地圖編繪講座

1、地圖編繪與設(shè)計講座王志強建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院2012.11.07第一部分 概述一、地圖及其基本內(nèi)容什么是地圖？什么是地圖？地圖是按一定的法則，以二維形式在平面上表示地理空間中的要素信息的圖形或圖像，包括位置及其上的特征。地圖具有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、符號系統(tǒng)、文字注記等地圖的基本內(nèi)容 由地圖要素構(gòu)成。不同類型的地圖，其地圖要素的組成也各異。 一般而言，地圖要素分類：1.數(shù)學(xué)要素；2.地理要素；3.輔助要素。二、地圖要素的構(gòu)成地圖的數(shù)學(xué)要素，是具有按一定的數(shù)學(xué)法則構(gòu)成的或具有數(shù)學(xué)意義的地圖要素。數(shù)學(xué)要素包括空間參考系；地圖投影；制圖網(wǎng)；比例尺；地圖定向要素（方向標(biāo)）等 。 二、地理要素的組成地理要素是指

2、地圖內(nèi)容，包括自然地理要素與社會經(jīng)濟（人文）要素。地圖的自然地理與社會經(jīng)濟人文要素是地圖內(nèi)容的主體，據(jù)其性質(zhì)可分為：1. 自然地理要素，包括海洋、陸地水系以及地質(zhì)、地球物理、地貌、氣象、水文、土質(zhì)與植被、動物等；2. 社會經(jīng)濟要素，包括居民地、交通網(wǎng)、境界以及政治、行政、人口、城市、歷史、文化和經(jīng)濟等方面的現(xiàn)象或物體；環(huán)境要素，是指人類生活的環(huán)境狀況，包括自然災(zāi)害、自然保護(hù)、環(huán)境污染及其保護(hù)與治理、疾病與醫(yī)療等。 地圖的輔助要素 地圖的輔助要素則指位于內(nèi)圖廓以外，為閱讀和使用地圖而提供的具有一定參考意義的說明性內(nèi)容或工具性內(nèi)容，包括：圖名、圖號、接圖表、接合圖號、圖廓、圖廓間注記、圖例、數(shù)字比

3、例尺與圖解比例尺、坡度尺、三北方向圖以及其他附圖、資料和成圖方法說明等。 第2部分 地圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)q地球橢球體地球橢球體模型：以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)模型：以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)建立的建立的。地球的形狀接近于橢圓繞其短軸地球的形狀接近于橢圓繞其短軸形成的橢球體，通過扁率表示橢球體的扁形成的橢球體，通過扁率表示橢球體的扁平程度。大地水準(zhǔn)面與具有微小扁率的旋平程度。大地水準(zhǔn)面與具有微小扁率的旋轉(zhuǎn)橢球面非常接近，可用旋轉(zhuǎn)橢球體代替轉(zhuǎn)橢球面非常接近，可用旋轉(zhuǎn)橢球體代替大地球體。大地球體。地球空間模型描述地球空間模型描述 地理空間數(shù)學(xué)建模地理空間數(shù)學(xué)建模地球橢球體模型地球橢球體模型bca三軸橢球體模型雙軸橢球體模

4、型（旋轉(zhuǎn)橢球體）其他橢球體模型：根據(jù)a、b、c的不同x2a2y2b2z2c2+= 1x2a2y2a2z2c2+= 1地球空間模型描述地球空間模型描述 地理空間數(shù)學(xué)建模地理空間數(shù)學(xué)建模 地理空間中的要素要進(jìn)行定位，必須要嵌入到地理空間中的要素要進(jìn)行定位，必須要嵌入到一個空間參照系中，即在進(jìn)行位置描述時，需要有一個空間參照系中，即在進(jìn)行位置描述時，需要有一個參照。一個參照。u 球面坐標(biāo)系統(tǒng)球面坐標(biāo)系統(tǒng) 根據(jù)地球橢球體模型建立的根據(jù)地球橢球體模型建立的地理坐標(biāo)系地理坐標(biāo)系經(jīng)經(jīng)緯度坐標(biāo)及高程坐標(biāo)緯度坐標(biāo)及高程坐標(biāo)可以作為所有空間要素的可以作為所有空間要素的參照參照系統(tǒng)系統(tǒng)。這個坐標(biāo)系統(tǒng)是。這個坐標(biāo)系統(tǒng)

