《地圖學與測量學基礎》課程教學大綱

《地圖學與測量學基礎》課程教學大綱一、課程基本信息課程代碼：課程名稱：地圖學與測量學基礎英文名稱：CartographyandSurveying課程類別：學科基礎課學時：64其中實驗學時32學分：4適用對象:自然地理與資源環(huán)境本科專業(yè)考核方式：考試先修課程：二、課程簡介中文簡介地圖學是研究地圖的實質（理論地圖學）、制作（地圖制圖學）和使用（應用地圖學）的科學。地圖學是地理科學的基礎學科，它的理論部分所涉及的內容與地理學的各門分支學科均發(fā)生密切的關系。大地測量可以提供地圖所需的重要數(shù)據(jù)源，理解測量基本理論、基本知識和基本技能，有助于地圖學與其他分支學科的學習。課程內容包括地圖學的基本原理、地圖投影、測量學基本理論與基本應用、地圖符號設計、地圖概括、數(shù)字制圖、專題制圖及其地學各個領域的應用等內容。IntroductionCartographyisthescienceaboutstudyoftheessence(theory),production(cartography)anduse(application)ofthemap.Cartographyisthebasisofgeographicalscience;anditstheoryandcontentsareincloserelationshipwithotherbranchesofgeography.Geodeticsurveycanprovidetheimportantdatasourceformap.Tounderstandbasicmeasuretheory,basicknowledgeandbasicskillswillbehelpfultolearningofcartographyandotherbranches.TheCoursecontentsincludethebasicprinciplesofcartography,mapprojection,basicsurveyingtheoryandbasicapplication,mapsymboldesign,mapgeneralization,digitalmapping,thematicmappinganditsapplicationinothergeographicstudyareas,etc.三、課程性質與教學目的自然地理與資源環(huán)境本科專業(yè)《地圖與測量學基礎》的教學目的和任務是：通過課堂教學和實踐操作，使學生系統(tǒng)地掌握地圖學的基本理論和主要工作方法，正確閱讀和使用地圖，熟悉與了解測量學的基本理論與基本應用，基本掌握編繪專題地圖的方法，同時，地圖學又是一門技術性很強的應用性學科，地圖學的知識體系即需要相關學科的技術、理論支持，也有較為廣泛的應用領域，在區(qū)域資源環(huán)境管理與開發(fā)、城鄉(xiāng)規(guī)劃建設、農(nóng)田水利、交通運輸?shù)确矫?，均可以發(fā)揮重要作用。四、教學內容及要求第一章導論（一）目的與要求1.了解地圖基本概念、地圖學的定義及學科體系，了解地圖學的歷史與發(fā)展；掌握地圖的三大基本特性、地圖的分類和地圖的成圖方法；2.理解現(xiàn)代地圖的作用和類型。（二）教學內容第一節(jié)主要內容地圖的基本概念，地圖的構成要素與成圖方法?；靖拍詈椭R點地圖、地圖要素、編繪成圖、實測成圖問題與應用照片、繪畫與地圖如何區(qū)分？

