第九章地图分析与应用Word文件下载.docx
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图9-2地图分析提取地理环境信息的方法
1.3地图分析与应用的目的和评价标准
1.3.1地图分析与应用的目的
★获取知识；
★科学研究；
★图上作业。
1.3.2地图分析评价的标准
（1）地图的科学性：
包括数学基础的精确性，地图内容的完备性，地图概括的适当性，地图资料的现势性。
（2）地图的实用性：
包括地图的目的和用途，发行数量和使用范围，社会经济效益。
（3）地图的政治思想性
（4）地图的艺术性
1.4工作地图的选用
（1）用图性质和种类的确定
★依据地图分析应用的目的和任务、技术要求、作业区域大小等因素，确定选用普通地图或专题地图。
（2）区域尺度分析与地图比例尺选择
★工作区域尺度分析：
在地图分析应用中研究区域或调查区域的规模尺度，一般划分为宏观、中观和微观三种尺度。
★地图比例尺的选择
（3）作业地图选定与用图数据准备
★作业地图选定考虑因素：
现势性，用图数量；
★用图数据准备。
第二节
地图分析方法
2.1地图阅读分析法
★单幅地图阅读
根据单幅地图进行阅读分析，也是系列地图和地图集分析的基础（图9-3）。
图9-3单幅地图阅读分析举例：
水系类型
①原有地图表象的研究：
在不改变地图上原有图形的条件下探究其特征和规律。
②变换地图表象的研究：
为了特定的目的进行研究，对原来的地图表象进行加工、变换，使图像得到增强，再分析现象的特征。
③地图表象分解的研究：
利用某种方法对所研究的现象进行图形分解。
★多幅地图阅读
有三种类型：
横向系列（不同主题）、纵向系列（不同比例尺）和时间系列（不同时相）（如图9-4）。
①把不同主题的地图放在一起研究：
揭示各种现象间的联系和制约关系，对组成地理环境的多因素进行研究，获得区域的系统性特征。
②把不同比例尺的地图放在一起研究：
同时观察研究对象的宏观规律和微观特征。
③把不同时间的地图放在一起研究：
对不同时间的同一目标的地图表象进行研究，分析现象的发展动态，预测现象随时间发展变化的趋势。
图9-4系列地图阅读——中国陆地植被NPP季节变化（单月）
2.2地图量算分析法
亦称地图量算，是指在地图上直接或间接量算制图要素以获得其数量特征的方法。
地图量算的精度受地图几何精度、地图概括水平、地图投影、地图比例尺、图纸变形状况、量测方法、量测仪器、量测者技术水平等因素的影响（图9-5）。
图9-5量算工具与精度
（1）坐标量算
★直角坐标量算：
通常在1:
10万或更大比例尺地图上量算（图9-6）。
图9-6概略坐标量算
图9-7精确坐标量算
图中小桥的概略坐标为：
图中P点的精确坐标为：
桥1：
66，475桥2：
66，479
85650m，249300m
★地理坐标量算：
10万或更小比例尺地图上量算，也可以在大于1:
10万比例尺的地图上量算。
图9-8地理坐标量算
（2）方位角量算
★根据线段两端点坐标计算坐标方位角：
tanα＝（yB－yA）/（xB－xA）
★利用量角器量测方位角（如图9-9）
图9-9坐标方位角量算
AB方向的坐标方位角为：
104°
（3）高程量算
★等高线高程的判定：
根据等高线高程注记和高程点高程注记判定等高线高程。
★任意点高程的量算（如图9-10）：
图中等高距10m则:
M点高程240m，MC/MN=3.5/10C点高程为240+3.5=243.5m
图9-10高程量算
（4）长度量算
★直线长度量算：
①利用距离公式计算直线长度：
D＝（（x1－x2）2＋（y1－y2）2）1/2
②使用直尺或分规直接量测直线长度（如图9-11）
图9-11直线长度量算
图中直线AB的长度为1550m
★曲线长度量算：
①分规法量测曲线长度（如图9-12）：
D＝n·
L·
M
式中：
n为步数；
L为步长；
M为地图比例尺分母。
图9-12分规法量测曲线长度
②曲线计量测曲线长度（如图9-13）
③曲线长度量算的现代方法：
电子曲线计
9-14曲线长度量算的现代方法：
计算机配合数字化仪
9-13曲线计量测曲线长度
★倾斜长度量算：
设线段水平长度为D，高差为H，平均坡度为α，则该线段的倾斜长度为：
D′＝（D2＋H2）1/2
或D′＝D·
cosα
图9-15倾斜长度量算
（5）面积量算
