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1、地图学原理地图学原理第1页，本讲稿共45页一、地图学的发展萌芽时期中古时期近代时期现代时期第2页，本讲稿共45页地图学的发展-萌芽时期古希腊最早绘出地图的是阿纳克西曼德（Anaximandos），这张地图并不是建立在测量和实地调查的基础上的，只是简单地用一些几何形状来表示各地区及其相对位置【1】。古希腊历史学家及地图学创始人希罗多德（Herodotos）根据旅行者的记录来绘制地图【1】。第3页，本讲稿共45页地图学的发展-萌芽时期埃拉托色尼（Eratosthenes，亚历山大图书馆馆长，前276-前194）创立“人境地图表示法”，即，根据旅游记事来测量距离。直到18世纪哈里森制造出航海用的经线
2、仪之前，野外调查尚非地理学者的主要工作。他也是第一个采用投影法制作地图的人【2】。第4页，本讲稿共45页地图学的发展-萌芽时期托勒密（Claudius Ptolemaeus，约90-168年），给出了当时已知的8100个地点的经纬度坐标，然而，由于准确的经度无法由天文观测获得，因此其坐标误差极大。同时，他还提出了两种新的投影方法：圆锥投影和球面投影。第5页，本讲稿共45页地图学的发展-萌芽时期马王堆汉墓出土-地形图马王堆汉墓出土-驻军图中国现存最早的地图，绘制于帛上第6页，本讲稿共45页地图学的发展-萌芽时期裴秀（224-271），字季彦，西晋大臣，官至司空，封钜鹿郡公。作禹贡地域图，创设“制
3、图六体”：分率（比例尺）、准望（方位）、道里（距离）、高下（相对高程）、方邪（地面坡度起伏）、迂直（实地高低起伏距离与平面图上距离的换算），开创我国古代地图绘制学。与托勒密齐名。其禹贡地域图序与托勒密的地图学指南标志着上古时代地图学的总结性成就，奠定了古代地图学的基石，对后来的地图制图生产产生了长期而深远的影响。裴秀因此被后人称为“中国地图学之父”。第7页，本讲稿共45页地图学的发展-中古时期古希腊时期发展的地理知识在中古时期几乎消失殆尽。这一时期的知识主要是掌握在修道士和教会的高级官员手中，这意味着宗教占据了统治地位，因而地球是球形的概念也不被接受，转以圆盘表示。公元七世纪的世界地图，是将圣
4、城耶路撒冷置于世界中心，这种地图被称为“T加O地图”。第8页，本讲稿共45页地图学的发展-中古时期裴秀之后五百年间，地图制图基本上停滞不前。唐代的贾耽（730-805）继承和发展了裴秀的制图理论和方法，树立了边疆险要地图的旗帜，同时，也进一步确立了历史沿革地图的表示方法。第9页，本讲稿共45页地图学的发展-中古时期宋代的沈括（1031-1095）发现地磁偏角的存在，进行过水准测量，改进了指南针的装置方法等。编绘了宋令图。元代的郭守敬（1231-1316）首次提出了海拔高程的概念，并制作了中国的第一个地球仪。元代的朱思本（1273-14世纪）道士，江西临川人，制作舆地图。第10页，本讲稿共45页
5、时代背景：1.阿拉伯人将中国的造纸术和罗盘传至欧洲，一方面提供了更为合适的地图制作、传播的介质，另一方面罗盘可以协助制作精确的航海图，提供了航海技术方面的支持。2.奥斯曼土耳其帝国的扩张迫使拜占庭帝国恢复与罗马天主教世界的联系，并将其保留的古希腊文手抄本传播至欧洲，造成文艺复兴的背景，其中也包含了古希腊的地理学成就。3.伊斯兰世界对东西方贸易的垄断迫使西欧国家寻找新的通往东方的路线，揭开了大航海和地理大发现时代的序幕。4.西欧数学和测量学的进展提供了测绘、制作地图的数学基础。地图学的发展-近代时期第11页，本讲稿共45页地图学的发展-近代时期波尔特拉诺海图（1500年由胡安德拉科萨绘制）【2】
