数字地理制图WORDWord文件下载.docx

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一、地图的基本特性

1.可量测性（特殊的数学法则：

地图投影、比例尺、地图定向）

地球自然表面上的点垂直投影到地球椭球面，经地面投影形成可展面（圆柱、圆锥、平面）

2.直观性（表现为地图语言：

符号、注记、颜色）

其优点表现为：

（1）图形简化、清晰、易读；

（2）表达灵活：

依比例表示：

双线河.不依比例表示：

单线河。

可表示实地形体小但意义重大物体

（3）表示物体的质量和数量特征：

河流深度、湖水性质等：

符号形状、大小、颜色

（4）表示地面上受遮盖的物体；

（5）无形的自然和社会现象：

境界、太阳辐射

3.一览性：

制图综合（概括）两次抽象：

符号化过程和选取和概括（比例尺缩小）

二、地图的概念

1.2地图的分类

一、按内容分类：

普通地图、专题地图

二、1.普通地图:

（generalmap）:

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。

六大地理要素：

水系、居民地、交通网、地貌、土质植被、境界和各种独立目标。

大比例尺地图：

1：

10万及更大中比例尺地图：

介于10万和100万之间

小比例尺地图：

100万及更小

地理图：

反映地理事物的基本轮廓极其分布规律；

地形图：

按照国家制定的统一规格、用指定的方法测制或根据可靠的资料编制的详细表达普通地理要素的地图。

地形地理图：

介于地理图和地形图之间。

国家基本比例尺地图：

由指定的国家机构和其他公共事业部门按照统一规格测制或编制。

大多数为：

1：

5千1：

1万1：

2.5万1：

5万1：

10万1：

25万1：

50万1：

100万

2.专题地图

根据专业的需要，突出反映一种或几种主题要素的地图，其中作为主题的要素表示得很详细，其他的要素则围绕表达主题的需要，作为地理基础概略表示。

自然专题地图：

地质图、地貌图等;

人文专题地图：

政区图、人口图、经济图等

其他专题地图：

二、按包含的区域范围分类

1.按自然区划分；

世界地图;

大陆地图;

自然区域地图

2.按行政区划分：

国家地图;

省（市、区）地图;

市图;

县图

3.按经济区划分

三、按用途分类

通用地图：

为读者提供科学和一般参考的地图。

如：

挂图

专用地图：

为各种专门用途制作的地图。

如：

航海图、教学图

四、按使用方式分：

桌面用图、挂图、野外用图

五、地图按存储介质分类：

纸制地图、胶片地图、丝绸地图、磁介质地图

六、按其他标志分类

颜色：

单色和多色外形特征：

平面和三维立体、地球仪

感受方式：

视觉地图和触觉地图结构：

单幅地图、系列地图、地图集

七、系列地图的分类

系列地图：

按统一的设计要求，以相同的比例尺，反映同一制图区域各种要素（或现象）的

一组地图的集合。

1、按区域划分的系列地图

全国：

反映全国基本自然环境或社会发展的一组地图

地区性：

反映某地区的自然条件或社会发展状态的系列地图。

2、按部门划分的系列地图：

专业部门

3、按时空划分的系列地图：

某一地区不同时期状

八、地图集的分类

地图集：

按统一的设计要求编制而成的多幅地图的汇集。

1、按制图区域划分的地图集：

世界、国家、区域、城市2、按内容划分的地图集：

普通、专题、综合3、按用途划分的地图集：

参考、教学、旅游、军事

1.3地图的基本内容

数学基础：

控制点、坐标网、比例尺和地图定向

地理要素：

地理要素（图形要素）普通地图：

自然和人文要素;

专题要素：

地理基础要素和主题要素

整饰要素（图外要素）：

外图廓、图名、图例、坡度尺、三北方向图解、文字比例尺、编图单位、编图时间和依据等。

1.4地图用途和基本功能

一、地图的用途

（一）在国民经济建设方面

1.用于资源的勘测、规划、设计和开发；

2.各级政府机构和工农业管理部门将地图作为规划和管理的工具；

3.各种工程建设的勘察、设计和施工；

4.资源利用和环境改良；

5.航空、航海等其他领域。

（二）在国防建设方面

1.各种国防工程的规划、设计和施工；

2.军事训练和演习；

3.战争中用地图来研究敌我态势、地形条件、自然资源、交通条件、居民情况等4.卫星侦察、导弹飞行都需要用到地图。

（三）在科学、文化方面

1.在地学研究中探索地理规律，开拓新的区域，记录科学成果；

2.在文化领域作为宣传、鼓动的工具。

（四）在其他方面

1.在人民生活中作为查询有关资料的工具；

2.各种文件、报告的附图；

3.划定边界时具有法律意义的附件。

二、地图的基本功能

a地图的传输功能b.地图信息载负功能c.地图模拟功能d.地图认知功能：

空间认知：

空间定位、格局、相互关系、时空变化等;

