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1、GIS 地图基础知识 -入门教程MAPGIS地理信息系统是中国地质大学信息工程学院开发的工具型地理信息系统软件。该软件产品在由国家科技部组织的国产地理信息系统软件测评中连续三年均名列前茅，是国家科技部向全国推荐的唯一国产地理信息系统软件平台。以该软件为平台，开发出了用于城市规划、通信管网及配线、城镇供水、城镇煤气、综合管网、电力配网、地籍管理、土地详查、GPS 导航与监控、作战指挥、公安报警、环保监测、大众地理信息制作等一系列应用系统。GIS 地 图 知 识1. 地图、地图制图学 . 2. 地图基本概念 - 特性、分类、用途、工艺 ( 国家基本比例尺地形图 ) 3. 地图数学基础 ( 椭球、投
2、影、高斯 - 克吕格直角坐标、地形图分幅) 4. 地图符号5. 普通地图的内容要素及表示方法6. 专题地图的内容要素及表示方法7. 传统测绘与“ 3S”、“数字地球” 1. 地图、地图制图学: 一. 什么是地图地图是按一定的数学法则和综合法则， 以形象符号表达制图物体(现象) 的地理分布、组合和相互联系及其在时间中的变化的空间模型，它是地理信息的载体，又是信息传递的通道。二. 地图制图学及其理论基础地图制图学属地球科学中的一门学科。主要是研究地图的实质(性质、内容及其表示方法 )发展、制图理论和技术方法的的一门科学。它的任务是获取各种类型的、高速优质的地图。是制作地图的科学。地图是人类认识客观
3、世界、反映自然的特殊形式。 地图的制作不是单纯的技术问题，而是人类认识客观的能力和水平的反映。三. 地图制图学及其组成部分地图概论： 研究地图的发展规律、特点以及地图的性质、分类、用途、内容及表示方法等。地图投影学：研究地图上点的平面直角坐标(或极坐标 )同地球椭球体表面上相应点的地理坐标 ( 经纬度坐标 ) 之间的函数关系， 研究投影的理论、 性质、变形规律、计算方法投影的判别和选择，以及在编制地图中不同投影的转换问题。地图编制学： 研究制图资料编制地图的理论、技术方法和程序。地图绘制学 ：研究绘制出适合于制印要求的出版原图的理论和技术。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师
4、归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页地图整饰： 研究地图内容的表现形式，如色彩、线划、符号、图名的设计、地貌立体表示等地图制印学： 研究复制地图生产过程和有关的理论、技术方法、设备、材料性质及使用等。地图量测学： 研究地图上量测方向、距离、面积、体积等的方法和技术。地图设计：研究地图的编辑设计， 地图设计的理论基础及提高地图表现力的理论依据。2. 地图基本概念 - 特性、分类、用途、工艺: 一. 地图的特征地图的特征包括： 由于特殊的数学法则而产生的可量测性；由于使用符号表象事物而产生的直观性；由于制图综合而产生的一览性。二. 地图的分类一. 按区域范围分类：分为世界图、
5、国家图、分区图、省图、市县图、乡镇图等；二. 按地图内容分类：分为两大类，普通地图 和专题地图 。普通地图 是以相对平衡的详细程度表示地球表面上的自然地理和社会经济要素( 基本要素包括 居民地、交通网、水系、地貌、境界、土质植被等) 的地图。其中详细表示地面的各基本要素的叫地形图 ；内容比较概略， 但主要目标很突出， 以反映各要素基本分布规律为主的地图称为地理图 ；介于两者之间的叫地形地理图。 专题地图 是以普通地图作为底图基础的， 重点反映某一种或几种专门的要素，依内容要素可分为：自然地理图、社会经济地图和工程技术图。三. 按比例尺分类大比例尺地形图： 1：5 千1：2.5 万比例尺地形图中
