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地图学复习资料

第一章现代地图学概论

1、定义：

地图是遵循一定的数学法则，将地理信息通过科学的概括综合，运用符号系统表示在一定的载体上的图形，以传递它们的数量、质量在时间和空间上的分布规律和发展变化。

2、基本特征：

⑴地图必须遵循一定的数学法则⑵地图必须经过科学概括⑶地图具有特定完整的符号系统*⑷地图是地理信息的载体

3、地图的构成要素：

1.图形要素2.数学要素（⑴地图投影⑵坐标系统⑶比例尺⑷控制点）3.辅助要素*4.技术要素

4、地图的功能

（1）、信息载负功能

（2）、信息传输功能（3）、客观模拟功能（4）、认知与感受功能

5、

（1）、按地图内容分类：

普通地图（包括地理图和地形图）专题地图

（2）、按比例尺分类大（≥1：

10万）中（1：

10万,1：

100万）

小（<1：

100万）

6、现代地图学是以地图信息传输与地图可视化为手段，以区域综合制图与地图概括为核心，以地图科学认知与分析应用为目的，研究地图的理论实质、制作技术和使用方法的综合性大众化科学。

7、地图学由地图理论、制图技术和地图应用三个分支学科组成。

思考：

1、现代地图的定义，及其基本特征。

2、地图的组成要素。

3、试述地图的功能与应用领域。

4、按照地图表示内容对地图可以划成哪几类？

按比例尺进行划分的依据是什么？

5、现代地图学的定义。

6、地图学课程在GIS专业课程体系中的地位和作用。

第二章制图框架与成图方法

1、大地水准面：

是假定在重力作用下海水面静止时的平均水面，并设想此面穿过大陆与岛屿，连续扩展形成处处与铅垂线成正交的闭合曲面。

2、在测量和制图中就用旋转椭球体来代替大地球体，这个旋转椭球体通常称为地球椭球体，简称椭球体。

椭球体面是一个规则曲面，是测量和制图的基础

3、我国测量制图相关的几个地球椭球体描述参数

（1）我国1952年以前采用海福特椭球体

1953年起改用克拉索夫斯基椭球体

1978年起我国采用IUGG/IAG-75椭球体

（2）GPS卫星星历：

WGS-84椭球体

（3）目前在我国地图制图与地理信息系统、全球定位系统中经常遇到的是1975和79年国际第三、四个推荐值

4、地理坐标系：

地理坐标系是指用经纬度表示地面点位的球面坐标系。

在大地测量学中，对于地理坐标系统中的经纬度有3种描述：

天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度。

（1）、天文经纬度：

表示地面点在大地水准面上的位置，用天文经度和天文纬度表示。

天文经度：

观测点天顶子午面与格林尼治天顶子午面间的两面角。

在地球上定义为本初子午面与观测点之间的两面角。

天文纬度：

在地球上定义为铅垂线与赤道平面间的夹角。

（2）、大地经纬度：

表示地面点在参考椭球面上的位置，用大地经度l、大地纬度和大地高h表示。

大地经度l：

指参考椭球面上某点的大地子午面与本初子午面间的两面角。

东经为正，西经为负。

大地纬度：

指参考椭球面上某点的垂直线（法线）与赤道平面的夹角。

北纬为正，南纬为负。

（3）、地心经纬度：

即以地球椭球体质量中心为基点，地心经度同大地经度l，地心纬度是指参考椭球面上某点和椭球中心连线与赤道面之间的夹角y。

①在大地测量学中，常以天文经纬度定义地理坐标。

②在地图学中，以大地经纬度定义地理坐标。

③在地理学研究及地图学的小比例尺制图中，通常将椭球体当成正球体看，采用地心经纬度。

5、大地坐标系

1）北京54坐标系：

椭球体为克拉索夫斯基椭球体，大地原点设在北京。

1954年北京坐标系统普遍低于我国的大地水准面，从我国经度105以东逐渐下降，在东部沿海和东北地区的差距最大可达65m，在全国范围内平均约为29m左右。

2）西安80坐标系：

地球椭球体基本参数为1975年国际大地测量与地球物理联合会第十六届大会推荐的数据。

大地原点设在我国中部的陕西省泾阳县永乐镇，位于西安市西北方向约60公里处，故称1980年西安坐标系，该点又简称为西安大地原点。

6、主要的地心坐标系

WGS-84全球坐标系是一种国际上采用的地心坐标系。

美国的全球定位系统GPS就采用这样一种坐标系

7、投影平面坐标系

8、绝对高程（海拔）：

地面点到大地水准面的垂直距离；

