第二章 地图学
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地图学2_1
铅垂线 θ
垂 线 偏 差
天文纬度 ： 在地球上定义 为铅垂线与赤道平面间的夹角 。
法线
天文经度λ：是过观测点子午 面与本初子午面间的两面角。
通常应用天文测量和天文台授 时的方法解决。
赤道面
《新编地图学教程》（第二版） 第2章 地球体与地图投影
第1节 地球体
二、地理坐标
（二）大地经纬度
表示地面点在参考椭球面上的位置。
卯酉圈曲率半径 N
(A点上所有截弧的曲 率半径中的最大值）：
可知： N 随纬度而变化。
《新编地图学教程》（第二版） 第2章 地球体与地图投影
N
a (1 e sin )
2 2 1 2
第1节 地球体
平均曲率半径 R ：
第2章 地球体与地图投影
R a(1 e 2 )1 2 MN 1 e 2 sin 2
第2章 地球体与地图投影
地理坐标，就是用经线（子午线）、纬线、经度、纬度表示 地面点位的球面坐标。
（一）天文经纬度 （二）大地经纬度 （三）地心经纬度
《新编地图学教程》（第二版） 第2章 地球体与地图投影
第1节 地球体
二、地理坐标
（一）天文经纬度
表示地面点在大地水准面上的位置
第2章 地球体与地图投影
《新编地图学教程》（第二版） 第2章 地球体与地图投影
预习提纲
地球体的大致形状； 描述地球体的方式； 大地水准面和地球椭球体的概念以及特点； 为什么存在多个参考椭球体体系？
地理坐标系统中经纬度的种类？
天文经纬度的定义？ 大地经纬度的定义？（法截面、子午圈截面、卯酉圈截面 ）； 地心经纬度的定义？（地心、参心）；
地图学第二章之二
高斯－克吕格投影
——假设一个椭圆柱横套在地球椭球面上，使其与某 一条经线相切，将椭球面上的经纬线投影到椭圆柱面 上，然后将椭圆柱展成平面；
P
椭圆柱
A C
X P B D 赤道 Y
A C
B D
投影
P
P
投影特点：
投影特点
（1）中央经线和赤道被投影为互相垂直的直线，而 且是投影的对称轴； （2）投影后没有角度变形；
中国政区图，为能完整连续地表示，应选用斜轴方位。
教学用图，选择变形不大的任意投影，如等距投影。
出版方式影响
单幅图的投影选择比较简单； 系列图或图集中的一个图组，应选择同一变形性 质的投影，便于比较； 整个地图集，是由不同主题的图组所构成，在投 影选择上要有变化，应采用同一系统的投影，根 据情况，在变形性质上变化。
（3）中央经线上没有长度变形，离开中经越远变形 越大，最大变形在赤道上。
3.常用的圆锥投影
（1）等角圆锥投影 （2）高斯－克吕格投影
等角圆锥投影
投影条件:地图上没有角度变形，w=0；每一点上经线长度比 与纬线长度比相等，m = n。
a.等角切圆锥投影
1）相切的纬线没有变形，长度比为1。
2）纬线投影后为同心圆弧并且离开标准纬线越远，变形程度
总
结
方位投影的特点是：在投影平面上，由投影点
（平面与球面的切点）向各方向的方位角与实 地相等，其等变形线是以投影中心为圆心的同 心圆。
（2）圆柱投影
以圆柱面作为投影面，使圆柱面与球展为
平面而成。
正轴圆柱投影—圆柱的轴和地轴一致（最常用） ;
方法：假设将地球按比例缩小成一个透明的地球仪
般的球体，在球心、球面、或球外安置一个光源，
地图学第2.2章
设想光源的远近对经纬网的影响
光源臵于球心 纬线间距自极点至赤道由内向外不断拉伸 投影后赤道在无穷远处
光源臵于无穷远 纬线间距自极点至赤道由内向外不断压缩，赤道附近趋零 纬线被赤道圈围
光源臵于球心外有限距离，光线弯曲——(等距数学函数法)
纬线间距不变
投影后赤道半径为子午面上极点至赤道的距离
光源臵于球心外有限距离，光线弯曲——(等积数学函数法) 面积不变，纬线间距自极点至赤道由内向外逐步压缩
如“图上1cm的相当于实地100米”
3.图解式
（1）直线比例尺
