最新地圖學(xué)復(fù)習(xí)資料整理

1、一、地圖的基本特征（一）地理信息的載體（二）數(shù)學(xué)法則的結(jié)構(gòu) （三）有目的的圖形概括（四）符號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)用（一）地理信息的載體 地圖容納和儲(chǔ)存了數(shù)量巨大的信息，而作為信息的載體，可以是傳統(tǒng)概念上的紙質(zhì)地圖、實(shí)體模型、可以是各種可視化屏幕影像、聲像地圖，也可以是觸覺地圖。 地圖能夠存儲(chǔ)數(shù)量巨大的地理信息,以表達(dá)它的空間結(jié)構(gòu)和時(shí)間序列變化,以及各現(xiàn)象間的相互聯(lián)系.(二) 數(shù)學(xué)法則的結(jié)構(gòu)比例尺、地圖投影、各種坐標(biāo)系統(tǒng)就構(gòu)成了地圖的數(shù)學(xué)法則。 (三)有目的的圖形概括地圖上所表示的是在大量的地理信息中，根據(jù)應(yīng)用需要選取最主要的信息加以處理，并經(jīng)過人類的思維與加工即制圖綜合形成地圖。這種經(jīng)過分類、簡化、夸張和

2、符號(hào)化，從地理信息形成地圖信息的過程就是地圖概括。它反映了人們對(duì)所選取地理信息內(nèi)在的、本質(zhì)的特征及聯(lián)系的認(rèn)識(shí)?？s小了的地圖不可能容納地面所有的現(xiàn)象。一覽性 制圖綜合（概括） 兩次抽象：符號(hào)化過程和 選取和概括（比例尺縮?。?(四) 符號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)用 把制圖對(duì)象的地理位置及范圍，質(zhì)量和數(shù)量特征，時(shí)-空分布規(guī)律與相互關(guān)系，用十分概括與抽象的符號(hào)加以表示。作為對(duì)客觀事物的抽象表示-符號(hào)，不僅可以是圖形，還可以廣義的理解為文字注記和數(shù)字形式。 直觀性 地圖語言(符號(hào) 注記 顏色)優(yōu)點(diǎn)：（1）圖形簡化、清晰、易 （2）表達(dá)靈活： 依比例表示：雙線河、 不依比例表示：單線河。 可表示實(shí)地形體小但意義重大物體

3、 （3）表示物體的質(zhì)量和數(shù)量特征： 河流深度、湖水性質(zhì)等：符號(hào)形狀、大小、 顏色 （4）表示地面上受遮蓋的物體； （5）無形的自然和社會(huì)現(xiàn)象：境界、太陽輻射二、地圖的定義 地圖是依據(jù)特定的數(shù)學(xué)法則，通過科學(xué)的概括，并運(yùn)用符號(hào)系統(tǒng)將地理信息表示在一定載體上的圖形，以傳遞客觀現(xiàn)象的數(shù)量、質(zhì)量特征在空間和時(shí)間上的分布規(guī)律和發(fā)展變化。第2節(jié) 地圖的功能和分類（一）地圖信息的載負(fù)功能（二）地圖的傳遞功能 （三）地圖的模擬功能 （四）地圖的認(rèn)知功能 一、地圖的功能（一）地圖信息的載負(fù)功能地圖信息：指地圖上的符號(hào)及其組合所代表的內(nèi)容、意義和觀念直接信息：圖形符號(hào)直接表示的顯性地理信息。(地圖上表示的地理信息

4、，如道路、河流網(wǎng)、居民點(diǎn)等用圖形符號(hào)直接表示；)間接信息：經(jīng)解譯、分析才能獲得的內(nèi)在聯(lián)系或隱含規(guī)律信息。(經(jīng)過分析解譯而獲得有關(guān)現(xiàn)象或物體規(guī)律的信息)（二）地圖的傳遞功能（三）地圖的模擬功能模型與它表示的對(duì)象具有相似性，模型可以有物質(zhì)模型與概念模型之分。物質(zhì)模型:因?yàn)榈貓D特別是表示各種基本地理要素的普通地圖，可以直觀地感受到是制圖區(qū)域的一種實(shí)體模型。概念模型是對(duì)實(shí)體的一種概括與抽象，它又可分為形象模型與符號(hào)模型。地圖兼具這兩方面的特點(diǎn)，被視為是一種形象-符號(hào)模型。 形象模型是運(yùn)用思維能力對(duì)客觀存在進(jìn)行的簡化與概括； 符號(hào)模型是運(yùn)用符號(hào)和圖形對(duì)客觀存在進(jìn)行簡化和抽象的過程。作為一種時(shí)空模型，地圖

5、在科學(xué)預(yù)測(cè)中發(fā)揮重要作用，如氣象預(yù)報(bào)、災(zāi)害性要素的變遷及過程預(yù)測(cè)。（四）地圖的認(rèn)知功能空間認(rèn)知:空間的位置、范圍、格局、相互關(guān)系及其變化。 圖形認(rèn)知:地圖信息的質(zhì)量特征和數(shù)量特征，在分布規(guī)律與區(qū)域差異上的認(rèn)知。作為表達(dá)空間現(xiàn)象一種主要的圖形形式，它的認(rèn)知功能表現(xiàn)在許多方面：（1）可以組成整體、全局的概念，也就是確立地理信息明確的空間位置。例如我國的各民族的區(qū)域分布十分分散，依靠語言或文字描述，無法構(gòu)成整體分布狀況的概念，而通過繪制“中國民族區(qū)域分布圖”則能圓滿地解決問題。（2）獲得物體所具有的定性及定量特征。提供空間分布物體和現(xiàn)象的尺寸、維數(shù)、范圍等概念，形成正確的對(duì)比概念、圖形感受及制圖對(duì)象

