(最新整理)地圖學測繪工程祝國瑞院士.ppt2021/7/261(最新整理)地圖學測繪工程祝國瑞院士.ppt2021/7/2

地圖學（地圖制圖學與地理信息工程）

資源與環境科學學院祝國瑞

2021/7/262地圖學一、地圖與地圖學1、地圖的基本特性和定義地圖的基本特性：（1）由特殊的數學法則產生的可量測性在地圖上可以量測點的坐標、兩點間的距離、區域面積、方位角、地面高程等精確數據，從而可以計算出線的曲折度、地面坡度和坡向、物體的體積以及密度、切割度等派生數據。2021/7/263一、地圖與地圖學1、地圖的基本特性和定義2021/7/263地圖的特殊數學法則包括：①地圖投影地球橢球體是一個不可展曲面，將其展開成平面必然會產生誤差。地圖投影的任務是掌握誤差的性質、分布和大小。地球表面展開成平面2021/7/264地圖的特殊數學法則包括：2021/7/264②地圖比例尺確定地圖縮小的倍數地圖比例尺

③地圖定向

地圖上的三北方向2021/7/265②地圖比例尺2021/7/265

（2）使用地圖符號產生的直觀性

由于使用了地圖符號①比例尺任意縮小都可以保持清晰的圖形；②顯示出形體小而重要的物體；③顯示事物的數量和質量特征；④顯示空間被遮蓋的物體；⑤顯示沒有形體的自然和社會現象。2021/7/266（2）使用地圖符號產生的直觀性2021/7/266（3）由制圖綜合產生的一覽性地圖的符號化是對于客觀現實的第一次抽象，將事物分類、分級；制圖綜合是第二次抽象，根據其重要程度對其進行選取和概括。從而使得任意大小的區域都能夠以清晰的圖形整體呈現在讀者面前，使讀者一覽無余。2021/7/267（3）由制圖綜合產生的一覽性2021/7/267地圖定義：地圖是根據一定的數學法則、使用符號、通過制圖綜合，表示地面上地理事物的空間分布、聯系及在時間中發展變化的圖形。2021/7/268地圖定義：2021/7/2682、地圖分類地圖有很多的分類方法，最常用的是按內容分類。地圖按內容分為：（1）普通地圖：以相對平衡的詳細程度表示地球表面各種自然和人文現象中最基本的要素（水系、居民地、道路、地貌、土質植被、境界等）的地圖。又分為：

①地形圖：盡可能詳細表示基本地理要素的地圖。地形圖又分為：2021/7/2692、地圖分類地圖有很多的分類方法，最常用的是大比例尺地形圖：1:10萬及更大比例尺的地形圖。中比例尺地形圖：介于1:10萬與1:100萬之間的地形圖，通常指1:20萬或1:25萬地形圖、1:50萬的地形圖。小比例尺地形圖：1:100萬比例尺的地形圖。國家基本比例尺地形圖：1:5000、1:10000、1:25000、1:50000、1:100000、1:250000、1:500000、1:1000000比例尺地形圖。

②普通地理圖：較概略地表示基本地理要素的地圖。例如，以較為概括的圖形表示水系，主要用圈形符號表示居民點，以變距等高線表示地貌，僅表示主要道路和植被類型。2021/7/2610大比例尺地形圖：1:10萬及更大比例尺的地形圖。2021/7

（2）專題地圖：突出反映一種或幾種主題要素的地圖。又分為：

①自然地圖：反映自然要素的地圖，如地質圖、地貌圖、地勢圖、地球物理圖、氣象圖、水文圖、土壤圖、植被圖、動物地理圖、綜合自然地理圖等。

2021/7/2611（2）專題地圖：突出反映一種或幾種主題要素的地圖。又分為地勢圖2021/7/2612地勢圖2021/7/2612氣候圖2021/7/2613氣候圖2021/7/2613土壤圖2021/7/2614土壤圖2021/7/2614②人文地圖：表示人文現象的地圖，如政治行政區劃圖、人口地圖、經濟地圖、文化地圖、歷史地圖等。