在一直线上截取若干相等线段作为比例尺基本 单位，最左边基本单位分成10或5 等分，通常 1cm或精度达1/10，但可估读到1/100。
பைடு நூலகம்附尺
主尺
（2）斜分比例尺:(微分比例尺)
根据相似三角形原理制成的图解比例尺。
斜分比例尺特征（图）
• 通常在一组（10条）等间距平行直线上 截取5个长的比例尺基本单位。右边4个 构成主尺，最左边基本单位错位斜分成 10等分，构成附尺。
球面经纬网投影前后差异
球面经纬网的特征： • 纬线长度不等 • 同一条纬线，经差相同 的纬线弧长相等 • 经线长度相等 • 梯形网格（经度带、纬 度带） • 经线和纬线呈直角相交 投影变形的表现： • 长度变形：地图上的 长度随不同地点和方 向而改变 • 面积变形：地图上的 面积随不同地点而改 变 • 角度变形：地图上两 条线所夹的角度不等 于球面上相应的角度
中国高程起算面是 黄海平均海水面。 1956年在青岛观象山设立了水准原点， 其他各控制点的绝对高程均是据此推 算，称为1956年黄海高程系。 1987年国家测绘局公布： 启用《1985国家高程基准》 取代《黄海平均海水面》 其比《黄海平均海水面》 上升 29毫米。
光源臵于球心 纬线间距自极点至赤道由内向外不断拉伸 投影后赤道在无穷远处
光源臵于无穷远 纬线间距自极点至赤道由内向外不断压缩，赤道附近趋零 纬线被赤道圈围
光源臵于球心外有限距离，光线弯曲——(等距数学函数法)
纬线间距不变
投影后赤道半径为子午面上极点至赤道的距离
光源臵于球心外有限距离，光线弯曲——(等积数学函数法) 面积不变，纬线间距自极点至赤道由内向外逐步压缩
如“图上1cm的相当于实地100米”
3.图解式
（1）直线比例尺
在一直线上截取若干相等线段作为比例尺基本 单位，最左边基本单位分成10或5 等分，通常 1cm或精度达1/10，但可估读到1/100。
பைடு நூலகம்附尺
主尺
（2）斜分比例尺:(微分比例尺)
根据相似三角形原理制成的图解比例尺。
斜分比例尺特征（图）
• 通常在一组（10条）等间距平行直线上 截取5个长的比例尺基本单位。右边4个 构成主尺，最左边基本单位错位斜分成 10等分，构成附尺。
球面经纬网投影前后差异
球面经纬网的特征： • 纬线长度不等 • 同一条纬线，经差相同 的纬线弧长相等 • 经线长度相等 • 梯形网格（经度带、纬 度带） • 经线和纬线呈直角相交 投影变形的表现： • 长度变形：地图上的 长度随不同地点和方 向而改变 • 面积变形：地图上的 面积随不同地点而改 变 • 角度变形：地图上两 条线所夹的角度不等 于球面上相应的角度
中国高程起算面是 黄海平均海水面。 1956年在青岛观象山设立了水准原点， 其他各控制点的绝对高程均是据此推 算，称为1956年黄海高程系。 1987年国家测绘局公布： 启用《1985国家高程基准》 取代《黄海平均海水面》 其比《黄海平均海水面》 上升 29毫米。
地图学第2章
（二）表示形式
1.数字式 2.文字式 3.图解式 4.其它
1. 数字式
• 用分数表示，分子是1，分母是100 用分数表示，分子是 ，分母是 的整数倍。 的整数倍。 例如 ：1/5000， 1/10000 ，
2.文字式 2.文字式
• 用文字来说明地图的比例尺 图上1cm的相当于实地100 1cm的相当于实地100米 如“图上1cm的相当于实地100米”
三种纬度关系： 三种纬度关系：
地心纬度
大地纬度
物体重心与地球重心的连线称为铅垂线
三种纬度关系： 三种纬度关系：
在大地测量学中， 在大地测量学中，常以天 文经纬度定义地理坐标。 文经纬度定义地理坐标。 在地图学中， 在地图学中，以大地经纬 度定义地理坐标。 度定义地理坐标。 在地理学研究及地图学的 小比例尺制图中， 小比例尺制图中，通常将椭球 体当成正球体看， 体当成正球体看，采用地心经 纬度。 纬度。