5、是球面坐標(biāo)系統(tǒng)：是以三維球球面坐標(biāo)系統(tǒng)：是以三維球面為基礎(chǔ)的。用經(jīng)緯度量測，單位度、分、秒，又面為基礎(chǔ)的。用經(jīng)緯度量測，單位度、分、秒，又稱為大地坐標(biāo)系。稱為大地坐標(biāo)系。 地理空間坐標(biāo)系的建立地理空間坐標(biāo)系的建立地球表面地球表面地球的經(jīng)線和緯線地球的經(jīng)線和緯線 地面點的高程地面點的高程 地理坐標(biāo)系地理坐標(biāo)系地理空間坐標(biāo)系的建立地理空間坐標(biāo)系的建立u平面坐標(biāo)系統(tǒng)（平面坐標(biāo)系統(tǒng)（笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)） 以平面為基礎(chǔ)的平面坐標(biāo)系。現(xiàn)實世界是以相對以平面為基礎(chǔ)的平面坐標(biāo)系?，F(xiàn)實世界是以相對于指定原點的于指定原點的XYXY坐標(biāo)值來定位的，單位常用英尺或坐標(biāo)值來定位的，單位常用英尺或米（通常為正值）。米（通常為

6、正值）。 可以將經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成平面直角坐標(biāo)，這樣可以將經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成平面直角坐標(biāo)，這樣就可以方便地進(jìn)行距離、方位、面積的計算：就可以方便地進(jìn)行距離、方位、面積的計算： F:(,)(x,y)， 為經(jīng)度，為經(jīng)度， 為緯度為緯度 2、地圖投影、地圖投影 雖然由于地球表面形態(tài)發(fā)生了變化，但在一定雖然由于地球表面形態(tài)發(fā)生了變化，但在一定的空間范圍內(nèi)卻提供了很好的近似，可以幫助人的空間范圍內(nèi)卻提供了很好的近似，可以幫助人們對地理空間建立一個良好的視覺感，進(jìn)行各種們對地理空間建立一個良好的視覺感，進(jìn)行各種量算以及進(jìn)一步的空間數(shù)據(jù)處理和分析。量算以及進(jìn)一步的空間數(shù)據(jù)處理和分析。 地球橢面是曲面，但地圖是平

7、面，因此需要用地球橢面是曲面，但地圖是平面，因此需要用一定的數(shù)學(xué)方法把大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為某投影面上的一定的數(shù)學(xué)方法把大地坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為某投影面上的平面直角坐標(biāo)系。平面直角坐標(biāo)系。GIS用各種平面坐標(biāo)系統(tǒng)去描繪地用各種平面坐標(biāo)系統(tǒng)去描繪地球，而每種平面坐標(biāo)均基于特殊的地圖投影。球，而每種平面坐標(biāo)均基于特殊的地圖投影。u 投影概念投影概念 投影指的是在兩個點集之間建立一一映射關(guān)系。投影指的是在兩個點集之間建立一一映射關(guān)系。因為地球是一個不規(guī)則的球體，將地球表面的地理因為地球是一個不規(guī)則的球體，將地球表面的地理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)的過程稱為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)的過程稱為地圖投影地圖投影?？臻g信?？臻g信息系統(tǒng)

8、不能僅依靠地理坐標(biāo)，必須要有平面坐標(biāo)，息系統(tǒng)不能僅依靠地理坐標(biāo)，必須要有平面坐標(biāo)，地圖投影對空間信息系統(tǒng)來說是不可缺少的。地圖地圖投影對空間信息系統(tǒng)來說是不可缺少的。地圖投影的使用保證了空間信息從地理坐標(biāo)變換為平面投影的使用保證了空間信息從地理坐標(biāo)變換為平面坐標(biāo)后能夠保持在地域上的聯(lián)系和完整性。坐標(biāo)后能夠保持在地域上的聯(lián)系和完整性。 地圖投影之后的結(jié)果記錄是以地圖作為保存形地圖投影之后的結(jié)果記錄是以地圖作為保存形式的。式的。 地圖投影地圖投影投影概念投影概念地圖投影的分類地圖投影的分類u從投影面（從投影面（可展曲面）可展曲面）類型劃分為：圓錐、圓柱、類型劃分為：圓錐、圓柱、平面（方位投影）平面

9、（方位投影）u從投影面與地球位置關(guān)系劃分為：正軸、橫軸、從投影面與地球位置關(guān)系劃分為：正軸、橫軸、斜軸，切、割斜軸，切、割圓柱投影方位投影圓錐投影地圖投影的分類地圖投影的分類我國常用的投影 高斯克呂格投影（Gauss-Kruger Projection） 通用墨卡托投影（UTM投影） 阿爾伯斯投影（Albers)u由于地圖本身的尺寸與其描述的地理空間范圍之間由于地圖本身的尺寸與其描述的地理空間范圍之間是不同的，因此，通常說地圖具有某種是不同的，因此，通常說地圖具有某種比例尺比例尺。所謂。所謂地圖比例尺，指的是地圖上的距離與地面上相應(yīng)距離地圖比例尺，指的是地圖上的距離與地面上相應(yīng)距離之比。之比。

