第一章地圖及地圖學(xué)2

1、1,地圖學(xué),第一章 地圖及地圖學(xué)3,2,地圖的起源和萌芽 地圖起源于上古代，它的產(chǎn)生和發(fā)展是人類活動(dòng)的實(shí)際需要。 最原始的地圖，人們只是試圖在樹皮、沙地、陶片上，用石塊、貝殼等利器，保存和傳遞對(duì)地理環(huán)境的印象。,1.9 地圖學(xué)的歷史與發(fā)展,3,1.9 地圖學(xué)的歷史與發(fā)展,,在國(guó)外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最古老的原始地圖是古巴比倫人在陶片上繪制的美索不達(dá)米亞地區(qū)的巴比倫地圖（ 4500年歷史）。,4,4000年前，中

2、國(guó)《左傳》上記載有夏代的《九鼎圖》。《山海經(jīng)》中繪有山、水、動(dòng)植物及礦物的原始地圖等，都是當(dāng)時(shí)史料中眾多關(guān)于地圖的記述的代表。,5,,我們的祖先一直尋找描述和分析地球表面空間事物的工具，從交通運(yùn)輸、農(nóng)田水利、市政建設(shè)管理、疆土區(qū)域的劃分以及行軍打仗，都離不開空間信息，長(zhǎng)期以來(lái)最普通的工具就是地圖。2200多年前的戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，地圖在行政管理和軍事作戰(zhàn)中已發(fā)揮重要作用。在《孫子兵法》和《孫臏兵法》中都附有數(shù)卷地圖。 荊軻刺秦王,6

3、,漢代古地圖,古代地圖作品介紹,地形圖——成圖于公元前168年以前。比例尺約為1：180 000 ，相當(dāng)于漢代一寸折十里，地圖幅面為縱96cm、橫96cm。原圖上本無(wú)名，因地圖內(nèi)容包含山川、道路、城鎮(zhèn)等要素，故取名“地形圖”。,駐軍圖,7,8,裴秀的《禹貢地域圖十八篇?序》 魏晉時(shí)期裴秀的著作《禹貢地域圖十八篇?序》，標(biāo)志著我國(guó)古代地圖學(xué)的輝煌成就，奠定了我國(guó)地圖學(xué)的最初基石，裴秀因此被后人稱為中國(guó)地圖學(xué)之父。

4、裴秀擔(dān)任過(guò)司空、地官，專管國(guó)家的戶籍、土地、稅收和地圖，后任宰相。他以當(dāng)時(shí)的《禹貢》為依據(jù)，進(jìn)行了核查，繪制了18幅《禹貢地域圖》，并將《天下大圖》縮制為《方丈圖》。更為重要的是，裴秀總結(jié)了前人和自己的制圖經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)立了新的制圖理論“制圖六體”，即分率、準(zhǔn)望、道里、高下、方邪、迂直?！胺致省?，即比例尺；“準(zhǔn)望”，即方位；“道里”，即距離；“高下”，即相對(duì)高程；“方邪”，即地面坡度起伏；“迂直”，即實(shí)地的高低起伏距離與平面圖上距離的換算。,

5、9,賈耽， 唐朝人，他以裴秀的制圖六體為指導(dǎo)， 編繪出《關(guān)中隴石及山南九州等圖》與統(tǒng)一全國(guó)的大地圖《海內(nèi)華夷圖》等。內(nèi)容豐富、 位置準(zhǔn)確、繪制技術(shù)全面，不僅繼承了裴秀理論，而且還有創(chuàng)新?？s小為“華夷圖”和“禹跡圖”。朱思本系元代地理學(xué)家、地圖制圖學(xué)家。繼承裴秀、賈耽“計(jì)里畫方”法，注重實(shí)地資料的考證，并與地圖對(duì)照，慎重取舍繪成《輿地圖》，刻石于上清之三華院，可惜后來(lái)失傳。但其求實(shí)求精的制圖方法則影響了以后二百多年的地圖發(fā)展。裴秀