• 4、国家级基础测绘成果的转换与提供 2008年底前 完成1:5 年底前， 1:5万及以小比例尺地形图图幅坐标平 2008年底前，完成1:5万及以小比例尺地形图图幅坐标平 移量计算并提供使用。 移量计算并提供使用。 2009年底前 提供具有三套坐标系（1954年北京坐标系 年底前， 年北京坐标系、 2009年底前，提供具有三套坐标系（1954年北京坐标系、 1980西安坐标系 2000国家大地坐标系 下图廓、 西安坐标系、 国家大地坐标系） 1980西安坐标系、2000国家大地坐标系）下图廓、控制 格网等1:5万坐标参考模片电子版；计算并提供1:1 1:5万坐标参考模片电子版 1:1万地形 格网等1:5万坐标参考模片电子版；计算并提供1:1万地形 图图幅坐标平移量；开展2000国家大地坐标系下的1:5 2000国家大地坐标系下的1:5万 图图幅坐标平移量；开展2000国家大地坐标系下的1:5万 地形图编制印刷。 地形图编制印刷。 2010年底前 完成1:5 年底前， 1:5万 1:25万基础地理信息数据库坐 2010年底前，完成1:5万、1:25万基础地理信息数据库坐 标系的转换并向社会提供。 标系的转换并向社会提供。 2012年底前 完成2000国家大地坐标系下的1:5 年底前， 2000国家大地坐标系下的1:5万地形 2012年底前，完成2000国家大地坐标系下的1:5万地形 图编制印刷并提供使用。 图编制印刷并提供使用。
地图学第二章
椭圆共轭直径:过椭圆内任一条直径(图中LL)的平行弦 中点的轨迹(图中KK)。 阿波隆尼定理(Apollonius):
椭圆内两共轭半径的平方和等于其长短半径的平方和；两个共 轭半径与它们的交角正弦的乘积等于其长短半径的乘积。
L K O
b θ n
L
根据阿波隆尼定理有: a m
K
m2 + n2 = a2 + b2
当海洋静止时，自由水面与该面上各点的重力方向（铅垂 线）成正交，这个面叫水准面。 大地水准面:假定海水静止不动,将海水面无限延伸,穿出大 陆包围地球的球体。 它实际是一个起伏不平的重力等位面——地球物理表面。 大地体:大地水准面包围的形体。
大地水准面的意义
1. 地球形体的一级逼近__大地体：
对地球形状的很好近似，其面上高出与面下缺 少的相当。
2. 起伏波动在制图学中可忽略：
对大地测量和地球物理学有研究价值，但在制 图业务中，均把地球当作正球体。
3. 实质是重力等位面：
可使用仪器测得海拔高程（某点到大地水准面 的高度）。
1.3
地球的数学表面
在测量和制图中就用旋转椭球体来代替大地球体， 这个旋转椭球体通常称为地球椭球体，简称椭球体。
它是一个规则的 数学表面，所以人 们视其为地球体的 数学表面，也是对 地球形体的二级逼 近，用于测量计算 的基准面。
2.变形椭圆
取地面上一个微分圆（小到可忽略地球曲面的 影响，把它当作平面看待），它投影到平面上通常 会变为椭圆，通过对这个椭圆的研究，分析地图投 影的变形状况。这种图解方法就叫变形椭圆。
X' m 为经线长度比； X
Y' n 为纬线长度比 Y
X' m X
2 2
第2章 地图学
多种语言制图技术术语辞典
地图学是根据有关科学所获得的资料（实地测量、航空 摄影测量、遥感图像、统计资料等）进行有关地图和图形生
产时，所进行的科学、技术和艺术全部工作的总称。
ICA 的定义 地图学是以地图信息传输为中心，研究地图的理论、制 作技术和使用方法的科学。
§2.1 地图学的定义和基本内容
本书的地图学定义 地图学是研究地理信息的表达、处理和传输的理论和方 法，以地理信息可视化为核心，探讨地图的制作技术和使用 方法的科学。
五、地图学中各主要学科的研究内容
1、理论地图学 （1）《地图信息论》 研究环境地理信息的表达、变换、传递、存储和利用的 理论。
（2）《地图信息传递论》 研究地图信息传递过程和方法的理论。
§2.1 地图学的定义和基本内容
（3）《地图感受论》
研究地图视觉感受的基本过程和特点，分析用图者对图像
