第一章 导 论 教学目的和要求： 1.了解地图学的研究对象、本课程的内容和学习方法。 2.认识地图的特性、分类和功用。了解地图学的发展过程。 本章重点：地图的概念、特性、构成要素和分类 本章难点：地图的简要制作过程 教学时数：2学时 [引入] 以图形作为人类传输地理信息的工具，已经存在几千年，经历了几千年来社会的发展，人类以地图作为认识客观世界传递时空信息的方式之一，不但没有被其他形式所代替却随着科学技术的进步，使地图的制作精度不断提高，表现形式更加多样应用功能不断扩大制图理论日趋成熟，地图成为生产建设、科学试验、日常生活不可或缺的工具，地图学也成为一门具有完善学科体系及多层次地图理论制成的综合性学科。 [正文] 第一节 地图的基本概念 一、地图的基本特征和定义 地图所具有的基本特征，都可以概括为四个方面：数学法则、地图概况、符号系统、地理信息载体。 1.地图必须遵循一定的数学法则 地图必须准确地反映他与客观实体在位置、属性等要素之间的关系。因而比例尺、地图投影、各种坐标系统就成了地图的数学法则。随着对地图特性认识的深化，更趋向认为地图是一种客体模型，这就突破了地图不仅具有欧氏几何的长度、面积的比例尺，而且还具有拓扑比例的概念。此外，地图作为一种模型，不仅是具体而现实的图形形式，还可以以数字或数学的方式来表现。 2.地图必须经过科学概括 缩小了的地图不可能容纳地面所有的现象，地图上所标似的，是在大量的地理信息中，选取某些缩小的、需要的信息加以处理，并经过人类的思维与加工，形成地图。这种经过分类、简化、夸张和符号化，从地理信息形成地图信息的过程就是地图概况。它反映了人们对所选取地理信息内在的、本质的特征及联系的认识。 3.地图具有完整的符号系统 地图表现的客体主要是地球。地球上具有数量极其强大的，包括自然与社会经济现象的地理信息。只有透过完整的符号系统，才能准确的表达这种现象。把制图对象的地理位置及范围，质量和数量特征，时-空分布规律与相互关系，用十分概括与抽象的符号加以表示。作为对客观事物的抽象表示----符号，不仅可以是图形，还可以广义的理解为文字注记和数字形式。 4.地图是地理信息的载体 地图容纳和储存了数量巨大的信息，而作为信息的载体，可以是传统概念上的纸质地图、实体模型、可以是各种可视化屏幕影响。、声像地图，也可以是触觉地图。 地图：它是遵循一定的数学法则，将客体上的地理信息，通过科学地概括，并运用符号系统表示在一定载体上的图形，以传递它们的数量和质量在实践与空间上的分布规律和发展变化。 二、地图的构成要素 地图的构成要素有：图形要素、数学要素、辅助要素及补充说明。 1.图形要素。 它是地图所表示内容的主题，把自然、社会经济现象中需要表示为地图内容的数量、质量、空间、时间状况，运用各类地图符号表示出来而形成图形要素。地图上的各种注记也属符号系统，他们都是图形要素的组成部分。 2.数学要素。 它是保证地图具有可量性、可比性的基础。地图的数学要素主要包括地图投影、坐标系统、比例尺、控制点等。 3.辅助要素。它说明地图编制状况及为方便地图应用所必须提供的内容，其要素包括：图名、图例、地图编号，编制和出版本图的单位、时间，主要编图过程及参数。辅助要素也是保证地图完整性及地图使用中不可缺少的部分。 4.补充说明。它是一地图、统计图表、剖面图、照片、文字等形式，对主要土建在内容与形式上的补充，可根据需要配置在主要图面的适当位置。 三、 地图的简要制作过程 其过程主要包括：实测成图与编绘成图。 1实测成图。 实践成图法一直是测制大比例尺地图最基本的方法。其工作过程主要包括四个步骤，首先在国家控制网点的基础上进行扩展加密成实测地图所需的图根控制点或网，其次以图根控制点为标准，对实际地物的平面位置及高程进行施测，然后转入内业，对图件进行整理、清绘，最后制作成地图。实测的方法可以分为地面和高空两种。地面实测地图，采用全站仪，将野外点位的各种数据在实测的同时一起输入仪器内由计算机储存、计算，使成图工作量大为减轻，精度大为提高。高空实测地图的主要手段是航摄成图，通过航摄仪器获得地面影像后，转入室内进行各种处理，并对实地调绘后形成地图。 2.编绘成图。 传统的编绘成图法是把实测所得的大比例尺地图，根据需要逐级缩小，编制成各种较小比例尺的地图。其主要过程可分为编辑准备、编绘、清绘、制印四个步骤。 