地图学17章重点.docx
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地图学17章重点
第一章导论
1、地图的定义:
地图是遵循相应的数学法则,将地球(包括其他星体)上的地理信息,通过科学的概括,并运用符号系统表示在一定载体上的图形,以传递他们的数量和质量在空间和时间上的分布规律和发展变化
2、地图的特征:
①地理信息的载体:
存储大量的地理信息
②数学法则的结构:
比例尺、地图投影、坐标系统
③有目的的图形概括:
地理信息→地图信息
④符号系统的应用:
客观事物的抽象表示——符号
3、地图的功能:
①地图信息的载负功能
②地图的传递功能
③地图的模拟功能
④地图的认知功能
4、地图学的定义:
以地图信息传输为中心,研究地图的理论实质、制作技术和使用方法的综合性科学
5、地图成图的方法:
①实测成图:
程序:
图跟控制测量→碎部测量→绘制成图→制印
②编绘成图:
根据已有地图,在室内编制其他地图
6、地图的构成要素:
①图形要素、②数学要素、③辅助要素、④补充说明
7、地图的应用:
经济建设、科学研究、国防建设、政治文化教育及日常生活
8、地图的分类:
①按地图的图型:
普通地图;专题地图
②按比例尺:
大、中、小
③按区域分类:
星球,地球图;世界,大洲大洋图;国家,次级行政区图;局部区域图
9、地图学的三个分支:
①理论地图学、②地图制图学、③应用地图学
10、21世纪地图学的发展趋势:
智能化、虚拟化、功能多极化、主客体同一化、全球一体化、地图与3S一体化
11、地图学与GIS的关系:
①地图学是GIS的基础;
②GIS是地图学在信息时代的发展,是地图学理论、方法、功能的延伸
第二章地球体与地图投影
1、地球表面的三级逼近:
自然表面→大地水准面(物理表面)→地球椭球面(数学表面)→参考椭球面
2、大地水准面:
由静止的海平面作为基准向大路延伸形成的封闭曲面,是一个起伏不平的重力等位面,形成大地体,即地球的物理表面
3、地球椭球体:
将大地体绕短轴旋转形成表面光滑的椭球体,即旋转椭球体
4、总地球椭球(与大地最密合的正常椭球)的定位:
①地球椭球体的中心和地球的质心重合
②地球椭球体得短轴和地球的地轴重合
③地球椭球体起始大地子午面和天文子午面重合
④在确定参数a(长半轴)、f(扁率)时,要满足在全球范围内的大地水准面差距的平方和最小
5、空间参照系:
(1)天球坐标系:
原点、坐标轴指向不变,用以描述星球的状态和轨迹
(2)地球坐标系:
球心坐标系、球面坐标系
6、地理坐标:
(属于:
地球坐标系→球面坐标系)
地理坐标就是用经线、纬线、经度、纬度表示地面点位的球面坐标
以地球的北极、南极、赤道以及本初子午线作为基本的点和线,就可以构成地球表面的地理坐标系统。
经纬度有★三种形式:
天文经纬度、大地经纬度和地心经纬度
7、天文经纬度:
表示地面点在大地水准面上的位置
(天顶子午面与本初子午面的夹角,铅垂线与赤道面的夹角)
大地经纬度:
地面点在参考椭球面上的位置
(大地子午面与本初子午面的夹角,法线与赤道面的夹角,沿法线到参考椭球面的距离)
地心经纬度:
地面点在参考椭球面上的位置。
(大地子午面与本初子午面的夹角,地面点与参考椭球中心连线与赤道的夹角)
8、我国的大地测量系统:
(1)大地坐标系统:
1954年北京坐标系→1980年西安坐标系→2000国家大地坐标系
(2)高程控制网:
1956年黄海高程系→1985年国家高程基准
9、地图投影:
概念:
地图投影的实质是将地球椭球面上的经纬网按照一定的数学法则转移到平面上
原理:
采用一定的数学方法来确定地理坐标与平面直角坐标或极坐标之间的对应关系
方法:
几何透视法(平行投影、平射方位投影、球心投影)和数学解析法
投影变形:
球面与平面元素信息的差异,主要表现在长度、角度、距离上,常用变形椭圆来反映和分析变形情况
10、地图投影的分类:
(1)按地图投影的构成方法分类:
①几何投影:
源于集合透视原理
分为:
方位投影、圆柱投影、圆锥投影
②非几何投影(条件投影):
通过数学解析的方法,不借助投影辅助面
分为:
伪方位投影、伪圆柱投影、伪圆锥投影、多圆锥投影
(2)按地图投影的变形性质分类:
①等角投影;②等积投影;③等距投影;④任意投影
11、地图投影的命名:
相对位置(正、横或斜轴)——变形性质(等角、等积或任意)——辅助投影面位置(切或割)——可展面的种类(方位、圆柱或圆锥)
12、地图投影的选择依据:
①制图区域的地理位置、形状和范围②比例尺
③地图的内容④出版的方式
13、世界地图常用投影选择:
①多圆锥投影②圆柱投影③伪圆柱投影
区域地图常用投影选择:
①方位投影②圆锥投影③伪圆锥投影
中国地图常用投影:
①方位投影②圆锥投影
我国1:
100万地形图投影——正轴等角割圆锥投影
14、地球投影的变换:
变换过程:
数字化——按一定的数学方法,进行投影变换——输出
变换方法:
①解析变换法:
找出两个投影坐标变换时的解析公式
②数值变换法:
采用多项式逼近的方法来建立两投影之间的变换关系
③数值——解析变换法
15、地图投影的判别:
(1)根据经纬线的情况确定投影类型
(2)确定投影变形的性质
①根据中央经线上纬线间距的变化规律确定
②用经纬线形状特征与参数量测方法相结合确定
③求出经线长度比m、纬线长度比n和经纬线夹角e,用之间关系确定
m=n且e=90°——等角投影
m·n·cos(90°-e)=1——等积投影
(3)求得投影常数值(确定标准纬线和投影中心)
16、地图投影点的计算:
①选择投影的原点
②计算东坐标E’、北坐标N’
③确定E0、N0,计算E=E0+E’,N=N0+N’
④计算长度比、面积比和最大角度变形
17、地图比例尺:
(1)制图区域较小:
表示地图长度与相应地面之间的长度比例
(2)制图区域较大:
指进行地图投影时对地球半径缩小的比例,通常称为地图主比例尺
18、比例尺的作用:
①比例尺决定着地图图形的大小
②比例尺决定着地图的测制精度
③比例尺决定着地图内容的详细程度
19、GIS知识相关:
地理空间:
地理空间上至大气电离层,下至地幔莫霍面。
通俗指地球表层,其基准是陆地平面和海洋平面,是人类活动最频繁,与人类关系最复杂紧密的区域
地理空间信息:
有关地理空间中的物质性质、特征和运动状态的表征和一切有用的知识,它是对表达地理特征与地理现象(空间现象)之间关系的地理数据的解释
地理数据:
各种地理特征和现象间关系的符号化表示,包括空间位置、属性特征及时域特征三部分
★方位投影:
(1)在投影面上由投影中心向各方向的方位角与实地相等
(2)离投影中心越远,投影变形越大
(3)适用于区域轮廓大致为圆形的地图
例:
(1)正轴等角方位投影:
①经线长度比=纬线长度比
②投影长度比和面积比距离投影中心越远越大
(2)正轴等距方位投影(波斯托投影)——联合国徽:
①经线长度比为一
②投影中心距任意一点的距离和方位均保持和实地距离方位相同
(3)正轴等积方位投影
(4)横轴等积方位投影——南海诸岛图
★圆柱投影:
(1)等变形线为纬线
(2)在正轴圆柱投影中,纬线是一组彼此平行的直线,经线垂直于纬线且间隔相等
(3)纬距的变化:
①等角投影:
从中央纬线向两边纬距越来越大m=n
②等积投影:
从中央纬线向两边纬距越来越小m*n=1
③等距投影:
纬距不变
例:
(1)墨卡托投影(等角圆柱投影):
具有等角航线的性质
(2)通用横轴墨卡托投影(正轴等角割圆柱投影)
(3)空间斜轴墨卡托投影(SOM投影):
常用做卫星影像的载体
(4)高斯—克吕格投影:
①中央经线和赤道投影为互相垂直的直线,且为投影的对称轴;
②具有等角投影的性质
③中央经线投影后保持长度不变
★圆锥投影:
(1)多为正轴投影,正轴圆锥投影变形仅和纬度有关,和经度无关
(2)正轴圆锥投影中,纬线为同心圆弧
(3)距标准纬线越远,投影变形越大
(4)标准纬线之外的变形为正变形,标准纬线之间的变形为负变形
(5)纬距的变化:
①等距投影:
纬距相等
②等角投影:
从等变形线往两侧,纬距递增m=n
③等积投影:
从等变形线往两侧,纬距递减m*n=1
例:
兰勃特投影——等角割圆锥投影
★伪方位投影:
(在正轴情况下)
(1)纬线仍为同心圆
(2)中央经线为直线,其余经线对称于中央经线且相交于纬线圆心
★伪圆柱投影:
①纬线仍为平行直线,
②经线对称于中央经线,中央经线为直线
③肯定不是等角投影(经纬线不正交)
例:
(1)桑森(Sanson)投影(正弦曲线等积伪圆柱投影):
①纬线为间隔相等,长度比都为1;
②经线为正弦曲线,中央经线长度比大于1,距离中央经线越远其长度比越大;
④用于编制世界地图、赤道附近南北延伸的地图
(2)摩尔威特(Mollweide)投影(椭圆经线等积伪圆柱投影)
①纬线间隔逐渐缩小,同一纬线上经线间隔相等,中央经线无变形
②±90°经线构成一个大圆,赤道长度=中央经线*2
③编制世界地图、东西半球地图
(3)库德(Goode)投影(分瓣伪圆柱投影):
①纬度在±40°之间采用桑森投影,以外部分采用威尔特投影
②分瓣、组合投影,变形小且均匀
③大陆完整、大洋割裂(大洋完整、大陆割裂)
★伪圆锥投影(彭纳投影):
①等积投影
②纬线为同心圆弧,纬线沿纬线方向长度比为1
③中央经线为直线,其余经线对称于中央经线,同纬线上经线间隔相等
④中央经线和中央纬线无变形,距离这两条线越远,变形越大
⑤常用于编制中纬度地区地图
★多圆锥投影:
①中央经线和赤道投影为直线,其余为曲线,有较好的球形感
②角度变形和面积变形都比较适中,尤其中纬度地区变形更小
例:
(1)等差分纬线多圆锥投影:
面积变形不大的任意投影
(2)正切差分纬线多圆锥投影:
角度变形不大的任意投影——中国地图
第三章制图数据源
1、地图数据类型:
①定性数据和定量数据
②自然资源和社会经济数据
③空间数据:
信息时代对地理数据的泛称,可从空间、时间、属性来描述
2、数据分布的量表:
①定名量表:
依据制图对象固有的本质和内在的特征进行量度,众数是最佳的数字统计量,以一个群体中出现频率最大的类别定名
②顺序量表:
按某种区分标志将制图对象构成的数组进行排序,区分为一种相对等级,没有绝对零值
③间距量表:
通过一定量值形成的对制图对象的排序,常用的统计量是算数平均值和标准差
④比率量表:
以制图数据的起始点为基础,按某种比率关系进行排序,且呈比率变化,
等比数列是常用的方法之一。
(有绝对0值)
第四章地图概括
1、地图概括:
定义:
也称地图综合,就是采取简单扼要的手法,把空间信息中主要的、本质的数据提取后联系在一起,形成新的概念。
它是对地理信息从感知到理性认识的抽象过程
原理:
根据地图的用途、比例尺和区域,由制图者来压缩地图面的载负量
目的:
在保证地图清晰的前提下,使图面保持恰当的载负量
实质:
解决广阔的制图区域繁多的地理事物与有限的地图图幅面积之间的矛盾