6、－賈耽－朱思本是元代前杰出的三大著名地圖學(xué)家，前后共約1000年，計(jì)里畫方的基本編圖法一直延用。,10,鄭和航海圖（明，茅元儀）,1. 從方便使用出發(fā)，從起點(diǎn)開始至終點(diǎn)，圖幅呈一字排列展開的連續(xù)拼接。 2. 采用“對(duì)景圖”的畫法，繪制山形形象與有方位意義的地物，可把圖與實(shí)地一一對(duì)景，盡快判斷出自己所處的位置。 3. 繪出平潮時(shí)的淺沙、礁石和港口、海島等航海用的地物要素與居民地、山地等。,11,—— 由清康熙

7、帝主持，中西方測(cè)繪人員合作，歷經(jīng)十年測(cè)制的中國(guó)第一部實(shí)測(cè)全國(guó)地圖.采用經(jīng)緯差各一度的梯形經(jīng)緯網(wǎng)格，詳細(xì)地表示了地形、水系、居民地及其漢字名稱。,清代的實(shí)測(cè)地圖《皇輿全覽圖》,（清內(nèi)府一統(tǒng)輿地秘圖局部，四排二號(hào)：山東半島、遼東半島）,12,清代的實(shí)測(cè)地圖《皇輿全覽圖》,該圖具有較高的精度，公元1717年成圖(康熙五十六年)，公元1719年制成銅版(康熙五十八年)，52.5×77cm ，比例尺 1:1 400 000，現(xiàn)藏于北京

8、圖書館。全圖按省分幅，共計(jì)41幅。特點(diǎn)：1. 采用了偽圓柱投影，以經(jīng)緯度制圖法繪制。2. 以漢、滿文共注地名，其中滿文用以邊疆，漢文用以內(nèi)地。3. 第一次實(shí)測(cè)了臺(tái)灣省地圖。,13,新中國(guó)成立后，地圖制圖得到了迅速的發(fā)展。 1950年組建軍委測(cè)繪局（后改為總參測(cè)繪局）。 1956年組建國(guó)家測(cè)繪局，領(lǐng)導(dǎo)全國(guó)的地圖測(cè)繪和編繪工作。 在完成覆蓋全國(guó)的1：5萬(wàn)和1：10萬(wàn)地形圖的基礎(chǔ)上，1：5萬(wàn)地形圖已更新三次，1：10萬(wàn)

9、地形圖已更新兩次。完成了全國(guó)1：20萬(wàn)、1：25萬(wàn)、1：50萬(wàn)和1：100萬(wàn)地形圖的編繪工作，并已建成了1：25萬(wàn)、1：50萬(wàn)和1：100萬(wàn)數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫(kù)。,14,國(guó)內(nèi)近現(xiàn)代地圖作品介紹《申報(bào)館中國(guó)地圖集》（1934） 53幅 36 200地名《中國(guó)地勢(shì)圖》（1958）單幅 《中華人民共和國(guó)自然地圖集》（1965）222幅 36萬(wàn)字《中華人民共和國(guó)歷史地圖集》（1999）540幅 30萬(wàn)字 115《中華人民共和國(guó)人口地圖集》（

10、1986）142幅 36萬(wàn)字《中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)地圖集》（1989）300幅 36萬(wàn)字《中國(guó)城市地圖集》（1992）2冊(cè) 幅 40萬(wàn)字 779頁(yè) 450城市《中國(guó)歷史地圖集》（1992）8卷 300幅 40萬(wàn)字 70 000地名《中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)地圖集》（1993）265幅 25萬(wàn)字《中華人民共和國(guó)國(guó)家普通地圖集》（1996）248幅 50 000地名,15,國(guó)外地圖學(xué)的發(fā)展 4500多年前巴比倫陶片地圖→公元9

