地图学(何宗宜版)知识点整理

一、基础知识

1、地图的定义与基本特性

地图:表达地理对象,揭示地理规律

定义:根据一定的数学法则,将地球(或其他星体)上各种自然现象和社会现象,使用地图语言,通过制图综合,缩小表示在平面上,反映各种空间分布、 组合、联系、数量和质量特征及其在时间中的变化和发展。

基本特征:可量测性(数学法则),直观性(地图语言),一览性(制图综合)

可量测性:比例尺、地图定向、地图投影

直观性:图形符号、色彩运用、文字注记(地图符号本身形象、简洁、易读; 既表示质量特征、又表示数量特征; 既表示有形事物,又表示无形现象)

制图综合:通过制图综合,可以形成金字塔式多种级别的表达结果,提供从概括到详细、从整体到局部的地理信息,满足读者多层次、多角度认知地理世界的需求。

2、地图分类

普通地图:以相对平衡的详细程度表示地表最基本的自然和人文现象的地图。(地形图、地理图、地形地理图)

地形图:详细表示基本地理要素的普通地图

地理图:概略表示基本地理要素的普通地图

专题地图:突出反映一种或几种主题要素,其中主题要素详细表示,地理基础要素概略表示

3、地图的用途和功能

基本功能:信息传输、信息载负、模拟、认知

4、地图的分幅与编号

分幅方式:矩形分幅(拼接、不拼接)、经纬线分幅

不拼接分幅:相邻图幅之间有一定的重叠带(要求各个子区域的完整)

拼接分幅:相邻图幅有共同的图廓线(可完整地观看整个制图区域)

矩形分幅

      优点:① 图幅间拼合方便; ② 各图幅面积相对平衡,充分利用图纸和印刷版面; ③ 图廓线可避开分割重要地物。缺点:制图区域只能一次投影,变形较大; 地理位置不易精确描绘。

经纬线分幅:地图的图廓由经纬线构成。

      优点: ① 图幅有明确的地理范围; ② 可分开多次投影,变形较小。 缺点: ① 图廓为曲线时拼接不便; ② 高纬度地区图幅面积缩小, 不利于纸张的使用和印刷。 ③ 破坏重要地物的完整性。

二、地图学

1、地图学定义及学科体系

定义: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性科学

地图学的研究外延的发展变化:从强调地图的设计制作到应用分析。

学科体系:理论、方法、实践

2、各分支学科

心象地图 —— 驻留在记忆中的实体世界与空间特征的表达。

地图综合理论:综合是思维的抽象化过程,从细到粗的思维过程,概括、 抽象化、粗化、化简等。随着比例尺缩小,保留重要地物,去掉次要地物,选取的目标以概括的形式表达。

3、地图学与其他学科联系

地理学:把地图作为自己的第二语言,并视之为成果表达的重要方式。

数学:在各种信息源数据的处理、数学模型的建立、地图应用分析的定量化等方面发挥作用。

测量学:信息来源。

地理信息系统:更强调空间数据处理与分析,是地图学在信息时代的发展及其理论、方法与功能的延伸。

遥感技术:提高了地图信息源的数量与质量,形成了新的成图方法。

计算机技术:扩大了制图的领域,增加了地图内容的深度,提高了制图生产的效率,计算机技术对地图的介入程度,成为地图学现代化的一个重要标志。

色彩学与美学:地图作品艺术性的基础,直接影响地图作品的质量以及易读性。

心理学:促成色彩学、符号学、感受理论等在地图学中产生深层次影响。

三、地图的数学基础

1、地球的形状

一级逼近(地球的物理表面):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,与地球比较接近的形体,其表面称为大地水准面。它实际是一个起伏不平的重力等位面。 大地面所包围的球体,称为大地体

二级逼近(地球的测量计算基准面):选用一个同大地体相近的,可以用数学方法来表达的旋转椭球体来代替地球。这个旋转椭球是一个椭圆绕其短轴旋转而成,其表面成为旋转椭球面