★传统面积量算方法
①图解法：
有几何图解法、方格法，是对被测量的范围进行图形分解，然后将每一几何图形的面积累加，从而得到待求图形的面积。
②求积仪法：
有机械求积仪、电子求积仪等。
图9-16方格法量算面
图9-17数字式求积仪示意图积
图9-18机械式求积仪的构造
★计算机面积量算方法
原理：
设待测图形边界数字化后各转折点的平面坐标为（x1，y1）,（x2，y2）,…（xn，yn），因为闭合图形，所以（xn，yn）与（x1，y1）相同。
利用n个点坐标，引入梯形法（如图9-19）、矩形法、辛普森法、三角形面积等计算面积方法，自动计算被测图形面积。
梯形法原理：
SBCC¢
B¢
=SBCNM－SB¢
C¢
NM
SBCNM=1/2（xC+xB）（yC－yB）
∴S＝1/2∑（xi+1－xi）（yi+1＋yi）
（6）坡度量算
图9-19梯形法面积计算示意图
★根据水平距离和高差计算坡度
量算两点间的水平距离D
和高差h，则坡度α为：
α＝arctg（h/D）
或i＝（h/D）×
100%
式中i为百分数坡度。
★利用坡度尺量算坡度
图9-20坡度示意
图9-21利用坡度尺量算坡度
（7）体积量算
★解析法：
将物体用若干水平面分割，每层当作一个截锥体，顶部视为圆锥体或球体的一部分，用几何方法计算各部分体积，相加即得总体积（如图9-22）。
图9-22解析法量算体积
★微分均高法：
将欲求体积范围划分为若干底面边长相等的四棱柱，然后求出每个四棱柱的体积累加和，即得总体积。
2.3图解分析法
以地图为基础绘制图形或派生新图，直观揭示研究对象数量、质量特征的时空变化规律及其与其他要素关系的地图分析方法。
常用的分析图有剖面图、块状图、三角形图表、畸变图、玫瑰图和各种统计图表。
2.3.1剖面图及其绘制（如图9-23）
★概念：
表示沿剖面线地表高程和相关主题要素变化规律的图形。
地形剖面图是绘制其它剖面图的基础。
图9-23剖面图示意
★地形剖面图的绘制方法（如图9-24）：
①确定剖面线，确定垂直和水平比例尺；
②绘制剖面基线，根据水平比例尺确定剖面线与各条等高线交点在基线上的位置，根据垂直比例尺确定该交点在垂直方向的端点；
③用光滑曲线将各端点连接成线；
④注记图名、水平和垂直比例尺、剖面线走向、制图者、绘制日期等。
图9-24地形剖面图绘制方法
2.3.2块状图及其绘制
倾斜视线条件下地表的图形和截面表达。
块状图具有良好的直观性，在表现地壳构造与地表要素之间联系方面效果明显（如图9-25）。
图9-25块状图表示的河流发育过程
★绘制方法（如图9-26）：
①以等高线地图为基础，绘制方格网；
②将方格网变换为斜方形网格，标出各条网格线与等高线的交点；
③根据等高线趋势，在斜方形网格的水平网格线上绘制地形剖面线；
④对由若干地形剖面线构成的“透视”图形骨架进行整饰，完成块状图。
图9-26块状图的绘制
2.3.3三角形图
反映主题要素空间结构和变化趋势的图表（如图9-27）。
图9-27三角形图图
2.3.4相对位置图
又称拓扑图或畸变图。
由规则几何图形构成，图形之间相对位置与实际空间相对位置保持一致，图形面积则与某种数量指标相关联，具有很强的对比性（如图9-28）。
图9-28相对位置图
2.4地图数理统计法
以地图上表示现象的统计数量特征进行分析，通过一定数量的分析观察，透过众多偶然因素来阐明客观存在的普遍规律，主要研究它们在空间分布或一定时间范围内存在的变异，从中找出事物内在规律性的地图分析方法。
★基本统计分析法：
基本统计分析是计算分析平均值、中位数、众数值、百分位数等集中趋势的统计特征值，以及计算分析极差、四分位偏差、标准差、方差等离散程度的统计特征值的方法。
★地理相关分析法：
研究各地理现象之间相互关系和联系强度度量指标相关性的一种方法。
在多元统计分析中，主成分分析是主要的分析方法。
2.5地图数学模型分析法
利用地图数学模型抽象概括描述制图对象的性质，配合地图数字模型（地图数字信息的集合）进行区域研究的方法（如图9-29）。
图9-29数字高程模型（DEM）
高程分级（左图：
福建泰宁样区；
右图：
甘肃天祝县）
第三节地形图野外应用
3.1准备工作
明确野外工作的任务，在了解工作区域地理概况的基础上，制定野外工作计划，包括：
★组织准备：
确定人数、分组和管理制度；
★物质准备：