图形认知：

数量和质量特征

1.5地图简史（略）

1.6地图的分幅与编号

一、地图的分幅

1．为什么要分幅？

区域表达，编图、印刷、保管和使用的方便。

2．地图分幅的方法:

矩形分幅（拼接、不拼接）;

拼接分幅适用：

挂图和大于1：

2000的地形图;

不拼接分幅适用：

地图集、专题地图等

不拼接分幅:

优点：

①图幅间拼接方便；

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。

适用：

世界各国地形图、小比例尺地图

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。

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。

3．地图的编号

a地图编号的方法b.自然序数编号法c.行列式编号法:

将区域分为行和列，分别用字母或数字表示行号和列号，一个行号和一个列号标定一个唯一的图幅。

d.行列-自然序数编号法

要求：

系统性、逻辑性、不重复性

三、我国基本地形图的分幅和编号

（一）20世纪70-80年代我国基本比例尺地形图的分幅和编号

100万地图是我国基本比例尺地形图的分幅和编号的基础。

1、1：

100万地图的分幅和编号

100万采用国际统一的行列式编号;

1891年第五届国际地理学会上提出，逐渐统一规定后制定。

分幅：

单幅：

经差6°

，纬差4°

；

纬度60°

以下;

双幅：

经差12°

，纬差4°

至76°

四幅：

经差24°

纬度76°

至88°

纬度88°

以上合为一幅我国处于纬度60度以下，没有合幅。

横列：

纬度每4°

为一列，至南北纬88°

各有22列，用字母A,B,C,…V表示。

纵行：

从180°

经线起算，自西向东每6°

为一行，全球分为60行，用阿拉伯数字1，2，3，…,60表示。

如北京在1：

100万图幅位于东经114°

～120°

北纬36°

～40°

，编号：

J-50

任一点所在图幅的编号：

横列号=[]+1;

纵行号=[]+31（东经）

纵行号=31-[]（西经）[]代表取整

{举例：

已知某点位于北纬32°

54′，东经112°

48′求该点所在1：

25万和1：

5万图幅上的编号。

（解析法、图解法）

练习：

已知某点为北纬纬度27°

56′，东经经度为112°

46′，求该点所在的1：

50万、1：

10万及1：

5万图的编号。

答案：

100万：

G—49;

50万：

G—49--B

10万:

G—49—10;

5万:

G—49—10—B}

（二）新的分幅与编号方法

1.1：

100万比例尺地图编号由列-行式变成行列式例北京为：

J50

2.1:

5千～1：

50万比例尺地图编号

（1）以1：

100万为基础

（2）编号由10个代码组成

地形图比例尺代码表：

比例尺

50

1:

25

10

5

2.5

1

5千

代码

B

C

D

E

F

G

H

2×

2;

25万：

4×

4;

10万：

12×

12

5万：

24×

24;

2.5：

48×

48;

1万：

96×

96

5千：

192×

192

四、计算图幅编号

1.已知某点的经纬度或图幅西南图廓点的经

度，计算图幅编号

（1）计算1：

100万图幅编号

[]：

表示取整a：

100万图幅所在纬度带的字符所对应的数字码

b：

100万图幅所在经度带的数字码

（2）

计算所求比例尺地形图（1：

100万图号后）的图幅编号

（）：

表示商取余

[]：

表示分数值取整

c：

所求比例尺地形图在1：

100万地形图编号后的行号；

d：

100万地形图编号后的列号

解析法：

利用下列公式求解得：

I49C0040041:

I49E019020}

图解法

1.1：

100万中的图幅号—I49

2.1：

25万的图幅编号—I49C004004

3.1：

5万的图幅编号—I49E019020

2.已知图号计算图幅四个角点的经、纬度坐标

西南图廓点的经纬度坐标：

a：

100万图幅所在纬度带的字符的数字码b：

该比例尺地形图在1：

100万地形图编号后的行号d：

东图廓经度=西图廓经度+经差;