三级逼近(地球椭球体定位):即确定局部地区与大地水准面符合最好的一个地球椭球体——参考椭球体,这项工作就是地球椭球体定位。

2、地图的空间基准

地理坐标系

天文经纬度:表示地面点在大地水准面上的位置;大地经纬度:表示地面点在参考椭球面上的位置;地心经纬度:地球为标准球体。

在大地测量学中,常以天文经纬度定义地理坐标。在地图学中,以大地经纬度定义地理坐标。 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。

高程基准:中国高程起算面是黄海平均海水面。

深度基准:海洋测量中常采用深度基准面。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”。

3、地图投影

地图投影的实质:建立平面上的点(用平面直角坐标或极坐标表示)和地球表面上的点(用纬度和经度表示)之间的函数关系,用数学式表达这种关系。(函数:单调性、连续性、有限性)

投影变形:将不可展的地球椭球面展开成平面,并且不能有断裂,则图形必将在某些地方被拉伸,某些地方被压缩,故投影变形是不可避免的。

长度变形:投影面上一微小线段和球面上相应微小线段之比称为长度比,长度变形则是长度比与1的差值。

面积变形:投影平面上微小面积与球面上相应微小面积之比称为面积比,面积变形则是面积比与1的差值。

角度变形:投影面上任意两方向线所夹之角α′与球面上相应的两方向线夹角α之差 α-α′。

衡量变形的方法:等变形线(计算出相当数量的经纬线交点的变形值,并用插值法增加一定分点,再将变形值相等的点连成曲线(或直线),即为等变形线。)与变形椭圆

投影分类:等角、等面积、等距离、任意投影;平面、圆柱、圆锥投影;正轴、斜轴、横轴投影;切投影、割投影。

高斯克吕格投影

    等角横切椭圆柱投影,以椭圆柱作为投影面,使地球椭球体的某条经线与椭圆柱相切,将中央经线东西两侧各一定范围内的地区投影到圆柱面上,再将其展开平面而成。

子午线收敛角:轴正向与过已知点所引经线切线间的夹角。

高斯-克吕格投影采用分带的方法,将全球分为若干条带进行投影,每个条带单独按高斯-克吕格投影进行计算:6°分带法从格林尼治零度经线起算,全球共分60个投影带,东半球30带,西半球30带;3°分带法从东经1°30′算起,每3°为一带,全球划分为120个投影带。

方里网(直角坐标网):平行线同时又是直角坐标轴的坐标网线,又称直角坐标网。

正等角圆锥投影

假设圆锥轴和地球椭球体旋转轴重合,圆锥面与地球椭球面相切或相割,将经纬网投影于圆锥面上,然后沿着某一条母线(经线) 切开展开而成。

投影选择:制图区域的空间特征;地图的用途和使用方法;地图对投影的特殊要求;地图的内容;地图的出版方式;地图投影本身的特征

坐标变换(解析变换,数值变换,解析数值变换)

4、比例尺

地图上某线段的长度与实地的水平长度之比,数字式、文字式、图解式

5、地图定向

过地面上任意一点,指向北极的方向叫真北。图上方里网的纵方向线称坐标纵线,纵坐标值递增的方向称为坐标北方向。实地上磁北针所指的方向叫磁北方向。

过某点的磁子午线与真子午线之间的夹角称为磁偏角。

四、地图语言

1、地图符号

本质:表象性符号,以视觉形象指代客观事物和现象。是一种科学抽象。

:地图语言的基本单位;物质对象的抽象代指,以约定关系为基础

与绘画、艺术作品的图形表达相比,地图要真实表达空间中的地物与现象,地图符号的位置、 形状、大小、表达颜色应受到约束。

分类:依比例、不依比例、半依比例;点、线、面;定性、定量、等级;几何、艺术、文字、色域、图表

视觉变量及视觉特征

能引起视觉差别的图形和色彩变化因素称为“视觉变量”或“图形变量”