感受的心理、物理因素和地图感受效果的理论。
品种单一 信息传输 二维静态地图
4、传输形式：
5、表现形式： 6、生产模式：
地图专业化
地图产业化
第二章
结 束
理、表达、传递及解译的理论。
（7）《地图符号论》 研究作为地图语言的地图符号系统及其特性与使用的理 论。 （8）《制图综合理论》 研究地图编制过程中，对地图内容进行概括和取舍处理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的原理和方法。
§2.1 地图学的定义和基本内容
2、地图制图学 （1）《普通地图制图学》
以普通制图为对象的学科，研究普通地图的内容和表示
地图学
地图制图学
地图信息理论 地图传输理论 地图模型理论 地图认知理论 地图可视化理论 数学制图原理 地图语言（符号）学 地图感受理论 制图综合理论 综合制图理论 地学信息图谱理论
地图学是根据有关科学所获得的资料（实地测量、航空 摄影测量、遥感图像、统计资料等）进行有关地图和图形生
产时，所进行的科学、技术和艺术全部工作的总称。
ICA 的定义 地图学是以地图信息传输为中心，研究地图的理论、制 作技术和使用方法的科学。
§2.1 地图学的定义和基本内容
本书的地图学定义 地图学是研究地理信息的表达、处理和传输的理论和方 法，以地理信息可视化为核心，探讨地图的制作技术和使用 方法的科学。
五、地图学中各主要学科的研究内容
1、理论地图学 （1）《地图信息论》 研究环境地理信息的表达、变换、传递、存储和利用的 理论。
（2）《地图信息传递论》 研究地图信息传递过程和方法的理论。
§2.1 地图学的定义和基本内容
（3）《地图感受论》
研究地图视觉感受的基本过程和特点，分析用图者对图像
感受的心理、物理因素和地图感受效果的理论。
品种单一 信息传输 二维静态地图
4、传输形式：
5、表现形式： 6、生产模式：
地图专业化
地图产业化
第二章
结 束
理、表达、传递及解译的理论。
（7）《地图符号论》 研究作为地图语言的地图符号系统及其特性与使用的理 论。 （8）《制图综合理论》 研究地图编制过程中，对地图内容进行概括和取舍处理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的原理和方法。
§2.1 地图学的定义和基本内容
2、地图制图学 （1）《普通地图制图学》
以普通制图为对象的学科，研究普通地图的内容和表示
地图学
地图制图学
地图信息理论 地图传输理论 地图模型理论 地图认知理论 地图可视化理论 数学制图原理 地图语言（符号）学 地图感受理论 制图综合理论 综合制图理论 地学信息图谱理论
地图学第二章 PPT课件
面上某点的大地子午面与 本初子午面间的两面角。 东经为正，西经为负。
大地纬度 ：指参考椭球
面上某点的垂直线（法线） 与赤道平面的夹角。北纬 为正，南纬为负。由于地 球不是正圆，所以垂直线 未必过地心。
地理坐标是球面坐标，不便于直接进行 各种计算。 2.2 地图投影--- 平面坐标系
①高斯平面直角坐标系 ②地平坐标系
地面支撑系统：1个主控站，3个注入站，5个监测站。它 向GPS导航卫星提供一系列描述卫星运动及其轨道的参数； 监控卫星沿着预定轨道运行；保持各颗卫星处于GPS时间 系统及监控卫星上各种设备是否正常工作等。
用户设备部分：GPS接收机——接收卫星信号，经数据处理 得到接收机所在点位的导航和定位信息。通常会显示出用户
伽俐略计划
伽俐略计划是欧盟实施的一项大型综合性卫星导航定位 计划，1994年欧盟开始对伽俐略（GNSS）系统方案实施论 证2005年12月28日，第一颗实验卫星GIOVE-A在哈萨克斯坦 的拜克努尔顺利发射升空，开始向地面发送信号。 该系统由 欧盟各政府和私营企业共同投资36亿欧元。