6、比例尺地形图： 1：5 万1：25 万比例尺地形图小比例尺地形图： 1：50万-1：100 万比例尺地形图我国称 1：1 万、1：2.5 万、1：5 万、1：10 万、1：25 万、1：50 万、1：100万七种比例尺 普通地图 为国家基本比例尺地形图按国家测绘局制定的统一技术标准制图 (规范、图式) 。 相关内容功能演示栏目下的转换及投影中的标准图框三. 地图的用途四. 地图生产的基本过程3. 地图数学基础 : 一. 地球椭球体地球是一个表面很复杂的球体，人们以假想的平均静止的海水面形成的“大地体”为参照， 推求出近似的椭球体， 理论和实践证明， 该椭球体近似一个以地球精选学习资料 - -
7、- - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页短轴为轴的椭园而旋转的椭球面，这个椭球面可用数学公式表达， 将自然表面上的点归化到这个椭球面上，就可以计算了。常用的一些椭球及参数海福特椭球 (1910) 我国 52 年以前基准椭球 a=6378388m b=6356911.9461279m =0.33670033670 克拉索夫斯基椭球 (1940 Krassovsky) 北京 54 坐标系基准椭球 a=6378245m b=6356863.018773m =0.33523298692 1975年 I.U.G.G 推荐椭球 ( 国际大地测量协会1975
8、) 西安 80 坐标系基准椭球 a=6378140m b=6356755.2881575m =0.0033528131778 WGS-84椭球(GPS全球定位系统椭球、 17 届国际大地测量协会 ) WGS-84 GPS 基准椭球 a=6378137m b=6356752.3142451m =0.00335281006247 地球椭球面上任一点的位置，可由该点的纬度 (B) 和精度 (L) 确定，即地面点的地理坐标值， 由经线和纬线构成两组互相正交的曲线坐标网叫地理坐标网。由经纬度构成的地理坐标系统又叫地理坐标系。 地理坐标分为天文地理坐标和大地地理坐标天文地理坐标是用天文测量方法确定的，大地
9、地理坐标是用大地测量方法确定的。我们在地球椭球面上所用的地理坐标系属于大地地理坐标系，简称大地坐标系确定椭球的大小后，还要进行椭球定向， 即把旋转椭球面套在地球的一个适当的位置，这一位置就是该地理坐标系的“坐标原点”，是全部大地坐标计算的起算点, 俗称“大地原点” 二. 地图投影是为解决由不可展的椭球面描绘到平面上的矛盾， 用几何透视方法或数学分析的方法，将地球上的点和线投影到可展的曲面( 平面、园柱面或圆锥面 )上，将此可展曲面展成平面，建立该平面上的点、线和地球椭球面上的点、线的对应关系。相关内容功能演示栏目下的转换及投影三. 高斯- 克吕格直角坐标高斯克吕格投影是设想用一个椭圆柱横套在地
10、球椭球的外面，并与设定的中央经线相切。高斯克吕格投影分带规定: 该投影是国家基本比例尺地形图的数学基础，为控制变形，采用分带投影的方法， 在比例尺 1 ：2.5 万-1 ：50 万图上采用 6分带，对比例尺为 1 ：1万及大于 1：1 万的图采用 3分带。6分带法： 从格林威治零度经线 起，每 6分 为一个投影带，全球共分为60个投影带，东半球从东经0-6为第一带 ，中央经线为 3，依此类推，投影带号为 1-30。其投影代号 n 和中央经线经度L0 的计算公式为： L0=(6n-3) ；西半球投影带从 180回算到 0，编号为 31-60，投影代号 n 和中央经线经度 L0的计算公式为 L0=
11、360-(6n- 3)。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页3分带法： 从东经 130起，每 3为一带，将全球划分为120个投影带，东经 130- 430， .178 30- 西经 17830， .1 30- 东经 130。东半球有 60 个投影带，编号1-60，各带中央经线计算公式：L0=3n , 中央经线为 3、6.180 。西半球有 60 个投影带，编号1-60，各带中央经线计算公式：L0=360- 3n ,中央经线为西经 177、.3 、0。我国规定将各带纵坐标轴西移500 公里，即将所有 y 值加上 500