10、 比例尺分類比例尺分類 大比例尺：大于和等于大比例尺：大于和等于1 1：1010萬的地圖萬的地圖 中比例尺：大于中比例尺：大于1 1：100100萬和小于萬和小于1 1：1010萬的地圖萬的地圖 小比例尺：小比例尺： 1 1：100100萬和更小比例的地圖萬和更小比例的地圖3、地圖比例尺、地圖比例尺4、地圖定向要素 A、一般定向法 在既沒有經(jīng)緯網(wǎng)又沒有方向標(biāo)的地圖上，依據(jù)“上北下南，左西右東”的法則判斷方向。 B、經(jīng)緯網(wǎng)定向法 方格狀經(jīng)緯網(wǎng)圖:經(jīng)線指示南北方向。緯線指示東西方向。 極地經(jīng)緯網(wǎng)圖：如在北極地區(qū)經(jīng)緯網(wǎng)圖上:向圓心方向為正北方向；沿經(jīng)線輻射向外為正南方向；在同一緯線上與自轉(zhuǎn)方向一致的

11、方向為正東；與自轉(zhuǎn)方向相反的方向為正西。 C、指向標(biāo)定向法 在有指向標(biāo)的地圖上，應(yīng)根據(jù)指向標(biāo)確定方向。一般情況下，指向標(biāo)指示北方，平行于指向標(biāo)的方向即為南北方向，第3部分 地圖的色彩設(shè)計 溫泉度假歷史文化風(fēng)景觀光民族風(fēng)情科學(xué)考察濱海旅游度假體育運動國際會議生態(tài)旅游宗教旅游海上旅游旅游城市重點旅游城市 第4部分、地圖符號一、地圖符號的分類一、地圖符號的分類 按符號表示的制圖對象的幾何特征分類按符號表示的制圖對象的幾何特征分類( (一一) )點狀符號點狀符號 當(dāng)一個地圖符號所代表的概念在抽象的意義下可認(rèn)為當(dāng)一個地圖符號所代表的概念在抽象的意義下可認(rèn)為是定位于幾何上的點是定位于幾何上的點時，則稱為點

12、狀符號。時，則稱為點狀符號。 點狀符號的作用主要是說明物體的含義、位置及物體點狀符號的作用主要是說明物體的含義、位置及物體重要性重要性. . 在普通地圖上，點狀符號的幾何中心與地物實際位置在普通地圖上，點狀符號的幾何中心與地物實際位置是一致的；在專題地圖上，點狀符號的位置只要求合理，是一致的；在專題地圖上，點狀符號的位置只要求合理，并不一定在數(shù)據(jù)的中心位置上，而且如果點狀符號代表的并不一定在數(shù)據(jù)的中心位置上，而且如果點狀符號代表的是一個區(qū)域的數(shù)據(jù)，通常定位在這個區(qū)域的重心位置上。是一個區(qū)域的數(shù)據(jù)，通常定位在這個區(qū)域的重心位置上。1 1、定義、定義2 2、作用、作用3 3、定位、定位點狀符號的應(yīng)

13、用點狀符號的應(yīng)用地圖符號的分類地圖符號的分類 當(dāng)一個符號所代表的概念在抽象的意義下可認(rèn)為是當(dāng)一個符號所代表的概念在抽象的意義下可認(rèn)為是定位于幾何上的線時，稱定位于幾何上的線時，稱為線狀符號。為線狀符號。 ( (二二) )線狀符號線狀符號1 1、定義、定義2 2、作用、作用 線狀符號的作用主要是說明物體的類別、位置特征線狀符號的作用主要是說明物體的類別、位置特征及物體等級。及物體等級。 3 3、定位、定位 在地圖上，線狀符號的幾何中心與地物實際位置是一在地圖上，線狀符號的幾何中心與地物實際位置是一致的；在特殊的專題地圖上，表示某些現(xiàn)象的動態(tài)的流動致的；在特殊的專題地圖上，表示某些現(xiàn)象的動態(tài)的流動