北图廓纬度=南图廓纬度+纬差

1、已知图幅图号J49B001002，计算图幅四个角点经纬度

2、已知图幅图号J49D003004，计算图幅四个角点经纬度

1、西图廓经度111°

南图廓纬度38°

东图廓经度114°

北图廓纬度40°

2、西图廓经度115°

30′南图廓纬度39°

东图廓经度116°

北图廓纬度39°

20′

3.不同比例尺编号的行列关系换算

（1）较小比例尺地形图的行列代码转换成较大比例尺地形图的行列代码

西北：

东南：

10万地形图编号中的行列代码为004001，求其所包含的1：

2.5万地形图编号的行列代码。

C（小）=004，d（小）=001，纬差（小）=20′纬差（大）=5′

代入上述公式：

C（大）=013d（大）=001东南：

C（大）=016d（大）=004}

（2）较大比例尺地形图的行列代码转换成较小比例尺地形图的行列代码

1.7地图的成图过程——实测成图和编绘成图

实测成图：

通过实地测量而制成地图的方法。

地面实测成图：

图根控制测量——细部测量——绘制成图——制印

高空实测成图：

1.航空摄影测量成图过程

高空摄影——野外控制测量——室内控制加密——像片纠正——像片镶嵌——立体测量——实地调绘——清晰整饰成图

2.编绘成图：

根据已有的地图或其他编图资料，在室内编制新图的方法。

常规编图编辑准备工作——编绘——清绘——制印

遥感成图资料准备——图像处理——图像镶嵌——图像判读——地图要素转绘——地图整饰——地图制印

计算机制图输入前处理——数字化——计算机处理——地图制印

空间配准：

1.原始数据＋if转换为MSI格式（图像处理中的空间分析模块）

2.在空间分析模块中打开转换好的MSI格式

3.在投影变换模块中生成标准图框（注：

①确定托球参数、起度、纬度；

②把生成的标准图框另存为文件）

4.把标准图框导入空间分析模块中的MSI格式

5.找控制点（注意一一对应）

校正预览——影像预览——生成

6.新的MSI文件就是空间配准的图

拓扑错误有哪些？

应如何处理？

第三章地图数学基础

3.1地球的形状和大小

一、地球的自然表面

浩瀚宇宙之中地球是一个表面光滑、蓝色美丽的正球体。

机舱窗口俯视大地:

地表是一个有些微起伏、极其复杂的表面。

地球的自然表面并非光滑，珠穆朗玛与马里亚纳海沟之间的高差达近20km。

由于地球的自然表面凸凹不平，形态极为复杂，显然不能作为测量与制图的基准面。

应该寻求一种与地球自然表面非常接近的规则曲面，来代替这种不规则的曲面。

二、地球的物理表面

（一）大地水准面（一级逼近）

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——地球物理表面

大地水准面的意义

1.地球形体的一级逼近：

对地球形状的很好近似，其面上高出与面下缺少的相当。

2.起伏波动在制图学中可忽略：

对大地测量和地球物理学有研究价值，但在制图中，均把地球当作正球体。

3.重力等位面：

可使用仪器测得海拔高程（某点到大地水准面的高度）。

三、地球体的数学表面（椭球体表面）

大地水准面仍然不是一个规则的曲面。

因为重力线方向并非恒指向地心，导致处处与重力线方向正交的大地水准面也不是一个规则的曲面。

大地水准面实际上是一个起伏不平的重力等位面。

这个旋转椭球是一个椭球绕其短轴旋转而成，其表面成为旋转椭球面

旋转椭球体（地球椭球体）——地球的数学表面——对地球形体的二级逼近，用于测量计算的基准面

地球椭球体三要素：

长轴a（赤道半径）短轴b（极半径）椭球扁率：

f＝（a－b）/a

对地球形状a，b，f测定后，还必须确定大地水准面与椭球体面的相对关系。

即确定与局部地区大地水准面符合最好的一个地球椭球体——参考椭球体，这项工作就是参考椭球体定位。

通过数学方法将地球椭球体摆到与大地水准面最贴近的位置上，并求出两者各点垂的偏差，从数学上给出对地球形状的三级逼近。

地球椭球体定位——对地球形体的三级逼近。

地球椭球体定位：

在天文大地测量中首先选取一个对一个国家比较适中的大地测量原点，并从此点出发通过事先布设的三角网点进行几何测量和大地经纬度测量，逐一求出各网点的垂线偏差，再以上述的测量结果将事先设置的地球椭球面位置调整到最理想的位置上。

