地图学第1章-绪论.ppt
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1、地图学第1章-绪论联系方式办公室:办公室:遥感楼遥感楼4 42020房间房间E-mail: Tel:6276 5864(O)欢迎同学们以各种形式与老师沟通交流欢迎同学们以各种形式与老师沟通交流2 2地图学与测量学的关系地图学与测量学的关系地图学与测量学是两门关系非常密切的学地图学与测量学是两门关系非常密切的学科,科,没有精确的测量就没有精确的地图没有精确的测量就没有精确的地图没有精确的测量就没有精确的地图没有精确的测量就没有精确的地图,而地,而地图是记录空间信息的最佳手段和认识客观世界图是记录空间信息的最佳手段和认识客观世界的重要工具。的重要工具。测测量量绘绘图图测测测测 绘绘绘绘6 6学习本
2、课程的目的地图学是地理信息科学的基础性学科之一。地图学是地理信息科学的基础性学科之一。通过本课程的学习,使大家掌握地图学的基本理通过本课程的学习,使大家掌握地图学的基本理论、方法和技术,使学生具有一定的地图制图与论、方法和技术,使学生具有一定的地图制图与运用地图的能力。运用地图的能力。掌握解读地图的密码地图制作原理、技术与使用方法地图制作原理、技术与使用方法没有无用的知识,只有不会使用的知识。在涉及地球没有无用的知识,只有不会使用的知识。在涉及地球的工作和生活中想不到地图,只能说明你不理解地图。的工作和生活中想不到地图,只能说明你不理解地图。7 7教学内容与进度上课学时(上课学时(44)讲授(
3、)讲授(36)+实习实习(8)第一章:绪论第一章:绪论 (5)第二章:地球及地球坐第二章:地球及地球坐标标系系 (3)第三章:地第三章:地图图投影投影 (8)第四章:地理信息第四章:地理信息综综合合 (4)第五章:第五章:地图图形设计地图图形设计 (4)第六章:第六章:地理特征的符号化地理特征的符号化 (5+1*)第七章:第七章:地图生产地图生产过程过程与技术与技术(4)第八章:地图应用第八章:地图应用 (4+2*+2*+2*)*表示实习表示实习教学形式、考试与实习考试成绩考试成绩:实习(实习(30%30%)期末闭卷考试()期末闭卷考试(70%70%)教学形式:教学形式:课堂讲授实习课堂讲授实
4、习1)地图投影建立与变形分析)地图投影建立与变形分析(10)2)专题数据处理与计算机制图)专题数据处理与计算机制图(10)3)地形图阅读与分析)地形图阅读与分析(10)实实习习9 9教材与主要参考文献教材:焦健等,地图学,北大出版社,教材:焦健等,地图学,北大出版社,20052005年年其他参考文献其他参考文献1 1)王家耀等,地图学原理与方法,科学出版社,)王家耀等,地图学原理与方法,科学出版社,20062006年年2)马耀峰)马耀峰等,地图学原理等,地图学原理.科学出版社,科学出版社,2002004 4年年 3 3)祝国瑞等,地图学,武汉大学出版社,)祝国瑞等,地图学,武汉大学出版社,20
5、042004年年4 4)A.A.Robinson Robinson et et alal,Elements Elements of of Cartography(6Cartography(6thth ed.)ed.),John Wiley&Sons,1995John Wiley&Sons,19951010如何学好该课程?掌握课程的框架结构,弄清楚各章节之间掌握课程的框架结构,弄清楚各章节之间的关联关系。的关联关系。掌握基本概念和方法,着重于理解。掌握基本概念和方法,着重于理解。注重实习环节,将理论与实践相结合。注重实习环节,将理论与实践相结合。学而不思则罔,思而不学则殆学而不思则罔,思而不学则