14、方向，而采用的方向，而采用的特殊線狀符號的位置只要求合理，并不一特殊線狀符號的位置只要求合理，并不一定在數(shù)據(jù)的中心位置上。定在數(shù)據(jù)的中心位置上。 地圖符號的分類地圖符號的分類 地圖符號的分類地圖符號的分類 1 1、定義、定義2 2、作用、作用3 3、定位、定位( (三三) )面狀符號面狀符號 當(dāng)一個地圖符號所代表的概念在抽象的意義下可認(rèn)為當(dāng)一個地圖符號所代表的概念在抽象的意義下可認(rèn)為是定位于幾何上的面是定位于幾何上的面時，稱為面狀符號。時，稱為面狀符號。 面狀符號的作用主要是說明物體面狀符號的作用主要是說明物體( (現(xiàn)象現(xiàn)象) )的性質(zhì)和的性質(zhì)和分分布范圍。布范圍。 面狀符號都是依比例尺變化的

15、，分布范圍就是它的實面狀符號都是依比例尺變化的，分布范圍就是它的實際的位置際的位置。 地圖符號的分類地圖符號的分類 地圖符號的分類地圖符號的分類 按符號與地圖比例尺的關(guān)系分類按符號與地圖比例尺的關(guān)系分類( (一一) )依比例符號依比例符號 依比例符號指能夠保持物體平面輪廓圖形的符號，又依比例符號指能夠保持物體平面輪廓圖形的符號，又稱真形符號或輪廓符稱真形符號或輪廓符號。號。 ( (二二) )半依比例符號半依比例符號 半依比例符號指只能保持物體平面輪廓的長度，而半依比例符號指只能保持物體平面輪廓的長度，而不能保持其寬度的符號，不能保持其寬度的符號，一般多是線狀符號。一般多是線狀符號。 ( (三三

16、) )不依比例符號不依比例符號 不依比例符號指不能保持物體平面輪廓形狀的符號，不依比例符號指不能保持物體平面輪廓形狀的符號，又稱記號性符號。又稱記號性符號。 地圖符號的分類地圖符號的分類 按符號表示的制圖對象的地理尺度分類按符號表示的制圖對象的地理尺度分類( (一一) )定性符號定性符號 表示制圖對象質(zhì)量特征的符號稱為定性符號。這種符號表示制圖對象質(zhì)量特征的符號稱為定性符號。這種符號主要反映制圖對象的名義尺度，即性質(zhì)上的差別。主要反映制圖對象的名義尺度，即性質(zhì)上的差別。 ( (二二) )定量符號定量符號 表示制圖對象數(shù)量特征的符號稱為定量符號。這種符號表示制圖對象數(shù)量特征的符號稱為定量符號。這

17、種符號主要反映制圖對象的定量尺度，即數(shù)量上的差別。主要反映制圖對象的定量尺度，即數(shù)量上的差別。 ( (三三) )等級符號等級符號 表示制圖對象大、中、小順序的符號稱為等級符號。這種表示制圖對象大、中、小順序的符號稱為等級符號。這種符號主要反映制圖對象的順序尺度，即等級上的差別。符號主要反映制圖對象的順序尺度，即等級上的差別。地圖符號的分類地圖符號的分類 四、按符號的形狀特征分類四、按符號的形狀特征分類 幾何符號，指用簡單的幾何形狀和顏色構(gòu)成的記號性幾何符號，指用簡單的幾何形狀和顏色構(gòu)成的記號性符號，這些符號能體現(xiàn)制圖現(xiàn)象的數(shù)量變化。符號，這些符號能體現(xiàn)制圖現(xiàn)象的數(shù)量變化。 透視符號，指從不同視

18、點將地面物體加以透視投影得透視符號，指從不同視點將地面物體加以透視投影得到的符號，根據(jù)觀測制圖對象的角度不同，可將地圖符號到的符號，根據(jù)觀測制圖對象的角度不同，可將地圖符號分為正視符號和側(cè)視符號。分為正視符號和側(cè)視符號。 象形符號，指對應(yīng)于制圖對象形態(tài)特征的符號。象形符號，指對應(yīng)于制圖對象形態(tài)特征的符號。 藝術(shù)符號，指與被表示的制圖對象相似、藝術(shù)性較強藝術(shù)符號，指與被表示的制圖對象相似、藝術(shù)性較強的符號。的符號。根據(jù)地圖的用途，確定地圖應(yīng)表達(dá)的內(nèi)容，并區(qū)分出內(nèi)容根據(jù)地圖的用途，確定地圖應(yīng)表達(dá)的內(nèi)容，并區(qū)分出內(nèi)容表達(dá)的層次；表達(dá)的層次；應(yīng)該分析所收集到的地圖資料，擬定分類分級原則，確定應(yīng)該分析所收集到的地圖資料，擬定分類分級原則，確定相應(yīng)的符號類型、采用的視覺變量及其組合效果；相應(yīng)的符號類型、采用的視覺變量及其組合效果；進(jìn)行符號的具體設(shè)