資環(huán)專(zhuān)業(yè)《地圖學(xué)》教案

前a

地理學(xué)是研究地球表面（層）地理環(huán)境的結(jié)構(gòu)、分布及其發(fā)展規(guī)律、以及人地關(guān)系的學(xué)科，

也被稱(chēng)作地球表層學(xué)。對(duì)人類(lèi)個(gè)體而言，地球兒乎是一個(gè)無(wú)窮大的空間，難以?窺全貌，而地圖

的發(fā)明和應(yīng)用，是人類(lèi)得以概括而全面的了解地球表面的開(kāi)始。

地圖作為人類(lèi)形象思維的一種方式，是對(duì)空間信息高度濃縮和概括的結(jié)果。學(xué)習(xí)地圖學(xué)本身

是學(xué)習(xí)空間信息可視化的表達(dá)原理和方法，同時(shí)也是對(duì)地理學(xué)其他各門(mén)專(zhuān)業(yè)課程具有較強(qiáng)的輔助

和支撐作用。因此，《地圖學(xué)》是地理學(xué)中最重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之一。

《地圖學(xué)》對(duì)地學(xué)工作者是一門(mén)非常重要的基礎(chǔ)理論，基本知識(shí)和基本技能深。我們學(xué)習(xí)《地

圖學(xué)》，主要是掌握基本的原理和規(guī)范，特別需要大家在理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，積極參加相應(yīng)的課堂練

習(xí)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐活動(dòng)，在日常學(xué)習(xí)、生活、學(xué)習(xí)中注意觀察、領(lǐng)會(huì)前人地圖編繪的技巧和特色，

并將相關(guān)內(nèi)容貫穿于你們其他各項(xiàng)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)之中。在你們未來(lái)可能從事的地學(xué)專(zhuān)業(yè)科學(xué)研

究和實(shí)際工作中，工作區(qū)域的圖件制作完成幾乎就是工作順利展開(kāi)、甚至即將完成工作的標(biāo)志，

圖件的制作水平是各項(xiàng)專(zhuān)業(yè)工作能力的重要標(biāo)志。

第一章導(dǎo)論

第一節(jié)概述

一、地圖學(xué)的科學(xué)概念

它是脫胎于測(cè)量學(xué)與地理學(xué)，于近代形成一門(mén)科學(xué)體系，簡(jiǎn)而言之：地圖是表現(xiàn)和反映地球

表層自然和社會(huì)現(xiàn)象的圖解、圖像、圖形……。傳統(tǒng)的意義，地圖學(xué)是研究地圖的實(shí)質(zhì)與發(fā)展，

同時(shí)也是研究地圖編制與復(fù)制的科學(xué)。

國(guó)際地圖學(xué)會(huì)（ICA）（1973）定義：地圖學(xué)是制作地圖的藝術(shù)、科學(xué)和技術(shù)，以及把地圖作

為科學(xué)文件和藝術(shù)作品的研究。在這個(gè)意義上，地圖可以看作是以任何比例尺表示地球或任何量

體的包括所有類(lèi)型的地圖，平面圖、航圖。三維模型和地球儀。（InternationalCartograPhic

AssociationICA）此外，魯濱遜（美），薩里謝夫（蘇）文名有定義?！掇o?！罚?980）定義“地

圖學(xué)是研究地圖及其制作的理論，工藝技術(shù)和應(yīng)用的科學(xué)。

《地圖學(xué)》（1990）定義：地圖學(xué)是以地圖信息傳遞為中心，探討地圖的理論實(shí)質(zhì)，制作技術(shù)

和使用方法的綜合科學(xué)。

二、地圖的用途及重要性

1.在地學(xué)研究方面，是地理學(xué)的第二語(yǔ)言

1）研究各種自然與社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的空間分布規(guī)律2）利用地圖研究制圖現(xiàn)象和相互聯(lián)系和制約

關(guān)系3）利用地圖研究各種制圖現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)變化4）利用地圖對(duì)自然條件，土地資源和環(huán)境質(zhì)

量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)5）利用地圖進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)（天氣預(yù)報(bào)、地震預(yù)報(bào)）

2、在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面

1）區(qū)劃2）規(guī)劃3）利用地圖進(jìn)行資源的勘察設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)。4）利用地圖進(jìn)行各種工程建設(shè)的勘

察、設(shè)計(jì)、施工。5）農(nóng)業(yè)地籍管理、土地利用和改良/土壤.6）涉及到經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各種圖件等

3、地圖在軍事上的應(yīng)用

1）提供戰(zhàn)區(qū)地形資料。2）提供戰(zhàn)區(qū)兵要資料與數(shù)據(jù)3）提供現(xiàn)場(chǎng)勘察、偵察的手段或工具

4）為國(guó)防建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工提供地形基礎(chǔ)資料5）提供標(biāo)和圖上作業(yè)的底圖

4、在文化教育方面

1）教學(xué)地圖2）旅游地圖3）科普?qǐng)D4）旅游交通圖，（導(dǎo)游圖是無(wú)聲導(dǎo)游或第二導(dǎo)游），科普?qǐng)D

上述四大用途表明地圖的功能十分強(qiáng)，用途十分廣，深入了我們社會(huì)生活各方面，因

此，魯迅先生早在本世初就說(shuō)過(guò)“入其境，搜其市，無(wú)一幅自制之精密地形圖，非文明國(guó)。

無(wú)一幅自制之精密地質(zhì)圖，（并地文土地等圖，非文明國(guó)”——魯迅，中國(guó)地質(zhì)略論集外集拾

遺，1903年）

三、地圖學(xué)研究和內(nèi)容。

1、地圖的發(fā)展回顧

4000a.B.P.禹鑄《九鼎圖》，4500年A.B.P.巴比倫地圖。公元前168年馬王堆出土的地形圖，

駐軍圖、域邑圖。清代康熙年間《皇輿全覽圖》奠定了我國(guó)近代地圖測(cè)繪的基礎(chǔ)（利用天文點(diǎn)與

三角網(wǎng)結(jié)合進(jìn)行）?，F(xiàn)代數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的各種類(lèi)型地圖——電子地圖。

2、地圖學(xué)研究的任務(wù)

任務(wù)：提高地圖科學(xué)水平一發(fā)揮地圖功能的潛力-------地圖是一種簡(jiǎn)化和抽象的空間模型。

功能：1）地圖的模擬功能；

2）地圖的信息負(fù)載功能——直接與間接信息，1-2億個(gè)信息單位的信息載體。

3）信息傳輸功能，空間信息的圖形傳遞形式。地圖模型的直觀性，抽象性、合成性、

幾何相似性，地理對(duì)應(yīng)性、比例尺的量測(cè)性等，是其它形狀的模型不預(yù)備的。

4）認(rèn)識(shí)功能，利用圖形表達(dá)事件，給人以特殊的感受。美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)柼岢觥爸R(shí)經(jīng)

濟(jì)”，1998年又提出“數(shù)字地球”給地圖學(xué)提出更高的要求，提出了發(fā)展的前景。

四、地圖學(xué)的結(jié)構(gòu)及學(xué)科分支

1.理論地圖學(xué)（9分支）地圖概論，地圖投影、地圖信息及其傳遞、地圖感受、地圖符號(hào)學(xué)、

地圖概括教學(xué)地圖學(xué)、地圖模式，綜合制圖理論。

2.地圖制圖學(xué)（5個(gè)分支）普通地圖制圖學(xué)專(zhuān)題地圖制圖學(xué)遙感資料地圖機(jī)助制圖學(xué)、

地圖印刷學(xué)

3.應(yīng)用地圖學(xué)（5個(gè)分支）?基本功能、?評(píng)價(jià)、?分析的方法論、?自動(dòng)分析與處理、?