11、0~168年托勒密《地理學(xué)指南》27幅地圖并沿用至16世紀(jì)→中世紀(jì)大倒退宗教占支配地位→16世紀(jì)文藝復(fù)興地理大發(fā)現(xiàn)麥哲倫，哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸，荷蘭墨卡托投影編制海圖→18世紀(jì)出現(xiàn)以軍事為目的大比例尺地形圖→1891年第五屆國(guó)際地理會(huì)議上通過(guò)了編制100萬(wàn)之一地圖的決議，出現(xiàn)各種專題圖→20世紀(jì)出現(xiàn)飛機(jī)探測(cè)制圖,16,古埃及繪在葦草上的金礦圖,陶片上的比倫地圖,17,,古希臘及托勒密時(shí)代的地圖： 托勒密：西方地圖學(xué)奠基人圓錐

12、投影法，是世界上最早的地圖制圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。托勒密著寫了8部地圖學(xué)著作《地理學(xué)指南》是對(duì)地圖學(xué)發(fā)展的極大貢獻(xiàn)。所附27幅地圖，是世界最早的地圖集。所繪的地圖在西方地圖史上具有劃時(shí)代的意義，一直使用到十六世紀(jì)。,18,托勒密世界地圖,19,,,20,古代歐洲人繪制的地圖,21,近代地圖測(cè)繪與傳統(tǒng)地圖學(xué)的形成 近代地圖學(xué)的發(fā)展是14世紀(jì)以后歐洲新興資本主義時(shí)代的產(chǎn)物。 這個(gè)時(shí)期地圖

13、學(xué)發(fā)展的主要?dú)v史事件是：（1）地理大發(fā)現(xiàn)奠定了世界地圖的地理輪廓 地理大發(fā)現(xiàn)為地圖制圖學(xué)家提供的資料和數(shù)據(jù)，被迅速吸收和反映在地圖集和地球儀上。從我國(guó)鄭和揭開15世紀(jì)海上探險(xiǎn)的序幕，到哥倫布、達(dá)·伽馬和麥哲倫等的地理大發(fā)現(xiàn)，基本上奠定了世界地圖的地理輪廓。,22,（2）16世紀(jì)地圖集的興起和盛行，總結(jié)了16世紀(jì)以前東方和西方地圖學(xué)的歷史性成就以荷蘭墨卡托的《世界地圖集》和中國(guó)羅洪先的《廣輿圖》為代表，總結(jié)了16世

14、紀(jì)以前東方和西方地圖學(xué)的歷史性成就。,23,墨卡托世界地圖 —— 探險(xiǎn)時(shí)代最著名的地圖學(xué)家荷蘭的墨卡托（Gerardus Mercator 1512－1594）于1538年繪制了第一張世界地圖，這是從北極的角度俯視繪制而成。貼在他擁有的托勒密地圖集內(nèi)。,24,,,25,（3）17世紀(jì)后大規(guī)模三角測(cè)量與地形圖測(cè)繪，奠定了近代地圖測(cè)繪的基礎(chǔ) 隨著資本主義的發(fā)展，航海、貿(mào)易、軍事及工程建設(shè)越來(lái)越需要精確、詳細(xì)的更大比例尺地圖。

15、加之工業(yè)革命后，科學(xué)技術(shù)水平得到了提高，新的、高精度的測(cè)繪儀器相繼發(fā)明，如平板儀及其它測(cè)量?jī)x器，使測(cè)繪精度大為提高，三角測(cè)量成為大地測(cè)量的基本方法，很多國(guó)家進(jìn)行了大規(guī)模全國(guó)性三角測(cè)量，為大比例尺地形測(cè)圖奠定了基礎(chǔ)。清《皇輿全覽圖》《中華民國(guó)地圖集》英《泰晤士地圖集》……,26,（4）專題地圖的興起與發(fā)展 從19世紀(jì)開始，由于自然科學(xué)的進(jìn)步與深化，普通地圖已不能滿足需要，于是產(chǎn)生了地質(zhì)、氣候、水文、地貌、土壤、植被等各