第二节 地图学的定义及学科体系 一、地图学的定义 不同时期随着科技发展，促进了地图科学的结构和体系的变化，丰富和加深了地图学的内涵加速了对地图学定义的不断修改与更新。地图学是以地图信息传递为中心的，探讨地图的理论实质、制作技术和使用方法的综合性科学。 二、地图学的结构及学科分支 地图学在其逐步发展成具有独立学科体系的过程中，所包括的学科组成结构也在不断的变化与组合。早期的地图学是由数学地图学、地图编制学、地图制印三个分支学科组成，然而有发展成为地图概论、数学制图学、地图编制学、地图整饰学、地图制印学等五个分支学科。自20世纪70年代起运用信息论的观点研究地图信息传递的特点，提出了地图学领域分为理论地图学与应用地图学两个基本部分。我国地图学者对地图学结构体系的观点，地图学是由地图理论研究地图制作方法与技术、地图应用这三方面的分支学科所组成。 地图学包括：理论地图学、地图制图学、应用地图学。其中，理论地图学又包括：地图学概念、地图信息理论、地图模型理论、地图传输理论、数学地图学、地图符号学、地图感受理论、制图综合理论、综合制图理论。地图制图学包括：普通地图制图学、专题地图制图学、遥感制图学、机助制图学、地图制印学。应用地图学包括：地图的基本功能、地图的评价、地图分析的方法论、地图分析利用步骤、地图分析利用方法、地图信息自动分析与处理、地图的实际应用。 三、地图学与相关学科的关系 地图学在长期发展过程中，曾与测量学、地理学有着十分紧密的关系。测量学一直是地图的信息来源。地理学及其各分支学科都把地图作为自己的第二语言，并视之为成果表达的重要方式。色彩学与美学的应用，是决定地图作品艺术性的基础。其对符号系统、图面配置的影响无所不在能直接影响地图作品的品种、数量、质量、以及地图的易读性。而对心理学的作用更不能低估，它直接促成了色彩学、符号学、感受理论等在地图学中产生深层次的影响。信息论、系统论、传递理论等也开始介入呆地图学领域，为地图学各种基础理论及应用理论的形成提供了用力的工具。数学一直是促进地图学形成独立学科体系的重要因素，数学对地图学的发展，特别是在各种信息员数据的处理、数学模型的建立、地图应用分析的定量化等方面发挥了更大的作用。遥感技术与地图学的结合，极大的提高了地图信息源的数量与质量，形成了新的成图方法。计算机技术对地图学有着深刻影响。它空前扩大了可能制图的领域，增加了地图内容的深度，提高了制图生产的效率，计算机技术对地图的介入程度，甚至成了地图学现代化的一个重要标志。地图学与地理信息系统有着密不可分的关系。他们都是空间信息处理的科学，只是地图学更强调图形信息的传输，而GIS则更强调空间数据处理与分析。可以认为，GIS是地图学在信息时代的发展，是地图学理论、方法与功能的延伸。自20世纪80年代开始，由于GIS需要集成多学科的知识和技术，原先的单学科概念不能满足其发展的需要，促使了一门新兴学科的诞生，地球信息学。王之卓、陈述彭、李德仁等均大力倡导发展该学科，李德仁认为：地理信息学是利用各种现代化方法来采集、量测、分析、存贮、显示、传播和应用于地理和空间分布有关的数据的一门综合和集成的信息科学和产业实体，是测量学、地图学、遥感学、计算机图形学、卫星定位技术、专家系统与现代通讯技术等的有机结合。 第三节 现代地图的作用与类型 一、地图的功能 地图的功能从总体上可归纳为以下几个方面： 1.认识功能 可以组成整体、全局的概念，也就是确立地理信息明确的空间位置。例如我国的各民族的区域分布十分分散，依靠语言或文字描述，无法构成整体分布状况的概念，而通过绘制“中国民族区域分布图”则能圆满地解决问题。 提供空间分布物体和现象的尺寸、维数、范围等概念。形成正确的对比概念、图形感受及制图对象空间立体分布和时间过程变化，也就是获得物体所具有的定性及定量特征。 建立地物与地物或现象与现象间的空间关系。 易于建立正确的空间图像。只有地图才能帮助人们迅速建立正确的空间徒刑。地图是人类认识自己赖以生存环境的最主要的，并且永远不可代替的工具。 2.模拟功能 模型与他表示的对象具有相似性，模型可以有物质模型与概念模型之分。物质模型是比较容易理解的，因为地图特别是表示各种基本地理要素的普通地图。可以直观地感受到时制图区域的一种实体模型。概念模型是对实体的一种概括与抽象，它又可分为形象模型与符号模型。