本文關(guān)鍵詞：地圖學(xué)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

編者的話 本教材是根據(jù)國家教委理科地理類教材規(guī)劃，在原書《地圖學(xué)》的基礎(chǔ)上修 訂的。本書第一、八章由張力果編寫，第二、三、四章由趙淑梅編寫，第五、六、 七章由周占鰲編寫，附錄與第一版同。由張力果擔(dān)任主編。本書編寫過程中，注 意了高師地理系教學(xué)計劃的要求和在一年級開設(shè)本課的實際；注意了地圖學(xué)體系 的嚴(yán)謹(jǐn)和師范大學(xué)教學(xué)的需要；注意了現(xiàn)代地圖學(xué)的新理論與新技術(shù)的引進。 初稿完成后，經(jīng)過高等學(xué)校理科地理教材編審委員會組織的高師地圖學(xué)教材 審稿會審查通過，又根據(jù)會上提出的寶貴意見，由編者進行了認(rèn)真的整理與修 改。 在審稿會上，教授石韞璋、郝允充、副教授詹啟仁、張文生都提出了寶貴意 見，教授繆鴻基、李海晨、副教授黃廣耀、向傳璧，高級工程師蔡孟裔提出了書 面的寶貴意見，在此一并表示衷心的感謝。 在編寫過程中，還得到了中國科學(xué)院地學(xué)部學(xué)部委員、研究員陳述彭，中國 地圖出版社副總編輯陳潮，測繪出版社副編審秦金泉、編輯祁彩梅等的熱情指導(dǎo) 并提供了寶貴資料，在此表示感謝。 本書插圖由青島大學(xué)鄭培昕高級工程師，高等教育出版社杜小丹，楊莉麗負(fù) 責(zé)清繪，在此一并致謝。 由于我們水平有限，書中不妥之處，敬請批評指正。 編者 1989.12. 地圖學(xué)（第二版） 第一章緒論 內(nèi)容提要 地圖學(xué)吸取了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成就，使傳統(tǒng)的地圖學(xué)從理論到技術(shù)都增進 了許多新內(nèi)容，成為具有自己特征的獨立的科學(xué)體系。這個體系由理論地圖 學(xué)、地圖制圖學(xué)和應(yīng)用地圖學(xué)構(gòu)成。 地圖的重要性質(zhì)，在于它是信息載體，具有可量度的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，具有適 應(yīng)人的圖形感受能力的符號語言，而且是經(jīng)過概括的客觀世界的模型，表達 著各種自然和社會現(xiàn)象的空間分布、聯(lián)系和時間的發(fā)展變化。 地圖種類眾多，成圖方法也不同。實測成圖與編繪成圖是傳統(tǒng)的常用方 法，計算機制圖與遙感資料制圖在迅速發(fā)展。 第一節(jié)地圖學(xué)的科學(xué)概念與分支 一、地圖學(xué)的科學(xué)概念 地圖學(xué)的研究對象是地圖，這是不言而喻的。原始地圖在很早以前就產(chǎn) 生了。關(guān)于地圖的學(xué)問，也可以追溯到很遠(yuǎn)，只是在近代才形成了一門學(xué)科。 按傳統(tǒng)的說法：“地圖學(xué)是研究地圖的實質(zhì)與發(fā)展，同時也是研究地圖編制 與復(fù)制的科學(xué)”。近三十年來，由于電子計算機技術(shù)、遙感技術(shù)和信息論、 系統(tǒng)論、感受論以及傳輸理論的形成與發(fā)展，地圖學(xué)吸取了一系列現(xiàn)代科學(xué) 技術(shù)成就，使地圖學(xué)從理論到技術(shù)都增進了許多新的內(nèi)容。如地圖學(xué)的研究 方法與研究領(lǐng)域在認(rèn)識上有了新的擴展，使地圖學(xué)具有了跨界于諸多科學(xué)部 門的橫斷科學(xué)方法論的意義；其次是地圖生產(chǎn)與應(yīng)用以及地圖科學(xué)研究的計 量化，這是由于數(shù)學(xué)方法在地圖學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，正逐步改變著以定性描 述為主的傳統(tǒng)方法，使地圖學(xué)的研究更加嚴(yán)密；再次是電子計算技術(shù)擴充并 加速了地圖制作進程，豐富了地圖內(nèi)容，使地圖功能有了新的發(fā)展。