6、空間立體分布和時(shí)間過程變化。（3）建立地物與地物或現(xiàn)象與現(xiàn)象間的空間關(guān)系。（4）易于建立正確的空間圖像。二、地圖的類型 （一）按尺度分：大比例尺、中比例尺和小比例尺地圖。 （三）按地圖的圖型分:分為普通地圖與專題地圖。（五）按其他指標(biāo)的分類 （一）按尺度分：大 （比例尺大于等于110萬）中 （比例尺在1 10萬1 100萬）小 （比例尺小于等于1 100萬）（三）按地圖的圖型分：普通地圖:地形圖,地理圖 專題地圖: 自然,社會(huì)經(jīng)濟(jì)（五）按其他指標(biāo)的分類 心象地圖（mental map）虛地圖實(shí)地圖第3節(jié) 地圖的歷史與現(xiàn)代發(fā)展地圖發(fā)展的四個(gè)階段 古代地圖中世紀(jì)西方黑暗時(shí)代和我國的地圖傳統(tǒng)地理大發(fā)

7、現(xiàn)帶來的測(cè)繪進(jìn)步信息時(shí)代的 地圖進(jìn)展一、古代地圖制作的成就東西方地圖產(chǎn)生原因差異：l 古希臘 地中海貿(mào)易和戰(zhàn)爭 l 古代漢民族 農(nóng)田水利、國家治理、攻城襲邑 東西方地圖成就：l 古希臘 托勒密地理學(xué)指南中27幅地圖 l 古代漢民族 裴秀禹貢地域圖18篇 古希臘 托勒密,地理學(xué)指南，事實(shí)上就是一部關(guān)于數(shù)學(xué)制圖方法和測(cè)繪資料的匯編。其中的世界地圖原繪于公元2世紀(jì)，左圖是一個(gè)復(fù)制本。他創(chuàng)造了世界地圖的兩種地圖投影：球面投影和普通圓錐投影，并用普通圓錐投影繪制了世界地圖。托勒密的地圖是西方古代地圖史上劃時(shí)代的作品，甚至在1538年墨卡托的第一幅世界地圖上，也還有著相當(dāng)?shù)挠绊憽９糯鷿h民族 長沙國深平防區(qū)

8、地形圖放馬灘秦木板地圖西晉地圖學(xué)家裴秀的“制圖六體”：分率、準(zhǔn)望、道里、高下、方邪、迂直。分率：地圖的比例尺，“一寸為百里” 。準(zhǔn)望：用垂直線畫方格，“記里畫方”來確定方位和彼此相對(duì)位置。道里：兩點(diǎn)間的路程距離。高下：高山峻嶺、湖海洼地，遇高（深）取下（水平）。方邪：遇方取斜。迂直：當(dāng)高低起伏、迂回婉轉(zhuǎn)時(shí)，取兩點(diǎn)間直線距離。中國地圖學(xué)思想和理論成就從馬王堆漢墓出土的地圖來看，早在漢代，我國的地圖制作在理論和繪制技術(shù)上，都達(dá)到相當(dāng)高的水平。 晉朝的裴秀:在著作禹貢地域圖十八篇序中，創(chuàng)立我國最早的制圖理論“制圖六體”，即分率（比例尺）、準(zhǔn)望（方位）、道里（距離）、高下（相對(duì)高程）、方邪（地面坡度起

9、伏）、迂直（實(shí)地的高低起伏距離與平面圖上距離的換算）。裴秀反復(fù)強(qiáng)調(diào)了六體之間的制約關(guān)系及其在制圖中的重要性。 裴秀在地圖學(xué)上的主要貢獻(xiàn)，在于他第一次明確建立了中國古代地圖的繪制理論。他總結(jié)我國古代地圖繪制的經(jīng)驗(yàn)，在禹貢地域圖序中提出了著名的具有劃時(shí)代意義的制圖理論“制圖六體”。二、中世紀(jì)西方的黑暗時(shí)代和中國的地圖傳統(tǒng)(一) 中世紀(jì)歐洲（公元5 15世紀(jì)）理論認(rèn)識(shí)的退化：to圖（寰宇圖）： 世界被繪成圓盤，耶路撒冷居于中心，圓的南部畫一橫，兩半分別為尼羅河和頓河，中間一豎為地中海，構(gòu)成丁字形水體，分隔成歐、亞、非三個(gè)大陸。這種地圖成為比喻、象征的工具，完全失去了科學(xué)和實(shí)用的價(jià)值。中世紀(jì)的地理實(shí)踐

10、：十字軍遠(yuǎn)征、馬可波羅旅行。(二) 中國從東晉到明初 （公元5 15世紀(jì)）南朝 謝莊木方丈圖唐代 張遂 計(jì)算地球經(jīng)線的弧長，子午線定向 唐代 賈耽 海內(nèi)華夷圖北宋末 九域守令圖 宋代的地圖學(xué)家沈括:博學(xué)善文，晚年寫成夢(mèng)溪筆談，在地圖測(cè)繪方面有很多貢獻(xiàn)。在水準(zhǔn)測(cè)量中，發(fā)現(xiàn)磁偏角的存在，改進(jìn)了指南針的裝置方法，使用24位劃分等，并編制了守令圖即天下州縣圖。南宋 華夷圖和禹跡圖元代 郭守敬 確立“海拔”的含義 元朝地圖學(xué)家朱思本:考察歷史沿革，核實(shí)地理情況，經(jīng)過十年的努力著成輿地圖二卷。采用傳統(tǒng)的計(jì)里畫方之法，側(cè)重河流山川要素的繪制，并注重其精度。元代 朱思本 輿地圖 明初 鄭和 鄭和航海圖中國最早

11、的古地圖漢代古地圖:長沙國深平防區(qū)地形圖清代的實(shí)測(cè)地圖皇輿全覽圖三、地理大發(fā)現(xiàn)帶來的測(cè)繪進(jìn)步荷蘭著名的地圖學(xué)家墨卡托于1538年繪制了第一張世界地圖。16世紀(jì)，荷蘭人墨卡托創(chuàng)立了等角正軸圓柱投影（墨卡托投影），用于航海。這一時(shí)期由于測(cè)量方法和儀器的發(fā)明，測(cè)繪精度提高，表示方法改進(jìn)，平板印刷出現(xiàn)。19世紀(jì)，由于自然科學(xué)的進(jìn)步，編制了各種專題地圖，較有影響的有德國博爾和斯編制出版的自然地圖集、俄國道庫恰耶夫編制的北半球土壤圖和俄國歐洲部分土壤圖等。20世紀(jì)，發(fā)明航空攝影機(jī)和立體測(cè)圖儀，從此地圖的測(cè)繪采用航空攝影測(cè)量方法。到現(xiàn)代，地圖學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，由于現(xiàn)代科學(xué)理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，地圖學(xué)進(jìn)入了一個(gè)新的