以軍訓時給新生作為指南的三水校區(qū)示意圖為例，討論這一張地圖在內容和形式上有何優(yōu)點與缺陷？第二節(jié)主要內容地圖學的定義；地圖學的結構及學科分支；地圖學與相關學科的關系?；靖拍詈椭R點地圖學是什么，與地圖學聯(lián)系緊密的相關學科問題與應用地圖學吸取了哪些學科的優(yōu)點？同學們要學好地圖學，需要在哪些方面更多的相關學科學習？第三節(jié)主要內容地圖學發(fā)展簡史；現(xiàn)代地圖學進展；.現(xiàn)代地圖學的作用與類型；基本概念和知識點地圖學的歷史發(fā)展過程；現(xiàn)代地圖學的特點；現(xiàn)代地圖學的作用；中國地圖學發(fā)展歷史中的重要人物和重要地圖集。問題與應用東方與西方的地圖學發(fā)展歷史有何異同？現(xiàn)代地圖學和古代地圖學有何區(qū)別？中國古代地圖學發(fā)展中哪些代表人物或事件給你留下深刻印象？我國近現(xiàn)代地圖發(fā)展歷史中的著名地圖作品，如中華民國新地圖、中國地形鳥瞰圖，它們的制圖過程體現(xiàn)了地圖對文化與文明的何種意義？（三）思考與實踐思考地圖與照片的異同點，地圖的基本特征，以及地圖學的歷史，尤其是我國的地圖制作傳統(tǒng)。（四）教學方法與手段采用講授方式，使用多媒體教學，開展分組討論。第二章地球體與地圖投影（一）目的與要求1.了解地球體的自然表面、物理表面和數(shù)學表面，理解并掌握地球坐標系和大地定位，理解水平面代替水準面的限度；2.理解地圖投影的基礎概念，掌握方位投影、圓柱投影和圓錐投影等主要投影；掌握地圖投影的選擇、判別與變換；了解地圖的分幅和編號；（二）教學內容第1節(jié)地球體主要內容地球體的形狀；地球的物理表面和數(shù)學表面；地球體的大小及幾個參考橢球數(shù)據(jù)：基本概念和知識點大地水準面；旋轉橢球體、參考橢球體；問題與應用如何理解地球的自然表面、物理表面和數(shù)學表面？你應該如何去描述地球的形狀和大?。縂PS84系統(tǒng)和我國的大地測量系統(tǒng)使用的橢球有何不同？第二節(jié)大地測量系統(tǒng)主要內容地理坐標系及其意義；.坐標系和大地控制點，高程基準面與高程測量；大地測量的基本概念與基本原則；.全球定位系統(tǒng)的構成與基本原理；基本概念和知識點大地水準面；天文經(jīng)緯度、大地經(jīng)緯度和球心經(jīng)緯度；我國不同時代的大地測量系統(tǒng)；高程基準面；水平面代替水準面的限度；問題與應用如何理解不同類型的坐標系？要實現(xiàn)對地物的測量，需要進行那兩個方面的測量？它們的測量基準是什么？全球定位系統(tǒng)是如何構成的，如何實現(xiàn)對地物的測量？第三節(jié)地圖投影的基本概念主要內容地圖投影的意義，地圖投影變形，.地圖投影方法，地圖投影分類；基本概念和知識點球面坐標系，地圖比例尺，地圖投影的三種變形；幾何投影與非幾何投影3問題與應用球面坐標向平面坐標轉換會導致什么樣的后果？如何認識不同投影形成的平面地圖的形態(tài)？如何理解投影變形？第四節(jié)地圖投影的認識與選擇基本內容方位投影構成及其變形分布規(guī)律；圓柱投影構成及其變形分布規(guī)律；圓錐投影構成及其變形分布規(guī)律；偽幾何投影的形式；不同的地圖用途與內容，應選擇不同的投影類型來表達；基本概念和知識點等距方位投影、等角方位投影和等積方位投影的特征及其應用；墨卡托投影、高斯-克呂格投影和UTM投影的特征及其應用；等角、等積與等距圓錐投影的特征及其應用；非幾何投影，如偽方位投影、偽圓柱投影、多圓錐投影與偽圓錐投影的特征及其應用；問題與應用方位投影有那幾個類型？每一個類型的投影特征是什么？等角、等積和等距投影可以通過什么樣的特征來進行辨識？