應(yīng)用。

隨著遙感技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，學(xué)科之間的滲透、交叉，其任務(wù)更加拓展-----地理信

息系統(tǒng)“數(shù)字地球”。

五、地圖學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系。

1、雖然地圖學(xué)脫離了地理學(xué)或測(cè)量學(xué)的范疇形成了獨(dú)立的科學(xué)體系，但它與其它許多學(xué)科都

有聯(lián)系，特別是與測(cè)量學(xué)、地理學(xué)、數(shù)學(xué)、美學(xué)聯(lián)系更為密切。

2、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促使它其與其它許多自然科學(xué)及社會(huì)科學(xué)都發(fā)生了更為密切的

聯(lián)系，如計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子學(xué)、遙感技術(shù)、信息科學(xué)，應(yīng)用到地圖學(xué)，使地圖編制，地圖整飾、

地圖制印出現(xiàn)了新變化,3S（GIS：geographyinformationsystem、GPS：GlobePositioningsystem、

RS：Remotesensing）技術(shù)的應(yīng)用大大縮短了成圖周期，提高了地圖的質(zhì)量。

第二節(jié)地圖的基本特性和構(gòu)成要素

地圖與地面照片，航片、衛(wèi)片、風(fēng)景畫(huà)的區(qū)別，因其具有基本特性與構(gòu)成要素

一、地圖的基本特性

1、具有特殊的數(shù)學(xué)法則：運(yùn)用地圖投影：比例尺、坐標(biāo)網(wǎng)、大地控制點(diǎn)（平面、高程）。

2、使用了地圖語(yǔ)言表示事物

1）在地圖上分門(mén)別類(lèi)的使用了地圖符號(hào)，可清晰地表示地物的復(fù)雜輪廓；

2）實(shí)地形體，但有重要重要意義的物體，也可以用特色符號(hào)突出表示。

3）對(duì)事物的形態(tài)、質(zhì)量、數(shù)量可以通過(guò)地圖符號(hào)表達(dá)。

4）地表以下或受到覆蓋的物體亦可在地圖上清晰表達(dá)。

5）許多無(wú)形的自然社會(huì)現(xiàn)象，如政區(qū)界線(xiàn)、等溫線(xiàn)、人口數(shù)，工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的表達(dá)。

3.實(shí)施了制圖綜合

一是分類(lèi)，二是概括

抽象概括（分類(lèi)第一次綜合）

1

選取主要物體，簡(jiǎn)化輪廓圖形，概括表示地圖內(nèi)容——二次綜合

4.地圖是地理信息的載體

地圖容納和貯存了大量的數(shù)量巨大的信息，被使用者理解、提取和應(yīng)用。作為信息的我體，

它可以紙地圖、實(shí)體模型、電子地圖、觸覺(jué)地圖，而從廣義來(lái)說(shuō)，地圖圖形即是數(shù)字模型

二、地圖的構(gòu)成或要素

1、數(shù)學(xué)要素

2、地理要素：自然要素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素及環(huán)境要素

3、輔助要素（圖外要素）

基于以上，據(jù)此，提出地圖的準(zhǔn)確定義：地圖是將地理環(huán)境諸要素按照一定的數(shù)學(xué)法則，使

用地圖語(yǔ)言（符號(hào)系統(tǒng)），經(jīng)過(guò)制圖綜合（分類(lèi)概括）表示在一定載體上的圖形。它反映各種自然

和社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的空間分布、組合、聯(lián)系及其在時(shí)間中的變化和發(fā)展規(guī)律。

第三節(jié)地圖學(xué)的歷史與發(fā)展

一、地圖學(xué)歷史回顧

1.中國(guó)古代與近代地圖發(fā)展

4000a.BP最近鑄九鼎一公元前168年馬王堆（漢墓）三幅圖f分章、準(zhǔn)望、道里、高下、方邪、

遇直裴芳制圖立體《禹員地域圖》一唐代賈耽（730-805年a.BP）《海內(nèi)華吏圖》宋代《禹跡圖》

計(jì)里畫(huà)與元代扎丁豫丁，立代朱思本《輿地圖》“廣長(zhǎng)七尺”一明代鄭和《航海圖集》一意大利傳

教士利竇一康熙年間《堡輿全覽圖》一同治年間《大清會(huì)典》1839-1915年楊敬宗敬《歷代我國(guó)曠

世紀(jì)學(xué)的歷史沿草地圖集輿地沿草險(xiǎn)要圖》f民國(guó)《中華民國(guó)分省地圖》，1582年繪中國(guó)圖，乾隆

年間《乾隆內(nèi)府圖》其中鄭和的圖采用形象的“對(duì)景圖”等。清代初年康熙年間《皇輿全覽圖》

是我國(guó)第份全國(guó)性經(jīng)緯網(wǎng)控制的實(shí)測(cè)地圖。

2.國(guó)外古代與近代地圖發(fā)展

4500a.B.P巴比倫陶片地圖一公元90~168年托勒密《地理學(xué)指南》27幅地圖并沿用至16

世紀(jì)一中世紀(jì)大倒退宗教占支配地位一16世紀(jì)文藝復(fù)興地理大發(fā)現(xiàn)麥哲論，哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸，

荷蘭墨卡托投影編制海圖f18世紀(jì)出現(xiàn)以軍事為目的大比例尺地新圖一1891年第五屆國(guó)際地理會(huì)

議上通過(guò)了編制100萬(wàn)之一地圖的決議，出現(xiàn)各種專(zhuān)題圖一20世紀(jì)出現(xiàn)飛機(jī)探測(cè)制圖。

二、現(xiàn)代地圖學(xué)的進(jìn)展

1、現(xiàn)代地圖及其制作的發(fā)展

制圖：手工-----機(jī)械、光學(xué)------光化學(xué)（照相）------計(jì)算機(jī)制圖

數(shù)學(xué)地圖激光地圖全息地圖（照相地圖）——三維地圖聲像地圖光盤(pán)地圖電子

地圖等

數(shù)字地球（DigitalEarth）是美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栍?998年1月31日在加尼福尼亞科學(xué)中心召

開(kāi)的OpenG1SConsortium年會(huì)上提出來(lái)的。他認(rèn)為，數(shù)字地球是指以地球坐標(biāo)為依據(jù)的，是高

分辨率的，由海量數(shù)據(jù)組成的，能立體表達(dá)的虛擬地球。這是繼信息高速公路之后又一全球性的

科技發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。

虛擬地球一虛擬地球系統(tǒng)一虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)模型，以各種實(shí)體對(duì)象提供一個(gè)可視化的虛擬環(huán)境。

三維地圖，最精確，也最危險(xiǎn)——美國(guó)人繪制了目前為止世界上最精確地也是最美麗的地圖,

同時(shí)也是最危險(xiǎn)的地圖——為色彩斑斕的三維地圖而深深陶醉。

2.現(xiàn)代地圖學(xué)理論研究

發(fā)展了地圖學(xué)理論：地圖信息論、地圖信息傳遞論、地圖感受論、地圖符號(hào)論、地圖模型論、

地圖認(rèn)知理論、制圖綜合理論、

第四節(jié)地圖的分類(lèi)和成圖方法

一、地圖的分類(lèi)

1、按內(nèi)容分類(lèi)分普通地圖和專(zhuān)題地圖二大類(lèi)，

2

普通地圖：基本上以相同詳細(xì)程度表示地球表層各種自然與社會(huì)現(xiàn)象的地圖。

專(zhuān)題地圖：突出而詳細(xì)地表示某一種或幾種主題要素或現(xiàn)象的地圖。

2,按比例尺分類(lèi)：大比例尺圖：＞1：10萬(wàn)

中比例尺圖1：10萬(wàn)?1：100萬(wàn)

小比例尺圖VI：100萬(wàn)