12、發(fā)展階段。哥倫布發(fā)現(xiàn)了美洲，達(dá)加馬、麥哲倫等先后完成了環(huán)球航行。 地圖制作的新變化：大比例尺地形圖測(cè)繪;推進(jìn)大型地圖集編制;地圖色彩和印刷質(zhì)量提高工具:16世紀(jì)以后，隨著資本主義的發(fā)展，航海、貿(mào)易、軍事、殖民掠奪以及工程建設(shè)，越來越需要精確、詳細(xì)的更大比例尺的地圖，而大比例尺的地圖必須借助于儀器，在實(shí)地進(jìn)行角度、距離、高差的測(cè)量后繪制成圖。當(dāng)時(shí)羅盤、望遠(yuǎn)鏡、象限儀、水銀氣壓計(jì)、平板儀等儀器的發(fā)明，使測(cè)繪精度大為提高，特別是三角測(cè)量成為大地測(cè)量的基本方法。 20世紀(jì)以來，世界各國編制了大量各種地圖集，地圖集成為反映國家科學(xué)水平的標(biāo)志。中國 清康熙、乾隆兩代，我國的地圖測(cè)繪進(jìn)入了一個(gè)新的階段。清初

13、康熙年間從測(cè)繪皇輿全覽圖開始，西方科學(xué)制圖法在我國引起重視?？滴跗刚?qǐng)了一批西方傳教士，進(jìn)行了全國性的大規(guī)模的地理經(jīng)緯度和全國輿圖的測(cè)繪，采用天文測(cè)量和三角測(cè)量相結(jié)合的方式進(jìn)行，歷時(shí)35年，測(cè)算經(jīng)緯度630個(gè)點(diǎn)，奠定了中國近代地圖測(cè)繪的基礎(chǔ)。1718年完成皇輿全覽圖，圖幅巨大，范圍廣闊，包括東北各省、蒙古、關(guān)內(nèi)各省、臺(tái)灣以及哈密以東地區(qū)。更重要的是該圖以實(shí)測(cè)的經(jīng)緯點(diǎn)為依據(jù)，采用梯形投影法，在圖上繪出經(jīng)緯網(wǎng)，這在地圖學(xué)史上具有重要意義。 康熙、乾隆年間實(shí)測(cè)地圖的完成，把我國地圖的發(fā)展推到了一個(gè)新的更高水平，并影響了各區(qū)地圖集的編制，使得清初出現(xiàn)了各種版本的地圖集，是地圖發(fā)展的繁榮時(shí)期。清光緒十二年

14、（1886年）開始了全國規(guī)模大清會(huì)典輿圖的編繪工作。清末這次省圖集編繪在中國地圖發(fā)展史上具有極為重要意義，它是中國傳統(tǒng)古老的制圖方法向現(xiàn)代制圖方法轉(zhuǎn)變的標(biāo)志。其突出表現(xiàn)是計(jì)里畫方制圖法與經(jīng)緯網(wǎng)制圖法混用，傳統(tǒng)的地圖符號(hào)與現(xiàn)代的地圖符號(hào)的混用。到清末，地圖已擺脫了舊的制圖方法，開始編制專題地圖，并采用多色印刷。 20世紀(jì)80年代以來，中國也編制出版了大量地圖集，有些已達(dá)到較高的水平四、信息時(shí)代的地圖進(jìn)展第4節(jié) 地圖的成圖方法一、實(shí)測(cè)成圖法實(shí)測(cè)成圖：通過實(shí)地測(cè)量而制成地圖的方法。我國在大比例尺成圖時(shí)都采用實(shí)測(cè)成圖。野外實(shí)測(cè)成圖攝影測(cè)量成圖（二）攝影測(cè)量成圖二、編繪成圖法編繪成圖法：根據(jù)各種制圖資料

15、，以室內(nèi)作業(yè)為主制作地圖的過程。 l 常規(guī)編圖：根據(jù)地圖、航空像片判讀成果、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、文字資料及必要的外業(yè)調(diào)繪，應(yīng)用傳統(tǒng)的制圖技術(shù)編制地圖的方法 。l 遙感制圖：利用航空和衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行各種地圖編制的過程。 l 數(shù)字制圖：應(yīng)用計(jì)算機(jī)和圖像輸入、顯示和輸出設(shè)備，在制圖軟件的支持下，模擬手工作業(yè)各階段進(jìn)行地圖設(shè)計(jì)和原圖編繪的成圖方法。 第5節(jié) 地圖學(xué)的定義與相關(guān)學(xué)科一、地圖學(xué)定義的討論地圖學(xué)是以地理信息可視化為核心，探討地圖的理論實(shí)質(zhì)、制作技術(shù)和使用方法的綜合性科學(xué)。 二、地圖學(xué)的學(xué)科體系和理論發(fā)展（一）地圖學(xué)的學(xué)科體系20世紀(jì)中期 沿用蘇聯(lián)的學(xué)科體系20世紀(jì)80年代 提出明確的地圖學(xué)結(jié)構(gòu)體系（廖克