2021/7/2615②人文地圖：表示人文現象的地圖，如政治行政區劃圖、人口地政治行政區劃圖2021/7/2616政治行政區劃圖2021/7/2616人口地圖2021/7/2617人口地圖2021/7/2617經濟地圖2021/7/2618經濟地圖2021/7/2618③其他專題地圖：適用于特殊用途的地圖，如航空圖、航海圖、環境地圖、教學地圖、城市地圖、盲人地圖等。

2021/7/2619③其他專題地圖：適用于特殊用途的地圖，如航空圖、航海圖、城市地圖2021/7/2620城市地圖2021/7/2620旅游地圖2021/7/2621旅游地圖2021/7/2621

3、地圖學

（1）定義地圖學是研究地圖及其編制和應用的理論、技術、方法的科學。

（2）地圖學的產生和發展地圖是先于文字產生的人們記錄事物及其位置的圖形；在古代，地圖是同地理學及藝術結合在一起的；18世紀以后，地圖學又成為測繪學的一部分。2021/7/26223、地圖學（1）定義2021/7/2622

（3）傳統地圖學主要研究地圖制圖的理論和技術，包括地圖概論、地圖投影、地圖編制、地圖整飾、地圖制印等科目。對于地圖學的形成起到重要作用的科學家有瑞士地圖學家英霍夫和前蘇聯地圖學家薩里謝夫、蘇霍夫。以英霍夫為首的歐洲地圖學家強調地圖的藝術成分，認為“地圖學是帶有強烈藝術成分的技術科學”。以薩里謝夫為首的前蘇聯地圖學家提出了一整套制圖綜合理論，完成了從機械轉繪到光學轉繪的生產工藝的變化，在地圖和地圖集的設計和生產方面取得了很大的進展。

2021/7/2623（3）傳統地圖學2021/7/2623

（4）現代地圖學技術上實現以計算機為主體的電子設備的應用和理論上的完善，完成了從傳統地圖學到現代地圖學的轉化。20世紀60年代，美國的哈佛大學計算機圖形與空間分析實驗室在費舍爾領導下開發了兩個制圖系統SYMAP和ODYSSEY。隨著GIS的發展，地理信息系統和制圖軟件不斷完善并進入國際市場。在理論研究領域，法國的伯爾廷1961年提出了一套用于地圖符號設計的視覺變量理論，其后美國的莫里斯提出的形式語言學理論逐漸形成符號學的核心，德國的圖形心理學派對于地圖閱讀研究提出了格式塔理論，英國的博德提出了地圖模型理論，捷克的克拉斯尼根據信息論的概念提出了制圖信息傳輸的系統模型，這些成果奠定了現代地圖學的理論基礎。2021/7/2624（4）現代地圖學2021/7/2624

（5）現代地圖學體系

地圖學理論地圖學[地圖學理論基礎]地圖信息理論地圖傳輸理論地圖模式理論地圖認知理論數學地圖學地圖符號學地圖感受理論制圖綜合理論地學信息圖譜普通地圖制圖學專題地圖制圖學遙感制圖學機助制圖學地圖制印學地圖的基本功能地圖的評價地圖分析的方法論地圖分析利用步驟地圖分析利用方法地圖信息自動分析與處理地圖的實際應用地圖制圖學[編圖方法與技術]應用地圖學[地圖應用原理與方法]現代地圖學體系2021/7/2625（5）現代地圖學體系地圖學理論地圖學地圖信息二、普通地圖內容的表示方法（一）普通地圖的內容

2021/7/2626二、普通地圖內容的表示方法（一）普通地圖的內容20

（二）地理要素的表示法1水系（1）

海洋要素

?海岸：海水和陸地相互作用的具有一定寬度的狹長地帶

2021/7/2627（二）地理要素的表示法2021/7/26272021/7/26282021/7/2628

?海底深度基準面：根據長期驗查潮數據所求得的理論上可能達到的最低的潮面2021/7/2629?海底2021/7/2629（2）

河流和水庫

?河流：地圖上要表示河流的大小（長度和寬度）、形狀和水流狀況。

?水庫：依比例真形和不依比例符號。2021/7/2630（2）河流和水庫2021/7/2630

2地貌

（1）等高線：地面上高程相等的點的連線在水平面上的投影。2021/7/26312地貌2021/7/2631（2）地貌暈渲：根據假定光源對地面照射所產生的明暗程度，用濃淡不一的墨色或彩色沿斜坡渲繪其陰影，造成明暗對比，顯示地貌的起伏和形態特征，彌補等高線立體感的不足。2021/7/2632（2）地貌暈渲：根據假定光源對地面照射所產生的明暗（3）三維顯示2021/7/2633（3）三維顯示2021/7/26332021/7/26342021/7/2634（4）地貌符號：等高線不能表示的小而重要的地貌形態2021/7/2635（4）地貌符號：等高線不能表示的小而重要的地貌形態2

