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武汉大学地图学期末复习整理

1、 简述地图的基本特性和定义答:(1)由特殊的数学法则产生的可量测性;(2) 由使用地图语言表示事物所产生的直观性;(3) 由实施制图综合产生的一览性。

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。

2、 试述我国基本比例尺地形图分幅编号的规则答:我国基本比例尺地形图均采用“经纬线分幅”和行列式编号“的方法。

以 1: 100万地 形图为基础,行从赤道算起,纬度每 4°为一行,至南北纬 88°各有22行,用大写的英文 字母A 、B 、C,, V 表示,南半球加S,北半球加N 。

列从180度经线算起,自西向东每 6 ° 为一列,全球分为 60列,用阿拉伯数字1、2、3,, 60表示。

行号在前,列号在后,中间 不用短线。

1: 50万~1: 5千地形图编号是在 1: 100万地形图的基础上进行的,编号由 10个代码 组成。

其中前三位是所在 1 : 100万地图的编号,第四位是比例尺代码,从 1 : 50万~1: 5 千依次用B 、C 、D 、E 、F 、G 、H 表示。

后六位分为两段,前三位是图幅的行号,后三位是 图幅的列号。

行号从上而下,列号从左到右,编码不足三位时前面加“0”。

4、 简述地图学与地理信息系统 GIS 的关系与区别答:地图学(CartograPhy )是研究地图的理论、编制技术于应用方法的科学,是一门研究以 地图图形反映与揭示各种自然和社会现象空间分布、相互联系及动态变化的科学、技术与艺 术相结合的科学。

地理信息系统(GeOgraPhiC Information SyStem )是在计算机硬、软件系统支持下,对整 个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、 分析、显示和描述的技术系统。

地图学与地理信息系统从它们的形成开始一直到发展至今,都是紧密联系在一起的,它 们的主要区别在于最终的目的不同: 地图学的目的是快速、 精确地编制高质量的地图。

地理 信息系统的目的是为地理研究和地理决策提供服务。

5、 为什么地图会产生投影变形?分别写出投影变形的数学表达式。

答:由于地球椭球面是不可展的曲面, 要把它完整的表示到平面上, 必须有条件地进行局部 拉伸和局部缩小,所以必然会产生变形。

投影变形表现在以下三个方面:(1) 长度变形:投影面上一微小线段与球面上相应的微小线段之比与1之差。

ds *V 1 ds(2) 面积变形:投影面上一微笑面积与球面上相应的微小面积之比与 1之差。

dF "πabV P 1 1 = ab - 1P dF 二 (3) 角度变形:投影面上任意两方向线所夹之角与球面上相应的两方向线夹角之差7、为什么 1: 100万国家基本地形图拼不成一幅完整的1:100 万《中国地图》?如何才能sin(a —b a 亠b拼成呢?答:1:100 万基本地形图采用的是分带的双标准纬线等角圆锥投影,自赤道起按纬差4°分带,每带单独投影,形成多个投影面。

这样形成的图幅,在同一带内是可以无缝拼接的。

但在相邻两带之间,由于同一条纬线拼接线分别投影到两个不同的圆锥面上,展开后曲率不一样,所以相邻两带之间是无法无缝拼接的,也就够不成一幅完整的1:100 万《中国地图》。

要想拼成一幅完整的1:100 万《中国地图》,就必须在一个投影框架下,采用唯一的双标准纬线等角圆锥投影,并且双标准纬线须根据中国版图的具体范围,结合边纬与中纬长度变形绝对值相等的条件取整确定,只有这样才能拼接成一幅完整无缝的《中国地图》。

8、在远洋航行时,如何正确使用“等角航线”和“大圆航线” ,使航行的距离最短并且领航最方便?答:等角航线在墨卡托投影的地图上表现为直线,这一特性对领航十分有利,但它不是最短距离线,如果完全沿着等角航线航行,走的是一条不经济的较远路线,但船只不必经常改变方向。

而大圆航线在球心投影的地图上表现为直线,是地图表面上各航路点间的最短连线,但它又不是等方位线,船只航行时要不断改变方向,不利于领航。

实际上,在远洋航行时通常采用“长距离靠近大圆航线,而短距离走等角航线” 的作法。

具体是把大圆航线展绘到墨卡托投影的海图上,然后把大圆航线分成几段,每一段连成直线,就是等角航线。

船只航行时,总的情况来说,大致是沿大圆航线航行,因而走的是一条较近路线,但就每一段来说,走的又是等角航线,不用随时改变航向,从而领航十分方便。

9、国家基本比例尺地形图有哪些特点?它们分别采用什么方式的投影?答:(1)具有统一的大地坐标系统和高程系统;(2)具有完整的比例尺系列和分幅编号系统;(3)依据国家制定的统一规范和图示;(4)采用制定的方法测制或根据可靠的资料编制。