2、地图概括的原则:
①符合地图用途的需要
②保持地图清晰易读且内容完备
③保证一定的地图精度
④反映出制图区地理特征
3、影像地图概括的因素:
①地图的用途和主题②地图比例尺
③制图区域的地理特征④制图数据质量
⑤制图图解限制⑥制图者的才能和经验
4、地图概括需处理好的几个关系:
(1)地理真实性(相似性)与几何精确性的关系
(2)制图对象分布的普遍规律、典型特征与特殊规律、区域特点的关系
(3)地图载负量与地图易读性的关系
5、制图概括的内容和方法:
(1)选取:
使复杂无序的地图信息通过聚类和分群使之有序化
①空间数据的排序、分级;
②遵循整体到局部的原则
③★方法:
资格法、定额法、区域指标法、确定选取指标的几种数量分析法
(2)简化:
①使制图信息符合地图的展现能力
②能尽量保持制图现象的基本地理特征
(3)夸张:
①提高或强调符号的重要特征,突出主要信息
②包括两个方面:
不依比例尺放大、位移
(4)符号化:
使空间信息可视化的过程,也是地图概括最终的体现
6、资格法:
按空间数据的数量、质量等级高低排序作为选取资格的选取方法
定额法:
按成图上单位面积的选取个数确定(定额指标产生于图解、地图规范或计算)
区域指标法:
对制图区域分区研究,按各分区内制图对象的数量、质量和分布特点确定其选取指标,并将其编列成图表和说明
7、确定选取指标的几种数量分析法
(1)图解计算法:
▶以地图符号的面积载负量确定符号(制图对象)选取数量指标的方法
▶ 载负量=每平方厘米居民点的个数*(居民点符号的面积+居民点注记的面积)S=n*(r+p)
▶面积载负量:
地图上所有符号和注记的面积与图幅总面积之比
▶数值载负量:
单位面积内符号的个数
▶用于居民点选取
(2)开方跟规律:
▶新编地图应选取的地物数量与原图地物数量之比,符合原图与新图的比例尺分母之比的平方根:
Nb=Na*(Ma/Mb)1/2
▶Nb=Na*C*D*(Ma/Mb)1/2C:
符号尺寸改正系数D:
地物重要性改正系数
▶开方根规律的一般公式:
Nb=Na*(Ma/Mb)X/2
▶特点:
1、有序的选取等级系统
2、在地图比例尺固定的条件下,地物选取的比例尺一致
3、没考虑地理差异,特别是制图地物密度的变化
4、选取级的确定不是很严格
▶用于从大比例尺编小比例尺图
(3)等比数列法:
(易被用于计算机制图作业)
▶按等比数列确定地图要素选取的方法
▶用于河流等线状地物要素的选取
▶河流长度分级与河流间距分级符合等比关系
8、简化:
(1)质量特征的简化:
空间数据按其属性进行合并,取消低级分类
(2)数量特征的简化:
将空间数据按照数量排序进行分级(以等差或等比进行分级)
(3)图形特征简化的基本要求:
①保持轮廓图形和弯曲形状的基本特征
②保持弯曲转折点的相对精确性
③保持不同地段弯曲程度的对比
(4)地物内部结构的简化:
合并和分割
第五章地图符号化
1、地图符号概念:
广义:
指表示地表各种事物现象的线划图形、色彩、数学语言和注记的总和,也称地图符号系统
狭义:
只在图上表示制图对象空间分布、数量、质量等特征的标志、信息载体,包括线划符号,色彩图形和注记
2、地图符号的特征:
①综合抽象性
②系统性:
一系列线划、色彩符号和地图注记组成的相互关联的统一体;一种事物现象,划分不同类别或级别,分别设计系列符号与其对应
③约定性
④传递性
⑤时空性:
空间特征:
空间分布、空间结构、质量特征、数量指标
时间特征:
发展趋势、动态移动
3、地图符号按空间维度的分类:
0维——点状分布——点位数据(X、Y坐标)
1维——线状分布——线状数据(一系列首尾不同的X、Y坐标)
