第二章地圖學

1、地 圖 學,主講人:張傳才安徽理工大學，測繪學院地理信息系統(tǒng)教研室,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,第二章　地圖學,一、地圖學的定義二、地圖學的基本內(nèi)容三、地圖學的學科體系四、地圖學與其它學科的關(guān)系五、20世紀國內(nèi)外地圖學的發(fā)展六、地圖學的發(fā)展趨勢,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,一、地圖學的定義,地圖制圖學,地圖學,20世紀70年代,地圖應用作

2、為地圖學的組成部分,信息傳輸?shù)倪^程:,客觀環(huán)境的一部分,地理信息,地圖（客觀世界的模型）,認識的客觀世界,測量、調(diào)查、統(tǒng)計、遙感,制圖方法,閱讀、分析解譯,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,在數(shù)字地圖的條件下，可視化是現(xiàn)在地圖學的核心，空間認知和傳輸是可視化的重要內(nèi)容，形式化則是可視化的工具和技術(shù)支持。定義：地圖學研究地理信息的表達、處理和傳輸?shù)睦碚摵头椒?，以地理信息可視化為核心，探討地圖的

3、制作技術(shù)和使用方法。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,現(xiàn)代地圖學產(chǎn)生,制圖技術(shù)改進,制圖新理論的產(chǎn)生,制圖和用圖成為一個整體,電子技術(shù),現(xiàn)代地圖學,1.蘇聯(lián)，一整套的制圖綜合理論2.法國人貝爾廷1961一整套視覺變量理論,美國人莫里斯，形式語言學,二者構(gòu)成地圖符號學的核心3.波蘭地圖學家拉多依斯基,地圖學的結(jié)構(gòu)模式.4.英國學者博德,地圖模型論5.捷克人克拉斯尼,信息傳輸模型6.德國

4、學者,圖形心理學方面的研究,格式塔理論.,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,地圖學的基本內(nèi)容,地圖學的基本內(nèi)容包括：理論地圖學、地圖制圖學和應用地圖學。（一）理論地圖學1.地圖信息論；研究環(huán)境地理信息的表達、變換、傳遞、存儲和利用的理論問題。地圖信息是制圖對象和時間、空間的組合信息，具有定量、定位和可測度的特性。 地圖信息是指地球和其他天體的空間信息，運用特定的符號、載體和技術(shù)方法，再按特殊

5、的數(shù)學法則確定的平面上表示的可感知的時空化了的地域信息及其所蘊含的地理規(guī)律。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,2.地圖信息傳遞論地圖信息傳遞論是研究地圖信息傳遞過程和方法的理論.地圖信息傳遞的過程:,客觀事物,概念模型,地圖,制圖者認識,使用地圖語言,客觀事物的概念,使用者對地圖符號的解譯與分析,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,3.地圖感受理論1.地圖感覺是

6、應用生理學和心理學的理論來探討讀圖的過程。視覺感受的研究對于設計最佳的地圖圖形和色彩提供了科學依據(jù)。2.對圖形、符號的感覺中，研究符號的圖形特征上的各種變化，形成視覺變量。運用視覺變量引起的視覺感受上的變化，可以形成圖形式的整體感、數(shù)量感、質(zhì)量感、動態(tài)感和立體感的效果，達到更有效地傳遞地圖信息的目的。3.地圖感受理論研究視覺閱讀地圖的感受過程、視覺變量及視覺感受等方面的問題。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人

7、：張傳才：,4.地圖模型理論地圖模型論就是將地圖作為客觀世界的空間模型，用模型方法研究地圖，對深刻認識地圖的功能及其在地理學科中的作用有重要的意義。地圖模型論的實踐意義在于：根據(jù)地圖進行研究，人們可以認識地理環(huán)境的組成和結(jié)構(gòu)，代替實地的量測和觀察，圖上的預測作業(yè)可以代替實地的模擬實驗。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,5.地圖空間認知理論(1).認知科學是關(guān)于心智、智能、思維、知識的描述和應用的

8、學科，研究智能和認知行為的原理和對認知的理解，探索心智的表達和計算能力及其在人腦中的結(jié)構(gòu)、功能和表示。(2). 認知科學在地圖學中的作用，有助于研究地圖工作者在設計和制作地圖過程中所運用的知識和思維加工過程，從而促進地圖學理論，尤其是地圖信息表達和地圖信息感知的深入研究。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,(3).認知地圖學的主要任務：是探索地圖設計制作的思維過程并用信息加工機制描述、認知地圖信息加工