非幾何投影與幾何投影的異同是什么？世界地圖常用的有哪些投影？中國和亞洲地圖常用的有哪些投影？（三）思考與實踐用實驗方式進行地圖投影認識與變換，通過辨析不同投影的圖片，并總結投影特征和變形性質，加深對地圖投影原理和特征的理解。（四）教學方法與手段采用講授方式，使用多媒體教學，開展分組討論。第三章地圖數(shù)據(jù)源與測量學基礎（一）目的與要求1.掌握地圖數(shù)據(jù)源的基本來源；2.了解測量學的基本理論，理解大地測量的基本原理與基本方法；3.掌握測量的基本應用技能。（二）教學內容第一節(jié)測量學原理基本內容地球的形狀和大小；坐標系；大地測量的平面測量和高程測量系統(tǒng)；基本概念和知識點大地水準面，參考橢球體，天文、大地和球心經(jīng)緯度；我國的平面和高程測量坐標系；高斯克呂格投影的平面直角坐標系的特點問題與應用如何理解地球表面物體三維位置的確定？我國的大地測量系統(tǒng)的平面和三維基準是什么？第二節(jié)地面測量基本內容水平面代替水準面原則的適用范圍；高程測量；角度測量；長度測量；基本概念和知識點高程測量的原理和常用儀器；角度測量的原理和常用儀器，長度測量的原理和常用儀器。問題與應用高程測量的儀器有哪些？測量方法有何不同？角度測量的儀器有哪些？測量方法有何不同？長度測量的儀器有哪些？測量方法有何不同？第三節(jié)全球定位系統(tǒng)測量基本內容全球定位系統(tǒng)的組成和結構；定位的坐標系統(tǒng)；定位技術的要點；目前現(xiàn)有的全球定位系統(tǒng)；基本概念和知識點GPS的衛(wèi)星星座；GPS的衛(wèi)星信號；WGS-84世界大地坐標系；空間交會定位的原理；絕對/相對定位；靜態(tài)/動態(tài)定位；碼相位/載波相位觀測；偽距測量；GPS/北斗/伽利略/格洛納斯的異同和優(yōu)劣對比。問題與應用一個全球定位系統(tǒng)的基本組成結構是什么？目前美國GPS的信號是如何組成的？如何實現(xiàn)地面點的空間交會定位和位置距離的測量？各國的全球定位系統(tǒng)有何異同？中國的北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的發(fā)展過程如何，它的基本結構和功能如何，未來有望利用北斗系統(tǒng)實現(xiàn)什么樣的地理信息服務？（三）思考與實踐通過實驗，認識常用的測量工具，進行水準儀的使用，進行水準測量和距離測量基本技能應用。實驗項目：地面水準測量（四）教學方法與手段采用講授方式，使用多媒體教學，儀器操作實驗相結合，同時組織學生討論；使用測量儀器在野外進行地面水準測量。第四章地圖概括（一）目的與要求1.掌握地圖概括的基本方法；2.了解地圖概括的現(xiàn)代發(fā)展；（二）教學內容第一節(jié)概述主要內容地圖概括的概念及意義；.影響地圖概括的主要因素；基本概念和知識點什么是地圖概括；地圖概括的影響因素；問題與應用以不同地區(qū)的地圖為例，不同地物在不同地圖上，分析進行地圖概括時有何不同，反映了何種地理特征？第二節(jié)地圖概括的內容與方法主要內容地圖概括的基本方法；地圖概括的定性與數(shù)量分析方法?；靖拍詈椭R點影響地圖概括的主要因素；分類、化簡與夸張；地圖概括的方法；開方根規(guī)律的應用；問題與應用不同區(qū)域和不同類型的地圖，概括的方法有何區(qū)別？以某些確定的地圖為例，討論運用的地圖概括方法的特征。（三）思考與實踐選用不同地圖，觀察并思考地圖中使用概括的方法，并分析地圖的概括與繪制的技術手段的異同。（四）教學方法與手段采用講授方式，使用多媒體教學，開展分組討論。