16、種專題地圖。 我國(guó)專題地圖的編制主要表現(xiàn)在歷史地圖方面。楊守敬(公元1839～1915年)集前人之大成，經(jīng)過(guò)15年的努力，編制了《歷代輿地沿革險(xiǎn)要圖》70幅，是我國(guó)歷史沿革地圖史上曠世絕學(xué)的一部歷史沿革地圖集。,27,《國(guó)際百萬(wàn)分之一世界地圖》800余幅《世界地圖集》蘇聯(lián)， 1954, 1967 (2th) 283頁(yè) 19萬(wàn)地名《泰晤士世界地圖集》（ The Times Atlas of the World ）

17、 英國(guó) 1895 — 1985(7th) 520頁(yè) 21萬(wàn)地名《新國(guó)際地圖集》（ The New International Atlas ）美國(guó) 1982 568頁(yè)(地圖320頁(yè)) 16萬(wàn)地名《新牛津地圖集》（ The New Oxford Atlas ）英國(guó) 1975, 1978 (2th) 202頁(yè)(地圖107頁(yè)) 《世界國(guó)家地理圖集》（ National Geographic Atlas of the

18、 World ）美國(guó) 1963，300頁(yè)(地圖116頁(yè)) 12萬(wàn)7千地名…………,國(guó)外近現(xiàn)代地圖主要作品,28,《泰晤士世界地圖集》英國(guó) 1895 — 1985(7th Ed.) 第十一版地圖集于2003年出版，對(duì)于這部有百多年歷史、但只曾改版11次的地圖集而言，相隔4年后的2007就要發(fā)行新版，顯示地球面貌正急劇改變。,29,傳統(tǒng)地圖學(xué)“封閉體系”的揚(yáng)棄 傳統(tǒng)地圖學(xué)是地圖生產(chǎn)之本，長(zhǎng)期以來(lái)它成功地指導(dǎo)著地圖的生

19、產(chǎn)，今后也還會(huì)發(fā)揮重要作用。 傳統(tǒng)地圖學(xué)的特點(diǎn)：,地圖學(xué)的現(xiàn)代革命,? 個(gè)人技術(shù)對(duì)地圖質(zhì)量起決定作用? 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累是獲取知識(shí)的主要渠道? 傳統(tǒng)的師徒傳授技藝起主導(dǎo)作用,,30,地圖學(xué)的現(xiàn)代革命,1. 現(xiàn)代地圖及其制作的發(fā)展手工制圖方法；光學(xué)和機(jī)械學(xué)的引進(jìn)，是地圖學(xué)的第二次技術(shù)變革；光化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用是地圖學(xué)的第三次技術(shù)變革。地圖制作的照相技術(shù)，對(duì)地圖學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大影響；計(jì)算機(jī)的應(yīng)用是

20、地圖學(xué)新的技術(shù)變革?，F(xiàn)在從地圖的編繪直到印刷版的制作，從數(shù)據(jù)的輸入到圖形的輸出，能做到基本擺脫手工操作，全部實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)化，地圖生產(chǎn)周期大大縮短。,當(dāng)?shù)貓D學(xué)走出傳統(tǒng)的“封閉體系”后，伴隨而來(lái)的是地圖制圖技術(shù)上的革命。,31,2．現(xiàn)代地圖學(xué)理論研究 發(fā)展了地圖學(xué)理論：地圖信息論、地圖信息傳遞論、地圖感受論、地圖符號(hào)論、地圖模型論、地圖認(rèn)知理論、制圖綜合理論等。 現(xiàn)代地圖學(xué)形成起重要作用的事件：,? 前蘇聯(lián)30?40年代提出的

21、一整套的制圖綜合理論、 基于光化學(xué)的制圖工藝、地圖和地圖集設(shè)計(jì)的方法? 法國(guó)貝爾廷（J.Bertin)的圖形變量理論? 英國(guó)博德（ Board)的地圖模式理論? 美國(guó)莫里斯(Morris)的形式語(yǔ)言學(xué)? 捷克的科拉斯尼(Kolacny)的地圖信息傳輸模型,32,1.10 現(xiàn)代地圖學(xué)理論,① 地圖信息論地圖信息論 研究地理環(huán)境信息的變換、表達(dá)和利用的理論。它著重研究地圖圖形的表示、轉(zhuǎn)換、傳遞、存貯、處理、利用等方面的技