6、殆1111第第1 1章章绪绪 论论1地图的基本概念地图的基本概念2地图成图的基本方法地图成图的基本方法3地图学及技术变革对其的影响地图学及技术变革对其的影响本章内容本章内容13131地图的基本概念地图的基本概念1.1.地图的基本特征与功能地图的基本特征与功能2.2.地图的构成要素地图的构成要素 3.3.地图的分类地图的分类1414本节需解决的问题本节需解决的问题什么是地图?它有哪些基本特性?什么是地图?它有哪些基本特性?地图有哪些作用?地图有哪些作用?地图有哪些种类?其地图有哪些种类?其共性共性是什么?是什么?1515地图有什么作用地图有什么作用定位定位找路找路定向定向量测量测装饰装饰发现地学
7、规律发现地学规律1地图的基本概念1616生生活活中中地地图图随随处处可可见见1717地图有什么作用地图有什么作用1地图的基本概念大陆漂移学说诞生大陆漂移学说诞生101101周年周年1818曾广泛使用过的地图定义曾广泛使用过的地图定义 地图是地球表面在地图是地球表面在平面平面上的缩小上的缩小图形图形(早期)(早期)地图是对空间环境诸要素按照一定的地图是对空间环境诸要素按照一定的数学法则数学法则,运用运用地图符号地图符号并经过并经过地图概括地图概括缩绘于缩绘于平面平面上的图上的图形,以传递各种自然和社会现象的数量与质量的形,以传递各种自然和社会现象的数量与质量的空间分布和联系以及随时间的发展变化空
8、间分布和联系以及随时间的发展变化.(张力果(张力果等,等,19901990)现现行行的的有有关关地地图图的的定定义义基基本本都都是是从从地地图图的的基基本本特征、地图的功能或者两方面结合进行的。特征、地图的功能或者两方面结合进行的。1919地图学的基础理论地图学的基础理论地图是经过取舍和概括的图形制图综合制图综合地图是通过符号系统表示的图形地图符号地图符号地图的基本特征地图学基础理论地图是按照一定的数学法则建立的图形地图投影地图投影2020疑问疑问地图必须遵循一地图必须遵循一定的数学法则定的数学法则地图必须经过科地图必须经过科学概括学概括地图具有完整的地图具有完整的符号系统符号系统 景区向导图
9、景区向导图手绘草图手绘草图拓扑地图拓扑地图铁路路线图铁路路线图遥感影像遥感影像心像地图心像地图?2121风景区向导图风景区向导图手绘旅游图手绘旅游图图图上上各各点点坐坐标标与与其其所所对对应应的的地地理理坐坐标标之之间间没没有有明明确确或已知的数学转换关系。或已知的数学转换关系。2222拓扑地图拓扑地图图图上上各各点点坐坐标标及及其其对对应应的的地地理理坐坐标标之之间间并并没没有有明明确确或或已已知知的的数数学学转转换换关系。关系。2323图上内容可不以线划符号为主;可以不采用抽象的线划符号。三维立体地图三维立体地图三维遥感影像地图三维遥感影像地图2424Map-like presentati
10、ons 准地图现现实实社社会会中中存存在在着着各各式式各各样样不不满满足足传传统统地地图图定定义义条条件件但但满满足足某某些些特特殊殊用用途途和和使使用用者者的的产产品品,它它们们与与“正正统统地地图图”一一样样,都都以以可视的形式表达和传递着空间地理信息可视的形式表达和传递着空间地理信息。map-likepresentations,即即与与地地图图表表达类似的产品,有人称之为达类似的产品,有人称之为“准地图准地图”。2525法国人口地图法国人口地图2626在在过过去去这这类类地地图图的的制制作作成成本本较较高高,难难度度大大,发发行行量量较较小小,它它们们的的作作用用远远不不能能与与“正正统
