连线。 分层设色: 在等深线的基础上每相邻两根等深线(或几根)之间加绘颜色表示海底地貌起伏,一般用不同深浅的蓝色来区分各层,且随水深的加大,蓝色逐渐加深。 地貌景渲,景渲法又叫阴影法,它用深浅不同的色调表示地形起伏形态,按光源位置分为直照景渲、斜照景渲、综合光照景渲,按色调分为墨渲和彩色景渲,应用广泛。 二、陆地水系的表示 陆地上各水系物体的总合称为陆地水系,简称水系,水系是重要的地性线之一,是地形的“骨架”,对其它要素有一定的制约作用。 水系包括:井、泉及贮水池,河流、运河及沟渠、湖泊、水库、池塘及水系附属物。 1.井、泉及贮水池,一般形态都很小,在地图上一般只能用点状符号表示其分布位置+说明注记。 2.河流、运河及沟渠 河流较宽或地图比例尺较大时,要用蓝色水源线符号描绘河流的两条岸线,水体(部)用与岸线同色的网点或网线表示。一般在图上宽于0.4mm, 即可用双线表示, 小比例尺图上配合使用:不依比例尺的单线、不依比例尺的双线、依比例尺的双线. 河流的表示 季节河——蓝色虚线表示;消失河设——蓝色点线 干河床——棕色虚线 比例尺 1:2.5万 1:5万 1:10万 1:25万 1:100米 图上宽0.1~0.4mm 单线 <10米 <20米 <40米 <100米 <400米 双线 >10米 >20米 >40米 >100米 >400米 运河及沟渠 在地图上用平行双线或等相实线表示,并据地图比例尺和实地宽度分级使用不同粗细的线状符号。 湖泊、水库及池塘——面状分布的水系物体,用蓝色水涯线+浅蓝色水体(部)来区分陆地和水域, 时令湖的岸线不固定——虚线+浅蓝色水部。 湖水深浅用深浅蓝色表示。 湖水性质分别用浅蓝色(淡水),浅紫色(咸水)表示。 水系附属物 ①自然形成瀑布、石滩 ②小的建筑物——有的能用半依比例尺或不依比例尺的符号表示, 较小 比例尺多数不表示. 三、地貌的表示 地貌影响和制约其它要素的分布和特点,普通地图上,地貌表示法主要有写景法、景渲法、等高线法、分层设色法等。 1.写景法——以绘画写景的形式表示地貌起伏与分布位置的地貌表示法。见P102,又称透视法。18世纪以前广泛采用,现已发展为利用计算机的立体写景图; 2.景渲法——也叫阴影法,是用深浅不同的色调表示地形起伏形态,用景渲法表示地形立体效果好,应用范围广。 (景翁法——沿斜坡方向布置景线表示地貌的一种方法,立体感不如景渲法强,现已为景渲法、等高线法所代替) 景渲法 它是根据假定光源对地面照射所产生的明暗程度,用浓淡的墨色或彩色沿斜坡渲绘其阴影,造成明暗对比。见教材P101-102图3-51,图3-52。 (1)斜照景渲 假定把光源固定在西北方向俯角45°形成迎光面、背光面、地平面三部分。迎光面愈陡愈明,背光面愈陡愈暗,明暗随坡向而改变,平地也有淡影。其主体阴影十分重要,它可以突出山体总的形态和基本走向,使之脉络分明,立体效果增强。 (2)直照景渲 假定光源固定在正方上方,与地面垂直,平地受光量最大,最明亮,坡地出现阴影,并随坡度不同而改变,即可用墨色的浓淡表示地形的陡缓,一般用来表示起伏不大的丘陵。 (3)综合光照景渲 是用斜照和直照景渲相结合的方法显示地貌,以斜照景渲为主,或以直照景渲为主,另一种为辅,互为补充。 (4)单色景渲, 墨渲 棕灰、棕、墨灰、灰绿、墨色、多用墨渲、效果好 (5)彩色景渲 双色景渲,明色(如黄色)渲染迎光面,暗色渲染背光面。自然色景渲,根据色谱规律与景渲法光照规律相结合,用各种色相及它们的不同亮度表示地貌起伏,色彩+明暗,构成色彩丰富的画面。 例:介绍 雅鲁藏布江河谷风沙地貌图 墨渲。 3.等高线法 高程等值线 1. 分层设色法 根据地面高度划分的高程层(带)逐层设置不同的颜色,称为地貌分层设色法,其相应的图例称为地貌色层表,它表明各个色层的地貌高程范围,易于判断地势状况。 1)等高线层级的划分——固定等高距法和变化等高距法,小比例尺图上多采用变化等高距,一般随高度增加而加大等高距。 2) 设色方法 单色——利用色调变化表示地形高低,现已很少采用 多色——利用不同色相和色调深浅表示地形高低,每一色层准确地代表了一个高程带,各色层之间有差别,但不能过于突然或跳跃,使各色层颜色组合层次丰富,具有立体感的效果。 3) 色层,目前普遍采用绿褐色 a.陆地 由平原到山地: 深绿—绿—浅绿—浅黄—黄—深黄—浅褐—深褐 b.高山(>5000M): 白色或紫色 c.海洋: 由浅到深: 浅蓝—深蓝。 4.土质,植被的表示 土质是指地表覆盖层的表面性质,植被是指地表植物覆盖的简称,二者均为面状分布的物体,比例图上用地灵界,说明符号,底色和说明注记相配合来表示。 第三节 普通地图社会经济要素的表示 一、居民地的表示 居民地是人类居住和进行各种活动的中心场所,在普通地图上应表示出①居民地的形状,②建筑物的质量特征;③行政等级;④人口数量等。 1. 居民地的形状 外部结构 较大居民地可以用很概括的外围轮廓表示其形状,小居民地用圆圈表示内部结构,街道网图形是显示居民地内部结构的主要内容。 2. 居民地建筑物质量特征 大比例尺地形图上,可以详尽区分各种建筑物质量特征。 随着比例尺缩小,其质量特征表示可能随之减少,≤1:10万地图不区分街区,也无法表示建筑物质量特征。 3. 居民地的行政等级 行政等级是国家规定的“法定”标志,我国分为:5级+1(大行政区,延边伊自治州) ①首都; ②省、自治区、直辖市(驻地) ③自治州,地级市,地区行政公署,盟公署 ④县(市)自治县 ⑤乡, 镇, 人民政府驻地 表示方法: ①同注记字体, 字体大小来区分行政等级,一般用等线, 宋体, 仿宋 ②用圈形符号的图形和大小的变化来区分 ③当两个行政中心位于同一居民地,一般用不同字体注出两个等级的名称, 当行政中心位于, 用不同字体注记外, 二个等级外, 在其中一个, 例 高级行政注记下加辅助线, 表示高级行政单位驻地. 4. 居民地的人口数 地图上表示居民地的人口数(绝对值或间隔分级指标) 能够反映居民地的规模大小及经济发展状况 人口数量通常通过字体、字大或圈形符号的变化来表示,在小比例尺地图上,绝大多数和居民地都用圈形符号图形大小+字大来表示 >2000人 北京 7100万 农村 沟帮子 长春 50-100万 宋体字 茅家埠 <2000人 锦州 10万-50万 细文线 南坪 通化 5-10万 面远 海域 1-5万 水段 <1万 二、交通网 海陆空交通网络。 三、边界线 第四节 专题地图的特点、类型与内容 一、专题地图的定义 专题地图是在地理底图上,采用专门的符号系统和独特的表示方法,突出地表示一种或几种自然或社会经济要素而使地图内容专题化的地图,它广泛用于科研,国民经济建设和国防建设等各个方面,可以满足各种专门用途的要求。 任何专题地图包括地理底图、专题内容两大部分: 1、地理底图:用以指示制衅区域专题内容的地理位置及其与地理环境的关系,它是专题地图的地理基础,一般以地形图、普通地图或影像地图作为基本资料,经概括后构成地理底图。 2、专题内容:是专题地图表示的主题 (1)是将普通地图上的一种或几种要素作详细而完备的显示; (2)是显示普通地图上没有的或地面上管理或不能直接测量的专门要素,以说明某些自然现象或社会经济现象。 如:地质图、气候图、人口密度图。 二、专题地图的特点: 1、内容题材的产泛性:其主要内容是着重表示普通地图要素中的某一种或几种要素,或普通地图中没有的要素,因而专题地图的内容十分广泛,主题多样,图种众多,凡能用地图形式表达的事物都可以作为专题地图的内容。 2、编图资料来源的多样性:其偏图资料比普通地图更丰富。实测及实地勘察、地图资料、科研成果、文献资料、统计数据、像片资料或影像数据。其中卫星影象数据是当前重要的专题图制图资料来源之一。 3、表示方法的独特性:专题地图采用了专门的表示方法与符号系统,由于专题内容广泛,不可能象普通地图那样对每一种要素规定专一的符号。和表示方法,而是根据专题要素的空间分布特点,数量及质量特征选择和设计合适的表示方法与符号系统。因此在不同的地图上,同一种要素由用不同方法表示,如地形同一种方法又可表示不同的要素,如等值线。 4、地理基础与专题内容联系的紧密性:地理底图是专题内容的地理基础,离开了地理底图,专题内容难以表现,两者的相依关系通过底图实现。一般将专题内容突出在第一图层,地理底图放至第二图层——以强调专题内容与地理基础的紧密联系。 三、专题地图的基本类型与内容 种类繁多,可以按照不同的分类标志区分。 1、按其内容的专门性质可分为: (1)自然地图:以自然要素为主题内容,表示某种自然要素的特征,地理分布及其相互关系。 (2)社会经济地图:以各种社会经济要素为主题内容,表示某种社会经济现象的特征,地理分布及其相互关系。 (3)其它专题地图:指不属于以上二类的专题地图。 2、按其用途分类: 参考用图、教学用图、军事用图或国民经济用图,科研教学用图,国际建设用图等。 3、按内容的概括程度可分为: (1)分析图:仅反映某一要素单一的质量特征槿 数量特征,对现象少概括,从图上可获得简单明确资料。 (2)合成图:对现象的质量、数量特征加以合成,以反映总体特征,图上无具体资料,而是总体的概念。 (3)综合图:在图上表示现象用分析法,又用合成法,既表示现象的具体指标,也有现象的合成反映。 4、按专题内容在图上表示的结构形式可分为:类型图、分布图、区划图、运动线图、等值线图、统计地图。 5、按地图的用途分类。 按内容的专门性质分类 1、自然地图 地质图:普通地质图、大地构造图 地球物理图:地震图、地磁图 地势图:分层设色地势图 地貌图:地貌类型图、地貌区划图、风沙地貌图 气候图:气温图、降水量图、太阳辐射图 水文图:海流图、海浪图、水学图、径流图、水文区划图 土壤图:地壤类型图、土壤改良分区图 植被图:植被类型图、森林分布图 环境图:环境污染图、环境质量评价图、环境医学图等 动物地理图:动物地理图、野生动物分布图 综合自然地理图、景观图、生态系统图、综合自然地理区划图 社会经 济地图 政治行政区划图:行政区划图、政治形势图 人口图:人口分布图、民族分布图 历史地图:古代战务形势图、古代域项、垦区分布图等 经济地图:农业地图、工业地图、交通运输图 文化建设地图:文教、科技成就图、文物古迹分布图 城市图:城市现状图、城市规划图、城市历史图 其它专 题地图 海图:航海图、港泊图 航空图:普通航空图、导航图 特种军用图 战略部署图 行军路线图 宇航图天体图:宇航图、月球图、火星沙漠图 旅游图:导游图、旅游交通图、旅游行业专用图、广告图 规划设计图: 教学图:教学地图集,教学地理挂图 按内容的概括程度分类 分析图: 气象要素图、高温线图、矿产资源分布图、森林资源分布图、沙漠化土地分布图 合成图: 考评图、天气图 综合图: 气候区划图、综合自然地理区划图、农业区划图、综合经济图 按内容不图上表示的结构分类 (1)类型图:地貌类型图、土壤类型图、土地利用图 (2)区划图:气候区划图、行政区划图 (3)分布图:人口分布图、矿产分布图 (4)运动线图:风向图、货流图、客流结构图 (5)等值线图:高温线图、高气压线图、高降水量、线图 (6)统计地图: (7)综合图:景观图、综合经济图 第五节 专题要素的表示 一、点状分布要素的表示方法 分四大类:点状分布要素、线状分布要素、面状分布要素、动态变化表示 点状分布要素指那些占地面积较小,不能按比例尺表示,又必须定位表示的事物,其实点状分布事物方面状分布事物的界线并不严格,如居民地,它用各种不同的图形,尺寸和颜色的符号表示现象的分布及其数量和质量特征。通常以符号的图形和颜色表示质量特征,尺寸表示数量指标,并尽可能将现象定位于现象所在位置上,在中大比例尺图为面状,在小比例尺图则为点状。 