22、術(shù)與理論問(wèn)題。② 地圖信息傳遞論研究地圖信息傳遞過(guò)程和方法的理論。地圖信息傳遞理論在國(guó)際地圖學(xué)界曾進(jìn)行過(guò)熱烈的討論，提出了十多種地圖信息傳遞的模型。目前為大多數(shù)地圖學(xué)家所接受的是捷克的柯拉斯尼(A.Kolacny)所提出的地圖信息傳遞模型 。,（一）理論地圖學(xué),33,,,34,,③ 地圖感受論研究地圖視覺(jué)感受的基本過(guò)程和特點(diǎn)，分析用圖者對(duì)圖像感受的心理、物理因素和地圖感受效果的理論。,35,④地圖模型論 用模型方法去研究系

23、統(tǒng)，可大大減少認(rèn)識(shí)系統(tǒng)所花費(fèi)的代價(jià)。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(duì)深刻認(rèn)識(shí)地圖的功能及其在地理學(xué)科中的作用有重要意義。,36,⑤地圖空間認(rèn)知理論 認(rèn)知科學(xué)是由計(jì)算機(jī)科學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、人類學(xué)、神經(jīng)科學(xué)交叉于20世紀(jì)70年代末才形成的關(guān)于心智、智能、思維、知識(shí)的描述和應(yīng)用的學(xué)科，研究智能和認(rèn)知行為的原理和對(duì)認(rèn)知的理解，探索心智的表達(dá)和計(jì)算能力及其在人腦中的結(jié)構(gòu)、功能和表示。,37,⑥地圖信息

24、可視化理論 可視化在西方多稱為視覺(jué)化，解釋為“不可直接察覺(jué)的某種事物的直觀表示”。 是一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)中的概念，它是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形，以便于研究人員觀察計(jì)算過(guò)程。在數(shù)字地圖條件下，地圖信息的可視化已經(jīng)成為當(dāng)代地圖學(xué)研究中的一個(gè)重要領(lǐng)域。,38,⑦地圖符號(hào)論 地圖符號(hào)論又稱地圖語(yǔ)言學(xué)，是20世紀(jì)末才提出的地圖學(xué)新理論。它是在20世紀(jì)60年代提出的地圖符號(hào)系統(tǒng)(前蘇聯(lián))和視覺(jué)變量(法國(guó))理論的基礎(chǔ)

25、上，結(jié)合形式語(yǔ)言學(xué)逐步形成的。 地圖符號(hào)論研究作為地圖語(yǔ)言的地圖符號(hào)系統(tǒng)及其視覺(jué)特征的理論，探討地圖符號(hào)和圖形的構(gòu)圖規(guī)律、地圖符號(hào)及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。,39,,,40,⑧地圖綜合理論 綜合制圖理論是研究制作綜合地圖的理論與方法。⑨地學(xué)信息圖譜理論 陳述彭院士等提出。“圖”主要指空間信息圖形表現(xiàn)形式的地圖，也包括圖像、圖解等其他圖形表現(xiàn)形式；“譜”是眾多同類事物或現(xiàn)象的系統(tǒng)排列，是按事物特征或時(shí)間序列建立的體系。地學(xué)

26、信息圖譜是地學(xué)更高層次的表現(xiàn)形式與分析研究手段。,41,,（二）地圖制圖學(xué) 地圖制圖學(xué)包含實(shí)際制作地圖的工藝方法和應(yīng)用理論的學(xué)科。 普通地圖制圖學(xué) 專題地圖制圖學(xué) 遙感制圖學(xué) 計(jì)算機(jī)制圖學(xué) 地圖制印學(xué),42,自動(dòng)地圖制圖綜合的發(fā)展趨勢(shì) 自動(dòng)地圖制圖綜合是世界地圖科學(xué)研究難題之一，其研究重點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）地圖制圖綜合的智能化（2）基于現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論和方法的空間數(shù)