伽俐略计划将发射30颗在轨卫星以覆盖地球的每一寸土 地，它将拥有卫星信号接收器的每一个人，比如将该接收器 与手机连接后，便能通过接收卫星信号而确定其时间和空间 位置，是将来精度最高的全开放的新一代定位系统，预计 2008年整个伽俐略系统将建成并投入使用。
决定地球椭球体形状和大小的三要素: 长轴 a（赤道半径）、短轴 b（极半径）和椭球的扁率 f
WGS [world geodetic system] 84 ellipsoid:
North Pole
a = 6 378 137m b = 6 356 752.3m equatorial diameter = 12 756.3km polar diameter = 12 713.5km equatorial circumference = 40 075.1km surface area = 510 064 500km2
大地纬度 ：指参考椭球
面上某点的垂直线（法线） 与赤道平面的夹角。北纬 为正，南纬为负。由于地 球不是正圆，所以垂直线 未必过地心。
地理坐标是球面坐标，不便于直接进行 各种计算。 2.2 地图投影--- 平面坐标系
①高斯平面直角坐标系 ②地平坐标系
地面支撑系统：1个主控站，3个注入站，5个监测站。它 向GPS导航卫星提供一系列描述卫星运动及其轨道的参数； 监控卫星沿着预定轨道运行；保持各颗卫星处于GPS时间 系统及监控卫星上各种设备是否正常工作等。
用户设备部分：GPS接收机——接收卫星信号，经数据处理 得到接收机所在点位的导航和定位信息。通常会显示出用户
伽俐略计划
伽俐略计划是欧盟实施的一项大型综合性卫星导航定位 计划，1994年欧盟开始对伽俐略（GNSS）系统方案实施论 证2005年12月28日，第一颗实验卫星GIOVE-A在哈萨克斯坦 的拜克努尔顺利发射升空，开始向地面发送信号。 该系统由 欧盟各政府和私营企业共同投资36亿欧元。
伽俐略计划将发射30颗在轨卫星以覆盖地球的每一寸土 地，它将拥有卫星信号接收器的每一个人，比如将该接收器 与手机连接后，便能通过接收卫星信号而确定其时间和空间 位置，是将来精度最高的全开放的新一代定位系统，预计 2008年整个伽俐略系统将建成并投入使用。
决定地球椭球体形状和大小的三要素: 长轴 a（赤道半径）、短轴 b（极半径）和椭球的扁率 f
WGS [world geodetic system] 84 ellipsoid:
North Pole
a = 6 378 137m b = 6 356 752.3m equatorial diameter = 12 756.3km polar diameter = 12 713.5km equatorial circumference = 40 075.1km surface area = 510 064 500km2
地图学课件第2章
r N cos a cos (1 e sin )
2 2 1 2
2、天文经纬度 表示地面点在大地水准面上的位置 （天文经度，天文纬度，正高）(λ ， Ψ， Hg) 天文纬度 Ψ :在地球上定义为 铅垂线与赤道平面间的夹角。 天文经度λ :是过观测点天文子午 面与本初子午面间的两面角。 正高Hg：该点到通过该点的铅垂 线与大地水准面的交点之间 的距 离。 常用天文测量和天文台授时方法 解决。
X' Y' m 为经线长度比 n 为纬线长度比 X Y
投影变形的性质和大小 长度比和长度变形： 投影面上一微小线段（变形椭圆半径）和 球面上相应微小线段（球面上微小圆半径，已按规定 的比例缩小）之比。 m表示长度比， Vm表示长度变形
ds ' V 1 ds
用机械的方法将它展开成平面
用透视法将球面投射到平面上
用数学方法将球面转换为平面
x = f1 (B,L) y = f2 (B,L)
投影变形
由椭球面元素投影成平面元素必然会产 生投影变形。投影变形包括长度变形、 角度变形和面积变形，选取某种合适的 投影方程，可使其中的一种变形减小或 消失，然而绝不存在使用三种变形同时 消失的投影方式，这是由椭球面的不可 展性决定的。
