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第一章绪论第一节基本概念1、地图：按照一定的数学法则，将地球表面上的空间信息，经概括综合，以可视化、数字或符号形式，缩小表达在一定载体上的图形，用以传输、模拟和感知客观世界的时空信息。2、地图学：研究对象是地图，以地理信息可视化为核心，探讨地图的理论实质、制作技术和使用方法的综合学科。3、地图的主要特征：遵循一定的数学法则（比例尺、地图投影、各种坐标系）、科学的地图概括、符号系统、地理信息的载体。4、地图的功能：认知功能、载负功能、传递功能、模拟功能5、地图的构成要素：图形要素（地图所表示内容的主体，包括各种图形符号、文字注记）、数学要素（确定地图空间信息的依据，包括比例尺、地图投影和各种坐标系、控制点）、辅助要素（说明地图编制状况及为方便地图应用所必须提供的内容，包括图名、图例等）、补充说明（对主要图件在内容与形式上的补充，包括照片，文字等）第二节成图方法实测成图法（野外地形测图、摄影测量成图）、编绘成图法（常规编图、遥感制图）、数字制图法，我国中小比例尺地形图、普通地图和专题地图都采用编绘成图。第三节分类1、按缩小的程度划分：大比例尺（大于1:10万）、中比例尺、小比例尺（小于1：100万）2、按地图的图型划分：普通地图、专题地图、专用地图和特殊地图第四节地图学分为理论地图学（地图概论、地图投影、地图概括、地图符号系统、地图新理论）、技术制图学（地图编制、地图整饰、计算机地图制图、遥感制图、地图制印）、应用地图学（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）第五节发展历史1、地图和文字一样有着5000多年的历史。2、晋国的裴秀创立“制图六体”，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（实地的高低起伏与平面图上距离的换算）3、清初康熙年间测绘《皇舆全览图》奠定了中国近代地图测绘的基础。改图以实测的经纬点为依据，采用梯形投影法，在图上绘出经纬网，这在地图学历史上具有重要意义。4、清光绪十二年开始全国规模《大清会典舆图》，它是中国传统古老的制图方法向现代制图方法转变的标志。5、最古老的地图是距今约4700年左右的苏美尔人绘制的地图和距今约4500年左右的古代巴比伦地图。6、阿那可西曼德提出地球是椭圆形的假设，埃拉托色尼第一次编制了把地球当作球体的地图；吉帕尔赫创立了透视投影法；托勒密所著《地图学指南》是古代地图制图学的一部巨著。7、哥伦布三次航海探险、麦哲伦第一次完成环球航行，墨卡托创立了等角正轴圆柱投影，用于航海。8、现代地图及其制作的发展：地图值对象和形式正在发展变化、制图技术的发展（光学和机械学的引进，是地图学的第二次技术革命）、光化学技术的应用是地图学的第三次革命、计算机应用是地图学新的技术革命。第二章地球体与地图投影第一节地球体1、物理表面（大地体）由于地球的自然表面凹凸不平，应该寻求一种与地球自然表面非常接近的规则曲面，来代替这种不规则的地球面。它实际上是一个起伏不平的重力等位面，是逼近于地球本身形状的一种形体，称大地体，即地球物理表面。2、水准面与中立方向相垂直，可有无数个曲面，每个曲面上重力位相等，重力位相等的面被称为重力等位面，即水准面。3、理想水准面它是一个无波浪、无潮汐、无水流、无大气压变化，处于流体平衡状态的静止海平面、它没有棱角，没有褶皱。4、大地水准面以理想水准面作为基准面向大陆延伸，穿过陆地、岛屿，最终形成的封闭曲面。其意义：地球形体的一级逼近、可用重力学理论进行研究、可使用仪器测得海拔。实际测量中以似大地水准面代替大地水准面，在海洋水完全重合，在陆地上只在山区有2-4m的差异。各国选择一个平均还水面，以其作为统一的高程基准面。5、数学表面将地球体绕短轴飞速旋转，以形成一个表面光滑的球体表面，称地球椭球体。它是对地球形体的二级逼近，用于测量计算的基准面。