内容发布更新时间 : 2024/5/2 20:38:11星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

测量与地图学

地图的定义:地图是按照一定法则，有选择地以二维(2D)或多维形式(3D)与手段在平面

或球面上表示地球(Earth)(或其它星球)若干现象的图形或图像，它具有严格的数学基础、符号系统、文字注记，并能用地图概括原则，科学地反映出自然和社会经济现象的分布特征及其相互关系。

现阶段地图的定义是：以一定的数学(Math)法则（即模式化）、符号化、抽象化反映客观实际的形象符号模型或者称为图形数学模型。

地图是根据一定的数学法则，将地球（或其他星体）上的自然和人文现象，使用地图语言，通过制图综合，缩小反映在平面上，反映各种现象的空间分布、组合、联系、数量和质量特征及其在时间中的发展变化。

地图投影:地图投影,Map Projection.把地球表面的任意点，利用一定数学法则，转换到

地图平面上的理论和方法。

书面概念化定义：地图投影就是指建立地球表面（或其他星球表面或天球面）上的点与投影平面（即地图平面）上点之间的一一对应关系的方法。即建立之间的数学转换公式。它将作为一个不可展平的曲面即地球表面投影到一个平面的基本方法，保证了空间信息在区域上的联系与完整。这个投影过程将产生投影变形，而且不同的投影方法具有不同性质和大小的投影变形。

由于球面上任何一点的位置是用地理坐标（λ，φ）表示的，而平面上的点的位置是用直角坐标（χ，у）或极坐标（r，）表示的，所以要想将地球表面上的点转移到平面上，必须采用一定的方法来确定地理坐标与平面直角坐标或极坐标之间的关系。这种在球面和平面之间建立点与点之间函数关系的数学方法，就是地图投影方法。地图投影变形是球面转化成平面的必然结果，没有变形的投影是不存在的。对某一地图投影来讲，不存在这种变形，就必然存在另一种或两种变形。但制图时可做到：在有些投影图上没有角度或面积变形;在有些投影图上沿某一方向无长度变形。 地球椭球体表面是个曲面，而地图通常是二维平面，因此在地图制图时首先要考虑把曲面转化成平面。然而，从几何意义上来说，球面是不可展平的曲面。要把它展成平面，势必会产生破裂与褶皱。这种不连续的、破裂的平面是不适合制作地图的，所以必须采用特殊的方法来实现球面到平面的转化。

球面上任何一点的位置取决于它的经纬度，所以实际投影时首先将一些经纬线交点展绘在平面上，并把经度相同的点连接而成为经线，纬度相同的点连接而成为纬线，构成经纬网。然后将球面上的点按其经纬度转绘在平面上相应的位置。由此可见，地图投影就是研究将地球椭球体面上的经纬线网按照一定的数学法则转移到平面上的方法及其变形问题。其数学公式表达为：χ=f1(λ，φ)y=f2(λ，φ)（2-1）

根据地图投影的一般公式，只要知道地面点的经纬度（λ，φ），便可以在投影平面上找到相对应的平面位置（χ，у），这样就可按一定的制图需要，将一定间隔的经纬网交点的平面直角坐标计算出来，并展绘成经纬网，构成地图的“骨架”。经纬网是制作地图的“基础”，是地图的主要数学要素。

普通地图:普通地图（general map）是综合、全面地反映一定制图区域内的自然要素和

社会经济现象一般特征的地图。该地图内包含有地形、水系、土壤、植被、居民点、交通网、境界线等内容。广泛用于经济、国防和科学文化教育等方面，并可作为编制各种专题地图的基础。普通地图分为地形图和普通地理图。研究普通地图的设计和编绘、普通地图的整饰和

分析研究等，已成为普通地图学研究的主要内容。

变形椭圆: 指为显示变形的几何图形。这是用来概括和直观地表达变形特征的几何图

形。假设考虑地面是一个微小的无穷小圆（称微分圆），在投影中发生变形后，往往不能保持为圆形，而是一个椭圆，称为变形椭圆。根据变形椭圆的形状和大小，能反映出投影中变形的质和量的差别，同时具有直观的明晰形。如在等角投影中，变形椭圆保持正圆形，但在不同的位置上，面积差异很大，而在等积投影中，则变形椭圆形状变化很大，但面积大小相等。

地图的认识功能:地图功能指地图发挥的效能与作用。地图的基本功能：

地图信息传输功能

地图是空间信息的图形传递形式，是信息传输工具之一。编图者须充分掌握原始信息，研究制图对象，结合用图要求，合理使用地图语言，将信息准确地传递给用图者。用图者须熟悉地图语言，深入阅读分析地图信息，形成对制图对象正确而深刻的认识。

地图信息载负功能

地图是信息的载体，可容纳大量信息。

地图模拟功能

地图作为再现客观世界的形象符号模型，不仅能反映制图对象空间结构特征，还可反映时间系列的变化，并可根据需要，通过建立数学模式、图形数字化与数字模型，经计算机处理完成各种评价、预测、规划与决策。