12、公里，坐标值前再加各带带号以18 带为例，原坐标值为y=243353.5m，西移后为 y=743353.5，加带号通用坐标为y=18743353.5 四. 我国地形图分幅与编号我国基本比例尺地形图分幅与编号，以1：100 万地形图为基础 ，延伸出 1：50万、1：25 万 1 ：10 万，再以 1：10 万为基础 ，延伸出 1：5 万、1:2.5 万及 1：1 万三种比例尺 。1：100万从赤道起向两极每纬差4为一行，至 88，南北半球各分为 22 横列，依次编号 A、B、. V；由精度 180西向东每6一列，全球60 列，以 1-60表示，如海南所在1：100 万图在第 5 行，第 49 列
13、，其编号为 E-49 在 1：100 万图上，按经差 3纬差 2分成四幅 1：50 万地形图，编为 A、B、C、D，如 E-49-A 按经差130纬差1分成16 幅 1：25 万地形图，编为1 、.16，如 E-49-1。按经差 30纬差 20分成 144 幅 1：10 万地形图，编为 1、.144 ，如 E-49-1 。既后三种比例尺各自独立地与1：100 万地图的图号联系。1：10 万图上每经差 15纬差 10分成四幅 1：5 万地形图，编为 A、B、C、D，如 E-49-1-A 1： 5万图上每经差 730纬差 5分成四幅 1： 2.5 万， 编为 1、 2、 3、 4， 如 E-49-
14、1- A-1 1 ：10 万图上每经差 345纬差 230分成 64 幅 1：1 万地形图，编为(1) 、.(64)，如 E-49-1-A-(1) 1：1 万图上每经差 152纬差 115分成四幅 1：5000地形图，编为 a、b、c、d，如 E-49-1-A-(1)-a 4. 地图符号一. 地图符号的意义地图符号是地图上各种形状、 大小和颜色的图形和文字的总称。它是地图内容体现的一种主要手段。是地图的基本特征之一。二. 地图符号的分类精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页按几何精确性分类，分为：依比例符号、不依比例符号
15、、半依比例符号。依比例符号是实地占有较大面积的物体，比例尺缩小后， 仍能显示其轮廓， 如大面积街区、大湖等。通常以线划表示其外轮廓，并填绘符号或普染颜色。不依比例符号实地上面积较小一般具有方位意义的物体，缩至图上只能显示一个点。这类符号仅以其定位点表示物体的位置。半依比例符号是实地上的狭长物体，其长度能依比例表示， 而宽度则需夸大， 如狭长街区、铁路、公路、土堤等符号，其宽度在图上均已扩大。在图上只能测其长度，不能测其宽度。三. 地图符号表示地物的原则符号的“比例”概念： 地面物体与符号图形的缩小比率并非总是一致，同一物体在较大比例尺图上能依比例表示， 而在较小比例尺图上则为半依比例号和非依比
16、例符号。符号的比例关系具有一定的相对性。符号的定位： 不依比例符号都是扩大了的图形，一般在设计时就已规定了符号的哪一部分代表地物的真实位置，这些规定的点和线，就叫定位点和定位线。关于 MAPGIS 的符号请看功能演示栏目下的编辑子系统中编辑符号库的功能菜单5. 普通地图的内容要素及表示方法: 一. 普通地图上的内容要素 - 数学要素、地理要素和图廓外要素数学要素坐标网、地图比例尺、地图定向等地理要素包括自然地理要素、社会经济要素和其他标志自然地理要素有水系、地貌和图质植被；社会经济要素有居民地、交通网、境界和行政中心；其他标志为方位物、经济标志、科学文化标志等。图廓外要素图名、图号、接图表、图
