地图文化-第二讲-地图科学发展历程.ppt

地图文化,第二讲地图科学发展历程,地图学的历史发展当代地图学的发展,一.地图学的历史发展,地图，既是人类认识自然、对环境空间认知的结果，又是人类认识自然、改造自然、从事各种活动的有力工具。“人类在信息传播方面有三项重大发明，即语言、音乐和地图，而其中最古老的是地图”。,传说中的中国古地图起源较早，在四千年以前就已经在使用了。在大约公元前21世纪的夏朝，有一河伯献图的神话故事，说的是大禹治水时，河神河伯献一青石于大禹，上有治水用的地图，大禹用以指挥治水，终于成功。此传说表明地图早已在民间流传。原始地图是人类社会初期出现的简陋地图，它尚未摆脱图画和神话传说。这一阶段一直持续到汉代。,古地图的发展大体上经历了原始地图、古典地图和实测地图三个阶段。,4000年前，中国左传上记载有夏代的九鼎图。夏禹时代所铸的“九鼎”是在九个鼎上铭刻九州的山川、草木、禽兽的图像，后人称为“九鼎图”。根据左传记载其内容和作用，“九鼎图”春秋战国时期尚存，后来因秦攻周而下落不明。“九鼎图”虽失传，由“九鼎图”图像派生出来的山海经图则流传下来，后来也经存图亡。,地图的起源,山海经中绘有山、水、动植物及矿物的原始地图等，都是当时史料中众多关于地图的记述的代表。大禹时代古老的五藏山经图虽早已失传，但从五藏山经（山海经之一）这部自然地理和人文地理的巨著中的介绍可以推断其图的风貌，它们可能原本绘在岩石、陶片、动物皮或丝帛上。,地图的起源,神话传奇式地图,山 海 经 图,我们的祖先一直寻找描述和分析地球表面空间事物的工具，从交通运输、农田水利、市政建设管理、疆土区域的划分以及行军打仗，都离不开空间信息，长期以来最普通的工具就是地图。在中国，地图经过春秋战国时期的广泛应用，在内容选取和表示方法上都积累了不少经验。秦始皇统一中国后，对地图的需求量进一步加大。,地图的起源,地图的起源,在西方，距今所能见到的最早的地图是古巴比伦的陶片地图，迄今已经有4500多年的历史。这是一块手掌大小的陶片，上面画了底格里斯河和幼发拉底河发源于北方的山地，流过南方的沼泽地，中间是古老的巴比伦城，是相当于我国山海经图一类的原始形态的地图。,地图载入史册，在“史记”卷八十六荆轲传中可以查到，公元前228年，秦攻占赵都邯郸，赵灭。北邻燕国（建都今北京一带）一片恐慌。为防秦进攻，燕太子丹苦思良策，终于结识荆轲，图派荆轲出使秦献燕督亢（今河北涿县，固安一带）地图给秦王为名，伺机刺杀秦王。荆轲将入秦，燕太子丹等送至南部边境易水边，“风萧萧兮易水寒，壮士一去兮不复返”，歌声悲状激亢。荆轲到达秦都咸阳，秦王召见，荆轲献图于秦王，图展尽，忽抽出匕首,真正能够称得上地图的，应该是长沙马王堆出土的三幅帛地图和公元2世纪时古希腊地理和地图学家托勒密在地理学导言一书中所绘的地图，后者在时间上比马王堆出土的帛地图和平山县出土的兆域图晚三至五百年。,1973年冬天，中国考古学工作者在湖南长沙马王堆进行古墓发掘，其中在马王堆的三号汉墓中发掘出三幅绘在帛上的地图，这三幅地图各是一幅地形图、驻军图与城邑图。这三幅地图的出现，给中国的地图史提供了最早的宝贵实物资料。由于三幅地图出于西汉文帝12年（公元168年）下葬的马王堆三号墓中，因此其制作年代距今已有2100多年，是我国迄今为止发现的最早制作的地图，也是三幅当今世界上无比珍贵的中国古地图。,中国最早的古地图汉代古地图,地形图,驻军图,驻军图上绘制出相当于现代东经111度至112度30分，北纬23度至26度之间，1度30分经差与3度纬差的广大区域，跨越了当今湖南、广西与广东的一部分。