基本视觉变量:形状、尺寸、方向、明度、颜色、密度、结构、位置

视觉变量的扩展:发生时长、变化速率、变化次序、节奏

图形知觉效果:视觉变量提供了符号辨认的基础,同时由于引起的心理反应不同,又产生了不同的感受效果。

     :整体感和差异感、等级感、数量感、质量感、动态感、立体感

对制图特征的描述

性质特征:点状符号,形状变量是表现性质差别的主要因素,颜色、结构具有一定象征意义;线状符号,形状、颜色、结构形式等表达性质特征,配合尺寸使用体现等级;面状符号,形状、结构、方向、颜色描述面积性质和范围的属性差异。

数量特征:尺寸是唯一有效的变量,可用尺寸、明度、结构等变量表达相对大小的顺序或等级

关系特征:地图对象的关系特征具有逻辑性强、层次分明的特点,地图制图时可通过符号系统来表现这些关系。

符号设计

影响因素:地图内容、资料特点、使用要求、感受水平、视觉变量

设计要求:图案化,指对制图形象素材进行整理、夸张、变形,使之成为比较简单的规则化图形;象征性,易于产生联想;清晰性;系统性,指群体内部的相互关系,主要是逻辑关系;适应性与生产可行性。

设计步骤

 1)分析地图内容及其地图资料,拟定分级、分类原则;

 2)确定内容在整体结构中的地位,判定应有的感受水平;

 3)选择适当视觉变量和变量组合方案;

 4 )概括形成具体的图案符号

2、地图色彩

基本特征

无彩色系的颜色只有明度特征,没有色相和饱和度特征。有彩色系的颜色具有三个基本特征:色相、明度、饱和度,在色彩学上也称为色彩的三属性。

色彩的感受效应 :提高了地图传递空间信息的容量;用视觉次序反映地物数量特征和动态变化;增进地图的美感和艺术造型。

色彩应用主要是处理好选色和配色(不同色的配合)问题,而不同颜色的配合关键在于处理好颜色之间的对比与调和关系。

色彩对比:明度对比、色相对比、饱和度对比、冷暖对比、面积对比

色彩的调和:同种色调和、类似色调和、增加共同色素调和、中性色分割调和、面积调和、渐变调和、弱化调和

地图色彩设计

地图色彩作用:简化地图符号、丰富了地图内容、提高地图表现的科学性、提高视觉效果、提高审美效果

地图色彩的特点:均匀色层、系统性、制约性、意义明确性

配色六要素:色相、明度、饱和度、色数、面积、位置

配色模式:同类色、类似色、对比色

3、地图注记

名称注记和说明注记

作用:标志对象、指明属性、表明关系、转译

特性:对象属性 、散性、层次性、艺术性

基本原则: 明显性、差异性、习惯性

五、地图内容的表示方法

1、普通地图

普通地图:以相对平衡的详细程度表示地理要素的地图。比较全面的反映了制图区域的自然人文环境、地理条件和人类改造自然的一般状况,反映出自然、社会经济等方面的相互联系和影响的基本规律。

专题地图:根据专业方面的需要,突出反映一种或几种主题要素或现象的地图。

普通地图特征:以相对平衡的详细程度表示制图区域的一般特征;绘制人类活动的可见环境为主。

海洋要素的表示

海水不停地升降,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。

海底地貌:大陆架、大陆坡、大洋底

海底地貌表示:水深注记+等深线+岛礁符号+(分层设色 + 晕渲)

陆地水系的表示

指一定流域范围内,由地表大大小小的水体构成的脉络系统。

河流用线状符号配合注记来表示

地貌表示

地貌是地面高低起伏形态的总称,普通地图上最主要的要素之一,在地图上影响和制约着其他要素的分布和特点。方法:

     写景法:以绘画写景的形式表示地貌起伏和分布位置的表示方法。

     晕滃法是沿斜坡方向布置晕线表示地貌的一种方法,分为直照晕滃和斜照晕滃。 用不同粗细的线划组成的暗影来表示地面受光量的多少,或用疏密表示出阳坡与阴坡。优点:可以显示地貌起伏的分布范围,而 且还可以表现不同的地面坡度;缺点:不能确定地面的高程,绘制工作量大,要求技术水平高,密集的晕线还会掩盖地图其它内容,立体感不如晕渲法。