11、统地地图图”相相提提并并论论;而而且且由由于于普普遍遍缺缺乏乏图图上上量量算算的的可可能能性性,这这类类地地图的科学价值也很有限。图的科学价值也很有限。然然而而,计计算算机机地地图图制制图图技技术术的的发发展展使使得得这这类类地地图图目目前前在在数数量量、表表现现风风格格以以及及应应用用范范围围上上已已远远远远超超越越了严格意义上的地图。了严格意义上的地图。现现在在若若仍仍将将这这类类图图排排斥斥在在地地图图之之外外,显显然然不不符符合合社会潮流的发展,是对地图学发展的自我限制。社会潮流的发展,是对地图学发展的自我限制。2727那么,地图的本质特征究竟是什么?那么,地图的本质特征究竟是什么?地
12、图学界自身也没有对此进行过深入系统的研地图学界自身也没有对此进行过深入系统的研究,对地图定义的限制太多(学院派观点)。究,对地图定义的限制太多(学院派观点)。当新技术涌来之时,就可能不能及时应对,丢当新技术涌来之时,就可能不能及时应对,丢掉了研究与实践的阵地。掉了研究与实践的阵地。某些经典的某些经典的GISGIS教材中,批评地图是静态的、教材中,批评地图是静态的、二维的、信息量少、二维的、信息量少、故而提出一些所谓新故而提出一些所谓新的理论。的理论。28281-1.地图的基本特征地图的基本特征地图与客观世界存在着一对一的位地图与客观世界存在着一对一的位置变换关系置变换关系 地图是对地理世界的抽
13、象与概括地图是对地理世界的抽象与概括 地图具有可视化特点地图具有可视化特点 2929地图与客观世界存在着地图与客观世界存在着一对一的位置变换关系一对一的位置变换关系比例变换比例变换(恒定或恒定或可变比例尺可变比例尺)地图投影变换地图投影变换-球面到平面球面到平面几何位置的精几何位置的精确变换确变换,可进行精确的图上量测。,可进行精确的图上量测。任意变换任意变换-几何位置非精确的变换几何位置非精确的变换 ,不,不能进行精确的图上量测,如拓扑地图、手绘能进行精确的图上量测,如拓扑地图、手绘地图。地图。3030恒定比例尺地图恒定比例尺地图城市城市A城市城市B双焦点变主比例尺地图双焦点变主比例尺地图图
14、图幅幅内内主主比比例例尺尺不不再再恒恒定定,可可具具有有多多重重主主比比例例尺尺,可可对对某某些些指指定定区区域域放放大大以以及及毗毗连连区区域域缩缩小小表表示示单单/多焦点地图。多焦点地图。单焦点变比例尺地图单焦点变比例尺地图3232地图投影地图投影位置精确变换位置精确变换地图是对地理世界的抽象与概括 地地图图是是以以缩缩小小了了的的形形式式反反映映客客观观世世界界,所所以以存存在在繁繁多多地地理理事事物物与与地地图图清清晰晰易易读读要要求求的的矛矛盾盾。问问题题的的解解决决要要运运用用制制图图综综合合理理论论,对对制制图图对对象象所所进进行行抽抽象象与与概概括括,保保留留、突突出出或或简简
15、化化某某些些重重要要或或具具有有本本质质特特征征的的地地理理现现象象,舍舍去去一一些些次次要要内内容容,从从而而使使地地图图既既清清晰晰易易读读又能明显地反映空间事物分布的规律性。又能明显地反映空间事物分布的规律性。3434经过与未经过制图综合的结果比较经过与未经过制图综合的结果比较 3535比例综合与目的综合地图对客观世界的抽象与概括,同时存在着客观与主观两种情形。比例综合比例综合受地图比例尺的限制。随着比例尺的缩小,一些要素或细节无法依比例表现出来,从而造成空间要素的机械舍去或简化。目的综合目的综合是指人为地、有意识地保留、突出或舍去一些要素或细节,表达了制图者对客观环境的认识。制图者对客