17、例、图廓、分度带、比例尺、坡度尺及坐标系统等二. 水系及其在图上表示水系是指海洋、江河、湖泊、水库、水渠、井泉各种自然的人工的水文物体的总称。关于河流及沟渠的表示：我国1971 年图式中规定河流单双线的分界宽为0.4mm ，即凡双线河就表示真实的河宽。对中小比例尺地形图 ( 如 1： 5 万) 补充规定“实地宽100m以上的合理就扩大绘为双线”(从 0.2 扩大到 0.4 ）实地河宽 100 米到 200 米这段成为符号性双线河(或称记号双线河 ) ，它不表示真宽，要注明河宽注记。对小比例尺图上的河流有两精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -
18、第 5 页，共 7 页种表示方法， 其一，单线配合不依比例尺双线( 又称过度性符号 ) 和依比例双线的表示方法；其二，是单线配合单线真形符号表示。所谓单线真形符号是将河流全部填满与水涯线相同的普染色。三. 居民地及其在图上表示居民地是指各种建筑物组成的城市、集镇、农村或其他居住区的总称。当居民地受比例尺限制不能用真形表示时，可用圈形符号来表示居民地的位置，符号的定位点表示居民地的中心区域，符号与地物的相对关系表示居民地中心区域与地物的相对关系。四. 交通及其在图上表示交通网是各种运输的总称。 它包括陆地交通、 水陆交通和空中交通及管线运输几类。道路符号是线状的， 但在比例尺缩小后， 它的宽度是
19、夸大的， 以我国地形图为例，铁路宽 0.6mm ，在 1：10万图上等于实地60m ，在 1：50 万图上为 300m 。五. 地貌及其在图上表示晕渲法，假定光源在固定的方向上， 用浓淡渐变的半色调 (墨和颜色 ) 在图上显示地貌主体形态，其实质是光彩立体感在地图上的应用。等高线法， 用一组有一定间隔 ( 高差)的等高线 的组合来反映地面的起伏形态。首曲线， 按相应比例尺规定的等高距测绘的等高线，图上用细线表示。计曲线，为方便查看等高线的高程， 规定从零米起算， 每隔四条基本等高线加粗成粗实线。间曲线，按等高距的二分之一测绘的等高线，用与首曲线等粗的虚线表示，补充显示局部形态分层设色法，在不同
20、高程带，普染不同色调的颜色来表示地貌起伏的方法。六. 境界及其在图上表示境界是地区政治行政管辖的界线。 普通地图上，可分为政区界和其他境界两大类。地形图上境界的表示有以下的规定：两级以上的境界重合时， 只表示出高一级的境界。 飞地的界线用其所属的行政单位的境界符号表示，并在其范围内加隶属注记。境界沿河流、 道路、山脊等线状地物延伸的， 可以省略重合部的境界符号或在线状地物的中心， 两侧或一测描绘其符号。 以河流为例： 当一河流中心线或主航道线为界时，境界符号在水域内或河流符号两侧不间断的交错绘出。以共有河流为界的，在河流两侧每 3-4 厘米交错绘出。 以河流一侧为界的， 在相应一侧不间断绘出。
21、以山脊、山谷为界的不间断绘出，其通过的山头、山口、谷地等的中心位置不变，保持与地貌图形的协调性。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页七. 传统测绘与“ 3S”“数字地球”:传统测绘主要包括三个组成部分即大地测量、航空摄影测量、 制图，在与计算机和通讯技术融合的过程中发展出新的测绘体系，以“3S”为基础的产业技术体系即地理信息系统 GIS、全球定位系统 GPS 、遥感 RS 。“数字地球”的美好前景，更使得地理信息产业再次唤起全球的关注。按国际上当前发展的趋势， 测绘必将与社会经济应用领域更紧密的结合起来，缩短与用户的差距， 更符合用户的需要， 测绘必将从专业化走向大众化。数字制图与 GIS工作者正是这种趋势的重要推动力！精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页