3、按包含的制圖區(qū)域分類(lèi)：

自然區(qū)劃圖：大陸、海洋、世界圖、自然區(qū)圖

政治行政區(qū)劃圖：國(guó)示圖、省、市、縣、鄉(xiāng)圖、月球圖、火星圖亦可列入。

4、按用途分類(lèi)：

通用圖：一覽圖、掛圖

專(zhuān)用圖：航空?qǐng)D、旅游圖、軍事地圖，歷史地圖。

5、按使用方式分類(lèi)：桌圖：地形圖、地圖集等

掛圖：

屏幕圖——電子地圖

隨身攜帶圖：絲質(zhì)地圖、導(dǎo)游圖

6、按地圖維數(shù)分類(lèi)：平面地圖（二維地圖）、立體地圖（三維地圖）

7、按其它標(biāo)志分類(lèi)：

按外形特征分：平面、立體、球狀地圖、彩色、單色地圖

按感受方式分：視覺(jué)地圖、觸覺(jué)地圖、線(xiàn)劃地圖、數(shù)字地圖、影像地圖

按結(jié)構(gòu)分：?jiǎn)畏鶊D、多幅圖、地圖集

按基質(zhì)分：紙質(zhì)、絲質(zhì)、塑料

按信息可靠程度分：文獻(xiàn)地圖、假想地圖、預(yù)報(bào)地圖

按實(shí)際需要分：調(diào)查地圖、評(píng)價(jià)地圖、方案地圖

二、地圖的成圖方法

1.實(shí)測(cè)成圖法：圖根據(jù)控制測(cè)量f細(xì)部測(cè)量一繪制成圖一制印

2.編繪成圖法：編輯準(zhǔn)備工作一編繪一清繪一制印

3.計(jì)算機(jī)輔助成圖法：輸入前管理一數(shù)字化計(jì)算機(jī)處理一圖形輸出一地圖制印

4.遙感影像成圖法：資料準(zhǔn)備一圖像處理一圖像鑲嵌一圖像判讀一地圖要素轉(zhuǎn)繪一地圖整飾

f地圖制印

思考問(wèn)題

1.什么是地圖？地圖的作用？地圖的分類(lèi)。

2.什么是地圖學(xué)？地圖的發(fā)展歷史階段。

3.地圖的基本組成部分。

第二章地圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)（理論重點(diǎn)）

第一節(jié)地球的形狀、大小及坐標(biāo)系

一、地球的形狀及大小

1.大地水準(zhǔn)面：地球物理表面

假想將靜止的平均海水面，延伸到大陸內(nèi)部，形成一個(gè)連續(xù)不斷的，與地球比較接近的球體,

并視為地球的形體，其表面稱(chēng)之為大地水準(zhǔn)面。

3

圖2-1

2.旋轉(zhuǎn)橢球體：地球的數(shù)學(xué)表面

選用一個(gè)與大地球體相近的，可以用數(shù)學(xué)方法來(lái)表達(dá)的旋轉(zhuǎn)橢球來(lái)代替地球旋轉(zhuǎn)是一個(gè)橢圓

繞其短軸旋轉(zhuǎn)而成的。它是測(cè)量與制圖的基礎(chǔ)。凡是局部地區(qū)（?個(gè)或兒個(gè)國(guó)家）的大地水準(zhǔn)面

符合得最好的旋轉(zhuǎn)橢球，稱(chēng)之為“參考橢球工

3.地球大小及幾個(gè)橢球數(shù)據(jù)：

1952年前采用海福特橢球a=6378.388b=6356.9f=l:297.0

1953年后采用克檢索夫斯基a=6378.245b=6356.863f=l:298.3（1980年前使用）

1975年國(guó)際橢球（推薦值）a=6378.14f=l:298.257（現(xiàn)用）

1980年國(guó)際橢球（推薦值）a=6378.137f=l:298.257

第二節(jié)大地經(jīng)緯度一地心經(jīng)緯度

一、坐標(biāo)系及大地控制點(diǎn)：

1.地理座標(biāo)系及其意義，經(jīng)緯度具有深刻的地理意義。

它標(biāo)示物體在地面上的位置，顯示其地理方位，表示時(shí)差，此外，經(jīng)緯線(xiàn)還標(biāo)示許多地理現(xiàn)

象所處的地理帶。

圖2-1地球的經(jīng)線(xiàn)和緯線(xiàn)

1）經(jīng)線(xiàn)：所有含有地軸的平面與橢球體的交線(xiàn)叫經(jīng)線(xiàn)或子午線(xiàn)。經(jīng)度：過(guò)A點(diǎn)的小平面與通

過(guò)（格林尼治天文臺(tái)的）本初子午所夾的二面角叫A點(diǎn)的經(jīng)度（入）東經(jīng)、西經(jīng)

2）緯線(xiàn)：所有垂直于地軸的平面與橢球體面的交線(xiàn)，稱(chēng)為緯線(xiàn)。緯度：A點(diǎn)的法線(xiàn)與赤道面

的交角叫做A點(diǎn)的緯度（6）北緯、南緯、。

3）地理坐標(biāo)的獲取方法：——天文測(cè)量和大地測(cè)量二種P14經(jīng)緯度（、.。）由大地控制網(wǎng)

逐點(diǎn)推稱(chēng)各控制點(diǎn)的坐標(biāo)，稱(chēng)大地經(jīng)緯度（A,B）地圖制圖中多用我國(guó)的大地坐標(biāo)系:

1980年國(guó)家大地坐標(biāo)系——大地原點(diǎn)設(shè)在陜西省涇陽(yáng)縣，代替1954北京坐標(biāo)系。

2.平面坐標(biāo)系

1）平面極坐標(biāo)系：M（r.0）

2）平面直角坐標(biāo)系：x=r*cos0y=r*sin0

4

3.高程系及高程控制點(diǎn)

絕對(duì)高程：地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的高度-----海拔；

相對(duì)高程：地面點(diǎn)到任一水準(zhǔn)面的高度；

高差：地面上兩點(diǎn)的高程差。

我國(guó)高程的起算面是黃海平均海水面。1956年在青島設(shè)立了水準(zhǔn)原點(diǎn)，其他各控制點(diǎn)的絕對(duì)

高程都是根據(jù)青島水準(zhǔn)原點(diǎn)推算的，稱(chēng)此為1956年黃海高程系。1987年國(guó)家測(cè)繪局公布：中國(guó)的

高程基準(zhǔn)面啟用《1985國(guó)家高程基準(zhǔn)》取代國(guó)務(wù)院1959年批準(zhǔn)啟用的《黃海平均海水面》。?1985

國(guó)家高程基準(zhǔn)》比《黃海平均海水面》上升29毫米。

圖2-2地面點(diǎn)的高程

我國(guó)的大地控制網(wǎng)

我國(guó)面積遼闊，在約960萬(wàn)平方公里的土地上進(jìn)行測(cè)圖工作，需要分成若干單元測(cè)區(qū)，而且

測(cè)量的精度乂要符合統(tǒng)嚶求，為此，在全國(guó)范圍內(nèi)建立統(tǒng)?的大地控制網(wǎng)?？刂凭W(wǎng)分為平面控

制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)。

大地坐標(biāo)：在地面上建立一系列相連接的三角形，量取一段精確的距離作為起算邊，在這個(gè)

邊的兩端點(diǎn)，采用天文觀測(cè)的方法確定其點(diǎn)位（經(jīng)度、緯度和方位角），用精密測(cè)角儀器測(cè)定各三

角形的角值，根據(jù)起算邊的邊長(zhǎng)和點(diǎn)位，就可以推算出其他各點(diǎn)的坐標(biāo)。這樣推算出的坐標(biāo)，稱(chēng)

為大地坐標(biāo)。

我國(guó)1954年在北京設(shè)立了大地坐標(biāo)原點(diǎn)，山此計(jì)算出來(lái)的各大地控制點(diǎn)的坐標(biāo)，稱(chēng)為1954

年北京坐標(biāo)系。我國(guó)1986年宣布在陜西省涇陽(yáng)縣設(shè)立了新的大地坐標(biāo)原點(diǎn)，并采用1975年國(guó)際

大地測(cè)量協(xié)會(huì)推薦的大地參考橢球體，由此計(jì)算出來(lái)的各大地控制點(diǎn)坐標(biāo)，稱(chēng)為1980年大地坐標(biāo)

系。

4.全球定位系統(tǒng)（GPS）

美國(guó)海軍和空軍從60年代開(kāi)始籌劃，從1973年開(kāi)始實(shí)施并于90年代初完成了GPS全球

定位系統(tǒng)。

1）衛(wèi)星24顆位置，距地面20183km軌道高度12h（2周/日）周期運(yùn)行。6條軌道按軌道面

夾角60。間距分開(kāi)，每條軌道與赤道高角55。每顆衛(wèi)星上發(fā)射2種頻率無(wú)線(xiàn)電使用于定位。

2）控制系統(tǒng)印度洋的DiegoGarcia大西洋的Ascension,太平洋的Kwaialein,夏威夷

及美國(guó)本工的ColoradoSprings五個(gè)監(jiān)測(cè)站組成，ColoradoSprings監(jiān)測(cè)總站。功能：監(jiān)測(cè)衛(wèi)

星運(yùn)行狀況，確定其軌道和衛(wèi)星上原子鐘的工作狀態(tài)，傳送信息到各衛(wèi)星上。

3）用戶(hù)，使用適當(dāng)?shù)慕邮諜C(jī)下載衛(wèi)星信號(hào)碼及載相符并撮傳播的信息，將下載接收到的衛(wèi)星

信息碼與接收機(jī)產(chǎn)生的復(fù)制碼匹配比較，便可確定接收機(jī)至衛(wèi)星的距離，如計(jì)算出4顆或更多的

衛(wèi)星一地距離，再與衛(wèi)星位置相結(jié)合，便可確定接收機(jī)無(wú)線(xiàn)所在地心坐標(biāo)。

第三節(jié)地圖投影的基本概念

一、地圖投影的概念

地球橢球體表面曲面一將不可展的曲面展繪于平面，必須采用一定的數(shù)學(xué)方法來(lái)確定地理坐

示與平面坐標(biāo)的關(guān)系。

地圖投影：在球面和平面之間建立點(diǎn)與點(diǎn)之間函數(shù)關(guān)系的數(shù)學(xué)方法，稱(chēng)為地圖投影。投影的

實(shí)質(zhì)是將地球橢球面上的經(jīng)緯網(wǎng)上點(diǎn)的坐標(biāo)（機(jī)@）,按照一定的數(shù)學(xué)法則轉(zhuǎn)移到平面對(duì)座的坐