16、观世界有着正确的认识,通过地理信息综合,在地图就能突出表现空间事物的本质与规律性,从而使地图具有一览性。不同的目的、观点、认识、立场甚至利益,都会造成地图表现与实际情况不同甚至歪曲的情形。从这一点上讲,地图是一种思维产品。3636地地图图对对客客观观世世界界的的抽抽象象与与概概括括尤尤其其是是主主观观抽抽象象与与概概括括,使使得得地地图图读读者者能能“在在新新的的见见解解下下来来观观察察世世界界(高高俊俊,19861986)”,这这是是线线划划地地图图经经久久不不衰衰的的重重要要原原因因,也也是是线线划划地地图图与与风风景景照照片片、航航空空影影像像、卫卫星星影影像像区区分分的的重重要要标标准
17、准之之一一。当当影影像像被被加加注注了了地地理理名名称称、不不可可见见的的要要素素(如如境境界界线线等等)、按按某某种种指指标标进进行行了了分分类类等等,或或者者说说加加入入了了人人的的认认知知,此此时时的的影影像就可认为是地图。像就可认为是地图。地地图图对对地地理理世世界界的的可可视视表表达达,不不仅仅是是描描述述性性的的,而且应该是解释性的。而且应该是解释性的。地图具有可视化特点地图具有可视化特点 可视化的表现形式是多样的而且含义广泛,线划可视化的表现形式是多样的而且含义广泛,线划符号是最常见的表现形式,但是平面或立体、静符号是最常见的表现形式,但是平面或立体、静态或动态、纸质或电子的图形
18、与图像等也是可视态或动态、纸质或电子的图形与图像等也是可视化表现的手段。地图是一种关于空间环境的化表现的手段。地图是一种关于空间环境的视觉视觉产品,它也具有多种可视化表现形式产品,它也具有多种可视化表现形式,而且随着,而且随着科技的发展,各种新颖的地图形式不断地涌现。科技的发展,各种新颖的地图形式不断地涌现。具有可视化特点的地图,直观形象,符合人们对具有可视化特点的地图,直观形象,符合人们对空间事物的图解感受功能。空间事物的图解感受功能。3939地图可视化形式地图可视化形式 空间信息连续多尺度可视表达空间信息连续多尺度可视表达尽尽管管Google Earth 是是否否是是地地图图有有争争议议,
19、但但其其逼逼真真的的连连续续多多尺尺度度的可视显示,让我们看到了地图显示和使用方式的发展趋向。的可视显示,让我们看到了地图显示和使用方式的发展趋向。4040地图可视形式地图可视形式 全景地图全景地图地地图图上上定定点点位位置置周周边边事事物物的的全全方方位位浏浏览览,由由二二维维变变为为三三维维,可可读性增强。读性增强。4141地图中用得最多的视觉表现形地图中用得最多的视觉表现形式是式是线划图形符号线划图形符号,它们往往,它们往往由不同形状、不同尺寸或不同由不同形状、不同尺寸或不同颜色的点状、线状和面状符号颜色的点状、线状和面状符号所组成。所组成。在地图上还有一些起说明作用的文字和数字,称在地
20、图上还有一些起说明作用的文字和数字,称为为地图注记地图注记,它们也是地图的重要组成部分。就,它们也是地图的重要组成部分。就功能而言,注记与符号有着相似的特点,因此人功能而言,注记与符号有着相似的特点,因此人们一般将地图注记也纳入地图符号的范畴。们一般将地图注记也纳入地图符号的范畴。地图符号与文字和自然语言的功能一样,它是以地图符号与文字和自然语言的功能一样,它是以“图形语言图形语言”传递着空间信息,所以有人将地图传递着空间信息,所以有人将地图符号系统称为符号系统称为地图语言地图语言。4343现代地图已不局限于图形符号这个单一的视觉表现代地图已不局限于图形符号这个单一的视觉表现形式,影像、动画、