2维——面状分布——面状数据(一系列首尾相同的X、Y坐标)
2.5维——体状分布——体状数据(空间每个X、Y坐标都对应一个属性值)
3维——体状分布——体状数据(空间每个坐标点X、Y、Z都对应一个属性值)
4、属性特征度量标准:
①定名量表
②顺序量表
③间距量表:
不仅包含数据的顺序关系,还可以表明数据指标间距的大小
④比率量表:
间距量表的高级形式,不仅反映数据间距大小,还反映彼此的大小比率
5、视觉变量:
地图上能引起视觉变化的基本图形、色彩因素
①形状变量——用于表示制图要素的质量差异(定性特征)
②尺寸变量——用于区分制图对象的数量差异或主次等级
③方向变量——用于表示制图对象的定性特征
包括:
①基本变量符号本身方向变化②网纹中纹理方向变化
④颜色变量——用于区分制图对象的定性(●)和定量(◆)特征
最活跃的视觉变量,包含三个从属变量:
色相(●)、亮度(◆)、彩度(◆)
⑤网纹变量——用于区分地图对象的定性(●)和定量(◆)特征
三个从属变量:
样式(●)、尺寸(◆)、排列;其中排列包括:
排列方式(●)、排列顺序(●)、排列方向(●)、排列间隔(◆)
6、色彩三属性:
色相:
色彩不同的固有相貌,体现质的差异,用来区分要素的定性特征
亮度:
彩色和非彩色的明暗程度
彩度:
反射光或透射光相对于光谱的纯洁程度,也称纯度、饱和度
7、色彩的混合:
加色法混合:
加色原色:
红、绿、蓝
减色法混合:
减色原色:
品红、黄、青
8、色彩在地图感受中的作用:
①提高了地图传递空间信息的容量
②用视觉次序反映地物数量特征和动态变化
③增进地图的美感和艺术造型
9、彩色的感受效应
①前进色和后退色②色彩的交互作用
③色彩的恒常性④感情色彩⑤习惯色彩
10、图形视觉的心理效应:
①聚类感受:
相似性、接近性、闭合性、完形倾向
②视觉对比:
线划对比、色彩对比、网纹对比
③层次结构:
延伸网络、立体层次
④图形与背景:
产生图形的方式:
明暗差异、好的边界、清晰的区域、熟悉、较小区域
⑤视觉平衡
⑥视觉要求:
考虑不同视距的分辨能力
11、地图符号设计的基本原则:
(能快速阅读、牢固记忆,为广泛读者所接受为基本出发点)
①形状要图案化
②种类要简化
③符号要有对比协调性
④符号要有逻辑系统性
⑤图形色彩要有象征性
⑥总体要有艺术性
12、点状符号的设计(以几何符号为例):
①几何符号的形状变化;②几何符号的内部结构变化;③几何组合符号的形状变化
13、线状符号设计:
特点:
长度依比例尺显示、宽度不依比例尺显示
①定性线状符号设计;②等级线状符号设计
14、面状符号的设计:
构成:
各种网点、网线或花纹
①晕线面状符号②花纹面状符号
第六章:
地图表示法
1、地理数据的点状表示:
(1)表示定性数据:
★定位符号法
(2)表示定量数据:
★定位比率符号法(尺寸变量是显示数量差别最有效的视觉变量)
(3)表示地理数据的结构和变化:
★点状符号的2维和3维扩展
2、定位符号法的表示形式:
(1)形状变量:
①几何符号②象形符号③组合符号
(2)颜色变量:
色相
(3)结构(网纹)变量
(4)方向变量
3、比率符号法:
两种方法:
(1)绝对比率符号:
符号面积S与其代表的数值M之比为一常数k(比率基数)
(2)条件比率符号:
符号面积S与其代表的数值M之比符合某一函数关系
线性比率:
L=kM;对数法L=klgM;心理比率法L=kM0.57
两种方式:
(1)连续比率方式:
地图中每个符号的大小都与其代表的实际数值按比率一一对应
(2)分级比率方式:
按一定数值间隔分成多个等级,并将各级数组分别概括为单一数值
4、点状符号的二维扩展:
分割圆、三角形图表、金字塔图表、玫瑰图(极坐标图)
点状符号的三维扩展:
球形符号、柱体高度、轴侧图符号
5、比例圆的应用:
(1)圆是定位符号在数量对比上最常用的几何符号,原因有4:
圆的视觉感受最稳定、圆的面积只有一个变量、相同面积的符号中圆的视觉空间最小、圆常用于心理测
(2)分级圆的制作:
①确定数据的分级数目(5~9级)
②确定比例圆的尺寸或比率(比例圆之间要有很好的视觉效果,不拘泥于数据的绝对值,用迭代法确定级间的差异)
(3)比例圆只有象征意义,还应将数据注记在比例圆旁边,可以不再另画图例
6、点状符号定位规则:
位置合理、相互关系正确
7、线状符号的特征:
①极端数据(精确定位)②宽容数据(带状延伸、概略定位)
③静态④动态
8、地理数据的线状表示:
(1)表示定性数据——★线状符号法
(2)表示定量数据——★线状比率符号法
(3)动态特征表达——动线法(★走向线)
9、线状符号法的表示形式:
①定名量表形状、颜色变量及其组合为主要
②符号线的尺寸也可以表示数据质量差异
10、线状比率符号法:
①其属性特征中符合顺序量表、间隔/比率量表的数据
②通常以线状符号的尺寸变量和颜色变量中的亮度与彩度分量表示
11、走向线:
走向线表示制图对象在图面上的移动轨迹
①反映移动的起点和终点
②表示行进路线和方向(精确、概略)
③流向(加绘指向性符号)
④流量(以宽度比率表示
⑤流速(注记或其他视觉变量)
⑥形状指标(注记或色相变量)
⑦相互联系(“左进右出”双向交互)
12、面状现象的空间分布形态:
①全域连续分布:
布满整个地表空间域且连续的2维及3维分布现象
方法:
质底法、等值线法、定位图表法、分区统计法、等值区域图法
②局域成片分布:
仅在局部空间范围内存在且间断成片的2维或3维面状分布现象
方法:
范围法
③离散分布:
在制图区域内整体呈2或3维面状,但个体单元相对独立且存在间隔分布现象方法:
点值法
13、地理数据的面状表示:
(1)定性表示:
(3种表示图)
全域连续分布——质地法→①★类型图;②★区划图
局域成片分布和离散分布——范围法→③★范围图
(2)定量表示:
①以点状符号构成的定量表示——★点值法、★分区统计法、定位图表法
②以线状符号构成的定量表示——★等值线法
③以面状和立体符号构成的定量表示——★等值区域法
14、精确定域:
事物本身有明确清晰的边界线,且数据详尽可以准确表示
概略定域:
本身范围模糊、渐变、动态、不以确定,或没有边界的形状变量、网纹排列分量等方式概略示意其分布范围
15、类型图:
无空白区域,图斑互不重叠且类型具排他性,如地貌图、土壤图
区划图:
图斑互不重叠且无空白区域,它的图斑反映了专题的综合性质,如行政区划图
范围图:
它表示的制图对象只出现在局部空间范围内,因而在地图上是散列及片状分布的图斑,图斑可互相重叠;根据定域的精度可分为精确范围图和概略范围图
16、点值法制图步骤:
①确定区域单元②确定区域单元内数据的分布位置
③计算点值和点的尺寸④作图
17、分区统计法:
①对2维空间(统计分区)制图数据绝对数量的一种点状概括,以点状符号的大小差异概略表示其空间分布;
②关键是确定点状符号的大小与其代表的数值的比率关系
③与点值法相比,它是对定量特征的更高程度的概括
18、定位图表法:
从表面上看是定位符号法的一种特殊形式,即以定位的点状符号2维坐标扩展形式表示该点上事物的数量特征和在一定周期内的变化
19、等值线:
表达专题要素数值的等值点的连线(数据为测量
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