地图学(测绘工程)祝国瑞院士.ppt

地 图 学,（地图制图学与地理信息工程）资源与环境科学学院 祝国瑞,一、地图与地图学,1、地图的基本特性和定义 地图的基本特性：（1）由特殊的数学法则产生的可量测性 在地图上可以量测点的坐标、两点间的距离、区域面积、方位角、地面高程等精确数据，从而可以计算出线的曲折度、地面坡度和坡向、物体的体积以及密度、切割度等派生数据。,地图的特殊数学法则包括：地图投影 地球椭球体是一个不可展曲面，将其展开成平面必然会产生误差。地图投影的任务是掌握误差的性质、分布和大小。地球表面展开成平面,地图比例尺 确定地图缩小的倍数 地图比例尺 地图定向 地图上的三北方向,（2）使用地图符号产生的直观性 由于使用了地图符号比例尺任意缩小都可以保持清晰的图形；显示出形体小而重要的物体；显示事物的数量和质量特征；显示空间被遮盖的物体；显示没有形体的自然和社会现象。,（3）由制图综合产生的一览性 地图的符号化是对于客观现实的第一次抽象，将事物分类、分级；制图综合是第二次抽象，根据其重要程度对其进行选取和概括。从而使得任意大小的区域都能够以清晰的图形整体呈现在读者面前，使读者一览无余。,地图定义：地图是根据一定的数学法则、使用符号、通过制图综合，表示地面上地理事物的空间分布、联系及在时间中发展变化的图形。,2、地图分类,地图有很多的分类方法，最常用的是按内容分类。地图按内容分为：（1）普通地图：以相对平衡的详细程度表示地球表面各种自然和人文现象中最基本的要素（水系、居民地、道路、地貌、土质植被、境界等）的地图。又分为：地形图：尽可能详细表示基本地理要素的地图。地形图又分为：,大比例尺地形图：1:10万及更大比例尺的地形图。中比例尺地形图：介于1:10万与1:100万之间的地形图，通常指1:20万或1:25万地形图、1:50万的地形图。小比例尺地形图：1:100万比例尺的地形图。国家基本比例尺地形图：1:5000、1:1 0000、1:2 5000、1:5 0000、1:10 0000、1:25 0000、1:50 0000、1:100 0000比例尺地形图。普通地理图：较概略地表示基本地理要素的地图。例如，以较为概括的图形表示水系，主要用圈形符号表示居民点，以变距等高线表示地貌，仅表示主要道路和植被类型。,（2）专题地图：突出反映一种或几种主题要素的地图。又分为：自然地图：反映自然要素的地图，如地质图、地貌图、地势图、地球物理 图、气象图、水文图、土壤图、植被图、动物地理图、综合自然地理图等。,地势图,气候图,土壤图,人文地图：表示人文现象的地图，如政治行政区划图、人口地图、经济地图、文化地图、历史地图等。,政治行政区划图,人口地图,经济地图,其他专题地图：适用于特殊用途的地图，如航空图、航海图、环境地图、教学地图、城市地图、盲人地图等。,城市地图,旅游地图,3、地图学,（1）定义 地图学是研究地图及其编制和应用的理论、技术、方法的科学。（2）地图学的产生和发展 地图是先于文字产生的人们记录事物及其位置的图形；在古代，地图是同地理学及艺术结合在一起的；18世纪以后，地图学又成为测绘学的一部分。,（3）传统地图学 主要研究地图制图的理论和技术，包括地图概论、地图投影、地图编制、地图整饰、地图制印等科目。对于地图学的形成起到重要作用的科学家有瑞士地图学家英霍夫和前苏联地图学家萨里谢夫、苏霍夫。以英霍夫为首的欧洲地图学家强调地图的艺术成分，认为“地图学是带有强烈艺术成分的技术科学”。以萨里谢夫为首的前苏联地图学家提出了一整套制图综合理论，完成了从机械转绘到光学转绘的生产工艺的变化，在地图和地图集的设计和生产方面取得了很大的进展。,（4）现代地图学 技术上实现以计算机为主体的电子设备的应用和理论上的完善，完成了从传统地图学到现代地图学的转化。20世纪60年代，美国的哈佛大学计算机图形与空间分析实验室在费舍尔领导下开发了两个制图系统SYMAP和ODYSSEY。随着GIS的发展，地理信息系统和制图软件不断完善并进入国际市场。在理论研究领域，法国的伯尔廷1961年提出了一套用于地图符号设计的视觉变量理论，其后美国的莫里斯提出的形式语言学理论逐渐形成符号学的核心，德国的图形心理学派对于地图阅读研究提出了格式塔理论，英国的博德提出了地图模型理论，捷克的克拉斯尼根据信息论的概念提出了制图信息传输的系统模型，这些成果奠定了现代地图学的理论基础。