3土質和植被

?土質：地表覆蓋層的表面性質；

2021/7/26363土質和植被2021/7/2636?植被：地表植物覆蓋層。

2021/7/2637?植被：地表植物覆蓋層。2021/7/2637

4居民地（1）平面圖形2021/7/26384居民地2021/7/2638（2）立體結構

2021/7/2639（2）立體結構2021/7/26395道路網

道路網是交通網的陸地交通部分，交通網還應當包括水上交通、空中交通和管線運輸，其中，陸地上的道路網是最重要的。道路網分為：（1）鐵路（2）公路（3）其它道路

2021/7/26405道路網2021/7/26406境界線

境界線包括國界、國內行政境界、其它境界（地區界、禁區界、保護區界、停火線界等）。

2021/7/26416境界線2021/7/2641三、專題地圖內容表示法地圖上的專題內容，有十種基本的表示方法。

1表示點狀物體定點分布的“定點符號法”

2021/7/2642三、專題地圖內容表示法地圖上的專題內2021/7/26432021/7/26432表示呈線狀分布現象的“線狀符號法”

2021/7/26442表示呈線狀分布現象的“線狀符號法”2021/7/23表示間斷分布的面狀現象的“范圍法”

2021/7/26453表示間斷分布的面狀現象的“范圍法”2021/7/24表示連續分布、布滿整個區域的面狀現象的“質底法”2021/7/26464表示連續分布、布滿整個區域的面狀現象的“質底法”25用圖表形式反映定位于區域某點上反映周期性現象的數量特征及變化的“定位圖表法”

2021/7/26475用圖表形式反映定位于區域某點上反映周期性現象的數量7反映在制圖區域中呈分散的、復雜分布現象數量指標的“點數法”

2021/7/26487反映在制圖區域中呈分散的、復雜分布現象數量指標的“8表示移動現象方向、路徑、數量、質量特征的“運動線法”

2021/7/26498表示移動現象方向、路徑、數量、質量特征的“運動線法9表示統計數據按照區域分級的“分級統計圖法”2021/7/26509表示統計數據按照區域分級的“分級統計圖法”202110表示區劃單元統計總值的“分區統計圖表法”

2021/7/265110表示區劃單元統計總值的“分區統計圖表法”2021四、地圖生產工藝與技術1、計算機制圖的一般過程

計算機制圖的一般過程2021/7/2652四、地圖生產工藝與技術1、計算機制圖的一般過程2021/7/

2、地圖數據庫將地圖內容以數字形式通過數據庫管理程序進行組織和存儲，并具有直接存取功能和快速檢索功能的集合或文件，稱為地圖數據庫。在制圖和地圖使用的過程中，地圖數據庫是其核心。2021/7/26532、地圖數據庫2021/7/2653

地圖數據庫在制圖和地圖使用中的作用2021/7/26542021/7/2654五、地圖學的發展

1、地圖學的學科演化在測繪科學與技術（國家一級學科）中：本科：地圖制圖學→地圖學→與大地測量、攝影測量與遙感、工程測量一起組成測繪工程研究生：地圖制圖學→地圖制圖學與地理信息工程在地理學（國家一級學科）領域中：本科：地圖學→地圖學與遙感→地圖學與地理信息系統→地理信息系統

研究生：地圖學→地圖學與遙感→地圖學與地理信息系統2021/7/2655五、地圖學的發展1、地圖學的學科演化2021/7/22、從地圖學到地理信息系統陳述彭：地理信息系統脫胎于地圖

①地圖和地理信息系統都是信息載體；②都有存儲、分析、顯示功能；③地圖是地理信息系統最重要的數據源、數據載體和輸出形式；④地圖數據庫是地理信息系統數據庫的核心；⑤計算機制圖為空間信息的數字表達、操作、顯示提供了成套的方法。王之卓：地理信息系統是地圖制圖學中一個重要部分（地圖數據庫）在信息時代的新發展地圖制圖學和地理信息系統都是處理空間信息的科學，地圖制圖研究地理信息的傳輸，而地理信息系統則更偏重信息的處理和分析。2021/7/26562、從地圖學到地理信息系統2021/7/2656

