地图制图学复习笔记.pdf
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1、理论地图学是地图学的分支学科。研究地图学基础理论与方法论。 年瑞士地图学家英霍夫( ) 最先提出地图学应由理论地图学与实用地图学两部分组成。以后苏联、捷克斯洛伐克、波兰、美国、英国、 法国、联邦德国、奥地利等国的地图学家进一步提出关于地图学结构体系和理论地图学组成的各种看法, 发表了不少专著和论文。其中对什么是地图学基础理论有 种不同观点:主张地图传输论;主张地图 符号学;主张地图认识论。近年中国地图学家认为地图学既是区域性学科,又是技术性学科,应由一系 列相互联系与相互补充的理论所组成,其中地图信息论研究如何把原始信息处理与转换为所需要的新地图 信息;地图模式论主要研究地图信息处理中图形数学
2、模型与数字模型;地图传输论主要研究如何把地图作 为通道,将地图信息传递给用图者;地图感受论与地图符号学研究如何设计最好图型,使用图者获得最好 的感受效果;数学地图原理研究地图数学模型的数学基础及其他数学方法的应用;综合制图理论研究如何 建立反映多种要素和现象的综合性模型;地图概括理论研究建立地图图型数学模型中与地图信息处理过程 中如何进行抽象与概括,更好地反映客观规律。 地图学的分支学科。研究地图应用原理与方法。 世纪 年代,苏联、波兰、美国、奥地利等国地图学 家在提出地图学应分为理论地图学与实用地图学两大部分时,把地图分析与地图应用列为实用地图学的组 成部分。同时发表了地形图读法 、 地图分
3、析 、 地图应用 、 地图研究法等专著,系统论述地图分 析与利用的原理和方法。 年代初,中国地图学者提出由理论地图学、地图制图学、应用地图学构成的现 代地图学体系,把应用地图学正式作为地图学分支学科之一。应用地图学研究范围包括地图功能、地图评 价方法、地图分析方法、地图利用方法、地图信息系统应用等,着重研究在经济建设、科研教育、国防军 事中,利用地图分析规律、综合评价、预测预报、决策对策、规划设计、指挥管理的原理与方法。 数学地图学研究地图数学基础的建立与数学方法的应用。主要包括:地图投影理论,即地图投影的设计 原理,常用投影的标准化及投影变换的数学方法;地图的各种数学模式;地图概括中数理统计
4、原理与 方法;表示数量特征的地图(如等值线图、统计地图) 、评价地图、预报地图、合成地图的数学原理; 地图量算的数学方法;计算机制图的数学原理与方法;地图应用的各种数理统计方法与数学模型的建 立。其中地图投影理论已有较深入研究,数理统计方法、地图量算、机助制图数学方法的应用也有较好基础,地图应用的数学方法有待深入研究。 元地图学是现代地图学中从哲学角度抽象研究地图学理论与方法论的一个学派。苏联地图学家阿斯拉尼卡 什维里( )于 年发表元地图学 ,从哲学角度系统论述地图语言学与地图学方 法论。全书没有涉及地图的具体内容与表示方法,只是从抽象概念进行论述。包括地图的空间与时间的表 达,地图语言的句
5、法、语义与结构,抽象与概括的地图形式,地图模式等章节。中国曾译为超地图学 或抽象地图学 。该书出版后在国际地图学界引起较大反响。多数学者认为这是对理论地图学的贡献,并 在许多文章中介绍和引用,但也有一些学者持否定与批判态度。 是地图学的分支学科。研究专题地图的理论、设计编制、技术工艺及其应用原理方法。 世纪 开始,随自然科学的专题研究出现了专题地图,并不断分化和深入,有单要素的、多要素的,有小区域的、 大范围的,且各种专题地图各有其独立的对象、研究方法及地图模式。各专题地图的内容,具有一定的主 题和特点。如地质图反映地层岩石的分布、形成与发展,反映地壳远动的空间、时间和强度;地貌图反映 地貌营
6、力、物质基础和发育过程。专题地图因比例尺而异,随比例尺的增大或缩小,要改变其外在形式和 内在结构,同时概念发生变化,结构亦会改变。专题地图应吸取现代科学中的新概念、新理论和新方法, 消除单凭感性经验观察所产主的孤立认识,增强相互联系、相互制约的观念,实事求是地反映事物的客观 规律。 地图传输基本过程为:客观世界(制图对象)通过制图者的认识形成概念,再通过地图符号变成地图并传 递给用图者,用图者经过对地图符号的识别、分析和解译,形成对客观世界的认识。在此过程中,认识论 具有重要意义:制图者对制图对象的认识,通过思维组织信息以地图语言表达出来;用图者通过对地图的 视觉感受和思维,把地图符号与所表示