     地貌晕渲的基本原理:根据假定光源对地面照射所产生的明暗程度,用浓淡不一的墨色或彩色沿斜坡渲绘其阴影,造成明暗对比,显示地貌的分布、起伏和形态特征。

      等高线法;地貌符号作为等高线的辅助来表现微小的地貌形态;地貌注记,用文字和数字辅助等高线表示地貌。;

      分层设色法,将地面高度划分为若干个高层带,对这些高层带逐“层”设置不同的颜色,根据颜色的分布可以看出地势高低的分布趋势。

交通网表示:空中交通是由图上表示的航空站体现出来的,一般不表示航空线。

独立地物表示:独立地物是指实地具有明显方位意义(方位物),在实地形体较小,无法按比例表示的独立实体。(精确定位和关系处理 )

图廓外要素的表示:读图工具与说明性内容

2、专题地图

定点符号法:比率符号:符号的尺度和它代表的数量有一定比率关系。非比率符号:符号的比率和它所代表的数量不存在比率关系;可表示非常模糊的数量关系,但不表示确定的数量。

绝对连续比率:是指符号的尺寸比等于其代表的数量之比;条件连续比率:在绝对连续比率的基础上加上一个函数的条件,即符号与数值也是一一对应,且通过附加条件函数以改变其大小。

定位图表法:用图表的形式反映定位于制图区域某些点上周期性现象的数量特征和变化的方法。如风向频率图、风速玫瑰图表、温度和降水量的年变化图表。

线状符号法:用于表示呈现线状分布的现象,如河流、海岸线、交通线、地质构造线、山脊线等。

运动线法:又称动线法,它是用矢状符号和不同宽度、颜色的条带表示现象移动的方向、路径和数量、质量特征。

范围法: 表示呈间断成片分布的面状现象,如森林、沼泽、湿地、某种农作物的分布和动物分布等。

质底法:表示连续分布、布满于整个区域的面状现象,如地质现象、土地利用状况和土壤类型等。

等值线法:表示布满全区域的面状现象。

点数法:用一定大小、形状相同的点群,表示制图区域中呈分散的、复杂分布现象的分布范围、数量特征和分布密度的方法,称点数法。

六、地图的制图综合

1、基本概念

动机:解决实地的复杂事物和现象与缩小的地图模型之间的矛盾。

综合:思维的抽象化过程,从细到粗的思维过程。在非地图研究领域也存在,对应的概念有: 概括、抽象化、粗化、化简等。

概念:根据地图的用途、比例尺和制图区域的特点,以概括、抽象的形式反映制图对象的带有规律性的类型特征和典型特点,而将那些对于该图来说是次要的、非本质的物体舍掉,这个过程叫作制图综合。

作用:解决图面上缩小表示事物所产生的各种矛盾 ;构建多层次、多种级别的空间信息表达模型;是空间认知的重要科学手段;空间数据挖掘、空间分析的需要;不同来源、不同领域地图数据集成的需要。

实现方法:选取与概括

       选取:是从大量的制图物体中选出较大的或较重要的物体表示在地图上, 而舍弃次要的物体。

       概括:是对制图物体的形状、数量和质量特征的化简,通过去掉轮廓形状的碎部代之以总的形状特征,缩减分类分级的数量,以减少制图物体间的差别。

       区别:选取针对单个或一类物体而言在新编图上应表示或舍去;概括是通过去掉制图物体总体中的细部及类别、等级的合并,更突出地反映物体的基本特征。 联系:概括通过选取来实现。

2、基本影响因素:地图用途、地图比例尺、景观条件、其它因素

3、基本方法

选取:选取哪些、选取多少、如何选取(上图资格、上图数量、操作过程)

按类别选取: 减少地物或要素的种类,即某类信息全部选取/舍弃。

按级别选取: 减少同类地物或要素的数量,即某一级别的信息全部选取/舍弃。

资格法:按照一定的数量标志和质量标志作为选取的标准(资格)而进行选取的方法。(解决选取哪些的问题 )。优点:标准明确,简单易行; 缺点:① 一个标志不能全面衡量出物体的重要程度;如:小湖泊,在不同的地区,其重要程度不同。 ② 同一资格无法预计选取后的地图容量