16、）21世紀(jì) 提出新的地圖學(xué)學(xué)科框架（王家耀）蘇聯(lián)體系 中國體系 地圖概論 地圖理論的研究 地圖投影 地圖學(xué): 地圖制作方法與技術(shù)地圖學(xué): 地圖編制 地圖應(yīng)用 地圖整飾 地圖印制（二）現(xiàn)代地圖學(xué)的理論探討1. 地圖信息論 研究地理環(huán)境信息的變換、表達(dá)和利用的理論。2. 地圖信息傳遞論 研究地圖信息傳遞過程和方法的理論。 3. 地圖模型論 用模型法來認(rèn)識(shí)地圖的性質(zhì)，解釋地圖的制作和應(yīng)用的理論。 4. 地圖認(rèn)知理論 研究人類如何通過地圖對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行認(rèn)知和信息加工，并弄清地圖設(shè)計(jì)制作的思維過程描述的理論。 5. 地理信息可視化理論 研究地理信息的符號(hào)化、圖形化、形象化及直觀性的處理、表達(dá)、傳遞及解譯

17、的理論。 6. 地圖語言學(xué) 研究作為地圖語言的地圖符號(hào)系統(tǒng)和語言媒體的特性與使用的理論。 7. 地圖視覺感受論 研究地圖視覺感受的基本過程和特點(diǎn)，分析用圖者對(duì)圖形感受的心理物理過程和地圖感受效果的理論。 8. 地學(xué)信息圖譜理論 由遙感、地圖數(shù)據(jù)庫、地理信息系統(tǒng)和數(shù)字地球的大量數(shù)字信息，經(jīng)過圖形思維與抽象概括，并以計(jì)算機(jī)多維動(dòng)態(tài)可視化技術(shù)，顯示地球系統(tǒng)及各要素和現(xiàn)象空間形態(tài)結(jié)構(gòu)與時(shí)空變化規(guī)律的一種手段和方法。 現(xiàn)代地圖學(xué)理論研究 地圖信息論 地圖信息傳遞論 地圖感受論 地圖符號(hào)學(xué) 地圖模型論 地圖認(rèn)知理論 綜合制圖理論（三）與地圖學(xué)相聯(lián)系的學(xué)科(理解相互關(guān)系)第 2 章 地球體與地圖投影第 1

18、節(jié) 地球體一、地球體的基本特征（一）地球體的量度公元前3世紀(jì) l 希臘學(xué)者亞里士多德認(rèn)為大地是個(gè)球體。 l 埃拉托色尼對(duì)地球大小作了第一次估算。公元724725年 l 張遂（一行）組織測(cè)量計(jì)算得子午線上的緯度1的地面距離約132 km，比現(xiàn)代測(cè)量值約長21 km。 公元827年l 阿拉伯回教主al mamum （阿爾曼孟）推算出1子午線弧長，比現(xiàn)代測(cè)量值只差1%。17世紀(jì)后l 牛頓論證地球是一個(gè)橢球體。l 清康熙年間天文大地測(cè)量，實(shí)證地球不是正圓球。l 法國1735年測(cè)量論證地球是橢球現(xiàn)代天文測(cè)量l 地球是一個(gè)極半徑略短、赤道半徑略長，北極略突出、南極略扁平，近于梨形的橢球體。 一）地球體的量

19、度 地球體的自然表面 地球的自然表面并不光滑平順，珠穆朗瑪峰（8 844.43 m）與馬里亞納海溝（11 034 m）之間的高差約達(dá)20 km。 由于地球的自然表面凸凹不平，形態(tài)極為復(fù)雜，難以成為測(cè)量與制圖的基準(zhǔn)面。應(yīng)尋求一種與地球自然表面非常接近的規(guī)則曲面，來代替這種不規(guī)則的曲面。（二）地球體的物理表面地球不是一個(gè)正球體，而是一個(gè)極半徑略短、赤道半徑略長，北極略突出、南極略扁平，近似的不規(guī)則橢球體。它實(shí)際上是一個(gè)起伏不平的重力等位面，是逼近于地球本身形狀的一種形體，稱大地體。 尋找一種與地球自然表面非常接近的規(guī)則曲面，來代替這種不規(guī)則的地球面。 與重力方向相垂直，可有無數(shù)個(gè)曲面，每個(gè)曲面上重

20、力位相等，重力位相等的面被稱為重力等位面，即水準(zhǔn)面。理想水準(zhǔn)面：它是一個(gè)無波浪、無潮汐、無水流、無大氣壓變化，處于流體平衡狀態(tài)的靜止海平面。它沒有棱角，沒有褶皺。大地水準(zhǔn)面：以理想水準(zhǔn)面作為基準(zhǔn)面向大陸延伸，穿過陸地、島嶼，最終形成的封閉曲面。大地水準(zhǔn)面的意義：l 地球形體的一級(jí)逼近對(duì)地球形狀的很好近似，其面上高出與面下缺少的相當(dāng)。l 可用重力學(xué)理論進(jìn)行研究l 可使用儀器測(cè)得海拔(實(shí)質(zhì)是重力等位面可使用儀器測(cè)得海拔高程（某點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的高度）)l 起伏波動(dòng)在制圖學(xué)中可忽略：對(duì)大地測(cè)量和地球物理學(xué)有研究價(jià)值，但在制圖業(yè)務(wù)中，均把地球當(dāng)作正球體。在實(shí)際測(cè)量中以似大地水準(zhǔn)面代替大地水準(zhǔn)面，兩者在海

21、洋上完全重合，在陸地上只在山區(qū)有24 m的差異。各國也往往選擇一個(gè)平均海水面代替大地水準(zhǔn)面，以其作為統(tǒng)一的高程基準(zhǔn)面。(當(dāng)海洋靜止時(shí)，自由水面與該面上各點(diǎn)的重力方向（鉛垂線）成正交，這個(gè)面叫水準(zhǔn)面。 大地水準(zhǔn)面:假定海水靜止不動(dòng),將海水面無限延伸,穿出大陸包圍地球的球體（一級(jí)逼近） 。它實(shí)際是一個(gè)起伏不平的重力等位面地球物理表面。大地體:大地水準(zhǔn)面包圍的形體。)（三）地球體的數(shù)學(xué)表面它是一個(gè)規(guī)則的數(shù)學(xué)表面，所以人們視其為地球體的數(shù)學(xué)表面，也是對(duì)地球形體的二級(jí)逼近，用于測(cè)量計(jì)算的基準(zhǔn)面。地球橢球體：假想將大地體繞短軸(地軸)飛速旋轉(zhuǎn)，以形成一個(gè)表面光滑的球體表面?？偟厍驒E球：與大地體吻合最好的旋