7、的对象联系起来,形成对制图对象的认识。地图传输论就是把制图 与用图两者统一为地图信息传输过程的理论。用这种理论来指导编图者与用图者,达到编好图,用好图的 目的。 地图传输论当代地图制图学的基本理论之一。是研究地图信息传输过程和方法的理论。主要研究地图制图 中专题信息的特征及相互转换的过程、方法等。地图是信息的载体和通道,地图的制作和使用都包括在传输过程中,制图者把专题信息进行符号化或运用地图制图语言的法则通过编码制成地图,用图者则从地图 上译出符号或编码后恢复信息的原始形态,并形成对环境信息的深化 即用图者读图分析所获信息往往超过 制图者在编图时所利用的信息 。 用塑料薄板等材料做的模型 比较
8、纸上的平面图更加直观、立体 是研究和建立作为地图语言的地图符号系统的理论。包括 方面内容:地图符号的结构(句 法) 。应形成相互联系的、完整的符号系统结构;地图符号的意义(语义) 。符号系统应能表达任何信息 内容,并保证符号明确代表所表达的内容;地图符号的实用性(语用) 。符号系统应保证快速感受和牢固 记忆。这 个方面,涉及符号与符号间、符号与制图对象间及符号与用图者之间的关系。研究和设计地图 符号时,应考虑和处理好这 个关系。 是对地图所表现的各种要素和内容进行分析的方法。主要有目视、图解、量算、数理统计或建立 数学模式等方法。任何自然或经济现象在地图上都有各自设计表现的特有方式,目视分析形
9、象特征表现的 规律,可达到看图知意的效果。而对地图的平面观察仍有局限性,有时尚须利用侧视或建立三维图解的方 法,制作剖面图或立体断块图,有助于从不同的侧面观察地表形态的组合形式和地下 埋藏状况。对地图上 各种地物方位、长度、面积、地形起伏高度等,更可为不同目的需要从定量方面进行分析、量算的精度主 要取决于地图本身的精确性和量测技术的精度。不同地图投影的地图,对量测方向、距离、面积等要素的 数值产生效果不同。为获取正确的分析数据,应了解各种投影响性质及产生误差的规律以资订正。近年来, 电子计算机和制图自动化等新技术手段的引进,使地图分析中数理统计和建立数学模式的方法得到广泛应 用。主要用于研究制
10、图现象统计特征值和分布密度函数性质,以及研究分析各种制图现象间的相互联系, 进行趋势预测与综合评价等方面。正确运用数学方法的另一方面,在于应用地理观点,所采集的运算数据 要有代表性或合理性,才能在可信的基础上,更加深入分析研究区域规律性问题。 是根据一定目的,对地图质量进行分析和鉴别,以确定地图的适用范围和程度。评价是建立在对 地图深入研究和全面分析的基础上。为不同目的服务的地图,其所表示的内容应具有明确的针对性和完备 性,制图比例亦应适度。基础和内容的可靠性,应从两方面进行评价,即投影选择的适宜性和地理位置的 精确性;资料的准确性和现势性。数学基础的检验除认真检查展网精度,一般最简便的方法是
11、与航测大比 例尺地形图作对比分析。资料现势性的分析评价、主要是利用最新的相关资料检查,若是普通地理图,需与最新公布的行政区划变动手册进行对照;若属于自然方面的专题地图或专用地图,应利用航天或航空等 遥感资料,结合大比例尺专题图或文字报告等方面资料,检查确定各类内容表示的真实性和科学性。至于 图例分类指标的合理性,不同的专业则有不同的划分角度,关键在于反映区域特点与应用需要。优质地图 不在于对制图现象的繁杂堆砌和罗列,应从地图总体上看,是否体现了论点和目的的明确性,表现事物的 典型性和突出性。地图整饰艺术水平和政治思想性也是评价地图的重要内容。 是对地图上所表现的各种制图现象,通过阅读、联想性推
12、理或系统组合的分析,判断地物质量特 征及其分布成因规律的方法。如水系和地貌的表示是地图的基本骨架和定性定位的基础。通过对航测优质 地图水系结构的判读,可分析许多形态与成因关系的问题。水流方向与地面的倾斜度有关,若为格状水系, 可能是水流切穿平行岭谷,主、支流循构造线总体呈直角相交的结果。比较平滑圆浑、疏密均匀的等高线 图形,反映岩层松软、风化强烈的地区,其地面坡度往往受静止角所决定。地图判读多指侧重于发掘提取 地图潜在信息的思维过程和方法。判读质量虽取决于所使用的地图质量和水平,更重要的取决于读图者的 知识素养和读图技能的基本训练。 地图更新是按现实情况对地图内容进行更正的过程。目的在于及时反