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標(biāo)上來(lái)（入.小）。經(jīng)緯線(xiàn)網(wǎng)是繪制地圖的“基礎(chǔ)”，它是地圖制作遵循的主要數(shù)學(xué)法則。

圖2-3地圖投影變形

二、投影變形

將地球橢形球面（或球面）投影到平面上，對(duì)重疊部份“壓縮”、對(duì)展開(kāi)部份“拉伸”，顯然

經(jīng)過(guò)壓縮與拉伸后必然產(chǎn)生變形。

長(zhǎng)度變形、面積變形、角度變形以地球?yàn)槔e例。

1.變形橢圓

為了定量地分析和研究地圖投影變形的情況，法國(guó)數(shù)學(xué)家底索（Tissot）1881年提出了變形

橢圓理論，他通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)推導(dǎo)表明，球面上的微小圓投影后將變成橢圓（除在特殊情況下仍

為圓以外）用以說(shuō)明投影變形的性質(zhì)和大小，這種橢圓被稱(chēng)為變形橢圓。

圖2-4微分圓表示投影變形

2.長(zhǎng)度變形

長(zhǎng)度比（u）是指投影平面上的微分線(xiàn)段ds'與球面上相應(yīng)的微分線(xiàn)段ds之比。

U=——說(shuō)明：長(zhǎng)度比地圖比例尺不同。

ds

當(dāng)u=l時(shí)，無(wú)變形；U>1時(shí)變形為正，投影后長(zhǎng)度增大；U<1時(shí)，變形為負(fù)，投影長(zhǎng)度減小。

3.面積變形

面積比就是投影平面上的微分面積Dfl與球面上相應(yīng)的微分面積dF之比

P==32=ab或P=mnSin9當(dāng)P=1投影后不增不減；當(dāng)P>1

zi2

變形為正，投影后面積增大；當(dāng)P<1變形為負(fù)；投影后面積減小。

4.角度變形

投影平面上任意兩方向線(xiàn)所夾之角句球面上相應(yīng)的兩方向線(xiàn)夾角之差稱(chēng)為角度變形。

若已知經(jīng)線(xiàn)長(zhǎng)度比m,緯線(xiàn)長(zhǎng)度比n,及經(jīng)緯線(xiàn)夾角0,則角度最大變形公式為

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com2+〃2-ImnSinO

Sin—

2Jm2+〃2=2nmsme

三、投影分類(lèi)

1、按變形性質(zhì)分類(lèi)：

1）等角投影：投影平面上任意的方向線(xiàn)上的夾角與球面上相應(yīng)夾角相等，即角度變形△a

=0,3自然亦為0。等角投影后，即一點(diǎn)上任何方向的長(zhǎng)度比都相等，球面上的微分圓投影后仍為

圓，在小區(qū)城內(nèi)，該投影能保持投影圖形與實(shí)地相似，故又稱(chēng)正形投影。但在不同地點(diǎn)的長(zhǎng)度比是

不同的，球面上微分圓投影后或?yàn)樽冃螜E圓，大區(qū)城內(nèi)，該投影的圖形與實(shí)地并不相似，球面上

微分圓投影面積變形大。多用于編繪航海圖，洋流圖與風(fēng)向圖。

2、等積投影

投影平面上任意一塊面積與橢球面上相應(yīng)的面積相等，即面積變形等于零，亦即為了保持等

積條件，必須使P=l,由于等積投影要保持面積相等，所以，等積投影的不同點(diǎn)上，變形橢圓的長(zhǎng)

軸不斷伸長(zhǎng)，短軸不斷縮短，形狀變化較大，角度變形亦比較大。一般常用于繪制對(duì)面積程度要

求較高的自然地圖和經(jīng)濟(jì)地圖，如政區(qū)圖土地利用圖。

3.任意投影

投影后既有長(zhǎng)度變形，亦有角度與面積變形，但角度變形小于等積投影，面積變形小于等角

投影。特例：等距投影：投影上在某些特定方向上無(wú)變形，一般沿經(jīng)線(xiàn)方向保持不變形。多用于

面積變形，角度變形都不大的地圖，如一般參考用圖和教學(xué)地圖。

二.按構(gòu)成方法分類(lèi)

1.幾何投影

把球面上經(jīng)緯網(wǎng)按一定的條件投影到一個(gè)可展幾何面上，然后將幾何面展成平面構(gòu)成的投影。

a?方位投影以平面為投影面，使之與球面相切或相剖（正軸方位投影、橫軸、斜軸等）。

b.圓柱投影以圓柱為投影面，使之與球面相切或相割，經(jīng)緯網(wǎng)投影到圓柱面上，然后沿圓

柱的一條母線(xiàn)剪開(kāi)，展成平面而構(gòu)成。（正軸圓柱投影、橫軸、斜軸、正軸割圓柱投影。

標(biāo)準(zhǔn)緯線(xiàn)：（切）---------------?雙標(biāo)準(zhǔn)緯線(xiàn)（割）

c.圓錐投影：以圓錐面作為投影面，使之與球面相切或相相割，將球面上的經(jīng)緯網(wǎng)投影到圓

錐面上，然后沿圓錐的一條母線(xiàn)剪開(kāi)，展成平面構(gòu)成，（正軸圓錐投影、橫軸、斜軸、正軸割圓錐）。

2.條件投影

非幾何投影，它不借助幾何面，而是根據(jù)某些條件用數(shù)學(xué)解析的方法將球面上的經(jīng)緯線(xiàn)網(wǎng)轉(zhuǎn)

繪到平面上而構(gòu)成的投影。

a.偽方位投影緯線(xiàn)為同心圓，中央經(jīng)線(xiàn)直線(xiàn)，其余緯線(xiàn)均為對(duì)稱(chēng)于中央經(jīng)線(xiàn)的曲線(xiàn)（圖2-24）

b.偽圓柱投影c.偽圓錐投影d.多圓錐投影

圖2-5幾何投影示意圖

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第四節(jié)方位投影

一、方位投影的構(gòu)成

方位投影以平面為投影面，分正、橫、斜、軸方位投影，在方位投影的中心（切點(diǎn)或割線(xiàn)的

圓）無(wú)變形）過(guò)投影中心的大圓孤為直線(xiàn)，同時(shí)從中心到到任何點(diǎn)的方位角在圖上保持不變，故

稱(chēng)為方位投影。主要用作半球圓和圓形輪廓地區(qū)的圖。

1.正軸方位投影，切點(diǎn)在極點(diǎn)（6=90）經(jīng)線(xiàn)為①正軸多角方位投影②正軸等積方位投影。

從一點(diǎn)向外放射的直線(xiàn)來(lái)，緯線(xiàn)為以切點(diǎn)為圓心的同心圓。投影中心為各經(jīng)線(xiàn)的交點(diǎn)，所以投影

后的夾角3與經(jīng)差入相等即3=入，并且因?yàn)榻?jīng)線(xiàn)和緯線(xiàn)相互直交。主要作兩極地圖。

2.橫軸方位投影，切點(diǎn)在赤道（山=0）除經(jīng)過(guò)切點(diǎn)的經(jīng)線(xiàn)和赤道投影的直線(xiàn)外，其余經(jīng)緯線(xiàn)

都是曲線(xiàn)，主要用于東、西半球圖。

3.斜軸方位投影切點(diǎn)在任意緯度（0＜90=除經(jīng)過(guò)切點(diǎn)的經(jīng)線(xiàn)投影為直線(xiàn)外，其余

經(jīng)緯線(xiàn)都為曲線(xiàn)，主要用于編大陸半球圖、大洲圖、大洋圖，全球航空?qǐng)D以及機(jī)場(chǎng)為中心的航行

半徑圖，地震帶的范圍圖，大城市交通圖等。

此外，要求理解：等距方位投影、橫軸斜軸等距方位投影，橫軸斜軸高距方位投影、等角方

位投影（平射方位投影，球面方位投影）等。

第五節(jié)圓柱投影與偽圓住投影

一、圓柱投影的構(gòu)成及其變形分布規(guī)律

1.構(gòu)成：

按構(gòu)成方式：正、橫、斜軸圓柱投影。按變形性質(zhì)：等角、等積和任投影三種。等角投影運(yùn)