因此， 國際地圖協(xié)會（ ，縮寫為ICA）和 國內(nèi)有關(guān)學(xué)會以及專家們，對地圖學(xué)的科學(xué)內(nèi)涵，，都進行了研究。國際地圖 協(xié)會在成立的最初階段就注意了地圖學(xué)教育，于第五次（1970）學(xué)術(shù)會議上 發(fā)表了地圖學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)方案和地圖學(xué)教育文獻目錄，并于1973年發(fā)表了《多 種語言地圖學(xué)詞典》，給地圖學(xué)下的定義是：“地圖學(xué)是制作地圖的藝術(shù)、 科學(xué)和技術(shù)，以及把地圖作為科學(xué)文件和藝術(shù)作品的研究。在這個意義上， 地圖可以看作是以任何比例尺表示地球或任何星體的包括所有類型的地圖、 平面圖、航圖以及斷塊圖、三維模型和地球儀”。這個定義雖然表示了地圖 學(xué)跨界于若干領(lǐng)域的特點，但未能反映出地圖學(xué)本身的內(nèi)涵。從事計算機輔 助制圖的蘇聯(lián)專家則認(rèn)為：“地圖學(xué)是研究地球和天體的現(xiàn)象結(jié)構(gòu)、空間關(guān) 系和特性的信息表達、儲存和傳遞方法，以圖形數(shù)學(xué)模型并按一定的比例尺 來表示，并為實際利用目的而進行說明的科學(xué)”。這個定義把地圖擴展到圖 象處理和解譯范圍，混淆了界限，忽視了地圖的本質(zhì)。美國地圖學(xué)家魯濱遜 （Robinson）認(rèn)為：地圖學(xué)是一個傳輸系統(tǒng)，它包含了從地圖制作到使用的 各個環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系的探索。這個傳輸鏈可以表示為：客觀存在→制圖者的 概念→地圖→地圖讀者。地圖學(xué)的傳輸系統(tǒng)開始受郵電通信傳輸系統(tǒng)影響很 大，但大多數(shù)地圖學(xué)家都承認(rèn)這兩種傳輸系統(tǒng)有性質(zhì)上的差別。美國地圖學(xué) 家莫里遜（Morrison）認(rèn)為：“地圖學(xué)是空間信息的圖形傳遞的科學(xué)”。蘇 聯(lián)地圖學(xué)家薩里謝夫（CaЛИЩeB）進一步指出：“現(xiàn)代科學(xué)的進步，很好 地反映了現(xiàn)代科學(xué)的普遍特征。地圖學(xué)一方面正在加強它的理論研究，另一 方面正在擴大和鞏固同許多學(xué)科的聯(lián)系。認(rèn)識客觀世界的地圖方法現(xiàn)在已為 所有科學(xué)所利用，同數(shù)學(xué)一樣，它具有橫斷科學(xué)研究方法的價值；可以看到 科學(xué)和實際活動的“地圖化”和地圖學(xué)必將成為橫斷科學(xué)趨勢”。我國地圖 學(xué)家對地圖學(xué)理論的研究也十分關(guān)心。中國上海辭書出版社1980年出版的 《辭海》對地圖學(xué)定義為：“地圖學(xué)是研究地圖及其制作的理論、工藝技術(shù) 和應(yīng)用的科學(xué)�！苯┠陙碛捎谖樟爽F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成就到地圖中來，專家 們則認(rèn)為：“地圖學(xué)是以地圖信息傳遞為中心的，探討地圖的理論實質(zhì)、制 作技術(shù)和使用方法的綜合性科學(xué)�！庇械倪�指出：“地圖學(xué)今后應(yīng)著重空間 信息的地圖表示以及符合現(xiàn)代科學(xué)水平的地圖信息的利用方法和手段的研 究”。上述定義雖不盡相同，只是由于觀察問題的角度各有側(cè)重，但將地圖 學(xué)看作是：研究地圖理論實質(zhì)與發(fā)展、地圖內(nèi)容各要素的表示方法、地圖制 作技術(shù)和地圖使用的一門科學(xué)，則是共同的。至于引進怎樣的研究手段并以 怎樣的理論為指導(dǎo)，則根據(jù)各自條件的不同，采取不同的理論與方法而已。 二、地圖學(xué)的分支學(xué)科 現(xiàn)代地圖學(xué)的發(fā)展，已從制圖工藝技術(shù)研究逐步成為具有自己特點的一 門獨立的科學(xué)體系。