13、映人文与自然要素的实际变化,保持 地图现势性和准确性和可靠性。更新周期愈短,地图的现势性越强,价值越高。更新方法有全面重测 编 和局部修测 编 两种。地图数据库的建立对地图更新有着十分重要的作用。 因经济建设发展、测绘技术提高及区域调查研究的深入,对已测制的各种比例尺地形图、普通地理图 和各种专题地图进行更新是必要的。更新周期视地图种类、比例尺和具体技术条件而定。一般 年左右更 新一次,可在全要素黑图上进行修补。目前航空像片与卫星像片为地图更新提供了良好条件。今后利用地 图数据库和机助制图系统可更快速适时地进行地图更新。 数据处理的一个重要环节就是它们的可视化和表达,无论是以模拟的2D纸质地图
14、、数字3D模型或动画。 用户对GIS的这些要求与对专业图形软件的要求是一致的,因此要求也比较高。 在这一部分,GRASS提供了两种不同的方法。一方面为了创建简单的、postscript格式的地图可以使用模块 ps.map;另一方面可以将结果地图导出为不同的影像格式,而这些影像可以使用外部的专业图形软件来处 理。 是根据地图某些特点与指标对其进行归并与区分。可按多种标准与方法分类,如地图比例尺、制 图范围、地图内容、地图用途、地图形式等。 地图比例尺决定地图内容表示的详细程度和地图量测精度。 如按比例尺可分为大比例尺地图 (大于 : 万) 、中比例尺地图( : 万 : 万) 、小比例尺地图(小于
15、 : 万) 。按制图区域范围(自 然区与行政区)分为全球地图、半球地图(东半球、西半球地图) 、大洲地图(如亚洲地图、欧洲地图等) 、 大洋地图(如太平洋地图、大西洋地图等) 、自然区域地图(以高原、平原、盆地、流域等为范围,如青藏 高原地图、四川盆地地图、黄河流域地图等)和世界地图、国家地图、省(区)地图、县地图等。 按地图内容可分为普通地图和专题地图两大类,前者又分为地形图和普通地理图。后者分为自然地图 和社会经济地图(人文地图) ,必要时还可分出介于上述二者之间的环境地图。自然地图包括地质、地球物 理、地貌、气候、陆地水文、海洋、土壤、植被、动物等部门专题地图,每一部门还可细分若干图种;
16、社 会经济地图包括人口、政区、工业、农业、交通运输、财经贸易、文化、历史等部门专题地图,每一部分 也可细分为若干图种;环境地图包括环境污染与环境保护、自然灾害、疾病与医疗地理等部门专题地图。 按用途可分为通用地图与专用地图,专用地图包括航空图、宇航图。航海图、交通图、旅游图、教学 图等。 按地图形式分为单幅地图、系列地图、地图集。 按使用方式分为挂图与桌面图等。 此外还有其他形式的触觉地图(盲人地图) 、立体地图、发光地图、数字地图、屏幕地图、塑料地图、 地球仪等。 地理图 ,无画方,比例尺约为 : , 绘图范围:北到黑龙江、长白山,西至玉门关,南到海南岛,东达中国近海。图上表示了南宋的路、宋
17、、军、州等行政建置,计 处,所有府、州名称刻成阴字, 均加方框。路名刻成阳字,西南少数民族地区的地名不加框。山岭注记均以方框括之,约有 座。河流 名则以椭圆形符号括出,注有 条。湖泊 处,山隘 处,山岭、森林和长城用形象符号表示,在居 庸关长城之北绘有一片林木,并加注 平地松林广数千里 。黄河中游的大湾和山东半岛绘画得比较正确, 接近今天测绘地图的水平。对长江上游岷江以上的上游,向南再向西画出了很长一段流程,说明对长江真 正源头的了解已超过其它宋代地图。总之,黄河、长江自发源至入海口的河道均是宋代流经的正确河道。 在图的边缘处还加注了一些政治地理方面的注词。如在西北部标有:党项、夏国、回鹘、沙
18、陀、龟兹、鞑 靼界、佛顶林衙等名和 契丹遗族奔避于此 等词句。在东北部注有: 高丽、新罗、女真、渤海四属之地。 在西南还标有:铜柱、马援立、欢下都督曰南郡,去京六千七百里,县四。图上标注这些内容之目的,是 将此作为整体内容的一部分,使观图者在某种程度上引起 故国疆土今入异国 的黍离之情,达到以图激励 斗志的目的。宋代全国性地图传世数量较少,绘画如此详细的地理图,可以说反映了距今七百六十三年前 我国绘制地图的技术水平,是一幅具有高度历史价值的珍贵文物。 指单一用途的地图。即专为从事某种职业的人使用的地图。其内容与形式以适应特殊要求和专门 用途为特色。如用于航海、航空、宇宙飞行定位、保证航行安全的