1、点状符号的形状和颜色表示质量特征。 (1)点状符号以简明的图形,表示点状事物的分布及其质量特征。见教本P82;旅游地图还有特写符号。 a.几何符号:以简单的几种图形代表事物的性质。 b.文字符号:以简单的文字或字母作为符号表示事物的类别。 c.象形符号:以简单而形象化的图形表示事物的质量特征。 (2)点状符号与颜色配合使用。以其中之一表示现象的主要差别,另一表示现象的次要差别,由于在一般视觉下,颜色的差别比图形更明显,因此常用颜色表示最主要最本质差别,用图形表示次要差别,例如工业图上,不同的红色图形代表不同类型机械工业(机电、汽车),也可用符号形状的不同表示现象最主要,最本质的差别,颜色表示次要差别。例如:用星形表示电站。红——发电站 蓝——水电站 绿——核电站 2、点状符号的大小表示数量特征(几何符号) 为便于比较数量差别,需采用几何符号,使符号面积大小与其所代表的数量多少成一定的比率关系,一般有二种形式。 (1)绝对比率符号,即所绘符号面积的大小,与它所代表的现象的数量成正比关系。采用绝对比率符号,必须规定比率基数与计算各符号的准线长度。(具有绝对成比性考虑事物的最大数量与最小数量,使最大符号不过大,图上注明比率基数) a.基准线——园的半径,轱角形的高度; 准线长度推算公式:M=L2M1 M1为比率基数,L准线长度 M为所求数量 例当L=1mm即M1为基数,代表5000吨,当L=2mm时,M=22×5000=20000吨 又有公式: 式中RA和A为规定的比率基数,RB为所求符号的准线长度,B为符号代表数量在某制图区域,已确定RA=4mm,代表城市人口A=10万人,则可求出: 城市人口(万人) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 园半径(mm)RB 4.0 5.6 6.9 8 8.9 9.8 10.6 11.3 12 12.6 b.如将绝对比率数据分为若干等级,每个等级用一个符号表示,则称为绝对分级比率符号.其符号面积与数量指标分级的平均值成绝对正比关系。 c.绝对(分级)比率符号优点:符号大小与它所代表的数量大小一致,可以正确比较它们的数量关系;缺点①当事物最大数量与最小数量相差悬殊时,符号的比率基数不易确定最大符号与最小符号差别过大,太大或太小; ②数量相差不大,符号也相差不大,难以比较; ③计算费; ④难以保持现势性 2)任意比率符号 指符号面积的大小不与所表示事物的数量之间或绝对正比例关系,而是任意规定某种条件后,只在一定具有相对或比性程度上反映事物的大小或多少. a. 运用此种符号, 首先要规定两个极值的符号尺寸, 使最小符号清晰可见, 最大符号也不过大, 在两个报挂符号之间有一数量必有一相应大小的符号和它相对应. b. 任意比率号, 为便于读者根据符号准线长度量称, 往往要列出符号的比率图表 是教材P83 图3-19 3) 一个几何符号表示两种数量特征的方法 见教材P83图3-20 C. 采用任意比例符号, 是将数量分为若干等级(一般为5~6级, 不超过8级)将同属于一个等级的数量,采用同样大小的符号表示, 分级方法有 等差分级(如0-10, 10-20, 20-30) 等比分级(如50-100, 100-200, 200-400, 400-800等) 任意分级(如0-10, 10-25, 25-50, 50-100等) 任意比例符号的优点, 空间分级符号, 确定相应符号对工作量大大减少, 图例简化, 便于阅读, 保持理性. 3)一个几何符号表示两种数量特征的方法 见教材P83图3-20 即用几何符号的两个元素—椭圆的竖轴和横轴,三角形的高和底代表某事物的两种数量指标,随着该事物在不同地点上两种数量不同, 从而构成形状不同的三角形或椭圆形. 3. 符号的结构表示内部事物的组成 将一个几何图形分为几个部分,每一部分代表一种事物或一种事物的百分比, 这种符号为结构符号, 最常用圆形结构符号,(饼圆, 柱状圆) P84 图3-21一般在经济地图上使用. 4. 符号的扩展显示动态变化 P84 图3-22 利用增量符号表示, ----利用符号本身由小到大向外扩展的形式, 一般从小的符号表示原来的状况, 扩长部份表示增长状况, 两者之差就是此时期增长量---增量符号 二. 线状要素的表示方法 线状符号用于表示是线状或带状的要素, 如: 河流, 海岸线, 交通线,地质构造线,山脊线. 1. 线状符号的形式和颜色表示质量特征 1)形式: 平行双线,单线,实践, 虚线,点线,结构不同的线划,对称性和单向性线划渐变线等. 2)颜色---同色相表示质量差别,色调变化表示高级差 河流—蓝色 铁路—黑色 公路-金红色 2. 线状符号的尺寸表示高级差别或数量特征 尺寸主要是线宽,一般用线状符号的粗细表示事物的高级差 符号宽度与数量成比率关系,可以采用绝对比率符号, 亦可采用任意比率符号 3. 线状符号表示要素的位置(即事物的分布) 1) 严格定位表示, 线状符号表示在事物的中心线上,如海岸线, 交通线的位置; 2) 不严格定位表示, 线状符号是连接事物两点的直线, 如航空线, 航海线, 3) 线状符号的一边沿实际位置描绘,另一边向外扩展, 形成一定宽度的色带或晖线带如境界线色带. 三. 面状要素的表示方法 吴面状分布的制图现象,根据分布特征的差异, 双有三类表示方法 1. 布满制图区域现象的表示. (连续而布满整个制图区域的专题要素) 质底法---单用地质图, 土地利用图, 类型图, 植被图, 是用不同的底色或网纹区分区域内各种制图现象的质量差别,图面被各类面状符号所布满, 即地界(轮廓线)+颜色或网纹+说明注记 首先按表示现象的不同性质进行分类或分区, 设计图例, 同一类事物为同一颜色或花纹 其次在图上绘出各类现象的分布界线, 同一类事物绘上同一颜色或网纹,加上说明注记. 2) 量底法(可叫作数量底量法) 对连续分布的面状事物的数量特征及其分布区域, 亦可用量底法表示.-----常用坡度图, 切割密度图, 人口密度图, 是将表示的事物的数量分为5-7级, 用线划(地类界, 轮廓线)表示界线, 用不同色调和字体稀疏表示数量级别的方法, 称为量底法. 用浓色调或密集的景线表示数量大的级别 用浅色调或稀疏的景线表示数量的级别P80图3-15坡度图 3)等值线法-----利用一组等值线来表示某专题现象数量特征的一种方法. 等值线是专题现象数值相等的各点的连线, 等值线可以表示地面或空间连续分布, 且均匀渐变的现象, 并能说明这种现象在地图上任一点的数值和强度, 适于表示地势、气候等渐变的自然现象,不宜表示复杂而不均匀、不连续变化的社会经济现象。 4)定位图表法 是将某地点的统计资料,用图表形式表示该地点某种现象的数量特征及其变化的一种方法定位图表由于图形较大,不能象点状符号那样定位准确,它在图上的位置尽可能靠近产生该现象的所在地——反映的似乎是点,实际是通过点上现象说明整上“面上”特征 用玫瑰图表示风向出现频率等 用柱状图和曲线图表示降水和温度变化,日照时数,大风日数,太阳辐射等。 用塔形图表示人口年龄结构等(人口金字塔)读《中国自然地理图集》 1. 间断呈片(状)分布现象的表示 在地图上断呈片(或不连续、斑块状)分布现象常用范围法表示 范围法 1)范围法—多用于农作物、高产品、矿产分布等不连续分布的事物。范围法是用符号的轮廓线表示,其分布位置和范围,轮廓线内的颜色,网纹或说明符号,表示其质量特征的方法,即轮廓线+颜色或网纹或说明符号的表示 轮廓线(地类界)用细实线虚线或点线 底色 为普染的面状颜色 说明符号表示种类 表示绝对范围用轮廓线表示 表示相对范围用景线、网纹或说明符号,说明事物集中分布的范围。 范围法表示的范围有绝对,相对的之分,分别用有轮廓线和无轮廓线符号表示 范围法表示的范围有影响的,概略的之分,分别用轮廓实线+景线(颜色),轮廓虚线、点线或只以景线、说明符号、说明注记表示现象分布的概略范围。 采用影响范围法还是概略范围法,取决于地图的用途、比例尺、资料详细程度,特别是现象分布特征,如动物分布图,由于各种动物分布界线很难确定,所以常用概略范围法,而矿产资源,如油田、煤田则多用精确范围法 P78图3-12 范围法简单清晰,且不一定要有精确的范围界线, 因此一幅图上表示几种不同现象时,可以互相重叠,以显示现象的重合性、渐进性和互相渗透性。 2. 分散分布现象表示 1)点值法(定位统计图法) 是用一定大小、形状相同的点子表示现象的分布范围、数量和密度的方法,它适于表示分布不均匀的现象。例如:人口分布,农作物分布等, 从点子和疏密可以看出现象的集中或分散的程度。 点值法是范围法的进一步发展,范围法仅能反映现象的分布范围及其质量特征,而点值法在此基础上还可以反映数量特征。例如棉田的分布,可以通过均匀布点一反映范围,并借助点的数目表明棉花播种的面积或产量,同时棉田分布并不均匀,有集中区,亦有稀疏区,所以通过有差别的布点,做到有疏有密,这样就由范围法过渡到点值法。 表示方法:a,确定点值, 确定点的大小和每点所代表的数值,在一幅图上可以用2-3种大小不同的点,相应代表不同的点值(大点值可以是小点的10倍● ● ●),亦可用不同颜色和形状的点表示不同现象(○■△表示各民族人口分布) 布点原则:最稠密的地方点 以近于接近,但不能重叠;最稀疏的地方也要有点的布设。在其他地方则依比例地显示出点的疏密,相同数值的点子大小要一样。 C.布点方法——均匀布点法:即用统计方法在一定区划单位内均匀布点 定位布点法:即按地理条件定位布点——它可以比较精确地反映现象的分布情况,使用定位布点时可采用地理素图,这样可以说明点的分布与地理环境的关系,使用均匀布点法时则不一定使用素图,以免素图上的要素在图上引起误会或错觉。 例 高原地图集 P8-11 人口分布图 民族分布图 2)分区统计图表法(定域统计图法,图形统计图法) 把制图区域分成若干个区划单位(一般以行政区为单位), 根据各区划单位的统计资料制成不同的统计图表绘在相应的区划单位内,以表示现象的总和及其动态变化的方法称为分区统计表法。 表示方法:利用图形符号的大小与个数来表示现象的数量差异,并可在图形内划分几个部分表示其内部结构,同时也不用图形或图表反映一定时期内现象的发展动态。 例见 教本P92, 图3-38 3-39 3-40 ——于表示区划单位之间绝对数量指标和差 3)分级统计图法(分级比值法) 它是按照各区划单位的统计资料,根据现象的相对指标(密度、强度或发展水平)划分等级,依照级别的高低,在地图上,分区填绘深浅不同的颜色或疏密不同的景线,以表示各区划单位间数量上的差异的一种表示法。 a. 分级原则和方法 可根据地图用途, 事物分布特点和数量指标决定, 一般以5-10级为宜. 方法有等差分级(如0-10, 10-20, 20-30……) 等比分级(如50-100,100-200,200-400,400-800……),任意分级(如0-10,10-25,25-50,50-100等) 逐渐增长分级(如0-10,10-30,30-60,60-100等) 分级不宜过多,过多会使图面复杂,颜色深浅差别不明显,缺乏表现力。 分级不宜太少,过少会使图面单调,表现不出各区间的差别。 B、表示方法按照分级,确定每一级则用景线或颜色的表示方法,在地图上分区填绘景线或颜色。 分级统计图法宜于表示相对数量指标,且区划单位愈小愈好,愈小可使分级比值图的反映的现象愈近于实际。 一般用于表示人口密度(人口数/单位面积),耕地占全区大地百分比,某种作物的平均亩产量等,教本P94,图3-41 四、动态现象的表示 对自然现象或社会经济现象的移动路线和方向一般采用动线法来表示。 动线法用不同宽度和长度的箭形符号在地图上表示现象的运动方向、路线、数量、质量和结构等特征。 