用廣泛，等積投影運(yùn)用很少。

2.特點(diǎn)：

圓柱投影的經(jīng)緯線(xiàn)都是平行直線(xiàn)，在繪制圓柱投影時(shí)用直角坐標(biāo)法，縱坐標(biāo)x=f（巾），它的

函數(shù)形式隨投影不同而異；橫坐標(biāo)y,正軸圓柱x是緯度的函數(shù)，y與經(jīng)差成正比，y=cXx=f

（＜!＞）和經(jīng)度差入有關(guān)，①切圓柱把赤道按比例尺縮小后，按經(jīng)度差等分；②割圓柱，需要等分

相割的兩條緯線(xiàn)，在等分點(diǎn)繪出經(jīng)線(xiàn)，在等分點(diǎn)繪出經(jīng)線(xiàn)，緯線(xiàn)要按具體投影關(guān)系繪出。

3.變形分布規(guī)律：

在正圓柱投影圖上，凡是距赤道或距相到兩條緯線(xiàn)距離相等的地點(diǎn)，變形數(shù)量相同，其等變

形線(xiàn)呈平行線(xiàn)狀分布。

二、墨卡托投影

1569年墨卡托創(chuàng)制，該投影保持等角性質(zhì)，故乂稱(chēng)等角正圓柱投影。

1.墨卡托投影的條件使地圖上沒(méi)有角度變形，即為了保持等角，必須使地圖上每一點(diǎn)的經(jīng)

線(xiàn)比例尺和緯線(xiàn)比例尺相等，也即圖匕其他緯線(xiàn)都與赤道長(zhǎng)度相等，它們的局部比例尺隨緯度增

大而增大，俞到高緯度地區(qū)局部比例尺（符合主比例尺）愈大。例如：在660°經(jīng)線(xiàn)比（m）緯線(xiàn)

比（n）都擴(kuò)大2倍，面積比例擴(kuò)大4倍。在中80°經(jīng)線(xiàn)比（m）緯線(xiàn)比（n）都擴(kuò)大近6倍，面

積比例擴(kuò)大了33倍。所以在墨卡托投影圖上，緯線(xiàn)80°以上地方通常不繪出來(lái)

2.墨卡托投影的特點(diǎn)，所有經(jīng)線(xiàn)與緯線(xiàn)都是直線(xiàn)且正交，隨著緯度的嗇，緯線(xiàn)間距加大，該

投影無(wú)角度變形，面積變形自赤道（赤道為Vp=0）隨緯度增加面積變形擴(kuò)大。

3.等角航線(xiàn)。由于墨卡托投影無(wú)角度變形，且經(jīng)線(xiàn)為平行直線(xiàn)，所以等角航線(xiàn)表現(xiàn)為直線(xiàn)。

等角航線(xiàn)：地球表面上與經(jīng)線(xiàn)相交成相同角度的曲線(xiàn)。地球表面上除經(jīng)線(xiàn)與緯線(xiàn)以外的等角

航線(xiàn)，都是以極點(diǎn)的漸近點(diǎn)的螺旋曲線(xiàn)。它在墨卡托投影圖上表現(xiàn)為直線(xiàn)。這?特性對(duì)航海具有

重要意義。

三、偽圓柱投影

多為等積偽圓柱投影，非幾何投影，是借助幾何面，根據(jù)某些條件的數(shù)學(xué)方法將球面上的經(jīng)

緯網(wǎng)轉(zhuǎn)繪到平面上構(gòu)成的。

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1.特點(diǎn)：與圓柱投影類(lèi)似，緯線(xiàn)為平行直線(xiàn)，經(jīng)線(xiàn)除中央經(jīng)線(xiàn)為直線(xiàn)外，其余為對(duì)稱(chēng)于

中央經(jīng)線(xiàn)的曲線(xiàn)（任意曲線(xiàn)多為正弦曲線(xiàn)和橢圓曲線(xiàn)）。

2.變形性質(zhì)：因投影后經(jīng)緯線(xiàn)不正交，故無(wú)等角投影，只有等積投影和任意投影兩種。

3.應(yīng)用：主要應(yīng)用于小比例尺地圖，特別是世界地圖為多。

四、多圓柱投影

當(dāng)多個(gè)圓柱面展開(kāi)，把得到的矩形條帶連接在一起，結(jié)果中央經(jīng)線(xiàn)為一條直線(xiàn)，隨著圓柱數(shù)

日增至無(wú)窮，矩形條帶愈來(lái)愈窄，此時(shí)一幅連續(xù)的多圓柱投影即可得到。

五、高斯——克呂格投影及其應(yīng)用

Gauss—Kruger（1777-1855）發(fā)明（1857T923）完善

1.高斯一克呂格投影的概念：等角橫切橢圓柱投影，屬等角投影。假想一個(gè)橢圓柱面橫套在

地球橢圓體上，使其與某經(jīng)線(xiàn)相切，用解析法將經(jīng)緯線(xiàn)投影到橢圓柱面展開(kāi)而得。經(jīng)緯線(xiàn)互相垂

直。其直角坐標(biāo)系以相切的中央經(jīng)線(xiàn)為x軸，以赤道為y軸。

圖2-6高斯一克呂格投影示意

2.投影的變形分析

?中央經(jīng)線(xiàn)的投影為直線(xiàn)，而且是投影的對(duì)稱(chēng)軸；

?投影后無(wú)角度變形（同一地點(diǎn)各方向長(zhǎng)度比不變）

?中央經(jīng)線(xiàn)上無(wú)長(zhǎng)度變形。

?沿緯線(xiàn)方向，離中央經(jīng)線(xiàn)越遠(yuǎn)變形越大;沿經(jīng)線(xiàn)方向，緯度越低變形越大。

3.投影分帶的規(guī)定

二種，我國(guó)1：2.5—1：50萬(wàn)地形圖采用6°分帶，全球共60個(gè)投影帶。；1萬(wàn)地形

圖形3。帶分帶投影，全球劃分為120個(gè)投影帶。

1）經(jīng)緯線(xiàn)網(wǎng)又稱(chēng)地理坐標(biāo)網(wǎng)意義：不僅在制圖時(shí)起控制作用，確定點(diǎn)位而且在計(jì)算和

分析投影變形所必須比例尺量算角度，面積等不可缺。

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2）方里網(wǎng)，由平行于投影坐標(biāo)軸的兩組平行線(xiàn)所構(gòu)成的方格網(wǎng)，因?yàn)樗敲扛粽锢L出坐

標(biāo)縱橫線(xiàn)，所以稱(chēng)為方里網(wǎng)，由于方里網(wǎng)同時(shí)又是平行于直角坐標(biāo)軸的坐標(biāo)網(wǎng)線(xiàn)，故又稱(chēng)直角坐

標(biāo)網(wǎng)。我國(guó)位于北半球，為了避免Y坐標(biāo)線(xiàn)出現(xiàn)負(fù)值，規(guī)定x軸向西移500km,這樣全部坐標(biāo)值

都表現(xiàn)為正值。

3）鄰帶坐標(biāo)網(wǎng)——繪有鄰帶公里網(wǎng)的區(qū)域一投影重疊帶，為了區(qū)別，以本帶公里網(wǎng)為主，鄰

帶公里網(wǎng)只在圖廓線(xiàn)以外繪出。

第六節(jié)圓錐投影多圓錐投影與偽圓錐投影

一、圓錐投影的構(gòu)成及其變形分布規(guī)律

1.構(gòu)成，按構(gòu)成方式：

?正軸圓錐投影應(yīng)用廣泛，橫軸、斜軸圓錐投影很少應(yīng)用

?按變形性質(zhì)，等角圓錐投影，等積圓錐投影，任意圓錐投影以正軸切圓錐投影為例：沿

母線(xiàn)剪開(kāi)后展開(kāi)為扇形平面，頂角小于360°,緯線(xiàn)投影在圓錐面上仍為同心圓線(xiàn)線(xiàn)是相

當(dāng)于圓錐頂點(diǎn)的??條直線(xiàn)。

2.特點(diǎn)：

圓錐投影的緯線(xiàn)是同心圓弧，經(jīng)線(xiàn)是同心圓弧的半徑，經(jīng)緯線(xiàn)是直交。

3.變形分布規(guī)律：

由上述可知經(jīng)緯線(xiàn)的長(zhǎng)度比就是最大，最小長(zhǎng)度比。根據(jù)變形推倒，圓錐投影的各種變形都

是緯度6的函數(shù)，與經(jīng)度無(wú)關(guān)。

即圓錐投影的各種變形隨緯度變化，在同緯線(xiàn)上各種變形的數(shù)值各自相等。因此，等變形

線(xiàn)與緯線(xiàn)平行，呈同心圓弧狀分布。在切圓錐投影上變形從標(biāo)準(zhǔn)緯線(xiàn)向南北方逐漸增大，在割圓

錐投影升匕變形在對(duì)稱(chēng)錐緯線(xiàn)外測(cè)擴(kuò)大，在面標(biāo)準(zhǔn)緯線(xiàn)內(nèi)側(cè)縮小。