第五章地圖的語言——地圖符號（一）目的與要求1.理解地圖符號系統(tǒng)；2.掌握地圖符號、圖形、色彩與注記的應用3.掌握量表在符號設計中的應用；（二）教學內容 第一節(jié)地圖符號系統(tǒng)主要內容地圖符號的作用，地圖符號的特點，地圖符號的分類，地圖符號的系統(tǒng)化；量表在地圖符號設計中的應用；基本概念和知識點地圖符號的特點，如何進行地圖符號的分類，量表方法和符號的關系；問題與應用根據(jù)不同地圖，分析地圖符號運用有何特點。第二節(jié)地圖符號的分類與量表主要內容地圖符號的不同維度；不同量表系統(tǒng)下選用不同地圖符號基本概念和知識點點狀分布、線狀分布、面狀分布、體狀分布；量表，定名量表、順序量表、間距量表、比率量表；問題與應用根據(jù)不同數(shù)據(jù)，進行量表分析，并判斷屬于何種分布，應使用哪一種維度的符號進行表達。第三節(jié)符號的視覺變量基本內容視覺變量的類型；視覺變量的組合；色彩的基本屬性，色彩的混合；基本概念和知識點形狀、尺寸、方向、顏色和網(wǎng)紋等視覺變量；色彩的明度、色相和飽和度；色彩的三原色；加色法和減色法；不同色彩模型的特征；問題與應用針對不同對象，分析在地圖中如何使用視覺變量及其組合來恰當?shù)脑O計地圖符號？色光如何混合出各種顏色？顏料如何混合出各種顏色？計算機中使用的色彩模型如何實現(xiàn)各種顏色的設計？第四節(jié)地圖注記基本內容地圖注記的概念和類型基本概念和知識點名稱注計、說明注記、圖幅注計的概念與設計要點問題與應用不同類型、用途和比例尺的地圖當中，地圖注記的應用有何異同？（三）思考與實踐觀察分析不同地圖，思考不同地理對象和地圖用途的地圖符號設計的特點。通過實驗進行地圖符號設計，表達定性/定量的地圖信息，并繪制地圖。實驗項目：地圖符號設計（四）教學方法與手段采用講授、使用多媒體教學、開展分組討論；繪圖教室用手繪圖方式進行地圖符號的設計第六章地圖表示法（一）目的與要求1.理解并掌握地理數(shù)據(jù)的點狀表示、線狀符號的構成、定性信息的面狀制圖；2.理解并掌握地形圖符號與等高線的表示方法；了解地理數(shù)據(jù)視覺化的進展。（二）教學內容第一節(jié)不同維度的地理信息的地圖表示法主要內容呈現(xiàn)點狀分布、線狀分布和面狀分布的地理信息的地圖表示法；三維信息的地圖表示法；基本概念和知識點點狀符號的定性和定量表達；絕對/條件比率符號；連續(xù)/分級比率符號；線狀符號的定性和定量表達；精確/概略定位線狀符號；動態(tài)/靜態(tài)線狀符號；面狀對象的定性表達：質底法/范圍法，類型圖/分布圖；面狀符號的定量表達：點狀符號如點值法、分區(qū)統(tǒng)計圖法、定位圖表法，線狀符號如等值線圖，面狀符號如等值區(qū)域圖。問題與應用根據(jù)不同地圖，分析地圖符號和表示法的特征和設計方法。根據(jù)不同的地理屬性數(shù)據(jù)的特征，分析應用何種符號、何種方法進行地圖表示？第二節(jié)地理信息的動態(tài)表達基本內容動態(tài)制圖的概念；動態(tài)地圖的類型；動態(tài)符號的類型和視覺變量基本概念和知識點什么是動畫模擬地圖、實時響應地圖、虛擬現(xiàn)實地圖；動態(tài)地圖符號的基本特征和制作方法問題與應用根據(jù)動態(tài)地圖的示例，分析其對地理信息的表達手段。分析何種類型的地理信息適用動態(tài)地圖，如何制作？（三）思考與實踐不同的地理屬性信息如何進行地圖符號的設計？針對定量或定性地理屬性信息，進行點、線、面符號設計；通過離散點的插值，進行等值線圖的繪制；實現(xiàn)相應專題地圖的編制與繪制。