6、总椭球体与大地体吻合最好的旋转椭球体，要其达到与大地体最密合的4个条件：①地球椭球体中心和地球的质心重合；②地球椭球体的短轴和地球的地轴重合；③地球椭球体起始大地子午面和起始天文子午面重合；④在确定参数a(长半轴)、α（椭球的变率）时要满足在全球范围的大地水准面差距的平方和为最小。7、地理坐标就是用经线、纬线、经度、纬度表示地面点位的球面坐标，有三种：天文经纬度、大地经纬度、地心经纬度。8、天文经纬度表示地面点在大地水准面上的位置；天文经度，在地球上定义为铅垂线与赤道平面间的夹角，天文纬度，是过观测点子午面与本初子午面间的两面角。9、大地经纬度表示地面点在参考椭球面上的位置；大地经度，参考椭球面上某点的大地子午面与本初子午面间的两面角；大地纬度，参考椭球面上某点的法线与赤道平面的夹角。大地高，指某点沿法线方向到参考椭球面的距离。10、子午圈截面含法线与椭球旋转轴的法截面11、卯酉圈截面含法线且与子午圈截面的法截面12、地心经纬度地心坐标系统（原点与地球中心重合）、参心坐标系统（原点与参考椭球中心重合）；地心经度，等同大地经度；地心纬度，指参考椭球面上观测点和椭球质心或中心连线与赤道之间的夹角。第二节对地观测系统1、大地控制网平面控制网、高程控制网。2、海拔（绝对高程）地面点对似大地水准面（海平面）的高度。第三节地图投影1、投影的定义两个面上点与点的对应关系2、变形长度（距离）变形、角度（形状）变形和面积变形3、变形椭圆地球上一个无穷小的圆-微分圆，在投影后一般成为一个微分椭圆。然后再利用微分椭圆区结石各种变形的特征。4、按构成方法分类几何投影（将地球经纬网透视投影到平面或几何面上）、非几何投影（不借助辅助投影面，通过数学解析方法得到）5、几何投影方位投影（正轴，与地轴垂直、横轴、斜轴），纬线呈同心圆，经线为同心圆半径。圆柱投影（正轴，圆柱轴与地轴重合、横轴，圆柱轴与地轴垂直、斜轴，圆柱轴与地轴斜交），纬线是一组彼此平行的直线。经线是一组垂直于纬线的直线，且经线间隔相等。圆锥投影（正轴、横轴、斜轴），正轴圆锥投影，纬线为同心圆圆弧，经线为它的半径，且经线之间的夹角与经差成正比。6、非几何投影正轴伪方位投影，纬线为同心圆，经线除中央经线成直线外，其余经线均成对称于中央经线的曲线，且交于纬线的共同圆心。伪圆柱投影，纬线是平行直线，经线除中央经线成直线，其余经线均成对称于中央经线的曲线。伪圆锥投影，在圆锥投影基础上，规定纬线仍为同心圆弧，除中央经线为直线外，其余经线成对称于中央经线的曲线。多圆锥投影，借助多个圆锥表面与球体相切设计而成的投影，纬线为同轴圆弧，其圆心位于中央经线上，中央经线为直线，其余经线成对称于中央经线的曲线。6、按变形性质分类等角投影，投影面上某点任意两方向线夹角与椭球面上相应两线段夹角相等，适用于交通图、风向图、洋流图等。等积投影，投影面与椭球面上相应区域的面积相等，适用于自然地图和社会经济地图等。任意投影，投影面上，长度、面积和角度都有形变，既不等角又不等积，适用于一般参考图和中学教学图等。等距投影，在特定方向上没有长度变形的任意投影。7、变形规律面积变形增大等角投影任意投影等积投影角度变形不大的投影等距投影面积变形不大的投影角度变形增大-8、常用投影墨卡托投影（正轴等角圆柱投影），用于航海，编制海图，世界地图和赤道附近的区域图、高斯-克吕格投影（横轴等角圆柱投影）、通用横轴墨卡托投影9、高斯克吕格投影条件：①中央经线和赤道投影为互相垂直的直线，且为投影的对称轴；②具有等角投影的性质③中央经线投影后保持长度不变10、通用横轴墨卡托投影（横轴等角割圆柱投影，UTM投影）条件：①中央经线和赤道投影为互相垂直的直线，且为投影的对称轴；②具有等角投影的性质③中央经线投影后长度比为0.999611、按位置选择投影两极地区：正轴方位投影。赤道附近：横轴方位投影或正轴圆柱投影。中纬度地区：正轴圆锥投影或斜轴方位投影。12、投影变换一般公式、解析变换法、数值变换法第四节比例尺1、含义地图上所表示的空间尺度。