22、轉(zhuǎn)橢球稱為總地球橢球，也叫總橢球或平均橢球， 大地測(cè)量在確定這個(gè)總地球橢球時(shí)，要其達(dá)到與大地體最密合的4個(gè)條件： 1. 地球橢球體中心和地球的質(zhì)心重合；2. 地球橢球體的短軸和地球的地軸重合；3. 地球橢球體起始大地子午面和起始天文子午面重合；4. 在確定參數(shù)a、時(shí)要滿足在全球范圍的大地水準(zhǔn)面差距的平方和為最小。 橢球體三要素: 長軸 a（赤道半徑）、短軸 b（極半徑）和橢球的扁率 f(四)地球形狀的三級(jí)逼近 參考橢球體。 通過數(shù)學(xué)方法將地球橢球體擺到與大地水準(zhǔn)面最貼近的位置上，并求出兩者各點(diǎn)間的偏差，從數(shù)學(xué)上給出對(duì)地球形狀的三級(jí)逼近 參考橢球體。 對(duì)地球形狀 a，b，f 測(cè)定后，還必須確定大

23、地水準(zhǔn)面與橢球體面的相對(duì)關(guān)系。即確定與局部地區(qū)大地水準(zhǔn)面符合最好的一個(gè)地球橢球體 參考橢球體，這項(xiàng)工作就是參考橢球體定位。二、地理坐標(biāo)地理坐標(biāo)，就是用經(jīng)線（子午線）、緯線、經(jīng)度、緯度表示地面點(diǎn)位的球面坐標(biāo)。 （一）天文經(jīng)緯度:表示地面點(diǎn)在大地水準(zhǔn)面上的位置天文緯度j ： 在地球上定義為鉛垂線與赤道平面間的夾角。天文經(jīng)度：是過觀測(cè)點(diǎn)子午面與本初子午面間的兩面角。通常應(yīng)用天文測(cè)量和天文臺(tái)授時(shí)的方法解決。 （二）大地經(jīng)緯度:表示地面點(diǎn)在參考橢球面上的位置。大地經(jīng)度 （l）：參考橢球面上某點(diǎn)的大地子午面與本初子午面間的兩面角。東正西負(fù)。大地緯度 j （b）：參考橢球面上某點(diǎn)的法線與赤道平面的夾角。北正

24、南負(fù)。大地高： 指某點(diǎn)沿法線方向到參考橢球面的距離。（三）地心經(jīng)緯度地心坐標(biāo)系統(tǒng)原點(diǎn)與地球中心重合參心坐標(biāo)系統(tǒng)原點(diǎn)與參考橢球中心重合地心經(jīng)度：等同大地經(jīng)度。地心緯度：指參考橢球面上觀測(cè)點(diǎn)和橢球質(zhì)心或中心連線與赤道面之間的夾角。 第2節(jié) 大地測(cè)量系統(tǒng)一、中國的大地坐標(biāo)系統(tǒng)1952年前采用海福特（hayford）橢球體 ；19531980年采用克拉索夫斯基橢球體（坐標(biāo)原點(diǎn)是前蘇聯(lián)玻爾可夫天文臺(tái)） ；自1980年開始采用 grs 1975（國際大地測(cè)量與地球物理學(xué)聯(lián)合會(huì) iugg 1975 推薦）新參考橢球體系，并確定陜西涇陽縣永樂鎮(zhèn)北洪流村為“1980西安坐標(biāo)系”大地坐標(biāo)的起算點(diǎn)。1980年至今：

25、1980西安坐標(biāo)系參考橢球體： grs(1975) 大地原點(diǎn)：陜西省涇陽縣永樂鎮(zhèn)二、大地控制網(wǎng)（一）平面控制網(wǎng)1. 三角測(cè)量 以大地原點(diǎn)為基礎(chǔ)，在地面上選擇一系列控制點(diǎn)，并建立起一系列三角形，組成三角鎖和三角網(wǎng)。國家控制網(wǎng)設(shè)置：一、二、三、四等三角網(wǎng)。 一等三角測(cè)量(精度最高) 布設(shè)：基本按經(jīng)緯線方向。 構(gòu)成：約等邊三角形，邊長2025 km。 鎖段：長約200 km，1620個(gè)三角形。 二等三角網(wǎng):三角形平均邊長13 km保證測(cè)繪110萬、15萬地形圖時(shí)，每150 km內(nèi)有一個(gè)大地控制點(diǎn)，即每幅圖內(nèi)不少于3個(gè)大地控制點(diǎn)。 三等三角網(wǎng):三角形平均邊長約8 km保證l2.5萬測(cè)圖時(shí)，每50 km

26、內(nèi)有一個(gè)大地控制點(diǎn)，即每幅圖內(nèi)有23個(gè)控制點(diǎn)。四等三角網(wǎng):三角形平均邊長約4 km保證在11萬測(cè)圖時(shí)，每點(diǎn)可以控制20 km，即每幅內(nèi)有12個(gè)控制點(diǎn)。2. 導(dǎo)線測(cè)量把各個(gè)控制點(diǎn)連接成連續(xù)的折線，然后測(cè)定這些折線的邊長和轉(zhuǎn)角，最后根據(jù)起算點(diǎn)的坐標(biāo)和方位角推算其他各點(diǎn)坐標(biāo)。國家控制網(wǎng)設(shè)置一、二、三、四等導(dǎo)線網(wǎng)，一、二等為精密導(dǎo)線測(cè)量。 國家平面控制網(wǎng)含三角點(diǎn)、導(dǎo)線點(diǎn)共154 348個(gè)，構(gòu)成1954北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系兩套系統(tǒng)。 （二）高程控制網(wǎng)海拔（絕對(duì)高程）：地面點(diǎn)對(duì)似大地水準(zhǔn)面（海平面）的高度。 絕對(duì)高程（海拔）：地面點(diǎn)到大地水準(zhǔn)面的垂直距離。相對(duì)高程：地面點(diǎn)到任一水準(zhǔn)面的垂直距離。