a cos B x (1 e 2 )tgB W a y (1 e 2 ) sin B W b sin B b sin B h V 1 e'2 sin 2 B
dx 1 M dB sin B dx a sin B 2 (1 e ) 3 dB W a sin B 1 a(1 e 2 ) M (1 e 2 ) 3 W sin B W3
地图投影的变形
2 2 1 2
2、天文经纬度 表示地面点在大地水准面上的位置 （天文经度，天文纬度，正高）(λ ， Ψ， Hg) 天文纬度 Ψ :在地球上定义为 铅垂线与赤道平面间的夹角。 天文经度λ :是过观测点天文子午 面与本初子午面间的两面角。 正高Hg：该点到通过该点的铅垂 线与大地水准面的交点之间 的距 离。 常用天文测量和天文台授时方法 解决。
X' Y' m 为经线长度比 n 为纬线长度比 X Y
投影变形的性质和大小 长度比和长度变形： 投影面上一微小线段（变形椭圆半径）和 球面上相应微小线段（球面上微小圆半径，已按规定 的比例缩小）之比。 m表示长度比， Vm表示长度变形
ds ' V 1 ds
用机械的方法将它展开成平面
用透视法将球面投射到平面上
用数学方法将球面转换为平面
x = f1 (B,L) y = f2 (B,L)
投影变形
由椭球面元素投影成平面元素必然会产 生投影变形。投影变形包括长度变形、 角度变形和面积变形，选取某种合适的 投影方程，可使其中的一种变形减小或 消失，然而绝不存在使用三种变形同时 消失的投影方式，这是由椭球面的不可 展性决定的。
a cos B x (1 e 2 )tgB W a y (1 e 2 ) sin B W b sin B b sin B h V 1 e'2 sin 2 B
dx 1 M dB sin B dx a sin B 2 (1 e ) 3 dB W a sin B 1 a(1 e 2 ) M (1 e 2 ) 3 W sin B W3
地图投影的变形
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自 然 地 理
人 文 地 理
二. 地图学各分支学科的内容
—— 理论方面
• • • • • • • •
地图信息论 地图信息传输论 地图感受论 地图模型论 地图空间认知论 地图信息可视化理论 地图符号论 制图综合理论
• 地图信息论
—— 研究以地图图形显示、传递、转换、储存、处理和利用空 间信息的理论。 —— 从语言学角度 语义信息：表达符号与实际地物之间的对应关系 语法信息：符号结构、组织表达相互间的关系 语用信息：表达符号与读图用户之间的关系 —— 仙农的讯号传输信息论可用于语法信息的测度计算。
比例缩小
综合
—— 制作技术方面
实际制作地图的工艺方法与应用理论
因制图目标、表达内容、数据形式、技术方法、技术环 境不同而产生了不同的地图制图学体系
• • • • • • • 普通地图制图学 专题地图制图学 遥感制图学 计算机制图学 网络地图设计与发布 移动地图制图学 地图制印学
—— 应用方面
研究地图应用的原理和方法
随着空间数据基础设施的建立完成，大量地图数据库 的完成，如何应用地图分析工具挖掘地理目标形态、分布 特征、分布结构、分布模式 日益受到重视。
3. 品种单一向产品多样化转移
符号库 颜色库 文字注记
空间数据库
可视化图形 数据处理
—— 应用环境多样，表现形式多样，用户层次多样 —— ―以人为本‖，自适应可视化 —— 用户参与制图，GoogleEarth 网民回帖、标注
地图符号语言、空间图形结构与自然语言的映射
In the south
to the south
on the south
• 地图综合理论
综合是思维的抽象化过程，从细到粗的思维过程， 概括, 抽象 化, 粗化, 化简等。随着比例尺缩小，保留重要地物，去掉次要地 物目标选取的目标以概括的形式表达。 如何判断重要性？ 简化到何种程度？定性、定量的变化规律。 采用什么样的简化技术策略？。。。