1.表示内容,反映各种现象的活动特征,点状事物与线状事物的活动,分散或群分布现象(如军队运动)的移动,整片分布现象的运动(如:大气变化) 2.表示方法:1)运动路线的表示——准确地表示,显示运动轨迹 概略地表示,起迄点的简单连线 2)用不同形状的箭头符号表示不同的专题现象,矢量场。 3)用不同颜色的箭头符号区别不同的质量特征。 4)用不同宽度的动线符号表示现象的数量特征,其宽度与现象的数量成一定的比例关系,绝对成比例表示绝对数量,任意成比例表示相对数量 同时,可在“宽带”上用不同的等线和颜色表示现象的复杂结构,如河流图,例见教本P87,图3-27。 第六节 教学地图 一、教学地图的种类和特点 教学地图是专题地图的一种。 1.按用途和形式不同,可分为教学地图集(地图册、教学挂图、教科书插图和填充图以及地球仪) 2.教学地图的特点 1)教学地图在内容(内容一般多于教材内容),地图概括(反映地理现象,基本特征)和表现形式(表现形式是形象直观,具有吸引力)上不同于一般参考图。 2)教学地图一般为小比例尺,制图制域大,一般有较大变形(其变形随地图投影而不同,图上量算精度要求不高) 二、教学挂图的编绘(分项要求) 1. 教学挂图的要求: 1) 图幅:一般挂图一般0-2张胶版纸以1张大小为宜。 2) 内容:简明、突出,针对教学需要,选择最重要的加以表示,并把图上最重要的事物突出地表现出来。 3) 要素表示:将远距离观察的要素与内容置于地图的第一图层(粗大的线划符号和鲜明的色彩表示),而将那些详细的,供近处观察的要素和内容,置于第二图层(即用较细小的线划符号和浅淡的色彩表示) 4) 注记应首选教科书中的名称,适当补充一些有重要意义的名称,注记不宜过多,过大; 5) 教学挂图应作图的整饰,全图形式美观,内容清晰,色彩鲜明、协调。 2.教学挂图的编绘 教学挂图一是制图机构编绘的教学地图,二是教师自己编绘的教学地图 1) 教学挂图的编制(草图编绘) a.收集资料的设计: 收集资料, 总体设计: 确定表现内容, 表现方法(利用对象分类分级与图例符号系统设计) 图幅, 选取底图要素 b. 绘制底图, 自制教学挂图的底图, 一般是描绘或放大现有地图中所需要的地理要素而成,如有相同比例尺底图, 亦可在透图台上描绘。 透图台描绘方法:网格法,在选用原图上用铅笔画出适当密度的网格,并把原图与图纸上的网络依次编号,再把原图上各格内的线划和符号在相应的网络上描述出来即可。 教本P180图7-1 缩放仪法——悬式缩放仪 细灯放大法(复印机放大法) C.编绘专题内容: 在选作底图的具有专题要素图上,可从原图上将其作为挂图主题加以突出表示;当专题内容需要从其它图上转绘,或需重新整理资料编制时,则要设法将其转绘到底图或挂图上。 3.教学挂图的整饰 (P183-184绘图方法) 整饰原稿图——先着色(打底色或相关要素符号着色),画各种符号,书写注记,最后图图廓。 三、地理板图的运用 1. 地理板图的作用——骨架作用 形象直观的地理板图在辅助地理教学,改进教学方法上,具有突出的表现力和广泛的实用性,地理教师运用地理板图,可以通过画板图、讲知识、谈规律、方便讲授,便于理解,所以有人说“板图始终是支撑教学内容的‘骨架’” 因材施教,教学相长的重要工具 2. 板图的分类:中国地图、省区地图、世界大洲图 1) 普通地图(轮廓图示意图) 2)专题地图=普通地图(轮廓图)+专题要素 3.板图的绘制方法 1) 网格法:例中国地图 2)标尺法:例七洲轮廓图 第七节 旅游地图 一、旅游地图的特点 NO9 1.形象直观性 2、科学精确性 3、通俗实用性 4、精美艺术性 2.旅游地图的分类 NO9-10 按旅游地图的功能分类 1)导游图 2)旅游交通图 3)行业管理图 4)旅游宣传(广告) 一、旅游地图的专题符号系统 N035 1. 旅游地图的符号:基础要素(环境要素)符号、专题要素符号。 2. 旅游地图专题符号的类型 1)特写符号 2)象形符号 3)文字符号 4)几何符号 举例: 3. 旅游地图专题符号的高级系统 等级系统——表示旅游专题要素质量差别与数量差别的符号系统 1)质量等级 2)数量等级 四、旅游地图的(设计与编制)专题要素表示方法与语言设计 旅游地图是将旅游资源要素,媒体要素,主体要素表现于图上,为旅游者的旅游活动和专业人员提供主要信息服务的专题地图。 (原《旅游地图》第六章 旅游地图的设计与编制 旅游地图质量的高低,受社会欢迎的程度和对使用者的作用大小,主要取决于旅游地图的设计与编制,旅游地图的设计包括:总体设计和语言设计。 1. 旅游地图的总体设计 总体设计就是对编图目的,表现内容和表现形式提出的总体构想,即编图大纲或设计书。 1) 编图目的,设计旅游地图,首先要明确为哪些读者服务,提供哪些旅游空间信息 其次,要考虑在哪些方面较以往的同类图有哪些改进和发展,从而提出编图的总体要求——地图的主题。 要做到目的明确,必须有针对性地选取旅游区的目标信息,选取便于旅游者游览和生活的有关信息。充分利用已有资料——实地考察,补充验收前人资料,在充分掌握资料的基础上,明确设计的指导思想和处理材料的原则。 2)编图内容 ①根据偏图目的,已有的资料和实地调查信息,确定制图内容。 ②根据地图用途,比例尺,规格,制图区域的景观特征及使用者的需求, 选取制图内容——选取和强化主要的、典型的,对主题表现有重要作用和 影响的内容,舍去…… ③采用要素取舍,图例合并,数量概括,形状简化,组合符号代替单个符 号等方法对区域旅游信息进行综合、概括和取舍。 从而以简化的图形,概括的等级,丰富的内容,在有限的图面上,表示旅游区域的主要内容以及要素的基本轮廓,数量及质量特征。 总之旅旅游地图的内容要重点突出,层次分明、简明扼要,切忌负载过大,喧宾夺主,或只顾局部,忽视整体,因而设计不均衡的现象。 3)表现形式 ①根据编图目的和内容 确定投影形式和比例尺, 一般来说, 导游图的投影要求不严格,而要求以大比例尺表示尽可能详尺的景点和服务设施的空间关系; 旅游交通图, 要求投影变形小, 路线长度精确, 范围较大的区域, 要用小、中比例尺;旅游行业地图:要求投影变形符号规律,比例尺量算准确,规划精确。 ②确定旅游要素和环境要素的表示方法,旅游要素——一般作为第一层面来反映,环境要素一般作为第二层面来反映 对旅游专题要素要分类分级 对环境要素,风景地貌区常用写景法或学渲法,不用或少用等高线,分层设色等方法。 ③设计地图版面,图幅形式、规格,附图(表)形式,形状大小和装帧规格,以及文字说明的版面布局,版面色调,空白利用等。一般地图幅面比例要大于图面1/2 ④确定文字说明内容或标题,文字说明是图的说日月书,简法扼要,标题要吸引人,有广告色彩。 2.旅游地图的专题要素表示,方法与语言设言 1) 旅游专题要素的表示方法 ①旅游资源要素——旅游者的游赏目标,制图区的旅游吸引物,是旅游的第一性要素,也是旅游地图的第一性要素,过去分为6大楼74种类 现分为4大类:自然性资源、历史性资源、社会性资源、现代人工吸引物。一般放在地图的第一印刷层面上突出表示,为了达到这一效果: a.专题符号直观形象——采用嵌入较大特写符号或象形符号的方法。 b.符号色彩鲜明醒目——即专题符号应与地图底和基础要素符号形成对比,设计成中性编暖或浓重色彩。 c. 注记的字体和色彩应清晰突出,可根据要素的级别、类型选择和字级,以起到强化专题内容的效果。 ②旅游交通要不比——实施旅游计划的重要媒体,到达旅游目的地的中间环节。 a. 交通游览线 b. 交通附属设施 交通线——进出景区的线路类型,等级和方式(航空,航道,内河,铁路,公路,公交线等)。 游览线——游览区内的观景道路,表示在风景区内进行旅游活动的线路和方式(步行、自行车,马车、水上汽车旅游线、空中景道(旅游观景公路) 景区内游赏观景线路,因为对游客具有更实际的指导意义,应给予准确而详细的表示。 交通附属设计是为旅行交通提供条件和管理服务的各种设施(机构、车站、码头、售票处、出租汽车公司、学道站等) 其主要设施置于第一层面,次要的可置于第二层面 但符号“直简化和小型化,以区别于旅游资源要素 ③旅游服务要素 为旅游者提供游、购、娱、食、住、行、咨等项服务的设施,在小比例尺图上很简略或无法表示,但在大比例尺图,尤其是城市旅游图是一项重要的专题要素,应表示,餐厅、饮食点,不同级别的宾馆、招待所,休疗养区,医院、旅行社、影剧院、体育馆场、购物中心、交易会、商业区、邮局、公用电话、海关、签证处、政府机关、公安机关等。 应单独设计服务要素符号系统 可根据级别采取几种不同符号表示同一类事物:等级——特写;中级——象形;初级——几何。 除级别较高的设置于地图第一层面上外,一般均可淡化放在第二层面上。以避免第一层面过于拥挤,也利于突出重点设施。 用特写特号表示等级宾馆,用中冷性色彩的象形符号和几何符号表示中档宾馆和普通宾馆。 2. 专题符号系统与专题符号设计 1)专题符号系统,旅游基础要素符号系统的表示一般按普通地图符号系统,旅游专题符号系统则必须根据旅游要素的内容,图的种类、用途和比例尺确定符号系统。 a、旅游要素:旅游资源要素(自然性资源、历史性资源、社会性资源、现代人口有引物)旅游交通要素、旅游服务要素 b. 环境要素(或基础要素)包括: 自然要素、社会经济要素 自然要素包括:水体、地貌、植被、土壤(土地) 社会经济要素包括:居民地(城市、乡镇)、其它交通线、境界线 2)单个专题符号 必须根据景物的空间分布,图的种类、用途和比例尺确定符号,使用点状符号、线状符号、面状符号来表示单个专题内容,其中点状符号是旅游地图最突出、最活跃、最富有专题性的符号: 特写符号 象形符号 文字符号 几何符号 地图设计——原图编绘——出版准备和印制地图四个阶段 2、地图内容设计 1) 确定制图区域范围和新编图比例尺 2) 选择地图的投影和坐标网 3) 确定地图内容和表示方法 4) 确定地图概括和指标 5) 设计图式符号 6) 图面设计 3. 编写地图设计书(以下为提纲) 1) 概述 2) 地图的数学基础 3) 制图区域的地理特征 4) 制图资料 5) 地图内容的编绘 6) 图号符号 7) 附图附表 4. 绘制地理底图 1)准备地理底,地形图或旅游资源分布图等 2)展绘数字基础、转绘地图地理要素 5. 编绘地图内容 1)地图内容的编绘顺序 a. 地理要素: 内圆廓—水体——居民地——通网——境界——地貌——土质植被——其它地理要素——坐标网——图外整饰 b. 专题要素:第一图层——第二图层 原则:由主要到次要,由高级到低级,由大到小顺序进行 2)原因编绘方法 a. 编稿法 b.连编带绘法 6. 审校编绘原图 审校内容:制图资料的加工使用,数字基础的展绘,地图内容转绘,地理要素与专题要素概括,图面整饰。 7. 绘制印刷原图——现在这些工作逐步由计算机制图替代 1)清绘 a. 一版清绘 b. 分版清绘 2)刻绘 3)印制样图 8. 制版印刷 第五节 常规地图的设计编制 (一)地图设计 1、准备工作 1) 确定编图的任务与要求 2) 搜集、分析和确定制图资料 3) 研究制图区域的地理特征 a.基本资料(地图资料) b. 补充资料 c.参考资料 一、地图的编制过程与顺序 1.地图的编制过程 1)常规地图的生产过程(四个阶段) ①地图设计 ②原图编绘 ③出版准备 ④地图制印 2)常规地图的编制程序(8个流程) ①准备工作; ②地图内容设计; ③编写地图设计; ④绘制地理底图 ⑤编绘地图内容 ⑥ 审校编绘原图 ⑦ 绘制印刷原因 ⑧出版制印 原图编绘方法: 编稿法, 连编带绘法 编绘作业程序: 分要素编绘 3. 出版准备: 清绘, 彩绘 4. 地图制印 P119-122 1)地图设计 a. 编图的目、任务 b. 