二、等角、等積與等距圓錐投影

1.等角圓錐投影即W=0為了保持等角須m=n

2.等積圓錐投影m*n=l

3.等距圓錐投影

4.幾種圓錐投影變形性質(zhì)圖形判別

1）共同特點(diǎn)：經(jīng)線(xiàn)為放射狀直線(xiàn)，夾角相等，緯線(xiàn)為由心圓弧。

2）個(gè)別特點(diǎn)：A等角圓錐的沿經(jīng)線(xiàn)量取緯度與緯線(xiàn)間相等，從地圖中心向南、北擴(kuò)大。

B等積圓錐的沿經(jīng)線(xiàn)易取緯度相等的緯線(xiàn)間距，從地圖中心向南北縮小。

C等距圓錐的沿經(jīng)線(xiàn)易取緯度相等的緯線(xiàn)間距相

三、多圓錐投影

假設(shè)許多圓錐可地球面相等，由于圓錐頂點(diǎn)很多，緯線(xiàn)投影為同軸圓弧，圓心在中央經(jīng)線(xiàn)的

延長(zhǎng)線(xiàn)匕除中央經(jīng)線(xiàn)為直線(xiàn)外，其余經(jīng)線(xiàn)投影為對(duì)稱(chēng)于中央經(jīng)線(xiàn)的曲線(xiàn)，常用于編世界地圖。

第七節(jié)地圖投影的判別與選擇

一、地圖投影變換

1.傳統(tǒng)地圖的投影變換

1）網(wǎng)格轉(zhuǎn)繪法2）蘭圖（或標(biāo)圖）嵌貼法利用濕水紙張的可伸縮性

2.數(shù)學(xué)地圖的投影變換

1）利用數(shù)學(xué)化儀將原始投影的地圖資料變?yōu)閿?shù)學(xué)資料：2）輸入的計(jì)算機(jī)，按定的數(shù)學(xué)方

法進(jìn)行投影坐標(biāo)變換；3）將變換后的數(shù)學(xué)資料用繪圖儀輸出成新投影的圖形。

二、地圖投影的判別

地圖投影是地圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，它直接影響地圖的使用。我們必須運(yùn)用投影知識(shí)，根據(jù)不同投

影的特征投影經(jīng)緯線(xiàn)形狀，結(jié)合制圖區(qū)域地理位置，輪廓形狀以及地圖內(nèi)容，用途等進(jìn)行綜合分

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析，判別和必要的量算來(lái)判別地圖投影。

1.大中比例尺地圖投影的判別

①大中比例尺地圖，地形圖（縣鄉(xiāng)圖和1：1萬(wàn)?1：50萬(wàn)圖）：高斯--達(dá)呂格投影（等角橫

切橢圓柱投影），投影特征：a、中央經(jīng)線(xiàn)為直線(xiàn)，其余經(jīng)線(xiàn)為凹向并對(duì)稱(chēng)于中央經(jīng)線(xiàn)的曲線(xiàn)。b、

1赤道為直線(xiàn)，其它緯線(xiàn)為以赤道為對(duì)稱(chēng)軸，兩極彎曲的曲線(xiàn)，C、經(jīng)緯線(xiàn)成直角相交。d、1：1

萬(wàn)?1：10萬(wàn)地形圖上除有經(jīng)緯網(wǎng)外，還有方里網(wǎng)。

②中比例尺地圖、地形圖（省圖和1：100萬(wàn)圖）：通行雙標(biāo)準(zhǔn)緯線(xiàn)等角圓錐投影。

投影特征：a、經(jīng)線(xiàn)為輻射狀的直線(xiàn)束。B、緯線(xiàn)投影成圓弧，c、兩條標(biāo)準(zhǔn)緯無(wú)變形。

2.小比例尺地圖投影的判別

首先根據(jù)經(jīng)緯網(wǎng)形狀確定投影種類(lèi)：方位、圓柱、圓錐其次判定投影的變形性質(zhì)：等角、等

積或任意投影。

①確定投影種類(lèi)②判別投影的變形性質(zhì)

3.地圖投影的選擇

地圖投影的選擇恰當(dāng)與否直接影響地圖程度和使用價(jià)值。地圖投影選擇主要指中、小比例尺

地圖，不包括國(guó)家基本比例的地圖。影響因素與選擇原則。

a.制圖區(qū)域的范圍、形狀和地理位置。

①世界圖，世界圖常用正圓柱，偽圓柱桑遜、摩爾威特、古裝，偽圓錐彭納，普通多圓錐投

影、改良多圓錐投影等差與緯線(xiàn)圓錐三類(lèi)。

②半球圖：東西半球、南北半球，水、陸半球、橫軸方位投影、正軸方位投影、斜軸方位投

影。

③區(qū)域圖：

?圓形地區(qū)——方位投影，AM兩極附近——正軸方位投影；金、赤道為中心地區(qū)

——橫方位投影；A3、中緯度地區(qū)——斜軸方位投影；

?中緯度東西延伸——正軸圓錐投影如中國(guó)、美國(guó)；

?赤道附近東西延伸地區(qū)——正軸圓住投影如印尼（墨卡托為等等正軸圓柱投影）

?南北方向延伸地區(qū)——橫軸圓柱投影和多圓錐投影如南美智利、阿根廷

?任意方向延伸地區(qū)——斜軸圓柱投影。

b.地圖的主要用途

?行政區(qū)劃圖、人口密度圖、經(jīng)濟(jì)地圖，土地利用圖——等積投影

?航海、航空?qǐng)D、天氣圖、軍用地形圖——等角投影

?教學(xué)圖、參考圖、宣傳圖——任意投影①②

c.出版方式不同一地區(qū)一組專(zhuān)題圖一同一投影

?1.單獨(dú)出版——單一投影

?2.地圖集（世界）——多種投影。

d.其它特殊要求

?1.時(shí)區(qū)圖——經(jīng)線(xiàn)成平行直線(xiàn)——正軸圓柱投影

?2.中國(guó)政區(qū)中南海諸多圖（等插圖）——選彭納投影

?3.新編圖與原資料圖投影后一致。

第八節(jié)地圖比例尺

地圖比例尺——地圖的主要數(shù)學(xué)要素之一，它決定著實(shí)地輪廓轉(zhuǎn)變?yōu)橹茍D表象的縮小程度。

比例尺：地圖上某線(xiàn)段的長(zhǎng)度與實(shí)地相應(yīng)線(xiàn)段的水平長(zhǎng)度之比

1e

—=-M比例尺的分母e地圖上線(xiàn)段長(zhǎng)度L實(shí)地相應(yīng)線(xiàn)段的水平長(zhǎng)度

ML

1.地圖比例尺的形式

1）數(shù)學(xué)式：1.用阿拉伯?dāng)?shù)字表示例：1：100000,1：10萬(wàn)

11

1

2.或分?jǐn)?shù)表示

100000

2）文字式：用文字注解的方法表示例百萬(wàn)分之一

3）圖解式：用圖形加注記形式表示

注意：表達(dá)比例尺的長(zhǎng)度單位，在地圖上常以cm計(jì)，在實(shí)地常以km和m計(jì)

2.地圖的比例尺系統(tǒng)

各國(guó)地圖比例尺系統(tǒng)不同。我國(guó)采用十進(jìn)位的米制長(zhǎng)度單位規(guī)定7種比例尺為國(guó)家基本地圖

的比例尺系列：

圖上1CM相當(dāng)?shù)貙?shí)地

數(shù)字比例尺文字比例尺實(shí)地1km數(shù)

m及km

1：10000萬(wàn)分之一100m0.1kmlkm=10cm

1：25000二萬(wàn)五千分之一250m0.25km4cm

1：50000五萬(wàn)分之一500m0.5km2cm

1：100000十分之一1000m1km1cm

1：20000二十萬(wàn)分之一2000m2km0.25cm

1：1000000五十萬(wàn)分之一500m5km0.2cm

百萬(wàn)分之一1000010km0.1cm

第九節(jié)地圖的分幅和編號(hào)