3、地圖學內容的飄移（1）從模擬地圖到數字地圖（2）從偏重制圖到制圖用圖并重（3）從產品單一到多樣化、家庭化（4）從單純信息傳輸到信息的深加工（5）從二維靜態到多維動態（6）從制作地圖到制圖信息系統（CIS）2021/7/26573、地圖學內容的飄移2021/7/2657

4、地圖學發展前沿（1）數據源的多元化與數據采集、更新技術體系①模式識別與圖形掃描輸入；②差分GPS高精度數據采集與更新技術；③地面數字測量；④全數字攝影測量系統；⑤利用遙感影像更新空間數據；⑥地圖數據質量、數據標準、數據倉庫與數據挖掘技術；⑦基礎地理信息數據庫建設。

（2）數字地圖制圖技術①數字環境下的地圖設計；②數字地圖制圖綜合；③地圖編繪出版一體化；④地圖電子出版及全數字印刷。

（3）三維可視化與虛擬現實技術

①面三維與體三維；②虛擬現實與環境仿真；③多維、多時態技術。2021/7/26584、地圖學發展前沿2021/7/2658

四、演示

1、電子地圖集2、體視化應用2021/7/2659四、演示2021/7/265體視化應用水文地質層體繪制圖像.水文地質層柵狀圖地下水溫三維量測---直接方式2021/7/2660體視化應用水文地質層體繪制圖像.水文地質層柵狀圖地下水溫三維體視化應用第二承壓含水層的流場情況2021/7/2661體視化應用第二承壓含水層的流場情況2021/7/2661

謝謝大家2021/7/26622021/7/26622021/7/26632021/7/2663(最新整理)地圖學測繪工程祝國瑞院士.ppt2021/7/2664(最新整理)地圖學測繪工程祝國瑞院士.ppt2021/7/2

地圖學（地圖制圖學與地理信息工程）

資源與環境科學學院祝國瑞

2021/7/2665地圖學一、地圖與地圖學1、地圖的基本特性和定義地圖的基本特性：（1）由特殊的數學法則產生的可量測性在地圖上可以量測點的坐標、兩點間的距離、區域面積、方位角、地面高程等精確數據，從而可以計算出線的曲折度、地面坡度和坡向、物體的體積以及密度、切割度等派生數據。2021/7/2666一、地圖與地圖學1、地圖的基本特性和定義2021/7/263地圖的特殊數學法則包括：①地圖投影地球橢球體是一個不可展曲面，將其展開成平面必然會產生誤差。地圖投影的任務是掌握誤差的性質、分布和大小。地球表面展開成平面2021/7/2667地圖的特殊數學法則包括：2021/7/264②地圖比例尺確定地圖縮小的倍數地圖比例尺

③地圖定向

地圖上的三北方向2021/7/2668②地圖比例尺2021/7/265

（2）使用地圖符號產生的直觀性

由于使用了地圖符號①比例尺任意縮小都可以保持清晰的圖形；②顯示出形體小而重要的物體；③顯示事物的數量和質量特征；④顯示空間被遮蓋的物體；⑤顯示沒有形體的自然和社會現象。2021/7/2669（2）使用地圖符號產生的直觀性2021/7/266（3）由制圖綜合產生的一覽性地圖的符號化是對于客觀現實的第一次抽象，將事物分類、分級；制圖綜合是第二次抽象，根據其重要程度對其進行選取和概括。從而使得任意大小的區域都能夠以清晰的圖形整體呈現在讀者面前，使讀者一覽無余。2021/7/2670（3）由制圖綜合產生的一覽性2021/7/267地圖定義：地圖是根據一定的數學法則、使用符號、通過制圖綜合，表示地面上地理事物的空間分布、聯系及在時間中發展變化的圖形。2021/7/2671地圖定義：2021/7/2682、地圖分類地圖有很多的分類方法，最常用的是按內容分類。地圖按內容分為：（1）普通地圖：以相對平衡的詳細程度表示地球表面各種自然和人文現象中最基本的要素（水系、居民地、道路、地貌、土質植被、境界等）的地圖。又分為：