27、高差：某兩點(diǎn)的高程之差。高程起算基準(zhǔn)面：黃海平均海水面國家水準(zhǔn)原點(diǎn)：山東青島水準(zhǔn)原點(diǎn)1985國家高程基準(zhǔn)，72.2604米高程控制網(wǎng) : 按統(tǒng)一規(guī)范，由精確測(cè)定高程的地面點(diǎn)組成，以水準(zhǔn)測(cè)量或三角高程測(cè)量完成。依精度不同，分為四等。1.水準(zhǔn)測(cè)量高程控制網(wǎng)的主要建立方法一等水準(zhǔn)路線是國家高程控制骨干，沿交通干線布設(shè)，并構(gòu)成網(wǎng)狀。 二等水準(zhǔn)路線是高程控制的全面基礎(chǔ)，沿公路、鐵路、河流布設(shè)，構(gòu)成網(wǎng)狀。 三、四等水準(zhǔn)路線，提供地形測(cè)量的高程控制點(diǎn)。三、全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星定位優(yōu)勢(shì)：l 無需通視及覘標(biāo) l 提供三維坐標(biāo) l 定位精度高 l 觀測(cè)時(shí)間短 l 全天候作業(yè) l 操作簡便 目前的衛(wèi)星定位系統(tǒng) 美國：

28、gps俄羅斯： glonass （格魯納斯） 歐盟： galileo（加利略）中國：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 組成：gps：由24顆衛(wèi)星組成，分布在20 200 km高空6個(gè)等間隔的軌道上。 一般情況下可見到68顆，全天在地球上任何地點(diǎn)都能進(jìn)行g(shù)ps 定位。 glonass：由24顆工作衛(wèi)星和3顆備份衛(wèi)星組成，均勻地分布在3個(gè)近圓形的軌道面上，每個(gè)軌道面8顆衛(wèi)星，軌道高度19 100 km。galileo：星座由30顆衛(wèi)星組成。衛(wèi)星采用中等地球軌道，均勻地分布在高度約為2.3萬km的3個(gè)軌道面上，星座包括27顆工作衛(wèi)星，另加3顆備份衛(wèi)星。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：中國自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行、正在建設(shè)中的全球衛(wèi)星導(dǎo)

29、航系統(tǒng)。2012年，系統(tǒng)將首先具備覆蓋亞太地區(qū)的服務(wù)能力；2020年前后，整個(gè)系統(tǒng)將具備覆蓋全球的定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)能力。北斗一號(hào)：衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)：4顆衛(wèi)星組成，具備中國及其周邊地區(qū)的導(dǎo)航定位及通訊能力。 北斗二號(hào)：衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)：正在建設(shè)中，將分兩階段完成： 2012年形成亞太區(qū)域覆蓋，2020年實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。整個(gè)系統(tǒng)由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成。目前，已成功發(fā)射9課衛(wèi)星。gps在大地測(cè)量領(lǐng)域主要完成了：l 建立和維持了全球統(tǒng)一的地心坐標(biāo)系統(tǒng)。l 在局部大地網(wǎng)之間進(jìn)行了聯(lián)測(cè)和轉(zhuǎn)換。l 與水準(zhǔn)測(cè)量、重力測(cè)量相結(jié)合，研究與精化大地水淮面。l 測(cè)量全球性的地球動(dòng)力參數(shù)四維大地

30、測(cè)量。l 建立新的城市、礦山等控制測(cè)量系統(tǒng)。我國在20世紀(jì)末已建立了國家高精度gps-a級(jí)網(wǎng)、b級(jí)網(wǎng)和高精度gps測(cè)量控制網(wǎng)，進(jìn)行海島與陸地的gps聯(lián)測(cè)。 第3節(jié) 地圖比例尺一、地圖比例尺的含義 解決大與小的矛盾制圖區(qū)域較小時(shí)：地圖比例尺指圖上長度與相應(yīng)地面長度之間的長度比例制圖區(qū)域很大時(shí)：應(yīng)用地圖主比例尺，指進(jìn)行地圖投影時(shí)對(duì)地球半徑縮小的比率。地圖經(jīng)過投影后，只有在這些沒有變形的點(diǎn)或線上，才可以用地圖上注明的主比例尺進(jìn)行量算。 二、地圖比例尺的表示（一）數(shù)字比例尺 110 000 或 1/10 000（二）文字比例尺 比例尺 一萬分之一 圖上1 cm等于實(shí)地10 km（三）圖解比例尺直線比例

31、尺：以直線線段形式標(biāo)明圖上線段長度對(duì)所對(duì)應(yīng)的地面距離。斜分比例尺：（微分比例尺）根據(jù)相似三角形原理制成可以量取比例尺基本長度單位的1/100。 讀數(shù)為： 2.640復(fù)式比例尺（投影比例尺）根據(jù)地圖主比例尺和地圖投影長度變形分布規(guī)律設(shè)計(jì)每一條緯線(或經(jīng)線)單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)直線比例尺，將各直線比例尺組合起來就成為復(fù)式比例尺。 三、變比例尺l 突出主區(qū)和節(jié)省圖面：將主區(qū)以外部分的距離壓縮，而主區(qū)仍 按原規(guī)定的比例表示。 l 保密：將制圖區(qū)域內(nèi)某些信息的比例關(guān)系，人為地加以更改。 比例尺的作用比例尺決定著地圖圖形大小比例尺反映地圖的量測(cè)精度比例尺決定著地圖內(nèi)容的詳細(xì)程度四、比例尺與多尺度概念比例尺多尺度傳