6、第12页，本讲稿共45页地图学的发展-近代时期墨卡托（1512-1594），荷兰人，地图制图学家，创立了正轴等角圆柱投影，广泛应用于航海。他结束了托勒密时代的传统观念，为近代地图学发展开辟了广阔的道路。罗洪先（1504-1564），江西吉水人，明嘉靖八年状元，杰出的地图学家。所制广舆图为我国最早的综合性地图集，创立地图符号24种，对增强地图科学性、丰富地图内容起了重要作用。第13页，本讲稿共45页地图学的发展-近代时期墨卡托世界地图（1569年）第14页，本讲稿共45页广舆图之舆地总图地图学的发展-近代时期第15页，本讲稿共45页在航海中，经度测量一直是一个难题。其困难在于，要解决经度问题，必
7、须有一个可靠的时钟，而十六世纪的时钟需要经常上弦，并且每天会快或慢15分钟。1717年，英国国会提供了两万英镑的悬赏，鼓励任何人或者团体发明能够在海上精确计时的方法。这一时期，英国有一位名为约翰哈里森的钟表匠。1729年他决定尝试获得这笔奖金。直到1761年，他完成了第四只钟表，才达到要求。但是英国的经度委员会依然不发放奖金，因为他们认为哈里森没有告诉别人如何制作这种时钟。直到1775年，哈里森82岁的时候才获得这笔奖金，一年后他就去世了。第16页，本讲稿共45页约翰哈里森第17页，本讲稿共45页地图学的发展-近代时期西方科学制图法在我国引起重视，是从康熙年间测绘皇舆全览图开始的。从康熙23年
8、酝酿，到47年始测，至57年完成。为适应近代资本主义发展，清同治年间提出编制大清会典舆图，但直到光绪12年才真正开始，各省用了3-5年完成此项工作。我国采用新法（经纬度制图法）绘制的第一部世界地图是魏源编制的海国图志。第18页，本讲稿共45页地图学的发展-近代时期从19世纪开始，由于自然科学的进步与深化，普通地图已不能满足要求，于是产生了地质、气候、水文、地貌、土壤、植被等各种专题地图。20世纪，航空摄影技术和照相平板彩色胶印技术的应用，使地图的科学内容、表现形式和印刷质量都提高到了一个新的水平。传统地图学的形成与建立在三角测量基础上的近代地图测绘是紧密相连的。大约在20世纪5、60年代，地图
9、学作为一门独立的科学已经形成。第19页，本讲稿共45页地图学的发展-近代时期传统地图学的缺陷以经验总结为主，忽视基本理论的建设与研究。以联系对本学科有直接关系的学科为主，忽视同更高层次的学科之间的联系。以地图制作为主，忽视地图应用的研究。第20页，本讲稿共45页地图学的发展-现代时期莱特兄弟于1903年发明了飞机，并在1910年拍摄了第一张航空照片。航天遥感制图技术开创了人类从太空进行全球遥感制图的新纪元，使得遥感地图成为一种新的地图品种。第21页，本讲稿共45页地图学的发展-现代时期北京城航拍相片第22页，本讲稿共45页地图学的发展-现代时期赣州卫星影像第23页，本讲稿共45页地图学的发展-
10、现代时期假彩色合成影像第24页，本讲稿共45页地图学的发展-现代时期遥感监测火灾第25页，本讲稿共45页地图学的发展-现代时期遥感海面风场图第26页，本讲稿共45页地图学的发展-现代时期现代航空遥感、卫星遥感技术相比传统测量手段，具有巨大的优势：1.测量范围更大；2.比例尺选择（分辨率）更为灵活；3.全天候测量；4.数据动态实时更新；5.波段信息更为丰富，可反映更多的地表参数信息。第27页，本讲稿共45页 现代测量技术为地图制作提供了海量的数据，而计算机技术则为存储、管理、使用这些数据提供了有力的工具。计算机技术和地图学相结合发展出了地理信息系统（GIS）。地图学的发展-现代时期第28页，本讲