9、處理的本質(zhì)。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,(4).認知地圖的概念： 也稱心象地圖，它是人們通過感知途徑獲取空間環(huán)境信息后，在頭腦中經(jīng)過抽象思維加工處理所形成的關(guān)于認知環(huán)境的抽象替代物，是表征空間環(huán)境的一種心智形式。(5).認知地圖的形成： 在地圖設計和編制過程中，地圖編輯首先根據(jù)各種資料來認識地理環(huán)境，再根據(jù)地圖的用途和要求，構(gòu)思表示方法、地圖內(nèi)容、制圖工藝等，形成新編地圖在作者中頭

10、腦中的構(gòu)圖，即心象地圖。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,6.地圖信息可視化理論1.空間信息可視化是基于科學計算可視化、地圖學和認知科學的新學科,研究為識別、解釋、表達和傳遞目的而直觀表示空間地理環(huán)境信息的工具、技術(shù)和方法。2.空間信息可視化理論：是研究地圖信息的符號化、圖形化、形象化及直觀化的處理、表達、傳遞及解譯的理論。3.空間信息可視化的主要產(chǎn)品：紙質(zhì)地圖、電子地圖、多媒體地圖、三維仿真地

11、圖、四維時空地圖等。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,4.空間信息可視化理論（四個部分）地圖信息模型化：是運用地圖模型理論，對客觀現(xiàn)實抽象、概括，轉(zhuǎn)換成可供計算機讀寫的數(shù)字信息，并用各種媒體的地圖來表達和傳輸這些信息。地圖信息量化：地圖信息量化兩個方面的含義：一是實現(xiàn)地圖空間信息的離散化和數(shù)字化，這是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，將圖形和符號變成計算機可識別的平面直角坐標和特征值；二實現(xiàn)其他形式的空間信息（圖像信

12、息、統(tǒng)計信息等)轉(zhuǎn)換成數(shù)字地圖信息，這通過數(shù)字地形模型來實現(xiàn)。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,地圖信息集成:研究將復雜多變的空間信息抽象、歸納成規(guī)范化、標準化、具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)律和外部關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)化地圖信息，并將其通過文本、圖象、圖形、聲音、動畫、視頻等多種地圖語言及其組合形式直觀綜合地表現(xiàn)出來。地圖信息表達：不是傳統(tǒng)意義上的地圖表示，這它是借助可視化方法和多媒體技術(shù)為視覺思維和解譯傳輸而進行的，具有

13、操作交互性、信息動態(tài)性、媒體集成性的地圖可視化。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,7.地圖符號論 1.地圖符號論研究作為地圖符號系統(tǒng)及其視覺特征的理論，探討地圖符號和圖形規(guī)律、地圖符號及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 2.地圖符號論研究的基本內(nèi)容：地圖符號語法學：主要研究地圖符號的類型、構(gòu)成及其形成系統(tǒng)的規(guī)律和特性。地圖符號語義學：研究地圖符號與制圖對象之間的關(guān)系，即實地要素及其特征用相應的地圖符號表示。

14、,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,地圖符號語用學：研究地圖符號與用圖者之間的相互關(guān)系，即什么樣的符號才能便于讀者識別和記憶。 8.制圖綜合理論 1.傳統(tǒng)制圖綜合的主要內(nèi)容:地圖內(nèi)容的取舍地圖內(nèi)容的概括,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,2.現(xiàn)代的制圖綜合表現(xiàn):制圖數(shù)學模型的廣泛應用、用數(shù)據(jù)庫技術(shù)和特殊的存儲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)綜合、基于地理特征分析的自動制圖綜

15、合。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,（二）地圖制圖學普通地圖制圖學專題地圖制圖學遙感制圖學：研究以遙感數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源制作地圖或修正地圖的學科。計算機制圖學地圖制印學,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,（三）應用地圖學地圖（模擬、數(shù)字）應用 1.模擬地圖分析與應用：研究通過地圖量測、計算和分析、為管理、預測、規(guī)劃和設計提供科學依據(jù)。 2.數(shù)