vs
常规地图
连续的平面 固定均一比例尺 同一水准 物理（本体） 定量化 可量算（绝对、精确） 明确 准确 一致性
情感倾向性
定性化 相对空间关系
不确定性、模糊性
有变形、曲解 非一致
基于地图的空间认知，在空间知识、经验、情感作用下通过心象地 图推理，往往产生、发现新的空间特征、规律，制图人员当时都没 有意识到的
—— 地图学的发展
传统的地图制图学：以制作为中心
—— 以手工描绘地图图形为基础
—— 研究制作地图的理论、技术和工艺 —— 具有如下特征：
个人技术对地图质量有显著影响； 实践经验积累是获取知识的主要渠道； 传统的师徒传艺起主导作用。
现代地图制图学
电子计算机、网络、传感器技术的发展，驱动地图学 的理论、技术与方法发生了显著变化，产生新的地图学认 识论、生产工艺与应用模式
美国著名地图 学家，CA可视 化专业委员会 主席
立方体是地图的应用空间（领域）。 可视化与交流传输处于不同地位，发挥不同作用。 可视化：呈现未知、面对个人、交互作用高 交流与传输：表达已知、面对大众、人图交互作用低
• 地图语言学理论
—— 是在地图符号系统和视觉变量理论的基础上，结合形式语 言学逐步形成的 ——地图符号论研究的主要内容 –地图符号语法学 –地图符号语义学 –地图符号语用学 —— 现代的地图语言学分为地图符号和语言媒体符号
传统的： 地图绘制、地图概论、地图投影、普通地图编制、 专题地图编制、地图整饰、地图设计、地图制印 围绕地图的设计制作主线，技术路线 现代地图学：由于众多新概念和新理论的出现，在国内外都 有学者对学科体系的研究发表不同的见解，对 地图与地图学的认识、方法论差别
▲ 波兰学者拉多依斯基：理论地图学和应用地图学
多元统计
聚类分析 相关分析 主成分分析 概率分析 。。。
智能计算
神经元网络 Agent 遗传算法 ห้องสมุดไป่ตู้集 。。。
优化技术
模拟退火 爬山技术 。。。
通用的数学模型 与计算方法
空间数据挖掘 计量地理 空间分析 地学各分支专业化的分析、计算（地质 统计 Krig插值计算）
面向空间位置的数 据加工处理
地学现象与过程的 专业 化规律探求
——现代地图学的基本特征 跨越几个科学部门 横断科学为地图学现代理论提供了支持 地图生产、研究、应用上的计量化 以计算机为主体的电子设备的应用
—— 地图学的学科体系 测绘科学与技术 地理学
大 地 程 测 量
摄 影 程 测 量
地 图 制 图 学 与 地 理 信 息 工 程
地 图 学 与 地 理 信 息 系 统
• 地图感受论
—— 研究用图者对地图图形（包括符号、色彩、注记）的感受过 程及其特点和对图象的心理反映特征与地图视觉效果的理论。 —— 为地图整饰理论和方法的基础。它从视觉感受角度研究地 图符号，从心理过程与美学观点研究地图色彩的选择与组合。 —— Bertin的视觉变量理论体系 —— 面向盲人的触觉地图符号设计
1、地图学的定义和基本内容 2、地图学同其他学科的联系
3、地图学的发展趋势
§2.1 地图学的定义和基本内容
一. 地图学的定义及其发展
—— 地图学定义 以地图信息传递为中心，探讨地图的理论实质、制作技术和使 用方法的综合性科学。 完善的学科概念均设计三个方面：理论、技术、应用，在发展 的不同阶段有不同的解决问题的重点。 GIS的三种解释：GI－Science System Service 地图学的研究外延的发展变化：从强调地图的设计制作到应用 分析 。
德国地球物理学家、地 质学家 魏格纳，在病床 上发现大西洋两岸的陆地 形状惊人的相似，尤其是 非洲与南美洲，几乎可以 吻合。。。 世纪大发现―大陆漂移学 说‖ （1910年） 30年后，―板块构造学说‖
• 空间信息可视化理论
强调揭示现象本质、展现内在特征的一种思维过程，逐 步明朗化、清晰化