,西方现存古代实物地图托勒密地图,西汉天水放马滩纸地图,西汉（公元前206公元8年）。最大残长8厘米。1986年甘肃天水放马滩5号汉墓出土。甘肃省博物馆藏。此地图用纸是目前世界上最早的纸。纸面平整、光滑、结构紧密，表面有细纤维渣，可见造纸技术比较原始。其原料为大麻，是西汉早期麻纸。纸上用墨线绘有山、川、崖，路，是一幅世界最早的纸绘地图。,填补了先秦战国时代实物地图的空白,中西方古代地图科学先驱及其在地图学史上的贡献,古代杰出的地图学者为地图制图理论和制图方法的创立做出了长期不懈的努力，为地图学的发展作出了巨大的贡献。早期地图科学的先驱托勒密和裴秀 16世纪地图学两位巨匠墨卡托和罗洪先,裴秀的禹贡地域图十八篇序 魏晋时期裴秀的著作禹贡地域图十八篇序，标志着我国古代地图学的辉煌成就，奠定了我国地图学的最初基石，裴秀因此被后人称为中国地图学之父。裴秀担任过司空、地官，专管国家的户籍、土地、税收和地图，后任宰相。他以当时的禹贡为依据，进行了核查，绘制了18幅禹贡地域图。,裴秀与制图六体,更为重要的是，裴秀总结了前人和自己的制图经验，创立了新的制图理论“制图六体”，即分率、准望、道里、高下、方邪、迂直。制图必须遵循的六条原则，就是比例尺、方位和距离，以及因地形起伏、偏斜和曲折而带来的距离误差如何加以改正的方法。,托勒密与地理学导言,在地理学导言中托勒密阐述了应如何编制地图的问题，并对将地球曲面表示为平面的问题提出了一些处理的方法；他承认在此过程中产生误差的不可避免性，并且用许多其它方法阐述当时已经掌握的地图学知识。托勒密还进一步考虑了地图投影的问题，提出了两种世界地图投影方法：简单的圆锥投影和球面投影。公元90168年托勒密地理学指南27幅地图并沿用至16世纪。,中世纪西方地图学的倒退 中世纪是指从希腊、罗马古文化衰落至文艺复兴前这一段时期，这是地图学史上的一个漫长而黑暗的年代。中世纪初期在西方世界叫做蒙昧时代，由于宗教占支配地位，地球是球形的概念遭到排斥，地图不再是反映地球的地理知识的表现形式，而成为神学著作中的插图。这类地图几乎千篇一律地把世界画成一个圆盘，既无经纬网格，又无比例尺，完全失去了科学和实用价值。这个时代一直持续到公元1000年，启蒙思想才开始在地图学和地理学领域表现出来。,欧洲的“T-O地图”,古代欧洲人绘制的地图,洛阳元父墓星象图（公元386-534年）北魏 本图突出表示了银河和恒星等天体系统，银河贯穿南北，恒星表示有三百多颗，并均用朱色绘出，还以不同的符号区分恒星大小。它是我国已发现最早的星图之一。,洱海图（899年）唐 系根据神话传说绘制，用颜色形象逼真的绘出了双蛇，其内又绘有一鱼一螺，在洱海周围还注出了东、西、南、北四个方向以及江河的名称。现藏于大理市博物馆。,敦煌星图（618-907年）唐 是用红、黑两色绘出，并用符号以圆圈和实点两种形式共绘出1350多颗恒星。现藏于伦敦大英博物馆。,近代地图测绘与传统地图学的形成 近代地图学的发展是14世纪以后欧洲新兴资本主义时代的产物。这个时期地图学发展的主要历史事件是：,（1）地理大发现奠定了世界地图的地理轮廓 地理大发现为地图制图学家提供的资料和数据，被迅速吸收和反映在地图集和地球仪上。从我国郑和揭开15世纪海上探险的序幕，到哥伦布、达伽马和麦哲伦等的地理大发现，基本上奠定了世界地图的地理轮廓。,郑和下西洋,1405-1431年间，中国著名的航海 家郑和，先后7次航行在南洋和印 度洋上，揭开了15世纪海上探险的序幕。郑和航海图具有两方面的特征：山水画地图的特征和航海图的特征。该图所包含的内容要素及其绘法亦受到上述两方面特征的影响。