①地形圖：盡可能詳細表示基本地理要素的地圖。地形圖又分為：2021/7/26722、地圖分類地圖有很多的分類方法，最常用的是大比例尺地形圖：1:10萬及更大比例尺的地形圖。中比例尺地形圖：介于1:10萬與1:100萬之間的地形圖，通常指1:20萬或1:25萬地形圖、1:50萬的地形圖。小比例尺地形圖：1:100萬比例尺的地形圖。國家基本比例尺地形圖：1:5000、1:10000、1:25000、1:50000、1:100000、1:250000、1:500000、1:1000000比例尺地形圖。

②普通地理圖：較概略地表示基本地理要素的地圖。例如，以較為概括的圖形表示水系，主要用圈形符號表示居民點，以變距等高線表示地貌，僅表示主要道路和植被類型。2021/7/2673大比例尺地形圖：1:10萬及更大比例尺的地形圖。2021/7

（2）專題地圖：突出反映一種或幾種主題要素的地圖。又分為：

①自然地圖：反映自然要素的地圖，如地質圖、地貌圖、地勢圖、地球物理圖、氣象圖、水文圖、土壤圖、植被圖、動物地理圖、綜合自然地理圖等。

2021/7/2674（2）專題地圖：突出反映一種或幾種主題要素的地圖。又分為地勢圖2021/7/2675地勢圖2021/7/2612氣候圖2021/7/2676氣候圖2021/7/2613土壤圖2021/7/2677土壤圖2021/7/2614②人文地圖：表示人文現象的地圖，如政治行政區劃圖、人口地圖、經濟地圖、文化地圖、歷史地圖等。

2021/7/2678②人文地圖：表示人文現象的地圖，如政治行政區劃圖、人口地政治行政區劃圖2021/7/2679政治行政區劃圖2021/7/2616人口地圖2021/7/2680人口地圖2021/7/2617經濟地圖2021/7/2681經濟地圖2021/7/2618③其他專題地圖：適用于特殊用途的地圖，如航空圖、航海圖、環境地圖、教學地圖、城市地圖、盲人地圖等。

2021/7/2682③其他專題地圖：適用于特殊用途的地圖，如航空圖、航海圖、城市地圖2021/7/2683城市地圖2021/7/2620旅游地圖2021/7/2684旅游地圖2021/7/2621

3、地圖學

（1）定義地圖學是研究地圖及其編制和應用的理論、技術、方法的科學。

（2）地圖學的產生和發展地圖是先于文字產生的人們記錄事物及其位置的圖形；在古代，地圖是同地理學及藝術結合在一起的；18世紀以后，地圖學又成為測繪學的一部分。2021/7/26853、地圖學（1）定義2021/7/2622

（3）傳統地圖學主要研究地圖制圖的理論和技術，包括地圖概論、地圖投影、地圖編制、地圖整飾、地圖制印等科目。對于地圖學的形成起到重要作用的科學家有瑞士地圖學家英霍夫和前蘇聯地圖學家薩里謝夫、蘇霍夫。以英霍夫為首的歐洲地圖學家強調地圖的藝術成分，認為“地圖學是帶有強烈藝術成分的技術科學”。以薩里謝夫為首的前蘇聯地圖學家提出了一整套制圖綜合理論，完成了從機械轉繪到光學轉繪的生產工藝的變化，在地圖和地圖集的設計和生產方面取得了很大的進展。

2021/7/2686（3）傳統地圖學2021/7/2623

（4）現代地圖學技術上實現以計算機為主體的電子設備的應用和理論上的完善，完成了從傳統地圖學到現代地圖學的轉化。20世紀60年代，美國的哈佛大學計算機圖形與空間分析實驗室在費舍爾領導下開發了兩個制圖系統SYMAP和ODYSSEY。隨著GIS的發展，地理信息系統和制圖軟件不斷完善并進入國際市場。在理論研究領域，法國的伯爾廷1961年提出了一套用于地圖符號設計的視覺變量理論，其后美國的莫里斯提出的形式語言學理論逐漸形成符號學的核心，德國的圖形心理學派對于地圖閱讀研究提出了格式塔理論，英國的博德提出了地圖模型理論，捷克的克拉斯尼根據信息論的概念提出了制圖信息傳輸的系統模型，這些成果奠定了現代地圖學的理論基礎。2021/7/2687（4）現代地圖學2021/7/2624