确定制图区域、地图主要参数; c. 图面配置设计 d. 表示方法与资料的分配 e. 图例系统与符号设计 f.制定作业 g. 以编辑设计书的形式对地图设计加以落实 1)作者原因与编绘原图的基础 2)出版准备:a.地图设计 b. 地图编绘 c.出版准备 4)地图印制 普通地图:以相对平衡的详细程度表示地球表层各种自然和社会现象的地图。主要表示水系、地貌、土质、植被、居民地、交通线、境界线等,不突出表示某一要素。广泛应用于经济、国防科教等。 专题地图:是在地理底图上采用专门的符号系统和独特的表示方法,突出地表示一种或几种自然或社会经济要素而使地图内容专题化的地图。它广泛应用于经济、国防、科研等各方面。 二、专题地图的资料类型及处理 1.资料的类型及要求 (1)地图资料,地形图、地理图、有关专题图 (2)遥感影像资料 (3)数据资料 (4)文字资料 2.编图资料的分析评价 (1)对所有资料登记、分类、编号、列表 (2)资料的分析与评价,要按照资料的政治性、完备性、科学性、现势性。 要求,评价各种资料的使用价值和可使用程度。 (3)资料的加工处理,统一度量单位 3.地理底图的编制 1.地理底图的作用:a.骨架 b、转绘专题内容的控制系统,通过专题要素与地理底图的相互联系,分析出更多的专题内容的发展规律,数学基础及相关的地理需要。c、深入提取专题地图的信息。 因此,地理底图是专题地图的地理基础,专题信息的存贮、表达、传递、提取都必须通过底图才能实现。 2.地理底图的内容和类型 (1)工作底图 内容比较详细,如要转绘专题内容,多以地形图为工作底图 (2)出版底图 在工作底部完成后清绘而成 (3)地理底图的编制 四、专题地图设计 专题地图设计就是将专题信息以图形形式进表达与传输的过程,它可以包括:1、表示方法的选择;2、图例设计;3、图面配置的总体效果、安排;4、色彩设计四方面 1、表示方法的选择: 将表示物体和现象所要求的精度和定位程度:点状、线状、面状; 制图资料情况; 专题数据特点(适于绝对比率,任意比率) 地图的比例尺,用途和区域特点。 2、图例设计 在专题内容的5类5级的基础上: 工作图例 应用图例——是工作图例的简化 要求:图例符号的完整与一致性,图例系统的科学性、艺术性、易读性及便于制作。 3、图面内容的安排 (1)良好的图面配置总体效果——a符号及图形清晰易读;b整体图面视觉对比度;c图形与背景;d图形视觉平衡效果;e图面设计的层次结构; (2)图面内容的安排 a主图;b副图;c图名;d图例;e比例尺;f统计图表与文字说明;g图廊; 4、色彩与网纹设计 (1)按照专题现象的不同特性,可以有不同的设色方法与要求。 表示专题现象的数量差异与质量差异; 表示专题现象的动态变化。 (2)色彩设计应注意的几个问题 a用色的双重意义——色彩的象征意义与用色习惯;b用色的可分性与和谐性的统一。C对大小不同的图形面积采用不同设色方法;d色彩的数目及组合情况; 第七章 地图的分析和应用 第二节 地图阅读 一、地图的分析评价 为了正确有效地使用地图,必须在使用前对地图进行评价 1、地图评价标准: 四性:科学性、艺术性、政治思想性、实用性 (1)地图的科学性: a.数学基础的精确性;b.地图内容的完备性(制图对象质量与数量特征) c.地图概括的适当性(图上分类分级情况,要素概括、各要素之间关系) d.地图资料的视势性 (2)地图的艺术性: a.表示方法选择的正确性;b.整饰方法运用的适宜性; (3)地图的政治思想性; (4)地图的实用性——从地图的编图目的、用途、发行量与使用范围,社会经济效益几个方面来评价——不同用途,价重点不同。 a.用于量测的地图,重点评价地图的精确性。 b.用于综合分析的地图,重点评价所选地图内容的完备性,适当性和使用资料的现实性。 c.用于一般阅读分析的地图和教育、宣传用图,应重点评价地图的艺术性。 2、地图评价的方法 (1)阅读本图直接评价法 根据地图评价标准:先分析评价地图内容——其次分析评价地图的表现形式(电子、纸质、图集、单张、总体设计、语言设计、内容概括、图面整饰),最后评价地图的政治思想性和实用性。 (2)同其它地图及遥感资料对比分析评价法。 与地形图、航片、卫星图像对比分析,评价地图内容的科学性。 (3)借助文字资料间接推断评价法 根据地图说明、设计文件,文字介绍来评价地图的科学性、艺术性、政治思想性和实用性。 二、地图阅读的程序 1、地图辅助要素的阅读 ①图名、图号、了解地图所表现的区域; ②比例尺 了解地图内容的详细程度与精度; ③图例——阅读地图的一把钥匙,同时可进一步了解地图表示方法的选择,分级分类指标的确定,以及图例符号设计的合理性; ④文字说明,成图时间,单位,资料使用情况等,使用图者了解地图内容的现势性及可信程度; ⑤地图投影:我国大比例尺地形图(县图等)——高斯克吕格投影; 中比例尺省区图——双标准纬线等角园锥投影; 2、地图内容的一般性阅读(指一般性浏览) 整幅图的一般性阅读,了解图幅范围内最基本的地理概况 沿指定路线的一般性阅读,主要沿野外考察或旅游的需要,先体上了一下学一个指定路线的地理概况; (1)地理位置:经纬度范围、海陆位置,制图区域隶属的行政区及四邻 (2)自然地理要素:水体:河口径流、湖泊、水库 地貌:地势与地形 土壤、植被:类型分布,范围大小、开发利用及其与水体、地貌、居民地的关系 (3)社会经济要素:居民地、交通线、境界线; 3、地图内容的详细阅读 由于用途不同,使用地图的种类不同,因而详细阅读的内容和要求各异。 (1)普通地图 首先5要素详细阅读,然后按区域综合分析 (2)专题地图 首先阅读底图要素(地理要素),然后阅读专题(要素)内容,进而阅读分析专题要素与地理基础之间的关系,找出分布规律与成因联系。 地图阅读举例:长安集 12-51-144-J-4 1、自然的地理要素: (1)地势与地形 山体与水系是地形的骨架,地形是造成地表及其它自然地理要素水平或垂直分布,并产生差异的重要作用要素,地形要素影响其它自然与社会要素的要布。 a.等高线的阅读; b.山地形态的阅读 山顶(圆山顶、尖山顶、平山顶)、凹地、山脊(尖、圆、平山脊)、山谷(V型谷、υ形谷、槽形谷)、鞍部、坡面(均匀坡、凸形坡、凹形坡) c.平原形态的阅读:等高线稀疏而平直。 d.台地形态的阅读。 e.江水区的确定。 (2)水系 河流的阅读 湖泊的阅读 积雪冰川的阅读 a.内流河,外流河与湖泊 b.流域——水系类型:树枝状、格子状、平行状、辐射状、扇状、网状、瓣状,乱流状 c.河流性质——季节河,常年流水河,咸水湖,淡水湖 d.河流上、中、下各段情况——河宽、河深、流向、比降、流速、跌水、瀑布、江河、沙滩、浅滩等。 (3)土质、植被 a.土质的阅读; 沼泽 沙地 盐碱地、草匍地、残丘地(风蚀、水蚀残丘、劣地)、龟裂地、光板地 b.植被的阅读 森林:树高在4米以上,胸径8CM以上,树冠之间平均距离小于树冠直径2倍,树木茂盛的区域。 幼林、矮林、疏林、灌木林 草本植物——芦苇、草地 人工植物——果园 专业地 (4)社会经济要素阅读 ①居民地: a.居民地类型阅读:城镇(城市、集镇、工矿、学校、集中区域)、乡村(村庄、农场、蒙古包、窑洞)二大类。 b.居民地结构的阅读: 居民地外廊——居民地建成区形状的外部边界。 居民地内部结构——街道网图形、街区、形状与密度,工地利用状况。 居民地、政治经济地位与人口数量的阅读。 ②交通网——连接居民地间的纽带和各种政治、经济、军事等活动的重要通道。 a.陆地交通的阅读(铁路、公路、大车路、乡村路、小路); b.水上交通的阅读; c.空中交通的阅读; ③境界线——是标明地图上各级行政区划单元或自然区划单元范围归属的分界线。 a.政治区划界的阅读——国界、大区界; b.行政区划界的阅读——省界、地区界(自治州市界)、县(市、镇、区)界 c.自然区划界的阅读; d.特殊区域界的阅读——保护区、禁区、军事停践界。 第三节 地图分析 第四节 野外填图 一、目视分析——采用视觉感受和思维活动相结合的分析方法 目视分析是地图分析的初步,目视分析主要侧重于各种现象的质量特征,目估数量特征; 1、地图分解法 将单幅地图的制图对象分解成若干单个因素或指标逐一进行分析,分别研究各要素的外部形状,内部结构,分布规律,相互联系等等。 2、地图综合法:把制图对象多种因素和指标归纳一起进行综合系统分析 可对一幅普通地图上多种要素或专题地图上多种要素进行综合分析——研究各要素之间相互联系与制约关系。 亦可对多幅地图或地图集进行综合分析——全面认识自然经济综合体或旅游区的总体特征及其结构体系。 3、地图对比法 研究同一种要素或现象在空间或时间上的动态变化。 亦可对不同地区同一要素或现象对比分析,研究其在空间上分布的差异或规律。 二、量算分析 通过在地图上进行量测与计算,从而获取各种要素和现象数量指标的定量分析方法。 1、量算对象相当广泛。 坐标:长度、高度(深度)、角度、坡度、面积、体积、比降等一系列绝对数量指标 密度:气压梯度、强度、径流深度、数,人口密度、覆盖率等一系列绝对数量指标; 2、量算的方法 长度量算——两脚规法、曲线计法、手扶数字化仪、直尺法 面积量算——方格法,求积仪法、权重法、光电面积量测法、数字化仪法 高度深度——等高线法、内插法、气压梯度 密度与覆盖率——面积量算+计算 3、影响量算精度的因素——取决于地图精度与量测技术 地图精度: 投影种类:(高期克吕投影) 比例尺:(比例尺愈大量算精度愈高) 图纸变形:(必须是未经折叠、平整完好地图)、量测仪器的程度,量算方法准确。 量测技术:量测仪器的程度,量算方法准确。 三、图解分析 根据地图上所提供的各种数量指标,绘制成各种图形、图表、分析并提示制图对象的立体分布、垂直结构、周期变化、发展趋势、相互关系等性质和特征的分析方法,绘图解常用的图解分析法有剖面图法、断块图、坡度图、切割密度图和切割深度图(量底法作图) 四、数理统计方法 主要用于研究各种现象在空间分布或一定时间范围内的关系,找出事物规律利用数理统计方法(与上述方法比较),它能更确切地描述制图对象的数量特征。 1、地图要素分布的统计 地图上表示的等现象可以看成是在同空间或时间范围内存在的总体、而总体是由无数相同性质的个体组成的,我们可以从总体中选取若干个体,作为样本,从地图上获得样本的观测值X1,X2,X3……Xn,组成统计数列,从统计数列中进一步分析现象的数学特征,用样本推测总体,具体方法: 1、地图要素分布的统计特征值和分布密度 (1)统计数列的算中趋势特征值:算术平均值,加权平均值、中位数、百分位数; (2)统计数列的离散程度特征值计算法:极值,标准偏差、平均差、方差、变差系数等; (3)统计数例的密度函数指特征值计算法:直方图、拟合曲线、饼图、曲线图等分析法 2、制图现象相互关系密切性的分析 为了研究制图现象相互关系的密切性,通常采用数理统计中计算相关系数的方法 (1)利用等值线图或分级统计图获取数量指标的观测值。 (2)计算现象间相互关系的密切性。 第七章 地图分析 第一节 地图量算 一、位置确定 :1、平面位置 2、海拔高度 二、方向的确定: 1、象限间 2、方位间 三、长度的量度 1、直线长度量算 (1)量度 (2)计算 AB= 2、曲线长度量测 (1)两脚提量测 (2)曲线计量测 (3)坡度1:1.5 1:1.75 四、坡度量测 1、坡度表示方法 2、用坡度尺测坡度 3、绘制剖面图量算坡度 4、求最大坡度和限定坡度 在地图上求最大坡度线,就是求相邻等高线间的最短距离,用两脚提在坡度尺上量取相邻等高线间限定坡度的水平距离,然后以起点国圆心,以D’划弧,高于等高线上的D点依次作下去,分别划出C、D、E、F 各点…… 五、绘制地形剖面 剖面图用途十分广泛(1)科研 (2)工程 1、实测剖面图 2、利用地形图绘制剖面图 ①标定剖面线。