这不仅是我国著名的古海图，也是15世纪以前最详的亚洲地图。,郑和航海图,1.从方便使用出发，从起点开始至终点，图幅呈一字排列展开的连续拼接。2.采用“对景图”的画法，绘制山形形象与有方位意义的地物，可把图与实地一一对景，尽快判断出自己所处的位置。3.绘出平潮时的浅沙、礁石和港口、海岛等航海用的地物要素与居民地、山地等。,西方大航海时期,15世纪后期，东方贸易被土耳其人所垄断，从红海以外其它航线走进印度洋，成为非常诱人的愿望。1538年，荷兰制图学家墨卡托绘制的世界地图中特地用拉丁文标出“未知南方大陆”。墨卡托地图堪称地理大发现初期人类认识世界的出色总结，确切说是麦哲伦首次环球航行世界以后不久的产物。,（2）16世纪地图集的兴起和盛行，总结了16世纪以前东方和西方地图学的历史性成就以荷兰墨卡托的世界地图集和中国罗洪先的广舆图为代表，总结了16世纪以前东方和西方地图学的历史性成就。,墨卡托是16世纪的地图制图学家。精通天文、数学和地理。早在1537年绘制了第一幅地图（巴勒斯坦），后接受对佛兰德斯进行实地测绘任务，采用哥伦布发现的磁子午线为标准经线，为实测地图的开端。1540年开设地图作坊，印出依比例实测地图，引起广泛重视，并制成了地球仪，1568年制成著名航海地图“世界平面图”，该图采用墨卡托设计的等角投影。晚年所著地图与记述是地图集巨著，轰动世界，封面上有古希腊神话中的撑天巨人阿特拉斯像，后人将“Atlas”用作地图集同义词，至今沿用。,墨卡托,墨卡托世界地图 探险时代最著名的地图学家荷兰的墨卡托（Gerardus Mercator 15121594）于1538年绘制了第一张世界地图，这是从北极的角度俯视绘制而成。贴在他拥有的托勒密地图集内。,（3）17世纪后大规模三角测量与地形图测 绘，奠定了近代地图测绘的基础 随着资本主义的发展，航海、贸易、军事及工程建设越来越需要精确、详细的更大比例尺地图。加之工业革命后，科学技术水平得到了提高，新的、高精度的测绘仪器相继发明，如平板仪及其它测量仪器，使测绘精度大为提高，三角测量成为大地测量的基本方法，很多国家进行了大规模全国性三角测量，为大比例尺地形测图奠定了基础。,由清康熙帝主持，中西方测绘人员合作，历经十年测制的中国第一部实测全国地图，采用经纬差各一度的梯形经纬网格，详细地表示了地形、水系、居民地间相对集团及其汉字名称，并在边疆地区加注满文。该图具有较高的精度，公元1717年成图(康熙五十六年)，公元1719年制成铜版(康熙五十八年)，52.577cm 共41幅，比例尺 1:1 400 000，现藏于北京图书馆。,清代的实测地图皇舆全览图,清代的实测地图皇舆全览图,这是我国第一部实测的地图。全图按省分幅，共计41幅。其特点：1.采用了伪圆柱投影，以经纬度制图法绘制。2.以汉、满文共注地名，其中满文用以边疆，汉文用以内地。3.第一次实测了台湾省地图。,（4）专题地图的兴起与发展 从19世纪开始，由于自然科学的进步与深化，普通地图已不能满足需要，于是产生了地质、气候、水文、地貌、土壤、植被等各种专题地图。我国专题地图的编制主要表现在历史地图方面。杨守敬(公元18391915年)集前人之大成，经过15年的努力，编制了历代舆地沿革险要图70幅，是我国历史沿革地图史上旷世绝学的一部历史沿革地图集。该图为后代研究郡县变化、水道迁移等方面的科学问题提供了非常有用的资料。,泰晤士世界地图集The Times Atlas of the World 英国伦敦泰晤士图书公司出版的世界普通地图集。1895 1985(7th Ed.),第十一版地图集于2003年出版，对于这部有百多年历史、但只曾改版11次的地图集而言，相隔4年后的2007就要发行新版，显示地球面貌正急剧改变。