定额法:规定出单位面积内应选取的制图物体的数量。(解决选取多少的问题 )。优点:预计地图容量; 保证地图具有相当丰富的内容而又不失去易读性。缺点:无法保证在不同地区保留相同质量指标(以居民地为例)。

形状概括:在保持制图对象地理特征的前提下,舍去其图形表达中不重要的碎部,保留和适当扩大重要的特征,使制图对象仍具有反映其本质的、清晰的轮廓和内部结构。

方法:删除、夸大、合并、分割

数量、质量特征概括方法:

       属性归并:根据制图对象的质量等级或数量等级,将较低等级的对象表示为较高等级的对象,同时,对同类制图对象进行合并。

       图形融合:比例尺缩小时,若制图对象达不到上图条件,转换属性特征并融入周围的制图物体中。

       碎部删除:删除制图对象的不重要的组成部分,通过合并、夸张、移位等操作对其空间结构和分布格局进行典型化表达。

        图形转换:随着比例尺的缩小,改变制图对象的图形表达,突出其空间分布特征。

制图要素空间关系处理

解决争位矛盾:删除、移位(依据等级,低的迁就高的)。突出主次关系,明确拓扑关系

4、基本规律

图形最小尺寸:地图上的线划、几何图形、轮廓图形和弯曲等基本图形应当达到的最小尺寸。

地图载负量:是衡量地图内容多少的数量标志,是衡量地图表达到何种程度、 表达多少合适的一个重要参量,是研究地图内容综合的直接依据。为了使载负量的概念规格化,使其与图幅大小无关,从而便于进行比较,采用百分比或“每平方厘米中的数量”的形式表示,它往往带有平均性质。

开方根定律:在一定程度上反映了中比例尺范围内地图载负量渐增的总趋势。N2=N1*(M1/M2)^1/2

制图物体概括基本规律:

制图物体的密度越大,其选取标准定得越低,但被舍弃目标的绝对数量越大;

选取遵守从主要到次要、从大到小的顺序,在任何情况下舍去的都应是较小的、次要的目标, 而把较大的、重要的目标保留在地图上,使地图保持地区的基本面貌。

物体密度系数损失的绝对值和相对量都应从高密度区向低密度区逐渐减少。

在保持各密度区之间具有最小的辨认系数的前提下保持各地区间的密度对比关系。

制图物体概括基本规律:

舍去小于规定尺寸的弯曲,夸大特征弯曲,保持图形的基本特征;

保持各线段上的曲折系数和单位长度上的弯曲个数的对比;

保持弯曲图形的类型特征 ;

保持制图对象的结构对比与面积平衡;

制图综合对地图精度的影响:

移位产生的误差、形状概括产生的误差

六、地图与地图设计

1、概述

地图设计的概念,广义上指从地图策划到制作、出版、销售、更新的总体设计。其最终成果是地图设计书。

地图编辑是指对地图制作过程的规划、组织以及技术操作(更侧重于过程和实际操作)。

地图设计的内容:4W1H

地图编辑的内容:研究地图生产的任务,确立地图的用途,进行地图投影、内容、表示方法、综合原则和指标、 整饰规格及制图工艺的设计,完成地图设计文件的编写 ;指导作业员学习编辑文件,指导作业员各项准备工作,解答他们在制图生产中的问题,检查工作质量……

2、总体设计

一、地图投影的选择;二、制图区域范围和地图比例尺的确定;三、坐标网的选择;四、地图分幅设计;五、地图的图面配置设计;六、图幅的拼接设计;七、地图的图例设计;八、地图的艺术设计

3、总体设计书

包括这些方面:任务概述 ,技术指标技术依据,制图区域地理说明,制图资料的分析与选择,数字地图制图环境,数字地图制图工艺,地图内容的选择 ……

4、地图集的设计工作

一、开本设计与图幅幅面设计 二、内容设计 三、分幅设计 四、比例尺设计 五、编排设计 六、图型和表示方法设计 七、图面配置设计 八、地图投影设计 九、地理底图设计 十、图例设计 十一、地图集的整饰设计

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