實驗項目：地圖符號設計（四）教學方法與手段采用講授方式，使用多媒體教學，開展分組討論；繪圖教室進行實驗操作。第七章地圖編輯（一）目的與要求1.理解地圖編輯的概念和內涵；2.掌握普通地圖編輯的特征和基本方法；3.掌握專題地圖編輯的特征和基本方法；（二）教學內容第一節(jié)普通地圖基本內容什么是普通地圖，表達的要素如何，基本類型有哪些基本概念和知識點普通地圖的六大要素，地形圖的特征，地理圖的特征問題與應用以不同類型的普通地圖為例，分析普通地圖概括、設計、編輯的特征和技術方法如何。第二節(jié)專題地圖基本內容專題地圖的類型，專題地圖的數(shù)據(jù)類型和處理，專題地圖的表達要素和設計方法，專題地圖的編制過程基本概念和知識點專題地圖的數(shù)據(jù)來源和不同類型；專題地圖的表示方法和圖例設計問題與應用如何獲取制作專題地圖的數(shù)據(jù)源？它們的類型和特征如何？不同類型的數(shù)據(jù)應使用何種表示方法進行專題地圖的設計？分析不同的專題地圖的圖例設計手法的異同，以及如何恰當?shù)谋磉_地理信息。第三節(jié)中國版圖知識基本內容地圖的重要性，領土的定義，版圖的定義，中國版圖知識中的一些重要的要點，“問題地圖”有何錯誤；使用標準地圖可以避免版圖發(fā)生錯誤。基本概念和知識點地圖與版圖的定義與區(qū)別；何為領土；中國國家版圖的幾個關鍵區(qū)域；標準地圖服務。問題與應用什么是國家版圖？這對一個國家有何意義？中國的領土包含哪些部分？中國國家版圖包含哪些部分，有哪些容易發(fā)生錯誤的關鍵區(qū)域？以若干“問題地圖”引起不良后果的新聞事件為例，分析正確的版圖和“問題地圖”的差異。如何獲得與使用標準地圖，如何防止自編地圖出現(xiàn)版圖上的問題與錯誤？（三）思考與實踐根據(jù)不同地區(qū)和內容的普通地圖與專題地圖，思考普通地圖和專題地圖的異同，用實踐方式進行普通地圖和專題地圖的認識與分析。掌握中國國家版圖的基本知識，能正確分辨中國國家版圖幾個關鍵區(qū)域的版圖正確與否，能獲取和使用標準地圖服務。實驗項目：普通地圖的認識與分析；標準地圖的獲取與使用。（四）教學方法與手段采用講授、使用多媒體教學、開展分組討論；計算機房進行實驗操作。第八章數(shù)字地圖與制圖（一）目的與要求1.了解普通地圖分類、內容要素及其表示；2.了解國家基本比例尺地形圖的類型和應用；3.掌握專題地圖的特性、編制原理和編制、設計方法；（二）教學內容第一節(jié)普通地圖的數(shù)字制圖基本內容普通地圖類型及其地理要素的表示；.國家基本比例尺地形圖設計特征；與地理圖的設計編制基本概念和知識點地形圖、地理圖的特征；普通地圖的六大自然地理和人文地理要素的表示；地形圖分幅編號。問題和應用如何在數(shù)字制圖環(huán)境下進行普通地圖的制作？第二節(jié)專題地圖的數(shù)字制圖基本內容專題地圖類型、基本特性及其內容與應用；專題地圖的編制原理與設計?；靖拍詈椭R點專題地圖的不同類型：范圍圖、分布圖定位符號法、分區(qū)圖表法表示的專題地圖；點值圖；等值線圖；等值區(qū)域圖；問題和應用如何在數(shù)字制圖環(huán)境下進行專題地圖的制作？（三）思考與實踐上機實驗：熟悉計算機制圖軟件的工作環(huán)境，進行數(shù)字化普通地圖和專題地圖的繪制。（四）教學方法與手段采用講授、使用多媒體教學、開展分組討論；計算機房組織上機實驗。五、各教學環(huán)節(jié)學時分配教學環(huán)節(jié)教學時數(shù)課程內容講課習題課討論課實驗其他教學環(huán)節(jié)小計