對(duì)個(gè)確定的制圖區(qū)域，要將全區(qū)繪于?張圖f增大圖幅，這樣就不可能在一張圖紙上描繪

出來(lái)，而要分幅描繪，因此為便于編圖、印刷、保管、查詢(xún)、使用、必須研究地圖分幅與編號(hào)。

一、地圖的分幅

1、矩形分幅，一般按紙張和印刷機(jī)規(guī)格設(shè)計(jì)（全開(kāi)、對(duì)開(kāi)、四開(kāi)、八開(kāi)等）

優(yōu)點(diǎn)：圖幅之間結(jié)合緊密，便于拼接使用，保持圖面上圖形完整。

缺點(diǎn)：整個(gè)制圖區(qū)域只能一次投影完成

2.經(jīng)緯線(xiàn)分幅圖廓由經(jīng)緯線(xiàn)構(gòu)成，是當(dāng)前世界各國(guó)地形圖和小比例尺圖的主要形式。我國(guó)基

本比例尺地圖以經(jīng)緯線(xiàn)分幅，以1：100萬(wàn)地圖為基礎(chǔ)，按規(guī)定的經(jīng)差緯差劃分圖幅，使相鄰比例

尺地圖的數(shù)量成簡(jiǎn)單的倍數(shù)關(guān)系。

經(jīng)緯線(xiàn)分幅的優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)圖幅都有明確的地理概念，適用于很大區(qū)域范圍的地分幅，缺點(diǎn)，

經(jīng)緯線(xiàn)被描繪成曲線(xiàn)時(shí)，圖幅拼接不便，有時(shí)被改重要物體（如大城市的完整性，隨緯度增大，

面積縮小，圖幅不斷變小。

圖2-7北半球100萬(wàn)地形圖的分幅和編號(hào)

12

二、地圖編號(hào)

我國(guó)1：100萬(wàn)國(guó)際100萬(wàn)地圖即用此法分幅編號(hào)

1.行列式編號(hào)法刊號(hào)（橫）——行號(hào)（縱）相結(jié)合，亦有“行號(hào)一到號(hào)（如NJ-50）

北半球加N南加S

2.自然序數(shù)編號(hào)法分幅地圖從左f右，從上一下，排列編號(hào)。

3.行列一自然序數(shù)編號(hào)法將上二者結(jié)合起來(lái)如H-49-8

三、我國(guó)基本比例尺地圖分幅與編號(hào)見(jiàn)實(shí)習(xí)教材115

1.1：100萬(wàn)地圖的分幅編號(hào)經(jīng)差6。緯差4。

2.1：50萬(wàn)地形圖的分幅編號(hào)在1:100萬(wàn)基礎(chǔ)緯差<!>2°,經(jīng)差入3°分為4幅。

3.1：25萬(wàn)地形圖的分幅編號(hào)在1：50萬(wàn)基礎(chǔ)上，緯差1。經(jīng)差1°30'劃分為4

幅，即1幅1：100萬(wàn)圖，可分為16幅1：25萬(wàn)圖，J-50-B14]

注：1985年前為1:20分幅：在1:100萬(wàn)基礎(chǔ)緯差40',經(jīng)差入1°分為36幅。

4.1：10萬(wàn)地形圖的分幅編號(hào)在1：100萬(wàn)基礎(chǔ)上，按緯差20'經(jīng)差30'分幅即：1

幅1：100萬(wàn)圖劃分為144幅用自然序數(shù)法編號(hào)J-50-12

5.1：5萬(wàn)地形圖的分幅編號(hào)，在1：10萬(wàn)圓基礎(chǔ)上，按緯差10',經(jīng)差15'劃分為4幅,

以A、B、C、D表示，其圖叼在1：10萬(wàn)圖號(hào)后加號(hào)J-50-12-Bo

6.1：25萬(wàn)地形圖的分幅編號(hào)按緯差5'經(jīng)差7'30'分幅，每幅1：5萬(wàn)地形圖分為4

幅以1,2,3,4表示，編號(hào)1：5萬(wàn)圖后加1：2.5萬(wàn)代號(hào)。即:J-50-12-B-3

7.1：1萬(wàn)地形的分幅編號(hào)按緯差2'30"經(jīng)差3'45"分幅

每幅1：10萬(wàn)地形圖分為8列8行共64幅1：1萬(wàn)編號(hào)在1：10萬(wàn)圖后加上各自代號(hào)而

成：J-50-12-（24）

3r38,

(27)—

1U1171?,

圖2-81:50萬(wàn)、1:20萬(wàn)、1:10萬(wàn)地形圖的分幅和編號(hào)示例

思考題：

1.地球的形狀：其物理表面（水準(zhǔn)面）、數(shù)學(xué)表面（旋轉(zhuǎn)橢球體）有何不同，二者的差異是

什么？原因？

2.什么是投影？為什么要投影？投影的最高目標(biāo)是什么？

3.地球經(jīng)緯度與平面坐標(biāo)系的原理及其相互關(guān)系

4.投影變形的類(lèi)型與特點(diǎn)。

13

5.高斯--克呂格投影與墨卡托投影的變形性質(zhì)、變形分布及其應(yīng)用

6.為什么圓錐投影適用東西向延伸的區(qū)域？

7.制作地圖時(shí)投影選擇的基本原則。

8.高斯投影分帶與地圖編號(hào)

第三章地圖概括

第一節(jié)地圖概括的意義及其影響因素

一、地圖概括的概念、意義

地圖是將地理環(huán)境諸要素按一定的數(shù)學(xué)法則，運(yùn)用符號(hào)系統(tǒng)并經(jīng)地圖概括，縮繪于平面上的

圖形，以傳遞各種自然和社會(huì)現(xiàn)象的數(shù)量和質(zhì)量的時(shí)空分布規(guī)律及動(dòng)態(tài)變化。

1.地圖概括概念（catogrationgeneralization）

概括：就是采取簡(jiǎn)單扼要的手法，把空間信息（地球表面的信息）主要的本質(zhì)的數(shù)據(jù)提取后

聯(lián)系在一起，形成新的概念。又稱(chēng)制圖綜合，它是地圖編制中地圖內(nèi)容的原理和方法。它通過(guò)有

目的的取舍和簡(jiǎn)化，來(lái)分類(lèi)、化簡(jiǎn)、夸張、符號(hào)化。旨在表示制圖區(qū)域或制圖對(duì)象主要的、實(shí)質(zhì)

性的特征和分布規(guī)律。

取舍：就是從大量的客觀事物中選出最重要的事物表示于圖匕而舍去次要的事物。

化簡(jiǎn)：就是對(duì)客觀事物的形狀，數(shù)量和質(zhì)量特征的化簡(jiǎn)。包括形狀化簡(jiǎn)（去掉輪廓形狀的碎

部，以突出事物的總體特征）和數(shù)量和質(zhì)量特征的化簡(jiǎn)（即減少分類(lèi)和分級(jí)的數(shù)量，以縮減客觀

事物的差別），舉例：城市地圖、旅游地圖、沙漠地圖等。

取舍和化簡(jiǎn)不是任意的，而是根據(jù)地圖比例尺、用途和制圖區(qū)域的地理特征，對(duì)地圖上各要

素及共同內(nèi)在聯(lián)系加以分析研究，選取和強(qiáng)調(diào)主要的事物和本質(zhì)的特征，而舍去次要的事物和非

本質(zhì)的特征。

2.地圖概括的步驟

（1）分類(lèi)（2）化簡(jiǎn)（3）夸張（4）符號(hào)化

3.地圖概括與與分類(lèi)

比例概括：取決于地圖比例尺的概括

目的概括：考慮編圖目的及地物在圖上的地位和意義，有目的的選取和突出表現(xiàn)一些特征。

（1）比例概括：是由于地圖比例尺縮小，圖形隨之縮小后，有些圖形縮小到難以清楚地表達(dá)

出來(lái)，必須根據(jù)地圖縮小的程度進(jìn)行取舍和化簡(jiǎn)——主要考慮地圖比例尺進(jìn)行地圖概括。

比例概括方法：人工，半自動(dòng)（縮放儀、復(fù)印機(jī)縮放），計(jì)算機(jī)概括（目前計(jì)算機(jī)軟件可以支

持將簡(jiǎn)單圖形通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)概括，但復(fù)雜圖形只能通過(guò)“人機(jī)對(duì)話(huà)”系統(tǒng)進(jìn)行概括。）遙感地圖