（5）現代地圖學體系

地圖學理論地圖學[地圖學理論基礎]地圖信息理論地圖傳輸理論地圖模式理論地圖認知理論數學地圖學地圖符號學地圖感受理論制圖綜合理論地學信息圖譜普通地圖制圖學專題地圖制圖學遙感制圖學機助制圖學地圖制印學地圖的基本功能地圖的評價地圖分析的方法論地圖分析利用步驟地圖分析利用方法地圖信息自動分析與處理地圖的實際應用地圖制圖學[編圖方法與技術]應用地圖學[地圖應用原理與方法]現代地圖學體系2021/7/2688（5）現代地圖學體系地圖學理論地圖學地圖信息二、普通地圖內容的表示方法（一）普通地圖的內容

2021/7/2689二、普通地圖內容的表示方法（一）普通地圖的內容20

（二）地理要素的表示法1水系（1）

海洋要素

?海岸：海水和陸地相互作用的具有一定寬度的狹長地帶

2021/7/2690（二）地理要素的表示法2021/7/26272021/7/26912021/7/2628

?海底深度基準面：根據長期驗查潮數據所求得的理論上可能達到的最低的潮面2021/7/2692?海底2021/7/2629（2）

河流和水庫

?河流：地圖上要表示河流的大小（長度和寬度）、形狀和水流狀況。

?水庫：依比例真形和不依比例符號。2021/7/2693（2）河流和水庫2021/7/2630

2地貌

（1）等高線：地面上高程相等的點的連線在水平面上的投影。2021/7/26942地貌2021/7/2631（2）地貌暈渲：根據假定光源對地面照射所產生的明暗程度，用濃淡不一的墨色或彩色沿斜坡渲繪其陰影，造成明暗對比，顯示地貌的起伏和形態特征，彌補等高線立體感的不足。2021/7/2695（2）地貌暈渲：根據假定光源對地面照射所產生的明暗（3）三維顯示2021/7/2696（3）三維顯示2021/7/26332021/7/26972021/7/2634（4）地貌符號：等高線不能表示的小而重要的地貌形態2021/7/2698（4）地貌符號：等高線不能表示的小而重要的地貌形態2

3土質和植被

?土質：地表覆蓋層的表面性質；

2021/7/26993土質和植被2021/7/2636?植被：地表植物覆蓋層。

2021/7/26100?植被：地表植物覆蓋層。2021/7/2637

4居民地（1）平面圖形2021/7/261014居民地2021/7/2638（2）立體結構

2021/7/26102（2）立體結構2021/7/26395道路網

道路網是交通網的陸地交通部分，交通網還應當包括水上交通、空中交通和管線運輸，其中，陸地上的道路網是最重要的。道路網分為：（1）鐵路（2）公路（3）其它道路

2021/7/261035道路網2021/7/26406境界線

境界線包括國界、國內行政境界、其它境界（地區界、禁區界、保護區界、停火線界等）。

2021/7/261046境界線2021/7/2641三、專題地圖內容表示法地圖上的專題內容，有十種基本的表示方法。

1表示點狀物體定點分布的“定點符號法”

2021/7/26105三、專題地圖內容表示法地圖上的專題內2021/7/261062021/7/26432表示呈線狀分布現象的“線狀符號法”

2021/7/261072表示呈線狀分布現象的“線狀符號法”2021/7/23表示間斷分布的面狀現象的“范圍法”

2021/7/261083表示間斷分布的面狀現象的“范圍法”2021/7/24表示連續分布、布滿整個區域的面狀現象的“質底法”2021/7/261094表示連續分布、布滿整個區域的面狀現象的“質底法”25用圖表形式反映定位于區域某點上反映周期性現象的數量特征及變化的“定位圖表法”

2021/7/261105用圖表形式反映定位于區域某點上反映周期性現象的數量7反映在制圖區域中呈分散的、復雜分布現象數量指標的“點數法”

2021/7/261117反映在制圖區域中呈分散的、復雜分布現象數量指標的“8表示移動現象方向、路徑、數量、質量特征的“運動線法”

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