地图需要修改的地方包括：中国因天气日益干旱以及人口增长导致用水过量，令黄河河口地形改变；海平面上升令孟加拉国更多土地被海水淹没，海岸线需重画；中东名胜死海的水位下降了25米；非洲乍得湖不断萎缩，比1963年时缩小了95%；中亚洲的咸海较40年前缩小了四分之三。除了地貌变化，地图集也记录了人类的人文活动和变化。地图集指出，人类城市化的速度令人忧虑，估计今年内城市人数目将首次超过乡村人，到2030年每5个人就有3个住在城市。阿什沃斯说，超级城市主要是在亚洲出现，若趋势进一步加剧，就可能会造成严重物流问题，包括水源和环境威胁。,二.当代地图学发展,（一）二十世纪的发展历程 1.航空摄影测量技术的发展地形图测绘的新方法；地图编绘、地图更新的信息源；编绘影像地图地图的基础；成功地应用于地质、森林、土地等专题地图领域。,二十世纪的发展历程,2.航天遥感技术的发展 从编绘专题地图到测绘地形图 地图编绘、地图更新的信息源 编绘影像地图的基础 用于天气预报、灾害预报、地质等专题领 域,二十世纪的发展历程,3.GPS技术的发展（从军事到民用）.成为大地测量的基本技术（天文）.同GPS相结合，建立测图系统.同电子地图结合（如线状地物更新、实时导航系统）.变形观测（工程上，如洪水对大坝的挤压变形值观测，可达到亚毫米）,二十世纪的发展历程,4.计算机制图技术60年代开始，70年代实验，80年代生产，90年代取代手工作业；软件的发展现有200多种；能绘制地图，但还难以编绘地图，自动制图综合还在 理论研究与实践；印刷桌面出版系统-制图出版系统技术成熟.电子地图集.网络地图,二十世纪的发展历程,5.人工智能和虚拟现实技术制图专家系统（知识库，推理，、用户界面，中间数据库，知识获取器，解释器，地图表达是描述性的、模糊的，对于地图复杂系统来说知识表达困难）虚拟现实技术应用（虚拟城市、虚拟旅游、虚拟设计）,二十世纪的发展历程,6.地理信息系统（Geographic Information System）技术发展 萌发于20世纪60年代初，加拿大的R.F.Tomlinson利用计算机进行森林分类和统计成功，后经过三年研究开发了一个地理数据分析系统（加拿大地理信息系统）。,（二）地图学的演变,（1）以制图为主的传统地图学.以制图为中心的传统地图（制图）学.地图制图学是带有强烈艺术倾向的技术科学（英霍夫Imholf）.以制图为目的的理论、技术和艺术相结合的科学基本特征：1.个人技术对地图质量有显著影响2.实践经验积累是获取知识的主要渠道3.传统的师徒传艺起主导作用,（二）地图学的演变,（2）当代地图学的形成l 前苏联地图学家提出的一整套制图综合、地图和 地图集设计理论和以光学技术主导的制图工艺（光学照相、转绘.；光化学平版印刷）l 法国人J.Bertin 提出视觉变量理论l 美国人莫里斯 Morris提出形式语言学l 德国人的图形心理学研究l 英国人 Board 提出的地图模型论l 捷克人Kolacny提出地图信息传递模型,（二）地图学的演变,（3）学科名称的变化理科：地图学-地图学与遥感-地图学与地 理信息系统（本科：地理信息系统）工科：地图制图学-地图学（76年加拿大ICA会议上定）-地图制图学与地理信息工程（80年以后）（本科：测绘工程）,（二）地图学的演变,（4）地图学内容的转移 学科重点的转移从地图学到地图学与地理信息系统模拟地图向数字地图转移偏重制图向制图、使用并重转移产品单一向多样化转移从单纯的传输信息到信息的深加工从二维静态到多维动态的转变,