相对高程：

地面点到任何一个水准面的垂直距离。

9、高程系与高层基准

1）1956年黄海高程系（1950-1956）中国高程起算面是黄海平均海水面。

1956年在青岛观象山设立了水准原点，其他各控制点的绝对高程均是据此推算，称1956年黄海高程系。

2）1985年国家高程基准（1953-1979）1987年国家测绘局公布：

启用“1985国家高程基准”，取代“黄海平均海水面”，上升28.6毫米。

10、地图比例尺：

地图上某线段的长度与实地相应线段的水平长度之比。

可表达为（d为图上距离，D为实地距离）：

d/D=1/M

科学而准确的比例尺定义应该是：

地图上某方向微分线段与地面上相应微分线段的水平长度之比。

主比例尺：

在投影面上没有变形的点或线上的比例尺。

局部比例尺：

在投影面上有变形处的比例尺。

11、比例尺的表现形式

①数字式比例尺如1:

10000②文字式比例尺如百万分之一

③图解式比例尺（直线比例尺、斜分比例尺、复式比例尺（投影比例尺））

④特殊比例尺（变比例尺、无级比例尺）

12、比例尺的作用

1）、比例尺决定着符号图形及对应物体的大小2）、比例尺决定着地图概括的详细程度

3）、比例尺影响测量的精度

13、传统地图实测过程的工序:

大地控制测量、地形地物测量、内业制图与印刷

14、

导线测量的两种形式：

闭合导线：

从高等级控制点出发回到这个控制点，形成一个闭合多变形。

附和导线：

从一个高等级控制点开始，附和到另一个高等级控制点。

15、传统编绘成图法

地图设计与编辑准备、地图编稿与原图编绘、地图清绘与整饰（即出版准备）、地图制版与印刷

16、数字测量成图法

数字地图4D产品：

DEM:

DigitalElevationModel—数字高程模型

DOM:

DigitalOrthophotoMap—数字正射影像

DLG:

DigitalLinearGraph—数字线化图

DRG:

DigitalRasterGraph—数字栅格图

思考：

1、什么是大地水准面。

2、说明几种关于地球形状描述的球体以及表面。

3、我国采用过哪几个椭球体？

什么叫椭球体定位？

4、什么是地理坐标系？

包含几种经纬度的描述方式？

5、什么是参心坐标系和地心坐标系。

5、说明我国曾有过的和目前正在采用的平面坐标系和高程坐标系。

6、地图主比例尺和局部比例尺的概念。

7、简述地图比例尺的作用和地图比例尺的表现形式。

8、试述大地控制测量（坐标）测量的内容和方法。

第三章地图投影

1、定义：

地图投影就是研究将地球椭球面上的经纬网按照一定的数学法则，转绘到平面上的方法及其变形的科学问题。

2、变形的种类：

长度变形、面积变形、角度变形

3、等变形线：

投影变形值相等的点的连线。

有面积等变形线和角度等变形线之分。

4、地图投影分类

1）、按变形性质分类:

等角投影、等（面）积投影、任意投影

①等角投影（相似投影、正形投影）:

没有角度变形的投影。

（形状不变，但面积变形较大。

）

适用：

交通图、洋流图、风向图

②等积投影:

保持面积大小不变的投影。

（面积相等，角度变形大。

）

适用：

面积要求较高的自然地图或社会经济地图

③任意投影:

长度、角度、面积变形都存在的投影。

（角度变形小于等积投影、面积变形小于等角投影）

等距投影：

在任意投影中，沿主方向之一长度没有变形的投影。

适用：

一般参考图、中小学教学用图

2）、按承影面不同分类

5、世界地图常用的地图投影

目前用于编制世界地图的投影，从大类看主要有多圆锥投影、圆柱投影和伪圆柱投影。

我国用于编制世界地图的投影有等差分纬线多圆锥投影和正切分纬线多圆锥投影。

欧美一些国家及日本主要采用摩尔威特投影。

另外还有各国用于编制世界海图的墨卡托投影。

6、正轴等角圆柱投影（墨卡托投影）

1）、投影特点

该投影的经纬线是互相垂直的平行直线，经线间隔相等，纬线间隔由赤道向两极逐渐扩大。

2）、变形特点

图上任取一点，由该点向各方向长度比皆相等，即角度变形ω=0。

在正轴等角切圆柱投影中，赤道为没有变形的线，随纬度增高面积变形增大。

在正轴等角割圆柱投影中，两条割线为没有变形的线，在两条标准纬线之间变形为负值，离标准纬线愈远变形愈大，赤道上负向变形最大，两条标准纬线以外呈正变形，同样离标准纬线愈远变形愈大，到极点为无限大。