可用“光學(xué)概括”。

（2）目的概括：是因?yàn)榈厍虮砻婵陀^事物的重要性并不完全取決于它的圖形大小，它的選取

和化簡(jiǎn)也不完全由比例尺決定，還需通過(guò)編圖者對(duì)其重要性的判斷來(lái)確定取舍或化簡(jiǎn)——主要考

慮編圖目的和反映的內(nèi)容的重要程度進(jìn)行地圖概括。

目的概括的方法，主要是“人工”和“人機(jī)對(duì)話(huà)”，在制圖概括時(shí)，比例概括和目的概括結(jié)合

使用。普通地圖：多用比例概括；專(zhuān)題地圖：多用目的概括

4.地圖概括的意義

地圖概括是地圖編制的重要環(huán)節(jié)，它在地圖編制中占有重要地位，各種圖（外業(yè)圖、內(nèi)業(yè)圖、

普通圖、專(zhuān)題圖）都少不了地圖概括過(guò)程，因此地圖概括的水平和質(zhì)量對(duì)地圖恰當(dāng)?shù)胤从掣鞯乩?/p>

要素的特征、分布規(guī)律與相互聯(lián)系，保證地圖質(zhì)量具有重要意義。

5.影響地圖概括的主要因素人的因素第一

地圖概括的程度主要取決于比例尺內(nèi)地圖用途，也受制圖對(duì)象分布規(guī)律與制圖后工作特點(diǎn)、

14

制作資料詳細(xì)程度等因素影響。一般說(shuō)，比例尺愈小，概括程度愈高。

?地圖比例尺——影響明顯

?地圖的用途

?地圖的主題——在專(zhuān)題地圖上表現(xiàn)特別明顯

?制圖對(duì)象分布規(guī)定和制作區(qū)域的地理特征

?符合的圖形尺寸

第二節(jié)地圖概括的基本方法

地圖內(nèi)容的取舍包括根據(jù)地圖用途確定地圖上所需要表示的內(nèi)容和指標(biāo)，也包括地圖上的點(diǎn)

狀、線(xiàn)狀地物與面狀細(xì)小圖廓的舍棄

1.選取的原則

①選取與地圖主題相關(guān)的內(nèi)容，舍去無(wú)關(guān)的內(nèi)容；

②選取反映地圖主題的主要類(lèi)別,舍去次要類(lèi)別；

③選取主要類(lèi)別中的主要事物，舍去已選取的類(lèi)別的次要事物.

2.選取的方法

①資格法，以一定的數(shù)量指標(biāo)或質(zhì)量，標(biāo)作為選取的資格。例規(guī)定，圖上河流長(zhǎng)度Nlcm,湖

泊面積》2mmz居民地人口》500人

②定額法，規(guī)定單位面積內(nèi)應(yīng)選取的事物總數(shù)量，例：圖上Idm?（平方分米）內(nèi)應(yīng)選取W

120160個(gè)居民地。

③根式定律法，德國(guó)F、Topfer提出，他認(rèn)為資料圖上某一要素轉(zhuǎn)到新編圖上時(shí)，其數(shù)量變

化與兩圖比例的分母的平方根有關(guān)：參見(jiàn)教材106Po

3.選取的順序

從整體到局部從主要到次要從高級(jí)到低級(jí)從大到小。

總之，選取時(shí)要從總體出發(fā)，按照先主要后次要，先高級(jí)后低級(jí)，先大后小的選取順序，最

后還要從整體上進(jìn)行分析，以保證制圖區(qū)域的總體特征反映制圖對(duì)象的主次關(guān)系。同時(shí)又要使地

圖內(nèi)容豐富，地圖負(fù)載量適當(dāng)，清晰易讀。

4.分類(lèi)（聚類(lèi)或分群過(guò)程）——空間數(shù)據(jù)的排序、分級(jí)或分群（定義）

?層次歸類(lèi)：每一個(gè)表示都有自己的分類(lèi)體系

?數(shù)量分級(jí)

?等級(jí)合并

?降維轉(zhuǎn)換：點(diǎn)狀符號(hào)（1維）面狀符號(hào)和線(xiàn)狀符號(hào)（2維）

5.簡(jiǎn)化的原則

1.質(zhì)量特征的化筒：主要在于由表示單個(gè)地物過(guò)渡到表示地物的集合，由表示低級(jí)分類(lèi)等級(jí)

過(guò)渡到表示高級(jí)分類(lèi)等級(jí)，即按事物的性質(zhì)合并類(lèi)型或高級(jí)相近的事物用概括的分類(lèi)代替詳細(xì)的

分類(lèi)。

2.內(nèi)容化簡(jiǎn)：包括質(zhì)量特征和數(shù)量特征的概括，線(xiàn)狀與面狀圖形的簡(jiǎn)化。數(shù)量特征的化簡(jiǎn)：

主要在于擴(kuò)大數(shù)量的級(jí)差，減少級(jí)數(shù)，對(duì)數(shù)量指標(biāo)低于規(guī)定的事物不予表示。

3.形狀化簡(jiǎn)：線(xiàn)狀與面狀圖形的化簡(jiǎn)主要在于刪剪次要彎曲和細(xì)節(jié)，保留主要彎曲的基本特

征，必要時(shí)可適當(dāng)夸大或位移，但須保持平面幾何圖形的相似性和面積對(duì)比的大體一致，以保留

事物所固有的、典型的特征。

化簡(jiǎn)的方法：刪除、夸大和合并

刪除——就是去掉因比例尺縮小而無(wú)法清楚表示的碎部。如河流、居民地的小彎曲。

夸大——在刪除小彎曲的同時(shí)，適當(dāng)夸大其中某些小彎曲，以顯示彎曲特征。

合并——將鄰近的間隔小到難以區(qū)分的同類(lèi)事物的圖形加以合并，以表示出事物的總體特征。

15

第三節(jié)地圖概括的現(xiàn)代發(fā)展

計(jì)算機(jī)制圖使現(xiàn)代地圖編制正更多的撰脫手工勞動(dòng).

1.早期的機(jī)助制圖（道路拉斯算法）

是為空間數(shù)據(jù)點(diǎn)和面的處理，利用點(diǎn)的刪除構(gòu)成圖形。曲面擬合也等用于等值線(xiàn)概括模糊

綜合評(píng)判方法計(jì)算地物的評(píng)判值，改進(jìn)了等比數(shù)列法。

圖論計(jì)算節(jié)點(diǎn)和邊的強(qiáng)度值，對(duì)線(xiàn)劃地物概括有相應(yīng)幫助。

分形方法：（70年代中期創(chuàng)立）：通過(guò)自相似性的研究和計(jì)算，可認(rèn)為保持線(xiàn)狀符號(hào)的分維數(shù)

是地圖概括的準(zhǔn)則——評(píng)價(jià)比圖的方法。

2.近年地圖概括已出現(xiàn)了自動(dòng)、半自動(dòng)概括系統(tǒng)，一些GIS軟件可提供概括功能。

第四章地圖的語(yǔ)言——地圖符號(hào)

地圖是?種信息的傳輸媒體，地圖語(yǔ)言則是地圖作為信息傳輸工具（媒體）不可缺少的媒介。

地圖語(yǔ)言包括：①地圖符合及其系統(tǒng)——“讀”“寫(xiě)”功能，圖解語(yǔ)言；（最重要的語(yǔ)言?xún)?nèi)容）

②地圖色彩：③地圖注記；④“影象”和裝飾圖案（雖不屬地圖符號(hào)的范疇，但也是語(yǔ)言不可缺

少的部分）。

第一節(jié)地圖符號(hào)及其系統(tǒng)

一、地圖符號(hào)及其作用：

1.地圖符號(hào)：

①幾何圖形（點(diǎn)、線(xiàn)、面狀符號(hào)）②地圖色彩③地圖注記④影象及裝飾圖案。地圖內(nèi)容各要

素的空間位置、大小及其數(shù)量、質(zhì)量特征，是通過(guò)不同顏色的點(diǎn)、線(xiàn)兒何圖形來(lái)表達(dá)的。這些形

狀、大小、顏色不同的點(diǎn)、線(xiàn)、幾何圖形或文字的結(jié)合稱(chēng)為地圖符號(hào)系統(tǒng)。

1）單