地圖學(xué)最初是由地圖投影、地圖編制、地圖制印三個分 支學(xué)科組成，而后發(fā)展成為地圖概論、地圖投影、地圖編制、地圖整飾、地 圖制印、地圖分析與應(yīng)用六個分支學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和地圖學(xué)研究 內(nèi)容的擴展與深入，近些年來國內(nèi)外地圖學(xué)論文與著作，對地圖學(xué)研究體系 提出了許多新概念和新領(lǐng)域，特別是理論地圖學(xué)的研究有了很大發(fā)展，傳統(tǒng) 的地圖體系已不能適應(yīng)當(dāng)代地圖學(xué)發(fā)展的特點和趨勢。50年代，瑞士地圖學(xué) 家英霍夫（Imhof）根據(jù)地圖制作的復(fù)雜性和地圖對經(jīng)濟、技術(shù)發(fā)展的影響。 提出把地圖學(xué)分為理論地圖學(xué)與實用地圖學(xué)兩部分。理論地圖學(xué)包括地圖的 搜集、分析和評價，地圖內(nèi)容表示方法的確定，地圖學(xué)的發(fā)展；實用地圖學(xué) 包括地圖的設(shè)計、編繪、清繪和復(fù)制等。70年代以來，對地圖學(xué)體系的認(rèn)識 和理解起了很大變化，德國地圖學(xué)家佛萊泰格（Freitage）在1980年用地圖 信息傳輸論和符號理論相結(jié)合的觀點，研究了地圖學(xué)體系的結(jié)構(gòu)問題，在波 蘭地圖學(xué)家拉泰斯基（Ratajski）觀點的基礎(chǔ)上，將地圖學(xué)體系分為三個分 支，即地圖學(xué)理論、地圖學(xué)方法論和地圖學(xué)實踐。荷蘭地圖學(xué)家博斯（Bos） 從地圖制作及其與邊緣學(xué)科的關(guān)系，提出一個地圖學(xué)體系的功能模型。該模 型的核心是地圖學(xué)的主要部分——地圖設(shè)計，圍繞這個核心有五個分支學(xué)科 ——地圖內(nèi)容、地圖生產(chǎn)設(shè)計、地圖配置、符號設(shè)計、地圖概括。在這些學(xué) 科的周圍環(huán)繞著與其保持著聯(lián)系的其他邊緣學(xué)科的空間數(shù)據(jù)、視覺感受、圖 形藝術(shù)、制圖技術(shù)（圖形復(fù)制、圖形設(shè)計和資料管理）、制圖條件等。博斯 提出的功能模型比較生動、形象地描述了地圖學(xué)的核心問題和其他學(xué)科之間 的相互聯(lián)系。我國地圖學(xué)家分析了國外地圖學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的各種觀點，根據(jù) 當(dāng)代地圖學(xué)發(fā)展特點和趨勢，結(jié)合我國的條件，提出了現(xiàn)代地圖學(xué)體系的看 法，這個體系由理論地圖學(xué)（地圖學(xué)理論基礎(chǔ)）、地圖制圖學(xué)（地圖編制方 法與技術(shù)）和應(yīng)用地圖學(xué)（地圖學(xué)應(yīng)用原理與方法）三個主要分支學(xué)科構(gòu)成。 理論地圖學(xué)包括九個分支：地圖學(xué)概論，地圖信息理論，地圖模式理論，地 圖傳輸理論，數(shù)學(xué)地圖學(xué)，地圖符號學(xué)，地圖感受理論，地圖概括理論，綜 合制圖理論；地圖制圖學(xué)包括五個分支：普通地圖制圖學(xué)，專題地圖制圖學(xué)， 遙感資料制圖學(xué)，機助制圖學(xué)，地圖制印學(xué)；應(yīng)用地圖學(xué)包括七個分支：地 圖的基本功能，地圖的評價，地圖分析的方法論，地圖分析利用步驟，地圖 分析利用方法，地圖信息自動分析與處理，地圖的實際應(yīng)用。 第二節(jié)地圖的構(gòu)成要素和基本特性 地圖對于每一個具有一定文化知識的人并不陌生，它是認(rèn)識和分析研究 客觀世界的常用手段，已有幾千年的歷史，一直沒有被其他方式所代替。只 是近幾十年來，由于攝影技術(shù)和運載工具以及傳輸技術(shù)的發(fā)展，曾有人主張 用正射象片或衛(wèi)星圖象代替地圖；又當(dāng)計算機技術(shù)引進地圖制圖領(lǐng)域之后， 也有人預(yù)言傳統(tǒng)的地圖將完全被數(shù)字信息的存儲與處理設(shè)備所代替。