②确定水平比例尺与垂直比例尺。③绘制水平悬线、转绘剖面线与等高线相交的各交点。④用高点作水平悬线垂线,按相应方程算定地形点。⑤用圆滑曲线连接各标定地形点,即得剖面。⑥标明方向加绘水平比例尺和垂直比例尺,图例。 六、面积量算 在科研和生产实践中会遇到大量面积量算问题。 1、方法有:方格法、平行线法(梯形法)、求积仪法、权重法、计算机地理分析程序量算、光电扫描仪量算等。 (1)方格法:①描绘在透明方格纸上;②先读出完整方格数,再将不完整方格凑成完整方格。③用总方格数乘每一方格代表实地面积,即得图形总面积。P144 (2)平行线法 原理:当一图形被一组间隔相等的平行线所截,其图形面积可按梯形面积求算方法计算。 即: 平行线间隔愈小,面积量算精度愈高。 (3)求积仪法 ①定积求积仪 由报臂 航臂和计数机件三部分组成; 极臂一端有一垂锤下有一短针,刺入图纸,成为求积仪极点。 航臂——一端为计算器,另一端为测针 计数器——由测轮、游标、计数盘组成。 ②数字式求积仪 (4)权重法量算面积 使用精密分析天平(最好为电子天平) x:求图形重量 g:单位面积重量 p:单位面积 (5)计算机量算面积: ①手扶数字化仪; ②地理分析程序 (6)图等量算面积的改算方法 若求地表面的实际面积——表面积,还应加上地面高度和地面倾斜的坡面数。 (7)体积量算 在科研与工程建设中,常遇到求算水体、山体体积、工程工分量、矿体储量等,其求算都可以在地形图上进行,即根据等高线量算体积。 ①等高线法 求出地形图上相邻两条等高线之间的各层体积,然后将各层体积累加起来算求总体积。 P148 图6-20 Fi和Fi-1为两截面的面积,h为等高距。 总体积 2、方格法 求算大范围体积可将量测体积按一定边长划分为正方形网格,在地形图上求算各方格网的节点方程,使之按四棱柱体求算其体积。 V1=a2·h1 V1=a2·h1 i =1,2,3,……n 断面面积: FAB=F1-2+F2-3+F3-4+F4-5+F5-6-(F0-1+F6-7+F7-8) 体积: V总==V1+V2+V3+……Vn L为相邻断面的间距 断面面积亦可用数字式求积仪量算,设有两种提案A和B,在国土地区二幅图上,进行抽样观测,观测值为X1Y1:利用下式计算相关系数: γ=……………………(1) 例:在同一地区的两幅图上,分别量测现象A(降水量:mm/a)和现象B(地表经流:mm)的36个样本值,据公式(1)和(2)计算相关系数。 γ= +0.83 说明该地区年降水量与地表径流关系密切。 五、地图的数学模型分析法 地图的数学模型分析法是由地图获得原始数据的基础上建立各种现象和过程的空间数学模型——因为地图上的各种现象和过程之间存在一定的函数关系——表现为空间或时间的函数,这就决定了可以用数学模型法分析各种现象和过程。摸型分析法是区域研究实现预测预报的有效方法。 1、描述一种制图现象同另一种或多种制图现象的因果关系的回归模型。 2、说明制图现象存在主要和独立的因素及其组合的主因子(主成份)模型。 3、反映制图现象亲疏程度和分类分级的聚类模型。 4、揭示制图现象空间分布规律的趋势面数学模型。 第八章 遥感制图 第一节 遥感概述 一、遥感的基本原理 1、遥感与遥感技术系统 (1)遥感——遥远的感知 即不直接接触物体,从选距离通过探测仪器(传感器)接受来自目标物体的电磁波信息,经过对信息的加工处理,识别物体。 (2)遥感技术——把遥感信息的接收、传输、处理和判读全过程称为遥感技术。 遥感过程:目标辐身——大气传输——传感器接收、记录、传递信息——信息的处理和判读。 2、遥感技术系统 (1)遥感试验:对比物电磁辐射特性(光谱特性)及信息的获取,传输及其分析处理等技术手段的试验研究——基础工作 (2)遥感信息的获取 ——中心工作。 遥感工作平台指装载传感器进行遥感探测的运输工具。 遥感试验——遥感信息获取——遥感住处传输与处理——遥感资料分析判读平台:近地面工作平面(船、车辆、气球)、航空平台(飞机)、航天平台(卫星、飞船)。 传感器是搜集和记录地物电磁辐射(反射或发射)能量信息的装置。 传感器:航空摄影机、多光谱扫描仪 (3)遥感信息的传输与处理(两种方式,直接回收与视频传输) 直接回收:即传感器将接收到的地物光谱(电磁波信息)记录在胶片、磁带上,待运输工具返回时回收,航空遥感常用。 视频传输:即将传感器接收到的电磁 波信息经过光电转换,用无线电传播的方式传送到地面接收站。 处理——遥感信息处理 通过各种技术手段对遥感探测所获得的信息进行的各种处理,因受各种因素影响,使地物的几何特征,光谱特征发生变化,因此必须对原始资料进行校正处理,才能提供使用。 (4)遥感资料的分析判读——最终目的 对经过预处理的胶片或磁带,根据应用目的对遥感资料进行分析、研究、判断、处理,从中提取有用信息,并将其“翻译”为图件或文字资料。也称判读,判释或解译。 二、电磁波谱与大气窗口 1、电磁波谱 遥感之所以能探测各种不同的地面目标物,是因为以目标物本身具有不同的电磁波反射或发射特性为根据的。 电磁波是自然界存在的一种物质:无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、Y射线可见光 光谱特性: 紫外光:介于可见光与X射线之间,波长范围0.01-0.4um,当通过大气层时<0.3um 时能量几乎全被吸收,只有0.3-0.4um,波长的紫外能穿过大气层到达地面,且能量很少,它能使溴化银底片感光。遥感中利用它进行紫外摄影或扫描来获得地物影像。 可见光:在电磁波谱中,仅占一个狭窄区间,波光0.4-0.76um,橙、黄、绿、蓝、紫色光组成,人眼对其有敏锐感觉,是人们鉴别物质特征的主要波段。在遥感中,主要用光学摄影和光电扫描方式接收和记录地物对可见光的反射特征——最常用的波段红外线,位于可见光与微波之间,波长范围0.76-1000um(1mm)。 近红外 0.76-3um 由地物反射太阳辐射产生,又叫反射红外,常用波段遥感技术中主要利用3-15um波段。 中红外:3-6um 远红外:6-15um 超远红外:15-1000um 产生热感的原因,又称为垫红外——它不能用摄影方式探测,而必须用光学机械扫描方式获取信息。用热感应方式探测,故白天黑夜均可工作。 微波:波长0.1-100cm,是无线电波的一部分,特点:穿透云雾、冰层,微波辐射不受气候影响和昼夜限制,可全天时,全天候进行。 2、大气窗口 大气窗口——电磁波通过大气层时,被吸收,散射很小,透射率较高的波段称为大气窗口。 意义:如已知某个波段范围有大气窗口存在,就能研制出适宜于它工作波段的遥感仪器,借助它来获取各种信息,否则不可能。 可见光全部 (1)0.3-1.3um大气窗口 紫外线部分波段 摄影、扫描 近红外部分波段 (2)3-5um大气窗口 可使红外辐射遥感使用。 (3)8-14um大气窗口 (4)0.8-1.1cm大气窗口 (5)2.4-3.8cm大气窗口 微波波区8个窗口中3个常用窗口 (6)10-30cm大气窗口 三、遥感分类 1、按遥感平台分类 (1)航天遥感:从外层空间以卫星(或火箭等)为平台对目标均进行的遥感。 特点:高度高、范围广、可连续进行观测 对仪器要求高,技术复杂 (2)航空遥感:从空中以飞机(或气球)为平台对目标物进行的遥感。 特点:机动、灵活 资料程度高,回收容易,成本高 (3)地面遥感:以车船为平台,对地面、地下或水下目标物进行的遥感。 2、按传感器的工作方式分类 (1)主动遥感 利用人工发射一定频率的电磁波信号探测物体,如X、Y (2)被动遥感 利用传感器直接接收地面物体反射或反射的辐射能量来探测物体的遥感方式。 3、按获得的遥感资料结果分类 (1)图像方式——能获得图像方式的遥感。 摄影方式遥感——光学原理摄影成像。 非摄影方式遥感——光电转换原理扫描成像。 (2)非图像方式——只能获得数据或曲线 4、按探测电磁波段分:可见光 红外 微波 5、按应用目的不同:环境 农业 林业 地质 海洋 资源 气象等 三、遥感的特性 1、宏观性、综合性、感测范围大 航空遥感可提供不同比例尺的地面连续景观像片,并可提供象对的立体观测。 卫星遥感探测范围更大,——TM图像可反映185×185km=34225km2的景观实况在离地30000 km2高空的地球同步卫星所探测的范围可达到半球。 因此运用卫星遥感能获得地面任何一个地区的资料,了解其分布特征,相互间联系和规律。 2、多波段特性——信息量丰富 (1)遥感可获得多波段信息——可见光、紫外、红外、微波等波段 (2)遥感所获信息量超过任何用传统方法获得的信息量,卫星像之点当数百万个,一次成像同时几个段,信息量十分巨大。 陆地1-3号卫星每天拍188幅103分钟绕地球一周18天重复一次。 (3)对比物观测多方位,全天候。 3、多时相特征——资料更新快、利于动态监测 遥感技术能按一定周期反复观测同一地区,美国陆地4-5号卫星16天对全球陆地表面成像一遍。 四、遥感在地图制图中的作用,及其它方面的作用。 1、在地图制图方面——航空摄影测量学 (1)卫星遥感覆盖全球每一角落,无任何空白区; (2)提供动态的制图信息。 (3)缩短成图周期,降低制图成本。 (4)卫星影像数据,便于计算机处理。 (5)使制图工艺发生了根本性的变革。 2、在资源调查方面的作用。 3、在环境监测,与灾害预报方面的作用。 (1)通过不同时间成像资料的对比,可以研究地面物体的动态变化,从而为环境监测和研究地物发展变化规律提供了条件——监测 (2)对农业生产、病虫害、涨水、火山、森林火灾、天气——预报 如农情速报 4、在军事方面的作用。 第二节 卫星图像的判读 一、陆地卫星与斯波特卫星简介:遥感制图的信息源 Candsat Seasat Shy cab spot satellite space shattle 1、Candsat第一颗1972年发射,卫星轨道近园形、近极地,近园形的轨道可使卫星获得的图像比例尺基本一致,近极地能保证全球绝大多数地区在卫星覆盖范围,1、2、3号CandsatYM YA 905-918km,每天绕地球14圈,每18天覆盖地球一遍,4、5号Cand sat高度694-705km,99分钟绕地球一圈,16天可覆盖一遍。 传感器:即采光导管摄像仪(RBV)多光谱扫描仪(MSS) 专题制图仪(TM)波段 MSS—4波段。MM4(0.5-0.6um) MM5(0.6-0.7um) MSS分辨率120-80M 可风光MM6(0.7-0.8um) MM7(0.8-0.9um) 近红外仅面4、5号上装TM—7波段,TM1(0.45-0.52um) TM2(0.52-0.6um) TM3(0.63-0.69um) TM4(0.76-0.90um) TM5(1.55-1.75um) TM6(2.08-2.35um) TM7(10.40-12.5um)——远红外 分辨率为遥感图像上一个像元对层地面范围 分辨率30M(TM7分辨率为120M)见教程P248 2、Spot satellite 1986年发射,轨道为太阳同步形近极地轨道,卫星高度823km,重复周期25天,装有2台高分辨率可见光扫描仪,分辨率10-20M,全色波段0.51-0.73um(可见光),多光谱波段0.50-0.73um(可见光) 多光谱波段0.50-0.59um,0.61-0.68um,0.79-0.89um,图像不构成立体像时(近红外) 三、卫星遥感图像的特性 1、几何特性 (1)投影 RBV—中心投影 其余MSS TM SPOT 的 HRV 均为多中心投影,多中心投影,指每一条扫描线或扫描带都有一个投影中心。 (2)比例尺 可以用表示,d为二象元点中心连线尺寸。 相处理:1:366万 D为二象元点所对地面实际尺寸 精处理:1:100万 通常MSS可放大到1:50万 1:25万 计算机强处理可放大到1:10万 TMS与HRV可放大到1:10万—1:5万 (3)象元点位移原因呈姿态,地面高差,地球曲率、卫星航高等。 (象素)是传感器对地面景物扫描采样的最小单元,也是组成数字化影像的最小单元。 (4)几何量测性 平面量测与立体量测(仅spat) MSS TM不可立体测测,原因是没有航向重量,仅有旁向重叠 canstat—1.23% 4.5MSS.TM—7.6% spot HRV—7.35%. 2、物理特性 (1)多波段性 MSS 4波段 TM 7波段 spot HRV(全包 XS、XS2、XS3) (2)综合性 图像上每一个象元的色调,都是由多种地物的反射波谱混合而成即混合地物的波谱反射 面积 土壤 岩石 水体 (3)灰阶 地面的各种化物的辐射强度不同,表现在卫星影像的色调深浅不同,色调深浅称为灰阶(灰度)(MSS划分为15级 TM划分为16级) 全白色——黑色 (4)不同波段图像的光谱效应 a.地物具有发射、反射、透射电磁波的特性——地物的光谱特性 b.物体对不同波长电磁波有不同的反射率,这种随波长不同而变化的特征叫该地物的反射光谱——任何物体都有自己的反射光谱。 c.由于卫星遥感的传感器大多分波段检测,因此即使在同一地物上,在不同光谱波段上其图像的色调(或色别)灰度都不同——光谱效应不同。 (5)波谱分辨率与波段选择 资源卫星应用系统信息流程 信息源 应用系统 信息处理过程 产品 快视 影像 卫星姿态、控制及校正 CCT磁带(0级) 辐射相对定标及校正 初始图像(0级) 地面 射较正 标准CCT磁带(ⅠⅡ级) 地面几何较正 标准图像(ⅠⅡ级图象) 接收与图象 预处理(1) candsat 资源 spot 气象 卫星 jers 海洋 mos 信息增强 土地利用/土地覆被图象 信息变换 森林、草场、作物国象 信息提取 水体及污染图象 信息复合 地质岩体及构造图象 自动分类 城镇地分布图象 图象数字 处理(2) 航空试验模拟 地面实况采样 地图 地名/(汉字) 地面观测 自然环境 社会环境 地球沟理物 地理信息 系统(3) (数据库) 地土水域力 水资源分配 生物量估算 灾害预警及损失评估 环境保护(水土保持) 城乡规划 地质找矿找水 农 林 牧 分析模型 数值模拟 预报、评估 实况验证 应用分析摸型(专家)(4) 定位生态实验站专家知识库 逻辑推理机 数字化 编辑 图形处理 输出 计算机辅助 专题制图(5) 地区 全国 全球 面积、长度统计 专题地图 四、卫星图像的符号与注记 1、重叠符号 图像四周“+” “+”对角线交点是像主点 2、经纬度注记 3、灰标 灰标是灰阶的视觉标志,判读时,用县与影象色调对比即可判明物体。 4、其它 28MAY98 MM4 SUN——太阳 EL高度角 AZ方位角 NASA美国宇航局 283-02123-6 图像自卫星发射日期起算天数的283天2时125秒,第6波段 卫星图像的目视判读 遥感图像的专题信息提取 1、判读标志——色调(或色彩) 灰度(灰阶) 光谱效应特点 2、目视判读方法:直接判定法、对比分析法、逻辑推理法 3、目视判读步骤:准备——建立判读标志——室内判读——校搞验证 4、地面各种要素判读: (1)水体MM7F07M7的远红外波段图像一般呈浅黑或黑色调,标准假彩图等水体呈蓝色黑、深蓝色。 假彩色——又称彩色合成,根据加色法或减色法,将多波段单色影像合成为假彩色影像的一种彩色增强技术。合成彩色与天然彩色不同,且可任意变换,故称假彩色。 (2)地形 平原带有水系形成的花纹,种地形成的色斑,及不同色调的城镇,丘陵介于平原与山地过渡地带,山地起伏不平,形成岭脊为界的阴阳面,色调差异小明,山势比较平缓。 (3)植被——在MM55、TM2、TM3卫星图像上一般是深色调MN-S7、TM4上为浅色调。 在标准彩假色图像上植物一般为红色 幼嫩植物——粉红色 长势好植物——红色 成熟植物——鲜红色 受到伤害植物——暗红色 干枯植物——不是红色 (4)城镇、道路、卫星彩像图上只有面积大的城镇才可判读出来,在黑白彩像上都是暗色调,在标准段彩色图像上,城镇呈灰兰色或兰灰色。铁路公路是线状化物,有时能断续或较连贯地被判读。 第三节 遥感资料制图 一、遥感资料制图的基本程序 1、遥感图像的选择 根据不同的解课对象,选择不同波谱图像是区分和识别地物的有效手段。 (1)波段的选择: 利用MSS图像编制工地利用图 采用MSS4.5.7 利用TM图像编制工地利用图 采用TM6.3.2 利用MSS图像编制植被图 地质图 采用MSS5.6.7 利用TM图像编制植被图 地质图 采用 (2)时相的选择 地质、地绕一般选择秋末冬初 时间、区域 植被与土地利用,最好选择植被判读的最佳时相 总之遥感图像时相选择,既要根据地物本身的属性特点,同时也要考虑同一种地物的不同区域间的差异,因为遥感图像的影象特征有非常明显的地方性,选择时相必须二者兼顾。 2、遥感图像的纠正 图像粗处理加工:高密度磁带、图像软片(1:336万或1:100万)加绘地理坐标消除传感器产生的误差。 图像精处理加工:进一步提高图像的几何精度,几何纠正。 产品:精密软片1:100万、高密度磁带 图像增强处理——合成 3、遥感图像的解译 (1)解译方法:直接判定法、对比分析法、逻辑推理法 (2)解译步骤:解译前准备——建立解译标志——室内解译——野外验证 4、基础底图的编制 解决的问题:底图的数学基础、底图的地理(要素)基础 完成的底图(二种):影象基础底图、线划基础底图 5、专题内容的转绘:(1)目估转绘法(2)蒙片转绘法(3)计算机图层叠加。 6、整饰变制 二、卫星影象地图及其编制 1、 (1)卫星影象镶嵌地图——像片镶嵌 (2)卫星影像图 (3)卫星影象地图——计算机将卫星影象数据编图数据处理后,计算机输出。 卫星影像地图——依据数字地面模型(DEM)进行共线方程纠正,有详细的地理要素的影像图。 2、卫星影响图的产生和编制 波 段 选 择 卫星影像数据 (栅格) 地图数据 (矢量) 几何纠正 重采样 地理要素选择 数字镶嵌 影像合成 符号化 影 像 图 (数据) 喷墨图 像纸图 印刷图 第九章 数字地图 第九章 机助制图与电子地图 二、电子地图 1.定义 电地图 就是方面意义分析是由于它出现在computer显示器上,其上的地图图形是用电子来写在上面的,所以命名为电子地图,同时电子地图显示速度快。 电子地图意义:具有地图的符号化数据特征,并能实现快速显示,可供人们阅读的有序数据集合。这些数据主要有二种,一种是描述符号图形平面位置的数据,二是描述符号图形色彩的数据,又是便于图形更新的符号编码。 数字地图:是用数字形式描述地图要素的属性,定位和关系信息的数据集合,而电子地图则是数字地图,符号化处理后的数据集合,二者的根本区别之一是地图要素的符号化处理与否。 2.特点:快、 动、 层、虚、传(播)、量(测) (速)(态)(图层)(虚拟技术主体化、动态化) 应用软件 系统软件 3.制作电子地图的设备 图形显示设备 处理控制设备CPU 输入设备 存贮设备 三、电子地图的类型 1、矢量电子地图 指用矢量数据描述电子地图要素的图形位置和颜色的数据集合。 2、像素电子地图 指用像素数据的矩阵描述电子地图要素的图形位置和颜色的数据集合。 3、屏幕电子地图 屏幕电子地图是指用帧存贮器内像素数据的矩阵描述电子地图要素的图形位置和颜色的数据集合。 三种电子地图之间的的关系: 一、机助制图 机助制图全称为计算机辅助制图(Computer — Assisted Cartography)指应用电子计算机和自动绘图设备,按数学逻辑方法模拟常规制图的原理和方法设计,编绘地图——但目前尚不能完全代替手工制图实现制图自动化,故称为AutoCAD: 1、机助制图的原理和基本过程 (1)原理地图图形符号由点、线、面构成最基本的点,由点——线——面,因此地图图形可以看作是点的集合,每个点都可以由x、y坐标值记录与表达,这样地图就可以数学化,并建立数学模型,计算机处理数字信息,绘制地图。 (2)机助制图的基本过程:4阶段 a.编辑准备阶段。 b.数字化阶段:目的:便于计算机储存、识别与处理数据文件。 矢量方式(跟踪数字仪):用数学化仪读取和图形的一系列x、y值,直接用于计算机处理; 栅格方式(扫描数字化仪):删格单元一象元(0.05mm),用扫描仪读取和记录图纸的象元数据。现转换成矢量数据,矩阵形式,把点线面图形分割成也是<0.05mm的象素统一坐标点,自动分类或自动监督分类,人工分类合并图形编辑,赋属性时,接边,目的处理,计算。 c.数据处理阶段:资料数据进行预处理。实现图形输出进行的计算机处理图形、数据计算处理。 d.图形输出阶段 将处理后的数据文件转化为地图图形与自动绘图仪,打印机联机分别采用矢量绘图机,删格绘图机,高分辨率大屏幕显示或照相复制,计算机输出缩微胶片。 2、机助制图的硬件设备 内存—主存贮器、外置硬盘 中央处理和CPU控制器和运算器 存贮期:存贮程序和数据的记忆部分 输入、输出设备 外存—磁带、磁盘 1) 电子计算机 跟踪数字化仪,将图式转换为一系列数字形式的工具 扫描数字化仪,采用删格数据的恣简式全自动化仪 电磁感应板式数字化仪 (2)数字化仪,它是实现图形与数字转换的仪器 (3)图像显示及编辑系统——人机交互系统,包括阴极射像管、图形发生器、显示处理机及输入部件(键盘、光标、光) (4)近年来应用到机制助图中的一项新技术。自动绘图机——将计算机处理后的数据信息转化为地图图形。 矢量绘图仪:绘图按坐标增量移动而绘图。 扫描绘图仪:将X、Y转换成栅格数据后绘成图件。 三、机助制图的软件系统 机助制图的软件是指用计算机程序和语言编写的各种程序的总称,包括计算机系统软件和制衅系统软件两部分。 (1)计算机系统软件 ①操作系统 ②语言处理程序 ③实用服务程序 (2)制图系统软件 ①图形显示软件 ②图形编辑软件 ③自动绘图软件 目前制图软件较多 AutoCAD Potoshop5.0 ARC/view r2.1 MAPG1s ER-MAP 城市之星 Cordrun 8.0 erodes geo-map等 4、地图数据库:是将地图图形或遥感数字化并编码,通化计算机程序予以组织管理,最终存贮到磁盘或磁带等介质上形成的数据文件。 作用:它可以存贮各种地图数据资料。及时地为用户提供所需要的数据集合,是建立地理信息系统的基础,也是实现制图自动化不可少的阶段与基础。 (本章内容可参考地理信息系统部分) 计算机地图制图是根据地图学原理,以电子计算机硬、软为工具,应用数学逻辑方法,研究地图空间信息的获取,变换、存贮、处理、识别、分析和图形输出的理论和技术,模拟常规的制图方法,进地地图设计和编绘。计算机利用系统:硬件——软件——数据(所有制图资料必须变为计算机接受的数字形式―――矢量与栅格)。亦可称为数字地图制图技术。 数字地图:是用数学形式描述地图要素的属性,定位和关系信息的数据集合,可储存于各种磁纸介质,具有计算机可读形式。地图图形的点、线、面要素经过数字化和图形、图像数据处理存贮,并通过地理编码加以识别,读取数字地图可直接输入计算机进行处理并回复为图形的地图,现代数字地图制图技术吸取和融合了计算机辅助设计,数据库和图形图像处理等技术,形成了以桌面地面制图系统(Desks Mapping SysKm)为代表的高度集成商品化软件,从而出现了全新面貌。 第一节 数字地图制图的技术基础 一、信息科学与技术基础 4大基础 1.计算机图形学――矢量图形 研究如何应用计算机生成,处理和显示图形的一门新兴科学,为地图图形数据处理与算法设计,奠定了方法基础。 