这种定位，相对于全球而言，只能是局部定位。

局部定位的地球椭球体，称为参考椭球体，国际上有多种大地测量原点和参考椭球。

测量与制图工作将以参考椭球体表面作为几何参考面，将大地体上进行的大地测量结果归算到这一参考面上。

中国1952年前采用海福特（Hayford）椭球体；

1953—1980年采用克拉索夫斯基椭球体（坐标原点是前苏联玻尔可夫天文台）；

陕西省泾阳县永乐镇北洪流村为“1980西安坐标系”大地坐标的起算点——大地原点。

3.2地球坐标系与大地定位

地球表面上的定位问题，是与人类的生产活动、科学研究及军事国防等密切相关的重大问题。

具体而言，就是球面坐标系统的建立。

一、地理坐标

——用经纬度表示地面点位的球面坐标

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λ、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λ，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。

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。

二、中国的大地坐标系统

2.中国的大地控制网

由平面控制网和高程控制网组成，控制点遍布全国各地。

平面控制网:

按统一规范，由精确测定地理坐标的地面点组成，由三角测量或导线测量完成，依精度不同，分为四等。

高程控制网:

按统一规范，由精确测定高程的地面点组成，以水准测量或三角高程测量完成。

依精度不同，分为四等。

中国高程起算面是黄海平均海水面。

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》其比《黄海平均海水面》上升29毫米。

3.2地图投影的基本概念

一、问题的提出：

地图的数学基础

是指使地图上各种地理要素与相应的地面景物之间保持一定对应关系的数学基础。

两个矛盾：

球面与平面之间的矛盾、大与小的矛盾

将椭球面上的客观世界表现在有限的平面上,首先要实现由球面到平面的转换.

沿经线直接展开?

沿纬线直接展开?

可见,地球椭球面是不可展开的面.无论如何展开都会产生褶皱,拉伸或断裂等无规律变形,无法绘制科学,准确的地图.因此解决

球面与平面之间的矛盾——地图投影；

将地球椭球面上的点转换成平面上的点。

大与小的矛盾——比例尺

二、投影方式：

1.平行投影2.透视投影3.广义投影

三、地图投影实质：

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，就是：

四、地图比例尺---解决大与小的矛盾

1.地图比例尺的含义

当制图区域比较小、景物缩小的比率也比较小时：

图上长度与相应地面之间的长度比例。

当制图区域相当大、景物缩小的比率也相当大时：

对地球半径缩小的比率，为主比例尺。

在地图上体现为个别的点或线。

因此，用图者不可随意量算。

图上也不可绘制直线比例尺。

2.地图比例尺的表示

（1）数字式比例尺：

写成比的形式。

10000，1/10000

（2）文字式比例尺：

“一万分之一”，“图上1厘米等于实地1公里”

（3）图解比例尺：

直线比例尺，斜分比例尺，复式比例尺

直线比例尺：

以直线线段形式标明图上线段长度对所对应的地面距离。

斜分比例尺：

微分比例尺。

根据相似三角形原理制成。

可以量取比例尺基本长度单位的百分之一。

复式比例尺：

投影比例尺，小比例尺地图上使用。

根据地图主比例尺和地图投影长度变形分布规律设计的一种图解比例尺。

通常是对每一条纬线单独设计一个直线比例尺，再组合起来。

（4）特殊比例尺

变比例尺：

将主区以外部分的距离按适当比例相应压缩，而主区仍按原规定的比例表示。

无级别比例尺：

因数字制图而出现。

可以把存贮数据精度和内容详细程度都比较高的地图数据库，称为无级别比例尺地图数据库。

3.3变形椭圆

一、投影变形的概念

1.投影变形产生原因——地球的形状

2.投影变形的概念：

地图投影不能保持平面与球面之间在长度（距离）、角度（形状）、面积等方面完全不变。

球面经纬网经过投影之后，其几何特征受到扭曲——地图投影变形：

长度（距离）、角度（形状）、面积。

二、变形椭圆取地面上一个微分圆（小到可忽略地球曲面的影响，把它当作平面看待），它投影到平面上通常会变为椭圆，通过对这个椭圆的研究，分析地图投影的变形状况。

这种图解方法就叫变形椭圆。

？

46、47

主方向（底索定律）：

无论采用何种转换方法，球面上每一点至少有一对正交方向线，在投影平面上仍然保持其正交关系”。

在投影后仍保持正交的一对线的方向成为主方向。

取主方向为作为微分椭圆的坐标

特殊方向：

长轴方向（极大值）a、短轴方向（极小值）b、经线方向m；

纬线方向n

据阿波隆尼定理，有m2+n2=a2+b2、m·

n·

sinq=a·

b

结论：