但事實 證明，影象和計算機技術(shù)的巨大價值更主要的在于擴大了地圖制圖實踐的領(lǐng) 域，提高了地圖生產(chǎn)的效率，而地圖仍以其特有的性質(zhì)和按自己的規(guī)律繼續(xù) 存在和發(fā)展。 一、地圖的構(gòu)成要素 由于地圖的表現(xiàn)形式發(fā)生了種種變化，對于地圖的構(gòu)成要素說法眾多， 但若想正確的應(yīng)用地圖，就必須真正了解地圖的性質(zhì)和特點，而且要把地圖 的各個構(gòu)成要素加以分析，認(rèn)識每一種要素的含義和作用，了解各個要素間 的聯(lián)系。為此對各種各樣的常用的大量的地圖加以剖析，找出其共性，可以 認(rèn)為構(gòu)成地圖的主要要素有三：地圖圖形、數(shù)學(xué)要素和輔助要素。有些圖上 還有各種補充資料。 地圖圖形是用地圖符號所表示的制圖區(qū)域內(nèi)，各種自然和社會經(jīng)濟現(xiàn)象 的分布、聯(lián)系以及時間變化等的內(nèi)容部分（又稱為地理要素），如江、河、 山地、平原、土質(zhì)植被、居民點、道路、行政界線或其他專題內(nèi)容等，這是 地圖構(gòu)成要素中的主體部分。 數(shù)學(xué)要素是決定圖形分布位置和幾何精度的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，是地圖的“骨 架”。其中包括地圖投影及坐標(biāo)網(wǎng)、比例尺、大地控制點等。地圖投影是用 數(shù)學(xué)方法將地球橢球面上的圖形轉(zhuǎn)繪到平面上；坐標(biāo)網(wǎng)是各種地圖的數(shù)學(xué)基 礎(chǔ)，是地圖上不可缺少的要素；比例尺表示坐標(biāo)網(wǎng)和地圖圖形的縮小程度； 大地控制點是保證將地球的自然表面轉(zhuǎn)繪到橢球面上，再轉(zhuǎn)繪到平面直角坐 標(biāo)網(wǎng)內(nèi)時，具有精確的地理位置。 輔助要素是為了便于讀圖與用圖而設(shè)置的。如圖例就是顯示地圖內(nèi)容的 各種符號的說明。還有圖名、地圖編制和出版單位、編圖時間和所用編圖資 料的情況、出版年月等。 有的圖上還有補充資料，用以補充和豐富地圖的內(nèi)容。如在圖邊或圖廓 內(nèi)空白處，繪制一些補充地圖或剖面圖、統(tǒng)計圖等。有時還有一些表格或某 一方面的重點文字說明。 二、地圖的基本特性 早期人們把地圖看作是地球表面縮小在平面上的圖形。今天看來，這種 認(rèn)識不很全面也不很確切。因為地面的風(fēng)景照片和風(fēng)景畫也適合這個含義， 特別是現(xiàn)代的地圖并不局限于表示地面可見的現(xiàn)象，還要表示那些在地理環(huán) 境中存在的、但又無形的現(xiàn)象（如氣溫、氣壓等）。因此要認(rèn)識地圖，就必 須分析地圖區(qū)別于風(fēng)景照片和風(fēng)景畫的一些特征；即構(gòu)成地圖的數(shù)學(xué)法則， 表達空間諸要素的地圖符號和地圖概括等。 （一）構(gòu)成地圖的數(shù)學(xué)法則 地面的風(fēng)景照片或風(fēng)景畫，都是按透視原理構(gòu)成的。隨著視點位置的不 同，景物的形狀和大小都要發(fā)生變化。一般規(guī)律是景物距視點的距離愈近， 其圖形愈大，愈遠(yuǎn)則愈小。這種情況對地圖不合適，地圖要求對它所表現(xiàn)的 地面上的各種景物，應(yīng)能按比例尺衡量。 比例尺是圖上直線長度與地面上相應(yīng)距離的水平投影長度之比。如地圖 上注有比例尺1∶50000，這就告訴人們，圖上地物的長度相當(dāng)于對應(yīng)地面地 物長度的1/50000。這個尺度對大比例尺地圖來說，基本上適合圖上各個部 分。因此，可以認(rèn)為，比例尺是地圖線性縮小程度的標(biāo)志，它是構(gòu)成地圖數(shù) 學(xué)要素的基本組成部分之一，是風(fēng)景照片或風(fēng)景畫所不具備的。 