19、专用地图。专用地图中基本地理要素的 选择、表示方法、以及选题、编排、整饰和装帧,要考虑读者的职业特点及其特殊需要。专用特色主要表 现在普通地图的专用化和为专用确定的专门选题等方面。目前单一部门的专用地图也在向综合系列化方向 发展。 是利用特殊材料制成的地图。如绸质地图、夜光地图、塑料模压立体地图、光栅立体地图等。是 为适应一些特殊环境所需而制作,如在航空飞行时,因速度快,需随时抽换和折迭地图,故导航员常用绸 质地图。特种地图在内容上与常规地图差别不大,主要是在地图基质材料和生产工艺上有特殊要求,比较 复杂和困难,成本亦高。如光栅立体地图的制作过程需经制作立体模型、立体摄影、制版套印、迭压光栅
20、模等工序,对每一道工序精度要求都很严格,超过一定误差即成废品。特种地图的领域随着特种用途和现 代科学技术的发展而不断扩大,如在屏幕上显示活动地图等。 军用地图产反映实际地形的最可靠的资料,是指挥员的 左膀右臂 。在作战行动中,要想发挥地图的作用, 必须具备一定的识图能力。一、 地图比例尺 地图比例尺是指图上某线段的长与相应的实地水平距离之比。即:地图比例尺 图上长 相应实地水平距离。 比如,一幅地图的比例尺是 : 万,那么图上两点间为 厘米,实地该两点的距离应为 厘米。 根据用图的目的和要求的不同,地图比例尺也有大小之分。通常按比值的大小来徇。比值的大小可按比例 尺的分母确定,分母小则比值大,
21、比例尺就大;分母大则比值小,比例尺就小。图幅大小与相同的地图, 比例尺越大,图幅所包含的实地面积就越小,但显示的地形就详细,精度也就越高。因此,大比例尺地图 比较适合于初级指挥员使用,小比例尺地图则适合于中、高级指挥员使用。 地图比例尺常以图形结合文字、数字表示,一般绘注在图廊的下方中央。其中以数字表示的为数字比例尺, 它是用比例式或分数式表示的。以图形表示的为直线比例尺。比如 : 万直线比例尺,从 向右为尺身, 图上 厘米代表 公里;从 向左为尺头,图上一小格代表 米。 根据地图比例尺,可以从地图上量取实地相应的距离。如果是量取两点间的长度,然后把量得的长度移到 直线比例尺上去比,从而得出实
22、地两点间的距离。 另一种是根据数字比例尺换算。先用直尺在图上量取两点之间的距离,然后用公式换算。换算的公式是: 实地距离 图上长度 比例尺公母。 如果要量取两点间的曲线距离,则要使用专用的里程表。 需要注意的是,在地图上量取计算的距离实际上只是水平距离。如果实地的坡度较大时,还应按比例加上 适当的坡度和弯曲改正数。 二、 地形符号 地面上的地物,在地图上是按照地形图形式规定的符号和注记表示的,这些符号称作地物符号。地物 符号由图形和颜色组成。 (一) 地物符号的分类 地物符号可分为三类:第一类是依比例尺表示的符号,这类符号是按地物的实际轮廓按比例尺缩绘的,主 要用于表示面积较大的地物,如城镇、
23、森林、江河等;第二类昱依比例尺表示的符号,主要用于表示一些 细长的地物,这类符号的长度是按比例尺结合实际绘的,但宽度没有按比例尺缩绘,如道路、沟渠电线等; 第三类是不依比例尺表示的符号,这类符号因地物面积太小,无法按比例尺缩绘,只能用规定的符号表示, 如突出树、亭、纪念碑等。常用的不依比例尺的地物符号及其定位点。 (二) 地物的颜色 我国目前出版的地图均为四色。具体规定如下: 黑色:人工物体 居民地、独立地物、管线、桓栅、道 路、境界及其名称与数量注记等 绿色:植被要素 森林、果园等的普染; 年后出版图的植被符号 及注记等 棕色:地貌要素 森林、果园等的普染; 提后出版图的植被符号及注记等 蓝
24、色:水系要素 河岸线、单线河及其注记和普染、雪山地貌等。 三、 等高线显示地貌 (一)等高线显示地貌的原理 地貌的形态在地图上主要是用等高线显示的,其原理是:把一个山地模型从底到顶按相等的高度,一层一 层地水平切开,在山的表面便出现一条条大小不等的截口线,然后把些线垂直投影到平面图纸上,便出现 一圈套一圈的曲线图形。由于同一条曲线上的各点的高度都相等,所以把它叫做等高线。 (二)等高线显示地貌的特点 等高线显示地貌有很多的特点:同一条线上各点的高度相等,并各自闭合;等高线多,山就高,等高线少, 山就低;等高线稀,坡度就缓,等高线密,坡度就陡;图上等高线的弯曲开头与相应的现地地貌开头相似。 (三
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