,（5）现代地图学体系,现代地图学体系,二、普通地图内容的表示方法,（一）普通地图的内容,（二）地理要素的表示法 1 水系（1）海洋要素 海岸：海水和陆地相互作用的具有一定宽度的狭长地带,海底 深度基准面：根据长期验查潮数据所求得的理论上可能达到的最低的潮面,（2）河流和水库 河流：地图上要表示河流的大小（长度和宽度）、形状和水流状况。水库：依比例真形和不依比例符号。,2 地貌（1）等高线：地面上高程相等的点的连线在水平面上的投影。,（2）地貌晕渲：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，显示地貌的起伏和形态特征，弥补等高线立体感的不足。,（3）三维显示,（4）地貌符号：等高线不能表示的小而重要的地貌形态,3 土质和植被 土质：地表覆盖层的表面性质；,植被：地表植物覆盖层。,4 居民地（1）平面图形,（2）立体结构,5 道路网 道路网是交通网的陆地交通部分，交通网还应当包括水上交通、空中交通和管线运输，其中，陆地上的道路网是最重要的。道路网分为：（1）铁路（2）公路（3）其它道路,6 境界线 境界线包括国界、国内行政境界、其它境界（地区界、禁区界、保护区界、停火线界等）。,三、专题地图内容表示法,地图上的专题内容，有十种基本的表示方法。1 表示点状物体定点分布的“定点符号法”,2 表示呈线状分布现象的“线状符号法”,3 表示间断分布的面状现象的“范围法”,4 表示连续分布、布满整个区域的面状现象的“质底法”,5 用图表形式反映定位于区域某点上反映周期性现象的数量特征及变化的“定位图表法”,7 反映在制图区域中呈分散的、复杂分布现象数量指标的“点数法”,8 表示移动现象方向、路径、数量、质量特征的“运动线法”,9 表示统计数据按照区域分级的“分级统计图法”,10 表示区划单元统计总值的“分区统计图表法”,四、地图生产工艺与技术,1、计算机制图的一般过程 计算机制图的一般过程,2、地图数据库 将地图内容以数字形式通过数据库管理程序进行组织和存储，并具有直接存取功能和快速检索功能的集合或文件，称为地图数据库。在制图和地图使用的过程中，地图数据库是其核心。,地图数据库在制图和地图使用中的作用,五、地图学的发展,1、地图学的学科演化 在测绘科学与技术（国家一级学科）中：本科：地图制图学地图学与大地测量、摄影测量与遥感、工程测量一起组成测绘工程研究生：地图制图学地图制图学与地理信息工程 在地理学（国家一级学科）领域中：本科：地图学地图学与遥感地图学与地理信息系统地理信息系统 研究生：地图学地图学与遥感地图学与地理信息系统,2、从地图学到地理信息系统陈述彭：地理信息系统脱胎于地图 地图和地理信息系统都是信息载体；都有存储、分析、显示功能；地图是地理信息系统最重要的数据源、数据载体和输出形式；地图数据库是地理信息系统数据库的核心；计算机制图为空间信息的数字表达、操作、显示提供了成套的方法。王之卓：地理信息系统是地图制图学中一个重要部分（地图数据库）在信息时代的新发展 地图制图学和地理信息系统都是处理空间信息的科学，地图制图研究地理信息的传输，而地理信息系统则更偏重信息的处理和分析。,3、地图学内容的飘移（1）从模拟地图到数字地图（2）从偏重制图到制图用图并重（3）从产品单一到多样化、家庭化（4）从单纯信息传输到信息的深加工（5）从二维静态到多维动态（6）从制作地图到制图信息系统（CIS）,4、地图学发展前沿（1）数据源的多元化与数据采集、更新技术体系 模式识别与图形扫描输入；差分GPS高精度数据采集与更新技术；地面数字测量；全数字摄影测量系统；利用遥感影像更新空间数据；地图数据质量、数据标准、数据仓库与数据挖掘技术；基础地理信息数据库建设。（2）数字地图制图技术 数字环境下的地图设计；数字地图制图综合；地图编绘出版一体化；地图电子出版及全数字印刷。（3）三维可视化与虚拟现实技术 面三维与体三维；虚拟现实与环境仿真；多维、多时态技术。,四、演示,1、电子地图集 2、体视化应用,体视化应用,水文地质层体绘制图像.,水文地质层栅状图,地下水温三维量测-直接方式,体视化应用,第二承压含水层的流场情况,谢 谢 大 家,