1)划地图:工程图、地形图、曲线图表——CAD制图 2)多维地图:自然人我工物体的二维、三维造型—— 3DMAX、 CorelDraw它从制作几何的理为基础,把计算机光栅扫描显示器看成一个平面直角坐标系,每一点廓有一对(x.y) 坐标表示位置……运用几何变换方法获取各种图形变换的画面, 2.数据库技术(Data base—DB) 1)数据库的数据:文字材料/图形图像/声音的汇集或集合 2)数据库管理系统:把数据库的数据集中于一个软件处理(Date Base Management System –DBMS) 以上二者称为数据库系统——表现为对空间数据和非空间数据的管理,得到了广泛应用。 3.数字图像处理――栅格图像 1)遥感图像的目视制作已形成数字处理方法,可使用arc/INFO图像处理软件 2)数字图像处理技术包括对图像进行抽象、表示、变换等方法。 数字图像处理技术包括对图像进行抽象、表示、变换等方法:图像增强与恢象,图像分割,图像匹配与识别,图像信息压缩与编码,图像的二维与三维重建。 4.多媒体技术 1)多媒体指文本,图像、图形、动画、声音等多种可供传递的形式多媒体载体。 2)多媒体信息系统:将文本图像、图形、动画、声音等多媒体进行综合与集成处理则成——如佛山旅游信息系统——电子地图是多媒体地图信息系统的锥形。 3)静态多媒体 4)连续多媒体 二. 数字地图制图的硬件配置(类似第十章 地理信息系统) 1、计算机硬件控制器、运算器、存储器、输入、输出设备五部分。 2.数学地图输入设备 键盘 鼠标、磁盘、数字化仪、扫描仪等 3.地图输出设备:电子数据显示输出、纸质输出设备:打印机、绘图仪 处理控制设备 输入设备 软件系统 应用软件 图形显示设备 存 贮 设 备 CPU 处理控制设备 三、数学地图制图技术 1.数学地图制图技术的发展 初期阶段 20世纪60年代 人机对话交互计算机绘图,CAD初期 发展阶段 20世纪60年代后期到80年代中期 机助制图发展阶段 飞跃阶段 20世纪80年代中期至今 形式:①专门的绘系统——智能化——形成电子出版系统 ②发展完善的GIS 制图系统成为其的一个小系统 2.数学地图制图软件系统 CAD/CAM/Mapping系统或AF/FM均包括三个环节的软件,(Automated Mapping and Facilities Management)(自动、制图、简易、方便、操作、管理)输入—CPU—输出 第一环节1)地理资料输入软件 功能:将各种形式(空间形式—点线、面、网络、多边形等;非空间形式—文字、数据)的地理资料输入计算机,并进行一系列编辑加工,建立可供地理分析和制图的数据文件或数据库。 第二环节2)地理信息分析软件 通过算法化而建立的软件。 功能:地理信息统计特征分析,空间分析,地理要素相关分析,地形分析多要素组合,加权评价分析,地理区域评价分析等。 第三环节3)图形输出软件 以图形或其它形式输出,表示地理分析与计算结果,其中地图是主要输出形式。 基本绘图小程序—绘制地图基本图形要素的各种绘图软件 基本应用绘图程序—制作不同类型的专题地图的绘图软件。 3.地图制图主要软件: AutoCAD FREEHAND ILLUUSTRATOR CorelDraw ARC/INFO ARC/ViEW.V.2.1 Intergraph MapInfo MapGIS 吉奥之星 方正智绘 第二节 数字地图的数据结构及其数据库 一、空间数据结构 空间数据对应于地图基本要素(即实体)又叫几何数据,它用来表示物体的位置,形态大小,分布等各方面的信息,是对现实世界中存在的具有定位意义的事物和现象的定量描述它可分为图形数据和图像数据。 1.图形数据的基本要素:点、线、面和体,具有矢量结构 图形数据的一个重要数据结构是拓旬结构。即点、线、面、体之间具有相邻、关联和包含的拓扑关系。 拓扑学:数学的一门分科,研究几何图形在一对一的双方连续变换下不变的性质这种性质称为拓扑性质。拓扑学包括代数拓扑与点集拓扑等部份,在泛函分析、微分几何,微分方程和其他许多数学分支中都有应用。 拓扑数据结构中基本拓扑要素定义为 线段(ABC):又称弧段 abC 结点(NODE):即线段的两个端点,首结点和尾结点 abc中的 a.c 多边形(PLOYGON):由数条线段有序连接而成 abc和ajc 层(LAYER):具有相同属性的拓扑要素的组合 邻接:指存在于空间图形之间同类要素之间的拓扑关系,例同一地类图班相邻关系 关联:指存在于空间图形之间不同类要素之间的拓扑关系,例如高适网、居民地。居民点和道路节点之间的关系 矢量数据结构: 点、线面体用坐标值描述,数据项之间拓扑关系可以坐标链中提出某些特征而获得。 删格数据结构: 将研究范围分成大小均匀的删格矩阵。存储信息可以是点、线面体,也可以是指向该单元有关属性的指针,它适于用数字地图模型,遥感图像等信息的存储。 包含;指存在于空间图形中同类但不同级的基本要素之间的拓扑关系。 2.图像数据的最小单元—――像素(Pixel) 图像(又称影像)指非摄影成象传感器成像方式,其成质是摄影像片的外延,有摄影像片、扫描像片,数字像片。 图像数据的数据结构实质是像立陈列,每个像定由行到是确定其后置,且具有表示实体属性的偏码值。——具有栅格结构 知陈数据。 图像删格数据以平面笛卡尔空间来描述地理实体,在每个笛卡尔平面中的像立只能具有一个属性数据,即每个笛卡尔平面表示一种地理属性或同一属性的不同特征,这种笛卡尔平面称为层。 利用“层“的概念可以对多种属性要素进行叠加,完成、提取等地理分析 3.图像数据的组织形式 1)面向栅格单元的组织形式,格式:记录号,行号,列号,属性值1,属性值2,…… 2)面向地理实体的组织形式,以多边形为记录顺序。 3)以“层”的方式存取:以“层”为基础,以像元为序,记录其坐标和属 值, 例:LAYER1(记录1,行号,列号,属性,记录2,……记录几,……) …… LAYERn(记录1,行号,属性,记录2,……,记录n……) 图形与图像两种空间数据在特定软件支持下,可以相互转化,(如分类软件)。 二、非空间数据结构 1.非空间数据主要包括专题属性数据,质量描述数据,时间因素等有关属性的语义信息,又称地图属性数据,影像分辨率灰度级。 2.地图数据库中非空间数据的组织形式 1)简单表格数据结构 由行(记录)和列(高段)构成的数据集合 2)层次数据结构 同一种稳定不变的数据集,少用 3)网络数据结构 是层次数据结构的延伸 少用 4)关系数据结构 用表格形式来组织,但定义严密:数据类型一致,数据不可再分割,两行数据不能相同等 应用广泛 三、地图数据库数据组织 空间数据 空间数据任意长 连接方式I 2.非空间数据作为空间数据的悬挂体(I)即作为一部分空间数据存贮) Map Info 2.非空间数据和空间数据自成体系(Ⅱ) 二者有其独立的数据库管理小系统(DBMS) 可使组织系统达到优化. 非空间数据 空间数据 非空间数据 连接方式Ⅱ 四、地图数据库的管理与设计 数据库(dante bass) 按一定数据结构组织的由数据库管理系统集中管理的非沉余数据的集合,为各种应用程序提供数据共享。其系统下的用户可逻辑地、抽象地使用数据。数据库由数据库管理系统(DB-MS)进行集中管理。特点是:①数据结构化。即在数据库中不仅描述数据本身,还以存取途径描述不同数据间的联系,以减少数据沉余;②数据独立性。即应用程序与数据结构之间的互相独立性。严格地讲,数据库是面向数据,而不是面同应用程序的。在数据结构改变的情况下,一般不影响应用程序,故提高了数据应用的灵活性。③数据共享。指通过数据安全性、完整性,并发控制等有3个方面的数据,控制功能,实现多用户同时使用数据库。 数据库数据包括:矢量图形数据,栅格图像数据和关系型属性数据,多类质量描述性数据。 第三节 数字地图的编辑与制印 一、数字地图制图的原理和基本过程 1.原理 地图图形由点、线面构成,最基本的是点,由点→线→面,因此地图图形可以看作是点的集合,每个点都可以χ、y坐标值记录与表达,——这样,地图就可以数字化,并建立数字模型→计算机处理数字信息→绘制地图。 2.数字地图制图的基本过程,—4阶段 1)编辑准备阶段:与常规,图基本相似,地图设计小特殊要求:①数字化方法;②设计数字编码系统——地图图例特征码;③数据处理与图形绘制程序设计和输出功能设计。 2)数字化阶段:实现从图形、图像到数字的转化过程称为数字化。 目的:便于计算机储存、识别与处理数据文件 方式:矢量方式:利用数字化仪读取和记录图形的一系χ、y值,直接用于计算机处理 栅格方式:删格单立——象立(0.05mm)用扫描仪读取和记录图件的象立数据(矩陈形式)再转换成矢量数据。 3)数据处理阶段:资料数据预处理:统一坐标点,自动分类或自动监督分类,人工分类,合并图形,数据计算处理,图形编辑,赋属性码,接边,图形处理,计算、分析,实现图形输出计算机再处理。 4)图形输出阶段:将处理后的数据文件转化为地图图形与自动绘图仪、打印机联机,分别采用矢量绘图机、删格绘图机、高分辨率大屏幕显示或照相复制,计算机输出缩微胶片等。→→→ 二、地图投影与坐标系选择 ——编辑准备阶段工作内容之一 1.地图投影选择 选择预定义坐标系的参数表 地图投影选择决定于地图的应用及其比例尺大小,在桌面数字制图软件环境下,用户可对每一个新创建文件进行投影设置和选择,如比例尺图高斯—克吕格投影,西藏沙漠化图小比例尺图双标准纬线等积圆锥投影。 2.坐标系选择 坐标系可以明确地图对象的空间定位坐标,包括参数有:坐标系名称,投影类型,其准面,坐标单位,原点坐标,方位角,比例系数等,投影仅是其中一部分 三、地图数字化与图形要素编辑 ——数字化阶段与数据处理阶段 1.地图数字化 地图数据是地理信息转化为地图实体的纽带,所以地图数字化是地理空间数据输入并转化为数字地图的重要途径。 步骤:1)数字化底图放大,控制点注明,制作薄膜图,—目的提高数字化精度和速度 2)确定地图坐标系,比例尺和参考坐标控制点的位置,一般利用不少4个控制点坐标建立底图和数字化地图之间的坐标变换公式,控制点坐标精度、个数分布等因素,对 最终数字化地图精度影响很大。 3)在点、线、多边形定义下,对底图实施数字化(矢量方式、删格方式) 2.圆形要素编辑 1)图形编辑——图形要素的修改、增加、删除 2)赋属性码 3)接边—图幅拼接 3.坐标变换 1)坐标变换的实质是建立两个平面点之间的——对应关系 原因:数字化地图坐标应为用户确定的坐标系数据,但在数字化完成过程中①可能需将一种坐标系的数字化地图转换为另一坐标系下数据;②资料来源多样,大量数据坐标并不一定属于用户所要求的坐标系,对于以上2种情况,必须建立一种坐标系点到另一坐标系点的坐标关系式——建立坐标变换的数字模型。 2)方法:仿射变换(Affine Transformation) 包括坐标平移(translate) 缩放(Scale) 旋转(rotate) 相似变换(Similarity Transformation)——实质上也是平移、缩放、旋转变换,但不能进行χ.y轴不均匀缩放变换。 四、地图分层 (Layer/Coverage /Theme等) 分层是数字地图制图中一个很重要的概念 1.由于不同的图形要素类型具有不同的图形空间结构,因此应当将不同图形要素类型分为不同的图层并存放, Layer Coverage Theme) 2.图形要素的分层可以方便地实现不同数字地图之间数据“共享”,例如各专题地图的地理基础要素,可以分成要素类型图层,某一图层在各专题图上公用或选用。 确定图上要素类型 3.分层方法: 明确各图形要素表示方式:面状、线状、点状、及注记方式等 在计算机上设置图层 数字地图分层实例——见教程 五、专题地图设计 1.