21、视频等也是常见的可视化现形式,影像、动画、视频等也是常见的可视化手段。手段。影像影像是用连续变化的颜色或灰度表示某些是用连续变化的颜色或灰度表示某些制图对象的方法,制图对象的方法,多媒体地图多媒体地图是一种集文本、图是一种集文本、图形、图像、动画、视频、音频等形式全方位生动形、图像、动画、视频、音频等形式全方位生动表现制图对象的新型地图。表现制图对象的新型地图。北京公主坟立交桥北京公主坟立交桥北京沙河地区北京沙河地区随着科技的发展,新的可视化形式还会随着科技的发展,新的可视化形式还会出现,所以理解地图的可视化特点,应该出现,所以理解地图的可视化特点,应该从更广泛的意义上去理解,而不能片面和从更
22、广泛的意义上去理解,而不能片面和狭隘地认为只有可视化形式为线划图形符狭隘地认为只有可视化形式为线划图形符号的才是地图。号的才是地图。地形测绘地形测绘影像测绘影像测绘遥感影像等将在地图学中发挥越来越大的作用遥感影像等将在地图学中发挥越来越大的作用45451-2.地图的基本功能地图的基本功能地图的模拟功能地图的模拟功能地图的信息载负与传输功能地图的信息载负与传输功能地图的认知工具功能地图的认知工具功能 4646地 图 的 模 拟 功 能根根据据模模型型论论理理论论,当当一一个个系系统统与与另另一一个个系系统统,在在某某些些性性质质方方面面可可以以建建立立起起某某种种相相似似性性,那那么么二二者者之
23、之间间就就存存在在着着原原型型与模型的关系。与模型的关系。地图是客观世界的模型,通过对模地图是客观世界的模型,通过对模地图是客观世界的模型,通过对模地图是客观世界的模型,通过对模型的研究以取代对原型的研究。型的研究以取代对原型的研究。型的研究以取代对原型的研究。型的研究以取代对原型的研究。4747地图模型的形式具有多样性地图模型的形式具有多样性客观存在的模型客观存在的模型,如符号模型如符号模型可量测、分析、规划;可量测、分析、规划;适合人的感受能力。适合人的感受能力。概概念念模模型型物物质质模模型型是对客观存在的特征和变化规律是对客观存在的特征和变化规律的一种科学的抽象;的一种科学的抽象;可用
24、以分析规律,认识世界可用以分析规律,认识世界4848地图的信息载负与传输功能信信息息是是事事物物存存在在方方式式或或运运动动状状态态的的表表述述,是是客客观观存存在在与与知知识识的的中中间间媒媒介介,它它存存在在于于一一定定的的介介质质中中,可可以以能能被被复复制制和和传传递递,并并且且可可以以被被人人感感受受、理解和利用。理解和利用。地图是空间信息的载体和传输通道地图是空间信息的载体和传输通道地图是空间信息的载体和传输通道地图是空间信息的载体和传输通道4949使使用用地地图图时时,地地图图信信息息得得到到了了传传递递。地地图图信信息息传传递递过过程程与与电电讯讯传传输输相相似似,制制图图者者
25、是是信信息息的的发发送送者者,他他将将空空间间信信息息可可视视化化(编编码码)后后,通通过过地地图图(信信道道)传传递递给给用用图图者者(接接收收者者),用用图图者者通通过过对对地地图图的的分分析析解解译译(解解码码),获得对客观世界的认识。获得对客观世界的认识。制图者制图者地图地图用图者用图者5050地地图图上上能能够够容容纳纳和和存存储储的的信信息息量量是是巨巨大大的的,主主要要是是由由地地图图信信息息结结构构特特点点所所决决定定的的。地地图图信信息息由由直直接接信信息息与与潜在信息两部分构成。潜在信息两部分构成。直直接接信信息息是是指指由由地地图图符符号号所所明明确确定定义义了了的的信信
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