新编地图学教程

新编地图学教程

第一章导论

1.1地图的基本特征和定义

地图所具有的基本特征，都可以概括为四个方面：数学法则、地图概况、符号系统、地理信息载体。

地图必须遵循一定的数学法则

地图必须经过科学概括

地图具有完整的符号系统

地图是地理信息的载体

1.1地图的功能

1地图的认知功能

2地图的模拟功能

3地图信息的载负功能

4地图的传递功能

1.2地图的构成要素

地图的构成要素有：图形要素、数学要素、辅助要素及补充说明。

2.1地图学的定义

地图学是以地理信息可视化为核心，探讨地图的理论实质、制作技术和使用方法的综合性科学。

2.2地图德的成图方法

现代地图的生产，可分为实测地图和编绘成图两类。

实测地图又可分为野外地形测图和摄影测量成图两种。

编绘成图又可分为常规编图、遥感制图、数字制图。

2.3地图学与相关学科的关系

地球空间信息学是利用各种现代化方法来采集、量测、分析、存贮、显示、传播和应用于地理和空间分布有关的数据的一门综合和集成的信息科学和产业实体，是测量学、地图学、遥感学、计算机图形学、卫星定位技术、专家系统与现代通讯技术等的有机结合。

4.2地图的应用：1经济建设、2科学研究、3国防建设、4政治活动、文化教育、日常生活4.3地图的类型

1按地图的图型分类。有普通地图与专题地图济一般特征的地图，它并不偏重某个要素。普通地图按内容的概括程度，区域及图幅的划分状况等分为地形图和地理图。专题地图是着重表示一种或几种主体要素及它们之间互相关系的地图。

2按比例尺分类。按比例尺的大小可将地图分为大、中、小三类：大于1：10万比例尺的地图，称大比例尺地图。小于1：10万二大于1：100万比例尺的地图，称中比例尺地图。小于1：100万比例尺地图，称小比例尺地图。

3按区域分类

按区域及范围从整体到拒不从达到小进行分类可以包括多个层次：

（1）星球图、地球图；

（2）世界图、大洲图、大洋图、半球图；

（3）国家图以及下属的一级行政区二级行政区以及更小的行政区域地图。；

（4）局部区域图：海洋图、海湾图、流域图。

4按地图的视觉化状况分类，可有实地图与虚地图。

5按地图的瞬时状态分类，可有静态地图和动态地图。

6按地图维数分类，可有平面图形及立体图形。

7按其他指标分类，可按用途、语言种类、出版和使用方式、感受方式、历史年代分为多种地图。

第二章地图的数学基础

§3地图投影

地图投影的实质，是通过一定的数学法则使球面坐标和平面坐标（或极坐标）建立起一对一的函数关系。

水准面——静止而不流动的水面上每一个分子各自受到重力作用；在重力位相同时这些水分子便流动而成静止状态，形成一个重力等位面。这个面称为水准面

大地水准面——是由静止海水面向大陆延伸所形成的不规则的封闭曲面。

研究大地水准面的意义，主要在于以下几个方面：

1. 由略微不规则的大地水准面包围的大地体，是地球形状的极近似。

2. 由于大地水准面包围的大地体表面存在一定的起伏波动，对大地测量学或地球物理

学可应用重力场理论进行研究。

3. 由于大地水准面是实际重力等位面，因此人们才有可能通过测量仪器，获得相对于

似大地水准面的高程。

我国的1954年北京坐标系采用1940年克拉索夫斯基椭球体参数，1980年西安坐标系采用1975年IUGG（国际大地测量与地球物理联合会）椭球体参数，而全球定位系统则采用WGS-84（世界大地坐标系统，G873）椭球体参数。

地理坐标系统中的经纬度的三种提法：天文经纬度、大地经纬度、地心经纬度1980年大地坐标系的大地原点，设在我国中部西安市附近的泾阳县境内。

大地控制网简称大地网，由平面控制网和高程控制网组成。

平面控制网一般可由三角测量或导线测量完成。

1956黄海高程系，水准原点高程H=72.289m

1985国家高程系，水准原点高程H=72.2604m

我国国家测绘管理部门，根据统一确定的高程起算基准面，在全国布设了一、二、三、四等水准网，以此作为全国各地实施高程测量的控制基础。

全球定位系统（GPS）

——是以人造卫星为基础的无线电导航系统，可提供高精度、全天候、实时动态定位定时及导航服务。

卫星定位的技术优势在于：

1) 观测点之间无需通视，

2) 提供3维坐标，在测定平面位置的同时测定观测点的大地高程；

3) 定位精度高，

4) 观测时间短，不超过20km的基线定位只需几分钟，而常规的基线定位需1-3h；

5) 全天候作业，一般不受天气状况的影响。

6) 操作简便，卫星捕获和跟踪观测由设备自动完成，仪器体积小，携带方便。地图投影的变形

GPS卫星导航系统，包括三个部分：GPS卫星星座（空间部分）、地面监控系统（地面控制部分）和GPS信号接收机（用户设备部分）。

1．

2．

3．GPS卫星星座（空间部分）——它由24颗卫星成，分布在20200km高空6个等间隔的轨道上，各轨道间交角为60°，同一轨道上分布有4颗卫星。GPS地面监控系统（地面控制部分）——包括1个主控站、3个注入站、5个监测站。GPS信号接收机（用户设备部分）

1) 按照接收载波的能力划分

a) 双频接收机

b) 单频接收机

2) 按照功能划分

a) 大地测量型接收机

b) 导航型动态接收机

提高GPS接收精度的方法

1．开发差分GPS定位技术

2．开展网络实时动态（RTK）定位技术

数据类型

定性数据表示空间或时间上事物在性质上的差异，不考虑它的数量变化。

定量数据则是用可计数的值表示某一事物。

自然资源数据包括：位置、气候、地势、地质、水文、土壤、植被等所有表征自然资源与环境的数据。

社会-经济资源中最典型的是定期的人口普查、经济普查成果。

空间数据可从三个方面表述即：空间、时间和属性。

定性数据转换成定量数据

1. 有序数据转换

2. 二值数据转换

数据分布的量表

根据被处理数据的属性，量表法可分为：定名、顺序、间距和比率四种。

1.定名量表

定名采用众数是最佳的数学统计量，它是一个群体中出现频率最高的类别。

2．顺序量表

它是将数据组按顺序排列，其结果没有绝对的零值。

顺序量表的运算方法是选择中位数，并以四分位法研究数据的排列位置或编号的离差。3.间距量表

采用间距量表可以区分空间数据的差别，常用的统计量是算术平均值，而描述数据的平均值离散度是标准差。

4.比率量表

比率量表和间距量表一样，按数据的间隔排序，但呈比率变化，从绝对零值开始并能执行各种算术运算。

地图投影变形

长度（距离）、角度（形状）、面积

地图投影的分类

A. 按地图投影的构成方法分类

1．几何体影

a) 方位投影

b) 圆柱投影

c) 圆锥投影

2．非几何体影

a) 伪方位投影

b) 伪圆柱投影

c) 伪圆锥投影

B. 按投影变形性质的分类

等角投影、等积投影、任意投影

（一）．墨卡托投影是等角圆柱投影