最常用的专题表示方法有点密度(Dot Density) 等级符号(Graduated) 独立值(Unique Value) 范围法(Scope) 直方图(Bar Chart) 饼图(Pie Chart)等。 2.制图步骤: 1)根据林表示的专题变量,确定专题表示方法; 2)确定数据获取,图形、图像、图表,对不同图表数据,需通过数据聚合实现; 3)自定义专题图例; 4)保存专题地图。 地 图 数字化 程序设计与计算机数据处理 数 控 绘图机绘图 地图资料 资料数据文件 绘图数据文件 清绘原图 数字地图制图基本过程图 六、圆面配置与输出 1.圆面配置,与常规制图相似,许多桌面制图软件提出我窗口,多种图表进行图面配置功能。 2.地图输出功能设计: 输出设备类型,输出纸张,输出幅面,比例尺,黑白或彩色等参数选择。 第四节 电子地图 一、电子地图的特点 电子地图就其方面意义分析,是由于它出现于Computer显示器上,其上的地图图形是由电子来书写在屏幕上,加之电子地图显示速度快,故名。 1.定义:电子地图是具有地图的符号化数据特征,并有实现快速显示,可供人们阅读有序数据集合。这些数据主要有3种,一是描述符号图形平面位置的数据,二是描述符号图形色彩的数据;三是便于图形更新的符号编码。 2.特点: 快(速) 动(态) 层(图层)、虚(虚拟技术、立体化、动态化) 传(播) 量(测) 处理控制设备 输入设备 软件系统 应用软件 图形显示设备 存 贮 设 备 CPU 二、电子地图的制作 三、电子地图类型 1.矢量电子地图 指用矢量数据描述电子地图要素的图形位置和颜色的数据集合; 2.像素电子地图 指用像素数据(删格数据)的矩陈描述电子地图要的图形位置和颜色数据集合; 3.屏幕电子地图 屏幕电子地图是指用帧存贮器内像素数据的矩陈描述电子地图要素的图形位置和颜色的数据集合。 矢量处理CPU 像素处理 矢量电子地图 像素电子地图 矢量像索转换 屏幕电子 地图 (帧存贮器) 显示控制器 显示屏 三种电子地图之间的关系: 四、电子地图的应用 电子地图的出现和发展,使地图扩大,其应用领域,促进了国民经济建设国防建设的发展。 1.在工程、设计(Aato CAD)和环境分析中。 2.在军事指挥上用于作战环境分析,模拟训练 3.在运动物体轨迹显示方面有非凡的功能,(现代电子战) 4.在电子专题地图制作方面较纸质,地图具有更大的灵活性——如旅游地图中国、世界地图,祥之旅网信息系统。 优越性:电子专题图的基本特点是专题要索的地理位置要由电子地图来表示,电子地图内容要根据专题要索的显示需要来选定。如天气预报电子地图等,所以电子地图在存贮以分层分级存贮为宜,以便能根据不同的电子专题地图,灵活选用电子地图的内容,以更好地衬托专题要索。 五、电子地图的发展 随着计算机图形学和军队指挥自动化的发展,电子地图得到了飞速发展。目前电子地图已由显示研究发展到数据库研究,且正在向面向对象的数据库和多媒体技术方向发展。 第十章 地理信息系统与地图 第一节 地理信息系统基础 地理信息系统(Geographic Information SysKm 简称GIS)是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统,是分析和处理海量地理数据的通用技术。 一、地理信息的特征 1.地理信息的组成,由三大基本要索组成:时间、空间和属性 地理信息是有关地理实体的性质,特征和运动状态的表述(表征),它是对表达地理特征的地理现象之间关系的地理数据的解释,而地理数据则是各种地理特征和现象间关系的符号化表示,包括空间位置,属性特征(属性)及时域特征三部分。 1)空间位置 可根据大地参照系定义(如大地径纬度坐标);也可根据地物间相对位置关系(如空间上的相邻、包含义)——描述地物所在位置; 2)属性数据——是属于一定地物、描述其特征的定性或定量指标; 3)时域特征——是指地理数据采集或地理现象发生的时刻/时段,它对环境模拟分析非常重要。 2.地理信息的特征 地理信息除具有一般特性——共享性、客观性外,还具有以下独特特性: 1)区域分布性 地理信息具有空间定位特点。无定位后定性,并在区域上表现出分布或特点,不可重叠,其属性表现为多层次,因此地理数据库的分布或更新也应是颁式: 2)数据量大 地理信息有三大组成要素,因此其数据很大,——海量数据。例如1:400万全国土地利用数据,其ARC/INFO的Coverage格式数据量为8.2兆;随着全球对地观测计划的发展,我们每天可获得上万化兆地球资源,环境特征的数据。 3)信息载体多样性 地理信息的第一载体是地理实体的物质和能量本身,此外还有描述地理实体的文字、数字,地图和影像等符号信息载体,以及纸质、磁带、光盘等物理介质载体。 3.地理信息系统的与类型 按服务对象可分为: 综合性地理信息 按全国统一标准存贮国家范围的各种自然与社会经济要素,提供成套的信息分析和处理的技术,例如我国国情信息系统,加拿大国家地理信息系统等。 区域性地理信息系统 以区域综合研究的目标而建立的信息系统,为区域性的研究、管理和规划提供信息服务。如黄土高原信息系统,珠三角信息系统,它强调区域性。 专题性地理信息系统 以某专业或某个问题为研究对象而建立的地理信息系统,它强调专业目标,如土地沙漠化信息系统、城市交通管理信息系统、房地产管理信息系统。 按照应用领域又可分为:土地信息系统、资源管理信息系统、地学信息系统、旅游信息系统、按照其使用的数据模型可分为:矢量信息系统、删格信息系统、混合型信息系统等 4、地理信息系统特征 1)GIS在分析处理问题中使用了空间数据与属性数据。并通过数据库管理系统将二者联系在一起管理、分析、应用,从而提供了认识地理现象的一种新的思维方法; 2)GIS强调空间分析。通过利用空间解析式模型来分析空间数据,——即GIS的成功应用依赖于空间分析模型的研究与设计; 3)GIS的应用,不仅取决于技术系统,而且依靠一定的组织体系(实施组织,系统管理员、技术操作员,系统开发设计者等) 4)人的因素在GIS发展过程越来越具有重要影响——操作者:活的软件 第二节 地理信息系统组成及其功能 一、地理信息系统组成 四个基本部分:1.计算机系统(硬件);2.软件系统;3.地理数据库系统;4.应用人员与组织机构; 1.计算机系统(硬件) 2.软件系统机器运行所需的各种程序及有关资料 ①数据输入子系统 ②数据预处理系统 ③数据存贮与管理系统 ④空间分析子系统 ⑤数据输出系统 3.地理数据 数据收集是最基础、最烦琐的工作。对数据的准确性和精度要求依据工作需要而定,地理学基础知识可以保障获得数据的科学性(数据质量)。 4.应用人员与组织机构 二、地理信息系统的功能 功能布遍 数据采集—分析—决策—应用全过程,并能回答和解决以下五类问题。 (1)位置,即在什么地方有什么问题; (2)条件,即符合某些条件的实体在哪里的问题; (3)趋势,即某个地方发生的某个事件及其随时间的变化过程; (4)模式,即某个地方存在的空间实体的分布模式的问题; (5)模拟,即某个地方如果具备某种条件会发生什么问题 Mauguire将GIS功能分为以下5类10种 ①采集、检验与编辑;②格式化、转换、概化;③存储与组织;④分析⑤显示 1.地理信息系统的基本功能 1)数据采集,检验与编辑 一般来说GIS数据库建设占整个系统建设投资的70%或更多。 2)数据格式化、转换、概括:通常称为数据操作,最烦琐、枯燥的基础工作 3)数据的存储与组织: 4)查询、检索、统计、计算功能 5)空间分析是地理信息系统的核心功能:——GIS的高级功能 6)图形、报表显示 2.空间分析与模型分析功能 GIS的空间分析功能可用于分析和解释地理特征间的相互关系及空间模式。由于空间分析是地理学研究的传统方法,因此,在GIS中应更多的关心并实现空间分析方法在GIS中如何实现。GIS的空间分析可分为三个不同的层次 1)空间检索 空间检索从GIS信系数据库中检索出所需信息 包括从空间位置检索粉间物体及其属性和从属性条件集检索空间物体空间检索是空间分析的关键技术之一,影响GIS的分析能力; 2)空间拓扑叠加分析 大部份GIS软件都能自动生成空间拓朴结构。 叠合功能是指把一幅图作为底图(或称主图),把其它专题图与之叠合形成一幅新图,叠合过程中属性文件也可以随之合并,描述所产生的输出图像——空间拓朴叠合分析是GIS独特的空间分析功能。 3)空间模拟分析 刚刚起步,正着重于如何将地理信息与空间模型分析相结合 GIS外部的空间模型分析 GIS内部的空间模型分析 GIS的混合型的空间模型分析 4)GIS二维分析 二维分析是指在二维空间中几何特征的分析,如空间量度 空间量度 点的大小,线的长度 多边形的周长 多边形的面积 点到点、线、面(多边形)的最短距离 线与线的最短距离 缓冲区分析 缓冲区分析根据地理要素中点、线、面、体等实体,在实体周围或内部建立一定宽度范围的缓冲多边形:点的缓冲区就是所有到点的距离在一定范围之内R的点的集合;多边形的缓冲区就是作多边形轮廓线的缓冲区,即所有到多边形轮廓线的距离在一定范围R之内的点的集合、方向内缓冲,向外缓冲; 包含分析——主要指点、线、多边线之间关系分析 如确定某区域内行政单位的个数 网络分析——网络是一系列相互连接且具有方向性的弧段,形成物质,信息流通的通道。如城市管网、交通网。特点、连爱路线或链、中心、障碍 5)GIS三维分析 三维分析主要指利用数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)进行的一系列与高程相关的分析:数字地形模型、坡度分析、坡向分析、其他分析等。 6)GIS四维分析 ——正处于试验阶段 地理事物的序列变量随时间变化,其时间序列变量分为(整体或长时间的趋势、周期波动、随机波动):自动补偿的稳定过程分析、城市规模发展趋势分析 三、系统介绍 1. 专业化大型GIS ARC/INFO ERDAS 2. 大众化桌面系统 MAPINFO ARCVIEW GEOSTAR(吉奥之星) 四、地理信息系统与相关学科的关系 地理信息系统是地理学与信息科学交叉形成的,具有强大的生命力,业已形成规模化的地理信息产业,是地理学未来发展的重点方向。 地理信息系统不是万能的,现阶段作为工具还有待完善、普及,在理论上尚有待开拓创新,建立自身的理论系统。 第十一章 地图的复制 出版印刷是地图出版的主要方式。 第一节 复制的方法 一、平板印刷: 制版准备,复照与拷贝,修版与套拷,晒版,打样与校对,印刷。 套色地图通常需要1-3个月。其中修版与套拷与打样与校对是制图者务必负责监督或独立完成的工作,修版和套拷工艺中一些手工技巧需要专业训练。 二、电子出版(EPS): 计算机系统内部进行输入、编辑和输出试验。 最大优势是:易于编辑、修改,色彩线条变化丰富,美化处理简便,降低工作强度和制图成本,提高制图效率和质量。 第二节 地图出版与管理 1. 地图成本的几个影响因素: 地图的技术参数:纸张、色彩、开本和装帧。其中尤以纸张和色彩的选择对成本影响很大。 地图内容删减与图幅设计: 内容精致:繁简适度,不宜过于花哨,增加成本和印刷难度。 减少空白:调整图幅大小,尽量减少图面空白,主图与移图、副图、扩大图及其他图表、比例尺、图例、文字说明等在图面上合理配置。 2. 地图审核: 地名、规范、内容、精度、边界审核。涉及国界线地图需统一使用国家测绘局地理地图。 3. 地图版权 地图作品受《著作权法》保护。地图基础资料、底图、印刷、出版人员不作为地图作者。

 

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