形象模型是运用思维能力对客观存在进行的简化与概括；符号模型是运用符号和图形对客观存在进行简化和抽象的过程。地图兼具这两方面的特点，被视为是一种形象-符号模型。作为一种时空模型还是地图在科学预测中发挥作用，如气象预报、灾害性要素的变迁及过程预测。 3.信息的载负和传递功能 地图能容纳和贮存的信息量是十分巨大的，是空间信息的理想载体，地图信息由直接信息和间接信息两部分组成：直接信息是地图上用图形符号直接表示的地理信息，如道路、河流网、居民点等；间接信息是经过分析解译而获得有关现象或物体规律的信息，磁介质相比于纸介质的地图，能贮存更大的地理信息。地图也是空间信息十分良好的传递工具，因为信息的另一个重要特征是具有可传递性。 二、地图的应用 1.经济建设 自然资源调查和开发需要精度高、现势性强的地图作为必要的工具。工矿、交通、水利等基本建设，从选址、选线、勘测设计到工程施工，都离不开地图。城市规划、居民地布局、地籍管理等需要以比例尺较大的平面地图作为基础图件。农业方面的应用十分广泛荒地开垦、沙漠治理、旱地灌溉、水土保持、防洪排涝、盐碱地改良、大规模的改造自然工程都离不开地图。 2.科学研究 进行科学研究时，一方面需要选用各种适宜的比例尺的地图作为地理底图，通过野外工作及室内地图分析，研究各种要素的分布规律、动态变化及相互联系得到重要的研究结论综合评价或作出预测预报，另一方面又把地图作为一种重要及独立的成果表达形式。 3.国防建设 地图对军事活动的作用是不言而喻的，从各兵种、军种的首脑机关决策战略方针，中级指挥员制定战役计划，基层指挥员指挥具体的战斗行动，都无法离开地图， 4.政治活动、文化教育、日常生活 地图具有鲜明的政治性及法律效力。地图时进行思想政治教育的有力工具。在教学活动中特别是地理教学中地图更是绝不可忽视的重要教学手段。在日常生活中，也都离不开地图需要运用一定的地图知识。 三、地图的类型 1.按地图的图型分类 有普通地图与专题地图之分。普通地图时表示自然地理和社会经济一般特征的地图，它并不偏重某个要素。普通地图按内容的概括程度，区域及图幅的划分状况等分为地形图和地理图。 专题地图是着重表示一种或几种主体要素及它们之间互相关系的地图。 2.按比例尺分类 按比例尺的大小可将地图分为大、中、小三类：大于1：10万比例尺的地图，称大比例尺地图。小于1：10万二大于1：100万比例尺的地图，称中比例尺地图。小于1：100万比例尺地图，称小比例尺地图。 3.按区域分类 按区域及范围从整体到拒不从达到小进行分类可以包括多个层次： 星球图、地球图； 世界图、大洲图、大洋图、半球图； 国家图以及下属的一级行政区二级行政区以及更小的行政区域地图。； 局部区域图：海洋图、海湾图、流域图。 4.按地图的视觉化状况分类 可有实地图与虚地图。实地图是空间数据可视化的地图，包括纸介质和屏幕地图它是将地图信息经过抽象和符号化以后在指定的载体上形成的。虚地图指存贮于人脑或电脑中的地图，前者即为“心象地图”后者即为“数字地图”。实地图和虚地图可以相互转换，如屏幕地图与存贮在磁带上的数字地图。 5.按地图的瞬时状态分类 可有静态地图和动态地图。静态地图它所标示的内容都是被固化的，以静态地图来反映动态事物，可以借助于地图符号的变化或同意先想不同时相静态地图的对比来实现，动态地图是连续快速呈现的一组反映随时间变化的地图，只能在屏幕上以播放的形式实现。 6.按地图维数分类 可有平面图形及立体图形。在三位地图基础上利用虚拟现实技术，通过头盔，数据手套等工具，形成了一种称为“可进入”地图的新品种使用者能产生亲临其境的感觉。 7.按其他指标分类 可按用途、语言种类、出版和使用方式、感受方式、历史年代分为多种地图。 [自学] 第四节 地图的历史发展 一、地图的历史回顾 1.古代地图作品介绍 2.近代地图作品介 3.我国地图学思想和理论成就 二、现代地图学进展 1.现代地图及其制作的发展 2.现代地图学理论研究 （1）地图信息论 （2）地图信息传递论 （3）地图感受论 （4）地图符号论 （5）地图模型论 （6）地图认知论 （7）制图综合理论 [重要内容提示] 1.地图、地图学的定义 2.地图的基本特征 3.测制地图的方法 4.地图的构成和作用 5.地图的分类（按内容分类、按比例尺分类等） 6.地图的功能 [思考题] 见教材32页