11、稿共45页地图学的发展-现代时期Arcgis9界面第29页，本讲稿共45页地图学的发展-现代时期地形分析（高程）第30页，本讲稿共45页地图学的发展-现代时期缓冲区分析第31页，本讲稿共45页地图学的发展-现代时期GIS选址分析第32页，本讲稿共45页地图学的发展-现代时期最优路径分析第33页，本讲稿共45页地图学的发展-现代时期传染病传播分析第34页，本讲稿共45页地图学的发展-现代时期GIS空间叠置第35页，本讲稿共45页地图学的发展-现代时期现代地图学的发展趋势智能化虚拟化功能多极化主客体同一化全球一体化地图和3s一体化第36页，本讲稿共45页地图学的发展数据的获取数据的存储、管理及使用
12、旅游日记三角测量、天文测量计时工具、经度测量航空摄影卫星遥感，多波段信息岩石木版、羊皮纸、帛等纸航空相片底版磁介质、地理信息系统第37页，本讲稿共45页二、地图学的概念在现代地图学出现以前，地图学的主要任务是如何制作精确地地图，因此这一时期，地图学被认为是编制地图的技术。在20世纪60年代，学者普遍认为地图学是研究地图及其制作理论、工艺技术和应用的科学，提出地图学包括地图、地图制作和地图应用。从20世纪70年代开始，一系列现代理论和技术的发展使得传统的地图学概念发生了深刻的变化。第38页，本讲稿共45页地图学的概念美国地图学家莫里森认为：地图学是空间信息图形传输的科学；前苏联地图学家希里亚耶夫
13、指出：地图学是研究地球和天体的现象、结构、空间关系和特性的信息表示、存储和传输方法，以图形数字模型并按一定比例尺表示，并为实际利用而进行说明的科学。前印度测量局局长、国际地图学协会副主席认为：地图学作为一种涉及表述任意客体空间的空间数据的信息管理和传输系统，它是包括数据获取、处理、组织、存储和分析以及经过处理的数据产品以与当时社会、经济和文化需要相关的的传输形式予以显示的各种技术方法的总和。第39页，本讲稿共45页地图学的概念基普提尔和斯塔尔认为：地图学是建立在实际被认为是地理现实多要素模型这样一个空间数据库基础上的信息转换过程。这样的数据库成为接收输入数据和分配各种信息产品这一完整制图系列过
14、程的核心。我国的高俊教授认为：地图学是以地图信息传输为中心的探讨地图的理论实质、制作技术和使用方法的综合性学科。地图学是一门研究利用地图图形或数字化方式科学地、抽象概括地反映自然界和人类社会各种现象的空间分布、相互联系、空间关系及其动态变化，并对地理环境空间信息进行数据获取、智能抽象、存储、管理、分析、处理和可视化，以图形或数字方式传输地理空间环境信息的科学与技术。【3】第40页，本讲稿共45页地图学的概念由上述定义可知，地图学的概念是动态变化着的，它并不会停留在某一个阶段，随着相应理论和技术的发展，人们对地图学的认识还将进一步深入和扩展。第41页，本讲稿共45页三、地图学的研究内容与分支地图
15、学理论地图学应用地图学技术地图学地图概论地图投影地图概括地图符号系统地图新理论地图编制地图整饰计算机地图制图遥感制图地图制印地图分析地图应用地图量测地图评价地图信息自动分析与处理第42页，本讲稿共45页四、地图学与相邻学科的关系地图学数据获取数据表达及可视化大地测量学摄影测量学遥感数学色彩学美学数据管理及使用地理信息系统计算机科学自然地理人文地理其它应用第43页，本讲稿共45页课堂小结地图学的发展历程表明，地图学的理论和应用主要受到数据获取能力和地图承载介质的制约，随着数据获取能力和承载介质的不断进步，其理论越来越深刻和复杂，与相关学科的相互作用也越来越深入和紧密，相应的，其应用范围也日益广泛。地图学本身是一个发展变化的学科，相应的，其定义和涵盖范围也是发展变化的。第44页，本讲稿共45页参考文献1.地理学思想史，第三版，保罗克拉瓦尔（法）著，郑胜华等译，北京大学出版社，2007，9.2.所有可能的世界-地理学思想史，第四版，杰弗里马丁（美）著，成一农，王雪梅译，上海人民出版社，2005.3.地图学原理与方法，王家耀等编著，科学出版社，2006年第一版。第45页，本讲稿共45页