MacEachren的【地图学】3 空间表达论（可视化立方体）
―自适应‖是电子地图的设计者和用户之间的一种技术与 需求的协调统一关系。 GIS产品的设计应该遵循―以人为本‖的原则，即充分考 虑不同文化特点、不同专业背景、不同知识经验、不同终端以 及不同数据质量要求的用户的需要，从而提供用户一种个性化 的内容、功能和服务
——天气、光线（亮，暗） ——特殊光源条件（绿色光，大雾，晚上） ——数据加载速度（网络速度，大数据加载） ——外界环境（如室内，室外，安静，嘈杂） ——显示设备（PC，LCD，PDA，固定电话，移动电话） ——特殊（如特定船舶的安全水深） ——时间和事件等 ——用户文化背景（如国籍，语言等） (Malaka,2000)
4. 信息传输向地理信息深加工转移
深层次的分析型地图产生， 揭示地学特征规律
5. 多维动态可视化与虚拟现实技术的应用
地学过程和现象的可视化 虚拟地理环境：场景重构与再现（仿真）
信息结构与内容的可视化 可视化数据挖掘：信息结构与知识表达
合成或综合可视化(强调分析与交互)
▲ 德国地图学家费赖塔格
• 地图学理论——地图术语和表述系统 格式塔、图形语义、图形效果和信息传递理论 • 地图学方法论——制图规则系统 符号识别规则、地图系统分析方法、地图设计与标准化方 法、地图分类和使用方法、地图制作和信息传递评价、优 化方法 • 地图学实践——国际活动系统（地图生产组织及流通方面） 地图组织机构、地图编辑、地图生产、地图发行、地图使 用及地图学训练）
地图分析：运用数学工具对图形、语义信息处理得到空间特 征，派生出新的信息，但没有融入地学领域的专业知识、模 型，不能回答深层次的地学问题
空间数据挖掘：结合地学领域的知识，基于专业模型经过复 杂的计算，发掘地学规律、解释地学机理、揭示地学特征。 是在大量空间数据积累基础上的―淘金‖。 但目前对空间分析与空间数据挖掘的界线没有区分开， 其他还有空间统计、空间量算等。
§2.2 地图学同其它学科的联系
–马克思主义哲学 –地理学 –地理信息系统 –测量学 –艺术 （ 参见 教材及其他参考书）
§2.3
地图学的发展趋势
1.模拟地图向数字地图转移
（1）模拟技术生产模拟产品：传统地图集的编制、地图册的生产；
（2）模拟技术生产数字产品：扫描地图集中页面制作电子地图多媒 体光盘
理论地图学 – 理论方面（地图信息传递功能、地图信息变换、地图图形理 论和地图内容的制图综合理论） – 地图评价（地图学历史、地图的分类和评价标准、地图功能 、表示方法） – 应用方面（制图方法、地图复制方法和地图分析解译方法） 应用地图学（地图生产、机助制图的应用、地图和地图集的应用、 地图作品收集及地图教育）
—— 现代信息产品的―以人为本‖特点的体现
• 地图模型论
—— 地图可认为是经过概括了的再现客观世界的空间模型 ，是反映自然和社会现象空间分布、组合、联系和变化 的形象—符号模型。
—— 地图还可认为是图形—数学模型，用数学方法表达经 过抽象概括了的制图对象的空间结构。
• 地图空间认知理论 空间认知：关于地理世界空间特征的认知与表达
研究地理实体世界在人们 大脑中如何建立空间概念， 如何在表达空间中描述地 理事物与现象，如何在心 象地图中通过认知推理解 释空间现象、提取空间规 律
位置 大小 距离 方位 形状
模式 动态过程 内在联系 ……
心象地图 _____ 驻留在记忆中的实体世界与空间特征的表达 心象地图
零碎的片断 变化的比例尺 多层次结构组织
—— 前苏联地图学家萨里谢夫、苏霍夫 提出的一整套制图综合
理论 —— —— —— —— 法国人J.Bertin 提出视觉变量理论 美国人莫里斯 Morris提出形式语言学 德国人的完形心理学（Gestalt）研究
英国人 Board 提出的地图模型论 —— 捷克人Kolacny提出地图信息传递模型 理论拓宽同技术变革共同构成了现代地学的基础