野外工作必需的工具和生活用品（罗盘、高度表、手持GPS、简易绘图工具等）；
★资料准备：
地形图，接图表，遥感图像及有关文献资料，以及对资料的评价和加工。
3.2地形图三北方向与外业定向
3.2.1三北方向及其夹角
（1）三北方向
★真北：
指向地理北极的方向。
★磁北：
指向地球磁北极的方向。
★坐标北：
地形图上坐标纵线所指的北方向。
（2）三种偏角
★子午线收敛角：
真子午线与坐标纵线之间的夹角，又称坐标纵线偏角。
★磁偏角：
真子午线与磁子午线之间的夹角。
★磁坐偏角：
坐标纵线与磁子午线之间的夹角。
（3）三北方向图
三北方向图是用从一点指向三条代表三北方向的直线和所夹三种偏角组合构成的图形。
为了满足地形图使用的要求，规定在大于1∶10万的各种比例尺地形图图廓外边上绘出三北方向图。
图9-30三北方向图
3.2.2地图外业定向
确定地图图形在实地的方向，即在野外转动地图，使地图上的图形方向与实地方向一致，称地图外业定向。
（1）利用仪器定向
★利用罗盘仪定向是野外实地定向的主要方法（如图9-31）。
图9-31罗盘仪定向
（2）依据线状地物定向（如图9-32）
（3）依据方位物定向（如图9-33）
图9-32依据线状地物定向
图9-33依据方位物定向
3.3在图上确定站立点位及与实地对照
3.2.1确定站立点位
指在地形图上找到并标出用图者所站立的位置，具体方法有：
①GPS定位法
②后方交会法（如图9-34）
图9-34后方交会法原理
③根据特征地物定位法
图9-35截线法原理图
图9-36根据特征地物定位
3.2.2实地对照
（1）概念：
根据图上站立点周围地物和地貌符号，找到实地同名点地物和地貌，或观察实地地物和地貌，来识别图上所采用的线划图形与位置。
（2）原则：
由近及远，由点到线，由线到面；
先主要明显地物，后其它一般地物。
实地对照读图时，根据任务需要，必要是应标注或填绘与地形图不一致的变化或具有特殊含义的专题地物。
（3）对照读图应注意的问题：
★比例尺的概念；
★地物变化；
★地形特征；
★点、线、面之间的联系。
3.4利用地形图行进和标定点位
（1）利用地形图行进
（2）在地形图上标定点位
主要方法（如图9-37）：
★辐射线法
★前方交会法
★垂支距法
图9-37左：
辐射线法
中：
前方交会法
右：
垂支距法
3.5地形图野外填图与室内作业
★野外填图的准备工作
根据地形图了解调查地区的概况；
熟悉填图对象的分类系统和表示方法；
明确填图的精度要求和最小图斑；
根据收集到的地图和文字资料，选择填图路线；
准备野外填图的仪器和工具。
★野外填图的步骤
①确定出发点位置；
②选择站立点；
③确定填图对象的方向和界线；
④在图上标绘填图对象；
⑤草图整理与清绘。
★野外填图方法（如图9-38）
①极坐标法
②距离交会法
③方向交会法
图9-38左：
极坐标法
距离交会法
方向交会法
★室内图上作业
①整理野外调绘成果：
对野外填绘的资料进行整理和表格填写，把调绘成果标绘到变更底图上。
②校改并着墨清绘：
根据用图目的和现状调查规程制定标准，做到规范、统一，提高成图质量。
着墨整饰方法有3种：
一是按调绘路线着墨；
二是按颜色顺序着墨；
三是按地类顺序着墨，先重点，后一般。
③地图整饰工作：
整饰的次序是先图内后图外，图内先注记后符号，先地物后地貌。
依次把图上不需要保留的线条和数字擦掉，把地物按规定符号重新描绘。
第四节地图在各学科领域的应用
1.地图在地学及相关学科科研中的应用
地学的各部门学科在进行科研工作时，一方面需要根据工作目的和要求选用各种比例尺适宜的地图作为地理底图，通过野外工作及室内地图分析，研究各种要素的分布规律、动态变化及相互联系，得到重要的研究结论、综合评价或做出预测预报，另一方面又把地图作为一种重要及独立的成果表达形式。
地质工作者根据主要构造带图及其它相关地图的分析，确定石油地层分布，直接指导大型油田的勘探与开发；
地震工作者根据地质构造图中活动断层的分布及其它资料，进行地震的中、长期预报。
随着地图表示方法、分析功能的增加以及成图周期的缩短，地图不仅对原有地学领域的科学研究继续发挥更大的作用，而且还对一些地学交叉和边缘科学，非地学学科，甚至一些软科学领域，诸如环境科学、空间科学、医学、教育科学、管理科学等，以专题地图作品的形式加以影响。
2.地图在国土资源调查与管理中的应用
国土资源调查与管理中涉及大量空间信息和数据。