32、統(tǒng)制圖數(shù)字制圖 地圖是以空間信息抽象表現(xiàn)在介質(zhì)上，其目標(biāo)是內(nèi)容的可視化，地圖生成以后就賦予比例尺定量。 根據(jù)用戶的需要而抽象與概括，與介質(zhì)無關(guān)，不需要比例尺量化。 數(shù)字制圖的資料收集注重比例尺的精度，但可以生成任一級(jí)別比例尺的地圖。第4節(jié) 地圖投影地圖投影是解決曲面和平面的矛盾。地球儀上經(jīng)緯網(wǎng)的特點(diǎn)： 1.所有經(jīng)線都是通過兩極的大圓且長度相等；所有緯線都是圓，圓半徑由赤道向兩極遞減，極地成為一點(diǎn)。 2.經(jīng)線表示南北方向；緯線表示東西方向。 3.經(jīng)線和緯線是相互垂直的。 4.緯差相等的經(jīng)線弧長相等；同一條緯線上經(jīng)差相等的緯線弧長相等，在不同的緯線上，經(jīng)差相等的緯線弧長不等，由赤道向兩極遞減。 5

33、.同一緯度帶內(nèi)，經(jīng)差相同的經(jīng)緯線網(wǎng)格面積相等，同一經(jīng)度帶內(nèi)，緯差相同的經(jīng)緯線網(wǎng)格面積不等，緯度越高，梯形面積越?。ㄓ傻途曄蚋呔曋饾u縮?。?地圖表面和地球球面的矛盾 地圖通常是繪在平面介質(zhì)上的，而地球體表面是曲面，因此制圖時(shí)首先需要把曲面展成平面，然而，球面是個(gè)不可展的曲面，要把球面直接展成平面，必然要發(fā)生斷裂或褶皺。無論是將球面沿經(jīng)線切開，或是沿緯線切開，或是在極點(diǎn)結(jié)合，或是在赤道結(jié)合，他們都是有裂隙的。4.1地圖投影的概念展開方式：用機(jī)械的方法將它展開成平面用透視法將球面投射到平面上用數(shù)學(xué)方法將球面轉(zhuǎn)換為平面地球模型 地球是一個(gè)不規(guī)則的球體 地球模型 旋轉(zhuǎn)橢球體 長半軸：6378.140k

34、m 短半軸：6356.755km 普通測(cè)量將地球看作球體，半徑為6371km 地圖制作原理 不可展面投影為可展面 可展曲面有圓錐面、圓柱面 設(shè)想的地球是透明體，在球心有一點(diǎn)光源s（投影中心），向四周輻射投影射線，通過球表面（各點(diǎn)a、b、c、d）射到可展面（投影面）上，得到投影點(diǎn)a、b、c，然后再將投影面展開鋪平，又作中心投影將其比例尺縮小，從而制成地圖。地圖投影基本類型 從投影面類型劃分為：圓錐、圓柱、平面（方位投影） 從投影面與地球位置關(guān)系劃分為：正軸、橫軸、斜軸，切、割地圖投影引發(fā)的誤差 地圖投影是對(duì)不可展面進(jìn)行的二次投影，不可避免地帶來 誤差，誤差分為： 面積誤差，這里面積是指一個(gè)地物在

35、地球模型上的表面積。 方位誤差，這是指地圖上兩點(diǎn)的矢量方向與實(shí)際的方向之差。 兩點(diǎn)距離誤差。關(guān)于地圖投影的幾點(diǎn)結(jié)論： 實(shí)現(xiàn)等角、等面積、等距離同時(shí)做到的投影不存在。 投影方式有多種多樣，一個(gè)國家或地區(qū)依據(jù)自己所處在的經(jīng)緯度、幅員大小以及圖件用途選擇投影方式。 在比例尺1：10萬以下大比例尺圖件中，各種投影帶來的誤差可以忽略。4.2 地圖投影的變形1.投影變形的性質(zhì) 把地圖上和地球儀上的經(jīng)緯線網(wǎng)進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)變形表現(xiàn)在長度、面積和角度三個(gè)方面。地圖投影的變形具體表現(xiàn)：長度(距離)變形 角度(形狀)變形 面積變形投影變形：地球上的兩個(gè)等面積圓投影到平面上后可能變成了兩個(gè)不等面積的圖形，且形狀也

36、可能產(chǎn)生了變化。投影變形是絕對(duì)的 。2.變形橢圓 取地面上一個(gè)微分圓（小到可忽略地球曲面的影響，把它當(dāng)作平面看待），它投影到平面上通常會(huì)變?yōu)闄E圓，通過對(duì)這個(gè)橢圓的研究，分析地圖投影的變形狀況。這種圖解方法就叫變形橢圓。也稱底索指線（tissots indicatrix）為經(jīng)線長度比 為緯線長度比3 投影變形的相關(guān)概念（1）.長度比和長度變形： 長度變形(v m):長度比與1的差。長度比是變量，隨位置和方向的變化而變化。 0 變大= 0 不變 0 變大= 0 不變1( 2).投影公式：m=n=sec p=sec2 x=rlgtan(45+/2) /0.43429 y=r ( 3).經(jīng)緯線形式：經(jīng)

37、線是一組間隔相等的平行線，緯線是與經(jīng)線垂直的一組平行線，且在中央經(jīng)線上緯線間隔自投影中心向南北兩極逐漸增大。 (4). 投影特點(diǎn)：在墨卡托投影中，面積變形最大。 在緯度60度地區(qū)，經(jīng)線和緯線比都擴(kuò)大了2倍，面積比p=m*n=2*2=4，擴(kuò)大了4倍，愈接近兩極，經(jīng)緯線擴(kuò)大的越多，在=80度時(shí)，經(jīng)緯線都擴(kuò)大了近6倍，面積比擴(kuò)大了33倍，所以墨卡托投影在80度以上高緯地區(qū)通常就不繪出來了。 在墨卡托投影上等角航線表現(xiàn)為直線（在球心投影上大圓航線表現(xiàn)為直線。 等角航線：就是指地球表面上與經(jīng)線交角都相同的曲線，或者說是地球上兩點(diǎn)間的一條等方位線。就是說船只要按照等角航向航行，不用改變方位角就能從起點(diǎn)到達(dá)