地圖上各種地物間的關(guān)系，要求按數(shù)學(xué)法則構(gòu)成，這就是先將地球自然 表面的景物垂直投影到地球橢球面（或球面）上，然后再將地球橢球面（或 球面）按數(shù)學(xué)法則投影到平面上而構(gòu)成地圖。這種按數(shù)學(xué)法則將地球橢球面 （或球面）轉(zhuǎn)繪到平面上的方法，叫地圖投影。按這種方法建立的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)， 才能使地球表面上各點和地圖平面上的相應(yīng)各點保持一定的函數(shù)關(guān)系，從而 才能在地圖上準(zhǔn)確地表達空間各要素的關(guān)系和分布規(guī)律，才可能反映出它們 之間的方向、距離和面積，使地圖具有區(qū)域性和可量測性。 （二）運用地圖符號 圖1-1是一張衛(wèi)星圖象，圖1-2是相同區(qū)域的地圖，從兩者的對比中， 不難看出，地圖是運用易被人們感受的圖形符號表示地面景物的，而衛(wèi)星圖 象是用影象來反映，它們有很大區(qū)別。地圖之所以要用符號表示地面景物， 因為使用符號具有以下功效： 1.有選擇地表示地理環(huán)境中的主要事物，因而在較小比例尺的地圖上所 表現(xiàn)的地面情況，仍能一目了然，重點突出。對于那些由于縮小而不能按比 例尺表示的重要地面景物，可用不依比例的符號夸大表示。 2.用平面的圖形符號表示地面的起伏狀況，也可以說是在二維平面上， 能夠表達出三維空間狀況，而且可以量測其長度、高度和坡度等。 3.除了用符號表示出地面景物的外形，還能表示出景物的看不見的本質(zhì) 特征。例如在海圖上可以表示出海底地形、海底地質(zhì)、海水的溫度和含鹽度 等。 4.用符號可以表示出地面沒有外形的許多自然和社會經(jīng)濟現(xiàn)象，如氣 壓、雨量、磁偏角、重力異常和政區(qū)、人口移動等。此外還可以表現(xiàn)出事物 間的聯(lián)系和制約關(guān)系，如森林分布和木材加工工業(yè)之間的聯(lián)系。 地圖上還有起說明作用的文字與數(shù)字，它們也是地圖的重要組成部分， 用以標(biāo)明地面景物的名稱、質(zhì)量和數(shù)量。 （三）地圖概括 地圖和實際地面相比，是縮小了的。地圖上所表現(xiàn)的地面景物，從數(shù)量 上看是少了，從圖形上看是小了、簡化了。這是因為地圖上所表現(xiàn)的內(nèi)容都 是經(jīng)過取舍和化簡的。從圖1-3和圖1-4可以看出：由1∶10000比例尺縮小 到1∶50000比例尺的地圖，對原來的內(nèi)容如不進行取舍和化簡，縮小后的地 圖既不清晰又不易讀。這種把實地景物縮小或把原來較詳細(xì)的地圖縮成更小 比例尺地圖時，根據(jù)地圖用途或主題的需要，對實況或原國內(nèi)容進行取舍和 化簡，以便在有限的圖面上表達出制圖區(qū)域的基本特征和地理要素的主要特 點的理論與方法，稱為地圖概括。 根據(jù)上述對地圖所具有的本質(zhì)特征的分析，可以認(rèn)為：地圖是將地理環(huán) 境諸要素按照一定的數(shù)學(xué)法則，運用符號系統(tǒng)并經(jīng)過地圖概括縮繪于平面上 的圖形，以傳遞各種自然和社會現(xiàn)象的數(shù)量與質(zhì)量的空間分布和聯(lián)系以及時 間的發(fā)展變化。 第三節(jié)地圖的分類 地圖的種類很多，為了進一步加深對地圖的認(rèn)識，有必要對常用地圖進 行分類研究，以便于地圖的制作、管理和使用。 一、按內(nèi)容分類 按內(nèi)容可將地圖分為普通地圖和專題地圖兩大類。 普通地圖基本上是以同等詳細(xì)程度表示地表各種自然和社會現(xiàn)象的地 圖。即以相對平衡的詳細(xì)程度表達地圖上的各種基本要素，如水系、地形、 土質(zhì)植被、居民地、交通網(wǎng)、境界和經(jīng)濟文化等要素。普通地圖又可按內(nèi)容 的概括程度進一步劃分為地形圖和地理圖。地形圖主要是按統(tǒng)一規(guī)范細(xì)則編 制的比例尺較大的普遍地圖，內(nèi)容詳細(xì)。地理圖具有一覽圖的性質(zhì)，內(nèi)容概 括程度較高，
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