27、據(jù)的多尺度表達(dá)（3）集模型、算法、規(guī)則于一體的自動(dòng)制圖綜合系統(tǒng),43,,（三）應(yīng)用地圖學(xué) 應(yīng)用地圖學(xué)研究地圖應(yīng)用的原理和方法。在應(yīng)用地圖學(xué)體系中，實(shí)際建立的學(xué)科有地圖分析、地圖解釋和應(yīng)用。,44,具有特殊的數(shù)學(xué)法則－－可量測(cè)性使用地圖語(yǔ)言－－直觀性實(shí)施制圖綜合－－一覽性,? 地圖特性及其現(xiàn)代拓展,,1.11 地圖學(xué)發(fā)展趨勢(shì),45,數(shù)學(xué)法則特性的現(xiàn)代拓展符號(hào)系統(tǒng)特性的現(xiàn)代拓展制圖綜合特性的現(xiàn)代拓展,由經(jīng)典

28、投影到新型投影；從球面到平面發(fā)展到從空間到平面；從地球投影發(fā)展到其他星球投影；由固定比例尺到不固定比例尺。,由手工制作修改難到機(jī)器生成圖形符號(hào)庫(kù)、色彩庫(kù)、地名庫(kù)調(diào)用易；由單一平面靜態(tài)符號(hào)到多維動(dòng)態(tài)符號(hào)；由視覺(jué)符號(hào)到聽覺(jué)、觸覺(jué)等多感覺(jué)符號(hào)。,地圖內(nèi)容由手工綜合到半自動(dòng)/自動(dòng)綜合；,,,,46,? 地圖內(nèi)容的構(gòu)成要素及其現(xiàn)代拓展,數(shù)學(xué)要素地學(xué)要素（內(nèi)容要素）輔助要素,,47,地形圖,數(shù)學(xué)要素,地學(xué)要素（內(nèi)容要素）,輔助要素,大

29、地控制（控制點(diǎn)）縮小程度（比例尺）地圖投影（經(jīng)緯網(wǎng)、方里網(wǎng)）,圖名圖號(hào)圖例圖表文字說(shuō)明,自然要素社會(huì)人文要素,,,,,地形圖的組成要素,48,數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的拓展地學(xué)基礎(chǔ)的拓展,大地控制網(wǎng)拓展到全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)控制網(wǎng)。地圖比例尺由固定到不固定，由不變到可變。地圖投影：由經(jīng)典投影到新型投影，由地球投影到星球投影。,基礎(chǔ)地理：特大比例尺的地圖內(nèi)容越來(lái)越詳細(xì)，已拓展到無(wú)所不包的地步。地球科學(xué)：拓展到了地球系統(tǒng)科學(xué)下面其他許多

30、相關(guān)學(xué)科與領(lǐng)域。與地學(xué)相關(guān)的科學(xué)：已拓展的學(xué)科領(lǐng)域有空間科學(xué)、資源環(huán)境學(xué)、生命科學(xué)等。,,,49,地圖功能時(shí)代漂移的方面和重點(diǎn)（陳述彭）,50,1.11 地圖學(xué)發(fā)展趨勢(shì),創(chuàng)新的地圖學(xué)理論體系創(chuàng)新的地圖學(xué)技術(shù)體系例如：模擬地圖向數(shù)字地圖轉(zhuǎn)移；制圖向制圖、用圖并重轉(zhuǎn)移；品種單一向品種多樣化轉(zhuǎn)移：模型地圖、燈箱地圖、路標(biāo)地圖等；信息傳輸向地理信息深加工轉(zhuǎn)移；二維靜態(tài)地圖向三維動(dòng)態(tài)地圖轉(zhuǎn)移等。創(chuàng)新的地圖學(xué)應(yīng)用服務(wù)體系 地圖