16、字地圖的分析與應用：研究直接利用數(shù)字地圖數(shù)據(jù)進行計算和分析，具有精度高、速度快等特點，用于解決各種科學、工程及軍事問題。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,地理信息系統(tǒng)應用 主要研究國民經(jīng)濟和國防建設各個領域利用地理信息系統(tǒng)管理、查詢和分析相關(guān)地理信息的方法。地理環(huán)境仿真與虛擬現(xiàn)實應用 主要研究通過這種技術(shù)擴展人的空間認知手段和范圍，改變傳統(tǒng)的仿真與模擬方式。,2013-2-1,安徽理工大

17、學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,現(xiàn)代地圖學的學科體系,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,地圖學與其它學科的關(guān)系,1.馬克思主義哲學2.地理學:地圖學是地理學的二級學科,同地理學的聯(lián)系是不言而喻的,地理環(huán)境是地圖表示的對象,另一方面,地理學又利用地圖作為研究的工具.3.地理信息系統(tǒng):GIS脫胎于地圖學,地圖是GIS重要的數(shù)據(jù)源和輸出形式,地圖數(shù)據(jù)庫是GIS數(shù)據(jù)庫的核心.但,地圖注重數(shù)據(jù)的分布、

18、符號化和顯示，GIS則應重在空間分析。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,4.測量學：地圖學和測量學同是測繪科學與技術(shù)的組成學科。測量學研究地面點定位及測制大比例尺地形圖的方法，為制圖提供點位坐標及精確的制圖資料，攝影測量和遙感像片是地圖的數(shù)據(jù)源，特別是地圖更新的重要依據(jù)，制圖中的許多數(shù)據(jù)處理模型和方法都來自測量學；大比例尺測圖過程中，又要使用制圖的符號系統(tǒng)、綜合原則和地圖數(shù)據(jù)庫技術(shù)，GPS同電子地圖結(jié)

19、合才能充分發(fā)揮其導航、移動定位等作用。5.藝術(shù)：地圖制圖離不開藝術(shù)。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,地 圖 學,數(shù)學,地理學,測量學,地理信息系統(tǒng),,,,,計算機技術(shù),遙感技術(shù),,,,,,,,,,心理學,符號學,地名學,色彩學與美學,,,,,,,,,,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,20世紀上半葉國外現(xiàn)代地圖學的興起,現(xiàn)代制圖技術(shù)的全面發(fā)展 1.20世

20、紀初，飛機的問世及照相機應用于空中攝影，航空攝影機和立體測圖儀研究成功，改變了傳統(tǒng)的地形圖測繪生產(chǎn)過程。另外，航空像片的綜合分析與判讀逐漸應用于地質(zhì)勘探、森林、植被、地壤、農(nóng)業(yè)、海洋、水文等的調(diào)查。 2.地圖制圖技術(shù)方面，20世紀初，開始廣泛采用地圖復照和平版彩色膠印技術(shù)，使地圖的色彩表現(xiàn)力和印刷質(zhì)量提高到了一個新的水平。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,3.40年代，塑料片開始被廣泛應用，特別是后

21、來出現(xiàn)的伸縮性很小的制圖聚酯塑料片，廣泛應用于繪圖與刻圖作業(yè)，刻圖法代替清繪，不僅提高繪圖質(zhì)量和速度，而且減去復照與分版工藝。 4.60年代，自動化制圖已從理論探討、樣機試驗，發(fā)展到試用階段，自動數(shù)控繪圖儀與數(shù)字化儀研制成功，并在統(tǒng)計地圖、氣候圖、公路交通圖城市平面圖等方面實現(xiàn)自動化制圖，為70年代以后的計算機制圖的全面發(fā)展奠定了基礎。專題制圖與綜合制圖迅速發(fā)展1.由于普遍采用了航空攝影測量方法，許多國家都在20世紀40一5

22、0年代的較短時期內(nèi)完成了各種比例尺地形圖的測繪或更新。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,2.航空攝影測量和航空像片綜合分析的廣泛應圖，促進了資源勘測、調(diào)查與專題制圖的發(fā)展。蘇聯(lián)在全蘇范圍組織了大規(guī)模地質(zhì)勘探與綜合科學考察及各部門專業(yè)調(diào)查，編制出全蘇1：10萬、1：20萬與1：100萬地質(zhì)圖、礦產(chǎn)圖及地貌、土壤、植被等其他各種專題地圖。3.前蘇聯(lián)地圖學界對綜合制圖和地圖集的編制非常重視。1937年編制

