GIS地图知识（1）

GIS地图知识（1）

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、投影、高斯-克吕格直角坐标、地形图分幅)
4. 地图符号
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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。
　　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。

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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、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)。

三.地图的用途
四.地图生产的基本过程

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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 α=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 α=0.33523298692
　　1975年I.U.G.G推荐椭球(国际大地测量协会1975) 　　　　　　西安80坐标系基准椭球
　　a=6378140m b=6356755.2881575m α=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 α=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。
  
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=360-(6n-3)°。
　　3°分带法：从东经1°30′起，每3°为一带，将全球划分为120个投影带，东经1°30′-4°30′，...178°30′-西经178°30′，...1°30′-东经1°30′。  
　　东半球有60个投影带，编号1-60，各带中央经线计算公式：L0=3°n ,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°-3°n ,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，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1°30′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7′30″纬差5′分成四幅1：2.5万，编为1、2、3、4，如 E-49-1-A-1
　　1：10万图上每经差3′45″纬差2′30″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1′52″纬差1′15″分成四幅1：5000地形图，编为a、b、c、d，如E-49-1-A-(1)-a