地图作为空间信息的载体和最有效的表达方式之一，在国土资源调查与管理中是必不可少的工具。
在土地资源调查与规划管理中使用的地图不仅要能覆盖管理的区域，而且应具有与使用目的相适宜的比例尺与地图投影，内容现势性要强，精度要高，并具有多比例尺的专题地图。
地图资料将国土资源信息科学地汇集在一起，对国土资源的现状和演变过程做出深刻系统的分析，具体而形象地表示（图9-39）。
图9-39基于4D产品生产技术的土地资源遥感动态监测工艺流程（据张继贤等）
3.地图在生态环境保护与区划中的应用
地图在生态环境保护领域中的应用比较广泛，在生态环境背景调查、面源污染监测及分析与评价、生态环境影响评价、生态区划与规划、环境规划与管理等方面都有广泛应用。
随着环境信息化的快速发展和计算机新技术在环境保护领域的普遍应用，地图在环境保护管理和决策工作中发挥的作用越来越重要。
在退耕还林还草工作中，电子地图发挥了很重要的作用。
利用DEM数据和土地利用图可获得大于25°
坡耕地面积及空间分布的信息，制作出大于25°
坡耕地分布图（图9-40），为政府开展退耕还林还草工作提供依据。
图9-40细巷乡大于25°
坡耕地分布图（甘肃省基础地理信息中心）
4.地图在灾害监测预报与防治规划中的应用
地图在防灾减灾工作中具有多方面的重要作用。
通过现代地理信息技术的支持，在计算机环境中利用地图虚拟灾害的发生和发展过程，研究自然灾变现象和人类社会的相互作用机制，探索灾害系统的一些本质规律，为灾害的预测预报提供依据。
数字地图和电子地图还可支持数字地球技术对灾害进行综合分析，对灾害造成的损失和灾害发展的态势，以及灾害对生态环境和社会经济发展造成的影响进行科学地评估。
图9-41就是用1:
2000地图数据库生成的某地区洪水淹没范围模拟图。
图9-41基于地图数据库的某地区洪水淹没范围模拟图
5.地图在人文社会经济与可持续发展中的应用
地图在农业方面的应用十分广泛，荒地开垦、沙漠治理、旱地灌溉、水土保持、防洪排涝、盐碱地改良、大规模的改造自然工程都离不开地图。
我国早在20世纪60年代初，就开展了全国和各省（区）农业自然资源调查和农业区划工作，编制了配套的农业自然条件图、农业自然区划图和农业区划图，成为指导农业中长远规划的重要科学依据。
可持续发展决策的制定需要大量地理信息。
我国经过多年的努力，已经积累了大量的原始数据和资料，建立了1000多个大、中型数据库，生产了大量的各类数字化地理基础图和专题图。
随着国家基础地理空间信息设施建设和应用的深入，将分散在不同部门的难以有效利用的信息进行整合，在科学管理、快速处理和综合分析的基础上，按用户要求发布地理信息，使用户迅速获取所需的各类信息，逐步实现信息的充分利用和共享，为人文社会经济与可持续发展提供信息保障。
6.地图在交通、旅游中的应用
以电子地图为基础的智能交通系统，借助实时交通信息、通讯网络、定位系统和智能化分析与选线系统，可以缓和道路堵塞和减少交通事故，提高驾车者的方便性和舒适性。
在电子地图基础上构建的数字城市，将有关道路的各种信息组织起来加入系统，并实时接收相关的最新信息，据此人们就可以准确选择最佳路径，节省驾驶人员的时间，减少能源的消耗及对大气污染。
人们在出门旅行前需要弄清楚旅途上的交通条件和沿路所经过的城镇、村庄，计算到达目的地的日程。
旅途中，常常需要了解自己已经到达什么地方、离终点站还有多远，以便确定合理的线路和正确的方位。
所有这些，都要借助或依赖于地图。
旅游电子地图（图9-42）除包含丰富的信息可供查询检索，以及缩放、拖动、标注、测距、打印、导出等功能外，还可以通过电子商务与旅游业更完善的结合，更大程度上满足旅游业主客体的需求，更好地担当旅游业媒体介质的作用。
旅游电子地图可以运用更多的媒体文件来丰富内容，使界面生动形象，提高视觉效果。
图9-42北京市旅游电子地图
7.医疗卫生与生活服务业中的应用
在医疗卫生中，地图也起着很重要的作用。
例如，通过对我国肝癌患者和鼻咽癌患者的数据进行调查，并将其在地图上表示出来，就可以显示出我国肝癌和鼻咽癌病高发区的分布特点与规律，为研究我国肝癌和鼻咽癌发病原因及治疗途径提供一定的依据（图9-43）。
图9-43中国肝癌和鼻咽癌发病状况分布地
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