23、出版的(蘇聯(lián)世界大地圖集)第一卷，系統(tǒng)地反映世界自然、經(jīng)濟的全面概況和蘇聯(lián)的總貌，在國際上得到很高的評價，被譽為是一部“地理大百科全書”,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,4.在世界地圖集和國家地圖集編制方面．英國《泰晤士世界地圖集》、德國的《施蒂勒地圖集》、意大利《旅行俱樂部國際大地圖集》、美國的《古持世界地圖集》都有較長的歷史，在國際上影響較大。5.在20世紀上半葉，尤其是在50一70年代，由于各

24、國測繪與地圖學的基礎和對其重視程度不同，地圖學的發(fā)展很不平衡。發(fā)展速度比較快、地圖編制水平較高、對地圖學理論研究較早的國家，有前蘇聯(lián)、英國、德國、法國、美國、波蘭、匈牙利、瑞士、加拿大、瑞典、荷蘭、比利時、西班牙、日本、澳大利亞、墨西哥等國家。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,6.在國際范圍內(nèi)，許多國家在某些地圖制圖領域內(nèi)具有自己的特色．在國際上受到好評并產(chǎn)生一定影響。例如，英國和德國的地形圖與地籍圖

25、、法國的植被圖、前蘇聯(lián)的地勢圖、波蘭的地貌圖、法國和西班牙的海圖、美國的航空地圖、瑞士的地貌暈渲圖、瑞士和德國的透視寫景圖等等。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,20世紀50-60年代新中國地圖學和地圖事業(yè)的發(fā)展,1．普通地圖制圖的發(fā)展從20世紀50年代起，我國著手建立全國統(tǒng)一的大地坐標網(wǎng)和國家基本地形圖系列。采用了“1954年北京坐標系”、“1956年黃海高程系”與高斯—克呂格投影，制定了各級比

26、例尺外業(yè)測圖與制圖規(guī)范及圖式圖例。開始全國基本地形圖測制，至60年代末期完成全國一部分地區(qū)1：10萬和1：5萬國家基本地形圖的測繪。1960年編制出版了新中國第一代1：100萬地形圖。,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,同時，完成了全國與各省區(qū)多種比例尺普通地圖的編制。其中，總參測繪局和國家測繪局先后多次編制出版了1：150萬(中華人民共和國全圖)和1：25萬《中華人民共和國全圖》,2013-2-1,安

27、徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,2．專題地圖的發(fā)展1)從20世紀50年代開始，對全國自然資源與自然條件全面勘測與調(diào)查，完成一批大、中、小比例尺專題地圖 2)在科學考察、自然區(qū)劃、農(nóng)業(yè)區(qū)劃和流域規(guī)劃中完成一批成果地圖3)開展了國家地圖集和省區(qū)地圖集的編制4)地圖制圖技術(shù)的改進和地圖學理論研究的開展20世紀50—60年代，基本上采用傳統(tǒng)手工繪圖方法。60年代中期才開始采用塑料繪圖片、簡化漢字字盤、地圖色標、面狀網(wǎng)紋

28、符號等革新技術(shù)；,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,60年代末開始正式采用刻圖技術(shù)與透明注記、接觸網(wǎng)屏、塑料片基代替玻璃版、預制感光版(Ps版)、撕膜片、重氟材料代替銀鹽感光材料、靜電復印，以及自動復照儀、電子分色機、自動顯影定影、自動曬版、自動打樣、自動膠印等新技術(shù)。從60年代初開始，我國開展了航空像片綜合分析利用的試驗,70年代廣泛開展遙感應用。在各高等院校地理系設立地圖學教研室。,2013-2

29、-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,地圖學的發(fā)展趨勢,地圖學學科重點的轉(zhuǎn)移：1.模擬地圖向數(shù)字地圖轉(zhuǎn)移2.地圖向制圖、用圖并重轉(zhuǎn)移3.品種單一向產(chǎn)品多樣化轉(zhuǎn)移4.信息傳輸向地理信息深加工轉(zhuǎn)移5.二維靜態(tài)地圖向三維動態(tài)地圖轉(zhuǎn)移6.地圖產(chǎn)業(yè)化,2013-2-1,安徽理工大學,測繪學院GIS， 主講人：張傳才：,思考問題,1.地圖學的概念2.地圖學的基本內(nèi)容3.了解地圖學的新理論4.了解地圖學的發(fā)展趨勢