地图是地球空间的缩小2、表示数字比例尺、文字比例尺、图解比例尺（直线比例尺、斜分比例尺、复式比例尺）3、变比例尺突出主区和节省图面，将主区以外部分的距离压缩，而主区仍按原规定的比例表示。第三章地图数据源第一节地面测量数据1、小区域控制测量平面控制测量（三角测量、角度交会（前方、侧方、后方）、导线测量（闭合、符合、支）），适用于平原和工程地形测量、高程控制测量，多用于丘陵和山地（地形测量中常用）2、测量工作原则从整体到局部，先控制后碎部3、测量仪器经纬仪、水准仪、全站仪4、碎部测量步骤展绘坐标点、距离测量、碎部点选择与施测、绘图第二节多源遥感数据1、遥感从一定距离对地表或近地表地物所发射或反射的电磁波(紫外线到微波波段)进行探测，以达到识别目标的理论和方法。2、航空像片性质中心投影、投影误差、倾斜误差（未垂直摄影）3、航空像片种类全色像片、红外像片、彩色像片、彩色红外像片4、判读标志形状、尺寸、色调、阴影、形态、位置、纹理、活动5、遥感数据处理辐射预处理、图像几何校正第三节GPS第四节制图数据与处理1、定性数据表示事物在性质上的差异，不考虑其数量变化。（温暖、寒冷）2、定量数据用可计数的值表示某一事物。（15℃）3、自然资源包括气候、地质、土壤、水文、植被等所有表征自然资源与环境的数据。4、社会-经济数据最典型的是定期的人口普查、经济普查成果，举凡统计局所进行的调查都是逐年的累计资料。5、空间数据空间，表示事物空间位置或所处的地理区域，是定位特征。时间，指事物产生、存在随时间的变化，其变化周期是长、短时间不同的演变过程。属性，表示现象或事件的名称、类别、变量和数量等。6、数据变化有序数据转换（将有次序或有等级关系的定性数据用定量数值表示。例如编字典）、二值数据转换（采用0和1的二值生成0-1矩阵。）、数据本身转换（将原始数据通过处理方法变成新值，以便于计算。如对数变换）7、量表系统按从定性到定量的四级（或四类）精确度描述和区分制图对象的属性特征，由低到高依次为：定名量表、顺序量表、间隔量表、比例量表8、定名量表采用众数是最佳的数字统计量，它是一个群体中出现频率最大的类别。检验公式（变率Ｖ＝１－（众数的频率Ｆ／总数Ｎ）），V越大越好。9、顺序量表按定量特征将制图对象排序，表现为相对顺序、等级。选择中位数，并以四分位法研究数据的排序位置或编号的离差。10、间隔量表常用算术平均值，描述数据的平均值离散度是标准差。…、x-2σ、x-σ、x、x-σ、x-2σ、…11、比率量表按数据间隔排序，但呈比率变化，从绝对零值开始并能执行各种算术运算。L,kLr,kLr2,kLr3,kLr4,kLr5,…，L为最小值；r为公比；k为常数12、相关分析现象相关、相关系数、回归残差制图第五节地理数据库1、数据库的特征⚫数据集成化，它集中控制和管理有关数据，以保证用户的数据共享⚫数据冗余度小，数据更新、修改时保证数据库内容的一致性⚫数据独立，指数据与应用程序相互独立⚫应用不同的数据模型以表述空间数据的组织和数据间的联系⚫数据保护，确保数据库的安全性、完整性、多路存取及故障发现和恢复2、数据库基本模型层次模型（一对多），有序的树结构，节点代表数据记录，连线说明位于不同节点数据间从属关系，缺点：难以解决数据共享和拓扑查询。网络模型（多对多），网络结构，一个节点可以有两个或多个母节点，两个节点间有多种联系，有向的，缺点：网络结构复杂，不直接支持对层次结构的表达，缺少演绎功能。关系模型，二维表结构，列对应于域，列名为属性，行对应于元组，缺点：实现效率不够高，描述对象语义能力较弱，模拟和操纵复杂对象的能力也较弱等。3、面向对象的数据模型指无论怎样复杂的事件都可以准确地由一个对象表述，它是一个包含了数据集和操作集的实体。基本思想是：对对象领域进行自然的分割，以更接近人类思维的方式建立对象领域的模型，以便对客观的信息实体进行结构模拟和行为模拟，从而使设计出来的系统尽可能直接地表现对象的求解过程。4、数字地球指的是整个地球经数字化之后由计算机网络管理的技术系统，最初由美国的戈尔。第四章地图概括第一节概述