地图认识功能

包括通过图解分析可获取制图对象空间结构与时间过程变化的认识；通过地图量算分析可获得制图对象的 各种数量指标；通过数理统计分析可获得制图对象的各种变量及其变化规律；通过地图上相应要素的对比分析可认识各现象之间的相互联系；通过不同时期地图的对比分析，可认识制图对象的演变和发展。发挥地图认识功能，就要充分发挥地图在分析规律、综合评价、预测预报、决策对策、规划设计、指挥管理中的作用。

模拟功能

由于地图具有严格的数学基础，并采用符号系统和经过制图综合，按比例缩制而成；地图上所表示的内容实际上就是以公式化、符号化和抽象化对地理环境中地理实体的一种模拟，用符号和注记描述地理实体某些特征及其内在联系，使之成为一种模拟模型，如等高线图形就是对实际地形的模拟，从而使整个地图就成为再现或预示地理环境的一种形象符号式的空间模型，与地理实体间保持着相似性。

我们把地图看成是地面客观存在的一种物质模型，这是容易理解的，因为地图，特别是用来表示各种基本地理要素（例如水文、地形、交通网、居民点等）的普通地图，可以直观地感受到是制图区域的一种实体模型。作为物质模型的地图还可以代替实地调查与测量，可以用来做各种模拟量的测定或分析。那地图可以看作是一种“虚拟的模型”么？当然可以，“虚拟模型”称作概念模型，概念模型是对于实体的一种抽象和概括，又可以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和概括；符号模型是运用符号和图

型对客观存在进行简化和抽象的过程。地图兼具这两个方面的特点，被看作一种“形象——符号模型”。地图所具有的模拟功能，能够在众多特征中，对所需要表示的对象抽取内在的，本质的特征与联系，即经过地图概括，制作成地图。因此，地图所具有的概念模型的特性，使得它在表示各种专题现象的分布规律、时空差异和变化特征时，是任何文字和语言描述所无法比拟的。因此，我们可以把专题地图都作为概念模型的一种实例。作为一种时空模型，地图还可以在科学预测中发挥强大的作用，比如气象预报、灾害性要素的变迁以及过程预测等等。

信息载负

地图既然具有模拟功能，则必然能贮存空间信息，成为空间信息的载体，无疑亦具有载负信息的功能。这种载负功能是通过应用地图语言——符号与注记系统，将制图区域内有关空间信息贮存于纸或其它介质平面上而实现的。

地图作为信息的载体，有不同的载负手段，通常是载于纸平面上，但是这仅能让人们凭直接感受读取；随着现代科学技术的进步，已发展到地图信息可以载于纸带、磁带、磁盘、缩微胶卷等介质上，这将有可能使人们从直接感受读取信息，发展到将来能由计算机读取信息；若此设想能实现，地图作为空间信息载体的功能将会得到更加充分的发展。

实际上，信息是一个含义相当深刻、使用相当广泛的概念，但是迄今为止还没有被人们充分理解和掌握。信息代表着某一个抽象的，有待传递、交换、贮存和提取的内容，是可以测度的。然而，信息并不能脱离物质和能量而独立存在，它必须依托于载体，但信息和载体又是两个不同的概念。

地图信息可以看作由直接信息（所谓第一信息）和间接信息（第二信息）两个部分组成：直接信息是地图上用图形符号直接表示的地理信息（在地图的模拟功能中已经提及），比如道路、河流、居民点等等；而间接信息则是经过分析解释而获得有关现象或物体规律的信息，比如，通过对等高线的量测、剖面图的绘制等获得与坡度、切割密度、通视程度的数据。在存储媒质方面，磁介质相比纸介质能贮存数量更为巨大的地理信息。

信息传输

地图的信息载负功能为地图具备信息传输功能奠定了坚实基础。信息论是现代通讯技术和电子计算技术领域使用的概念和理论；地图信息论。就地图的功能而言，地图成为空间信息图形传输的一种形式，成为信息传输的工具之一。

为什么地图能够成为空间信息的传递工具呢？众所周知，信息的一个重要特点是可传递性。信息是客观于人的认识之间的中间媒介，其作用再传递过程中能得到充分的发挥。客观存在将大量的信息用一种易于被人们所接受的图形符号载负于地图上，然后“流向”人类，使人们从中获益。而在信息传递和接受的方式上，语言、电信号等常以线性方式进行，而地图则具有不同的方式与特点——我们阅读地图时，通常是总览全图，然后根据自己的需要，按一定区域或某个要素分析、研究。换句话说，地图在传递信息时，在传输方式上是具有层次性（所谓平行）的，甚至是空间形式的，这一点相比线性传递方式具有更宽的传输通道以及更高的传输效率。

认识功能

地图的认识功能是由地图的基本特性所决定的。地图用符号和注记系统这种图像语言，按比例塑造出再现的地理环境中各个地理实体，给人一种形象直观和一目了然的感受效果，而且几乎不受自然语言文字和行业知识的限制，易为社会各界人士所识别，因此地图不仅具有突出的认识功能，成为人类认识空间的工具，而且在很多方面优于传递空间信息的其它形式。