3）、等角航线

在该投影图上，不仅保持了方向和相对位置的正确，而且能使等角航线表示为直线，因此对航海、航空具有重要的实际应用价值。

只要在图上将航行的两点间连一直线，并量好该直线与经线的夹角，一直保持这个角度即可到达终点。

7、中国全图常用的地图投影有：

正轴等面积割圆锥投影、正轴等角割圆锥投影、斜轴等积方位投影、斜轴等角割方位投影和斜轴等距方位投影等。

根据它们的投影特征及其变形规律，分别用于编制不同内容的地图。

8、地图投影选择的依据

1）.制图区域的范围、形状和地理位置2）、制图比例尺3）.地图的内容4）.地图的出版方式

9、我国基本比例尺地形图投影

1:

100万比例尺地形图——国际百万分之一投影、中国百万分之一投影

其余比例尺地形图——高斯—克吕格投影

3.投影的变形性质和特点：

①中央经线投影为直线且保持长度不变，其余经线投影为对称于中央经线的曲线；赤道投影为直线，其余纬线投影为同轴圆弧，圆心位于中央经线上，各纬线投影后保持长度不变且与中央经线正交。

②每幅图的南北两条纬线为同轴圆弧，圆心位于中央经线的延长线上。

南北两条纬线的长度比均小于1，中央纬线长度比最小。

经差6°分幅中，距中央经线经差±2°（±4°±8°）的两条经线长度比等于1，介于期间的小于1，之外的大于1。

4.拼接时产生的后果

由于各幅地图均系单独投影，虽然同一列与同一行图幅可以密切拼接，但上下左右四幅拼接在一起，则发生裂隙。

如果九幅或更多幅地图拼接在一起，则变形更大，但仍可有效的进行研究地区的阅读。

思考：

1、地图投影的定义。

2、地图投影按变形性质，可分为哪些基本类别，各有什么特征。

3、地图投影按承影面不同，可分为哪些基本类别，简单介绍各种投影如何定义，分类情况。

4、地图投影选择的依据。

5、我国基本比例尺地形图采用投影类型和基本特征。

6、高斯-克吕格投影的基本规律。

7、高斯-克吕格投影的分带有几种，对应的具体规定、带号及中央经线的计算公式。

8、高斯-克吕格投影包括哪几种坐标系统？

9、叙述1991年之前我国基本比例尺地形图的分副标准和编号规定。

10、叙述1991年之后我国基本比例尺地形图的分副方法和编号规定。

第四章地图符号

1、地图符号的概念：

来表示地图内容的点、线、面几何图形以及文字、色彩等，称之为地图符号

地图符号的作用:

（1）地图语言功能：

地图符号是地图的语言，它不仅能显示地物的形状、大小和位置，而且还能反映出事物的质量、数量及其相互关系。

（2）综合概括功能：

具有概括、归纳和抽象的作用。

（3）空间模型功能：

地图符号具有模型的作用。

2、按照地图符号与地物的比例关系分类

•依比例符号：

（轮廓符号、面状符号），较大面积地物

•不依比例符号：

（记号性符号、点状符号），面积较小，但有很重要的地物

•半依比例符号：

（线状符号），线状地物。

3、

1）、静态符号的基本视觉变量

①形状变量：

视觉上能区别开来的几何图形的单体。

3种形式：

有规律形式的，如圆和三角形；

无规律范围的轮廓线；线性要素，如等值线、河流与岸线等。

②尺寸变量：

不同形状的符号在量度上的变量。

直径、长、宽、高和面积等

③方向变量：

是指一个长形符号的方位变化或对有关参考系统具有明显定位的一些符号的排列。

地图的坐标系统、方格网或图形基线指向的细分

4、动态符号的基本视觉变量

动态视觉变量：

持续时间（duration）、变化率（rateofchange）、顺序（order）、阶段（phase）

5、地图注记概述：

地图上的文字与数字总称地图注记。

作用：

1）、标识各种对象2）、说明对象的属性3）、转译符号的含义

6、地图注记的总类

1）、名称注记：

说明各种事物的专有名称。

2）、说明注记：

说明事物的种类、性质、或特征。

3）、数字注记：

用于注释要素的数量，如经纬度度数、等高线的高程值等。

4）、图幅注记：

说明地图的编制状况。

7、地图注记的构成要素

字体、字大、字间隔、字向、字色、子列（注记的排列组合是由被注记地物的特点决定的,一般有水平字列、垂直字列、雁形字列、屈曲字列4种。

）

8、地图符号的色彩

消色：

白、灰、黑彩色：

红、橙、黄、绿、青、蓝、紫

9、色彩的混合

1）、色光三原色的混合（加色法）

色彩的混合有两种：

色光的混合，颜料色的混合。

色光3原色（红、绿、蓝）混合得到白光；颜料色3原色（黄、品红、青）混合则得到黑色。

屏幕图上显示的都是色光色；纸质图上用的都是颜料色。

（1）原色：

RGB

（2）间色：

用红、绿、蓝3种色光双双混合，可得到青、品红、黄3种间色光。

（3）补色光：

在3原色光中，任意2原色光相加而成的色光与第3种原色光相对，即为互补色光。

补色光的概念还可理解为：

凡是两色光混合而成白色者，这两种色光就互为补色。

2）、颜料三原色的混合（减色法）

（1）原色：

YMC，在地图印刷中，使用黄、品、青、黑（Black，简写BK或K）4色来印刷。

（2）间色：

间色是由两种原色混合而得到的颜色，又叫第2次色。

2原色混合时，随着比例的改变，可以混合成一系列不同的间色。

（3）复色：

复色是由两种间色或者3原色不等量混合所得到的颜色，又叫第3次色，或称再间色。

（4）补色：

任何两种原色混合而成的间色，即为另一原色的补色。

对补色的概念还可进一步理解为：

凡是两色混合而成黑色者，这两种颜色就互为补色。

第5章普通地图与专题地图

1、普通地图的概念

1）、全面均等地表示地面自然环境和社会经济现象一般特征、分布规律及相互联系的地图叫普通地图（GeneralMap）。

2）、普通地图表示的内容：

水系、地貌、土质、植被、居民地、交通网、境界与垣栅、控制点与独立地物等。

2、普通地图的分类

（1）按比例尺分类:

大、中、小

（2）按内容性质分类：

•地形图：

按照统一的数学基础、图式图例，统一的测量和编图规范要求，经过实地测绘或根据遥感资料，配合其他有关资料编绘而成的一种普通地图。

•地理图：

指相对概括地表示制图区的自然、社会经济要素的基本特征、分布规律及其相互关系的普通地图。

3、普通地图的特点

（1）大中比例尺地图（地形图）

①统一的数学基础②统一的编图规范和图式符号系统③具有完整的比例尺系列和分幅编号系统④几何精度高、内容详细

（2）小比例尺地图（地理图）

1地图比例尺相对较小。

②图幅范围常以某一自然地理区域或经济区域划分。

③表示内容一般较为概括。

④投影多样性、变形大。

⑤精度较低，可量测性较差。

4、陆地高程起算面：

平均海平面

海洋水深起算面：

理论深度基准面（理论上可能最低的潮位面）

5、等高线法

（1）等高线概念

地面高程相等点连线投影到平面上的闭合曲线。

（2）等高线特征

①同一等高线上的各点，其高程必然相等；

②等高线是闭合曲线；

③除了悬崖、峭壁和陡坎等少数特殊地貌外，等高线不能相交或重叠；

④等高线通过山脊或山谷时，与山脊线或山谷线正交。

表示山脊的等高线凸向低处，表示山谷的等高线凸向高处；

⑤经过河流的等高线，在靠近河岸时逐渐转向上游，并在与河岸交汇处中断，然后在彼岸出现，并保持与河岸线正交；

⑥等高线越密表示地面坡度越陡，反之，坡度越缓。

（3）等高距与等高线的种类

①等高距的种类:

等高距：

地形图上相邻等高线的高程差。

等高线平距：

相邻两条等高线之间的水平距离。

大、中比例尺地形图上等高距是固定的。

②等高线的种类：

首曲线（基本等高线）计曲线（加粗等高线）间曲线（半距等高线）助曲线（辅助等高线）

6、专题地图的概念与特点

概念：

突出而深入地表示一种或几种自然或社会经济要素的地图，或集中表示一种专题内容的地图叫专题地图（ThematicMap）。

特点：

专题地图由专题内容和地理底图两大部分组成

分类：

按照专题内容的繁简与概括程度分类

（1）分析图：

通常用来表示单一现象的分布情况，不反映现象与其他要素的联系或相互作用。

对单一现象的内容通常不做简化或很少简化。

因此，从资料的获取、处理到图形表示都比较直观、单一。

（2）组合图：

在同一幅地图上表示一种或几种现象的多方面特征。

这些现象及其特征必须有内在联系，但又有各自的数量指标，概括程度及表示方法。

（3）合成图：

通过将几种不同但互有关联的指标进行综合与概括，以获取并表示出某种专题现象或过程的全部完整特征。

各种类型的区划图，综合评价图都属此类。

7、专题地图的表示方法

（1）个体符号法

表示具有固定位置的点状个体现象，所以又叫定点符号法。

每个符号代表一个或一种地物或现象，是一种不依比例的符号，可以表示制图对象的分布位置、质量和数量特征。

（2）线状符号法

用线状符号表示呈线状分布的地物或不能按地图比例尺表示宽度的线状地物（或称带状事物）。

（3）范围法

1）概念：

范围法是用轮廓线或在轮廓线内使用颜色、晕线或注记表示成片分布的某种地理要素区域范围的方法。

2）分类

精确范围法:

有明确的范围界线

概略范围法:

用虚线、点线表示轮廓界线，也可用散列符号、文字或单个符号大致表示出事象的分布范围。

（4）质底法

1）概述：

质量底色法，表示具有较大范围连续分布现象的质量特征。

（5）量底法

数量底色法，表示具有较大范围连续分布现象的数量特征，用不同色调浓淡或网线的疏密，表示整个制图区域对象的数量分级。

（6）等值线法

等量线法，表示在相当范围内连续分布而且数量逐渐变化的现象的数量特征，用连接各等值点的平滑曲线来表示制图对象的数量差异，如等高线、等深线、等温线、等磁线等等。

（7）点值法

用代表一定数值的点子表示大量散布的制图对象的分布范围及其数量与密度。

如农作物播种面积、人口、民族分布、牲畜分布等。

（8）运动符号法

动线法，用箭形符号表示制图对象的运动方向、路径和强度，如洋流、风向、军队行动、动物迁移、货运流通等。

1、空间数据

2、属性数据

（1）定性数据

（2）定量数据：

1）完全定量化数据2）分级数据

第六章地图概括

1、地图概括（generalization）：

也称制图综合，就是根据地图比例尺、地图的用途和制图区域的特点，采取简单扼要的手法，把空间信息中主要的、本质的信息提取后联系在一起，形成新的空间概念的过程。

2、地图内容选取的方法

1）、资格法是按照一定的数量指标或质量指标作为选取的资格，进行地图概括。

因此可以划分为数量指标资格法和质量指标资格法。

优点:

标准明确，易于掌握，便于计算机制图。

缺点:

有时不能准确反映制图区域的地理特征，不能全面衡量制图对象的重要程度;

不易选取合适的地图容量，难以控制各地区图面载负量的差别。

2）、定额法

定额法就是规定单位面积内应选取的事物的总数或密度，以保证地图内容的丰富性和易读性相协调。

优点:

标准明确，易于操作。

缺点:

难以同质量指标相协调，也不易反映区域特点。

3）、根式定律法（开方根定律）:

德国地图学家特普费尔（F.Topfer）

新编地图所应选取的地物数量与原始地图地物数量之比符合原始地图与新编地图的比例尺分母之比的平方根。

NB=NA√MA/MB

N为图上地物数A——原始图

M为比例尺分母B——新编图

3、根式定律法

开方根规律的扩展

NB=NA·C·D√MA/MB

符号尺寸改正系数C

地物重要性改正系数D

4、图解计算法

S=n（q+p）S=n（S符号+S注记）n=S／（S符号+S注记）

思考:

1、地图概括的概念及性质。

2、简单介绍进行地图概括的基本方法有哪些。

3、影响地图概括的因素主要有哪些？

试举例说明比例尺对地图概括的影响。

4、什么是地图内容选取，列举地图内容选取的方法。

5、什么是地图内容概括，列举地图内容概括的方法。

6、什么是图形简化，列举几种常用的简化方法。

7、地图自动概括的现实意义是什么？

列举几种自动概括的方法。

第八章综合地图与地学信息图谱

1、综合地图是综合反映自然要素和社会经济现象的空间分布与随时间发展变化规律及其相互联系的地图。

2、系列地图的编制特点

1）地图幅面尺寸设计上的一致性2）例尺的一致性（内容系列地图）

3）图形特征的一致性4）整饰效果的一致性

3、地学信息图谱是由遥感、地图数据库、地理信息系统与数字地球的大量数字信息，经过图形思维与抽象思维概括，并以计算机多维与动态可视化技术，显示地球系统及各要素和现象空间形态结构与时空变化规律的一种手段和方法。