38、終點(diǎn)。由于經(jīng)線是收斂于兩極的，所以地球表面上的等角航線是除經(jīng)線和緯線以外，以極點(diǎn)為漸近點(diǎn)的螺旋曲線。因墨卡托投影是等角投影，而且經(jīng)線投影為平行直線，那末兩點(diǎn)間的那條等方位螺旋線在投影中只能是連接該兩點(diǎn)的一條直線。 大圓航線：地球面上兩點(diǎn)間最短距離是通過兩點(diǎn)間的大圓弧，也稱為大圓航線。但由于除赤道和經(jīng)線外的等角航線不是大圓航線，距離偏長，故航海中常常采用短距離采取等角航線，長距離靠近大圓航線的做法。等角航線在墨卡托投影圖上表現(xiàn)為直線，這一點(diǎn)對(duì)于航海航空具有重要意義。因?yàn)橛羞@個(gè)特征，航行時(shí)，在墨卡托投影圖上只要將出發(fā)地和目的地連一直線，用量角器測(cè)出直線與經(jīng)線的夾角，船上的航海羅盤按照這個(gè)角度指示船

39、只航行，就能達(dá)到目的地。 但是等角航線不是地球上兩點(diǎn)間的最短距離，地球上兩點(diǎn)間的最短距離是通過兩點(diǎn)的大圓弧，（又稱大圓航線或正航線）。大圓航線與各經(jīng)線的夾角是不等的，因此它在墨卡托投影圖上為曲線。 (5).用途及意義： 遠(yuǎn)航時(shí)，完全沿著等角航線航行，走的是一條較遠(yuǎn)路線，是不經(jīng)濟(jì)的，但船只不必時(shí)常改變方向，大圓航線是一條最近的路線，但船只航行時(shí)要不斷改變方向，如從非洲的好望角到澳大利亞的墨爾本，沿等角航線航行，航程是6020海里，沿大圓航線航行5450海里，二者相差570海里（約1000公里）。 實(shí)際上在遠(yuǎn)洋航行時(shí)，一般把大圓航線展繪到墨卡托投影的海圖上，然后把大圓航線分成幾段，每一段連成直線，

40、就是等角航線。船只航行時(shí)，總的情況來說，大致是沿大圓航線航行。因而走的是一條較近路線，但就每一段來說，走的又是等角航線，不用隨時(shí)改變航向，從而領(lǐng)航十分方便。5 地圖投影選擇一、地圖投影的辨認(rèn) 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，如果在使用地圖時(shí)不了解投影的特性，往往會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論。例如：在小比例尺等角或等積投影圖上算距離，在等角投影圖上對(duì)比不同地區(qū)的面積以及在等積投影圖上觀察各地區(qū)的形狀特征等都會(huì)得出錯(cuò)誤結(jié)論。 目前國內(nèi)外出版的地圖，大部分都注明投影的名稱。有的還附有有關(guān)投影的資料，這對(duì)于使用地圖當(dāng)然是很方便的。但是也有一些地圖沒注明投影的名稱和有關(guān)說明，因此，需要我們運(yùn)用有關(guān)地

41、圖投影的知識(shí)來判別投影。 地圖投影的辨認(rèn)，主要是對(duì)小比例尺地圖而言，大比例尺地圖往往是屬于國家地形圖系列，投影資料一般易于查知。另外由于大比例尺地圖包括的地區(qū)范圍小，不管采用什么投影，變形都是很小的，使用時(shí)可忽略不計(jì)。中國地圖投影系統(tǒng) 采用與我國基本圖系列一致的地圖投影系統(tǒng)：即大比例尺時(shí)的高斯-克呂格投影（橫軸等角切橢圓柱投影）和中小比例尺時(shí)的lambert投影（正軸等角割圓錐投影）。我國常用的地圖投影的情況為： 1)、我國基本比例尺地形圖(1：100萬、1：50萬、1：25萬、1：10萬、1：5萬、1：2.5萬、1：1萬、1：5000),除1：100萬外均采用高斯克呂格投影為地理基礎(chǔ)；2)、

42、我國1：100萬地形圖采用了lambert投影，其分幅原則與國際地理學(xué)會(huì)規(guī)定的全球統(tǒng)一使用的國際百萬分之一地圖投影保持一致。3)、我國大部分省區(qū)圖以及大多數(shù)這一比例尺的地圖也多采用lambert投影和屬于同一投影系統(tǒng)的albers投影(正軸等面積割圓錐投影)；4)、lambert投影中，地球表面上兩點(diǎn)間的最短距離(即大圓航線)表現(xiàn)為近于直線，這有利于地理信息系統(tǒng)中空間分析量度的正確實(shí)施。1.根據(jù)地圖上經(jīng)緯線的形狀確定投影類型。 首先對(duì)地圖經(jīng)緯線網(wǎng)作一般觀察，應(yīng)用所學(xué)過的各類投影的特點(diǎn)確定其投影是屬于哪一類型，如是方位、圓柱、圓錐還是偽圓錐、偽圓柱投影等。判別經(jīng)緯線形狀的方法如下： 直線只要用直

43、尺比量便可確認(rèn)，判斷曲線是否為圓弧可將透明紙覆蓋在曲線之上，在透明紙上沿曲線按一定間隔定出三個(gè)以上的點(diǎn)，然后沿曲線移動(dòng)透明紙，使這些點(diǎn)位于曲線的不同位置，如這些點(diǎn)處處都與曲線吻合，則證明曲線是圓弧，否則就是其他曲線。判別同心圓弧與同軸圓弧，則可以量測(cè)相鄰圓弧間的垂線距離，若處處相等則為同心圓弧，否則是同軸圓弧。正軸投影是最容易判斷的，如緯線是同心圓，經(jīng)線是交于同心圓的直線束，肯定是方位投影；如果經(jīng)緯線都是平行直線，則是圓柱投影；若緯線是同心圓弧，經(jīng)線是放射狀直線，則是圓錐投影。 2.根據(jù)圖上量測(cè)的經(jīng)緯線長度的數(shù)值確定其變形性質(zhì)。 當(dāng)已確定投影的種類后，為了進(jìn)一步判定投影性質(zhì)，量測(cè)和分析緯線間距的變化就能判