为保证精度,我国基本比例尺地形图均采用分带投影方式:1)1:5 千、1:1 万地形图采用经差3°分带的高斯-克吕格投影2)1:2.5 万、1:5 万、1:10 万、1:25 万、1:50 万地形图采用经差6°分带的高斯克吕格投影3)1:100 万地形图采用纬差4°分带的双标准纬线等角圆锥投影。

10、为什么在1:5 万地形图上量算的图幅面积要比实地的面积大?答:1:5 万地形图采用的是高斯投影,根据高斯投影的构建原理和变形规律,除中央经线上没有变形之外,其他任何点上的变形都变大了。

在同一纬线上,离中央经线越远,变形越大,投影带边缘变形最大。

在同一经线上,纬度越低,变形越大,赤道上变形最大。

1:5 万地形图虽然没有角度变形,但面积变形是长度变形的平方,所以在1:5 万地形图上量算的图幅面积要比实地的面积大,并且离本带中央经线越远,离赤道越近的图幅面积变形越大。

11、试述高斯投影与UTM 投影的异同点,能否构建变形更优的同类投影?答:(1)投影建立的方式相同,但采用的投影面有所不同,二者的中央经线和赤道投影后均为互相垂直的投影对称轴。

高斯投影采用椭圆柱面,而UTM 投影则采用圆柱面。

(2)投影面的轴位相同,但与椭球体的切割关系不同,二者均为横轴投影。

高斯投影采用横切椭圆柱投影,横切在中央经线上,而UTM投影则采用横割圆柱投影,横割在距中央经线约± 180KM处的两条割线上。

(3)投影性质相同,但变形分布不同,二者均为等角性质,高斯投影除中央经线没有变形外,其他任何点上的长度变形均大于零;而UTM投影的变形要相对均衡一些,有正有负,中央经线长度变形为-0.0004 ,它与边缘经线的长度变形的绝对值大致相等,对于中低纬度地区。

UTM 投影的变形要优于高斯投影。

(4)投影带的划分相同,但带的起算点不同;二者均采用自西向东的,经差6°的分带方式。

高斯投影从0。

子午线起算;而UTM投影则从西经180°起算。

高斯投影其实质是单标准经线等角横切椭圆柱投影,仿照圆锥投影的构建方式,可以拟构双标准经线等角横切椭圆柱投影,即双标准经线高斯投影,这样投影面与椭球面之间更加贴近,变形会更小,分布也更均匀。

12、为什么说方位投影和圆柱投影都是圆锥投影的特例?答:根据圆锥投影的构建原理,我们引进圆锥系数α,即圆锥投影展开后的扇形顶角δ与地球极点处的λ之比。

δ0(=—λ由于圆锥投影展开后成为扇形,其顶角0°≤δ≤360° .而地球极点处的λ=360°所以0 _ _1当圆锥系数α=1时,圆锥顶角δ=360 °,圆锥面伸展成平面,则成为方位投影。

当圆锥系数α=0时,圆锥顶角δ=0°,圆锥顶角伸向无穷远,则成为圆柱投影。

所以说:方位投影、圆柱投影均是圆锥投影的特例。

13、我国与欧美国家编制的《世界地图》在投影方面各有什么特点?答:(1)我国采用的是等差分纬线多圆锥投影,中央经线取E150。

,以突出我国在图幅中央的位置。

而欧美国家多采用伪圆柱投影,中央经线取0°,以突出欧美在图幅中央的位置(2)我国编制的《世界地图》,全球大陆不产生目视变形,同纬度带面积变形近似相等,以利于比较我国与同纬度国家面积的对比。

而欧美国家编制的《世界地图》,缺乏球形感,高纬度地区变形较大。

(3)我国编制的《世界地图》,太平洋保持完整,利于显示我国与邻近国家的水陆联系。

而欧美国家编制的《世界地图》,大西洋保持完整,大陆相对集中,利于显示世界各国之间的水陆联系。

14、编制地图时,为什么要进行投影变换?分别写出投影变换的数学表达式。

答:在编制地图时,由于编图资料或数据源与新编图之间在数学基础上存在着各种各样、不同尺度、不同性质的投影差异,而各类专业信息都是以基础地理信息为载体,所以必须解决各类数据源的数学基础统一问题,也就是投影变换问题。

要实现一种地图投影变化为另外一种地图投影,通常有解析变换法、数字变换法、数值-解析变换法三种:X= f1(tp(χ, y)2(χ, y))(1)解析变换法:Y = f2^(x, y)A(x, y))X=送 a j X i y ji, j =OnY=送 b j X l y'i ,j 二0n nX = f ι(∑ a ij X y ∖ ∑ b j X y J )i,j =0 i,j =0I n nY = f 2(' a j X i y j , ' b ij X i y j )i,j =o i,j =o15、空间数据与属性数据在表达地理事物方面有何不同?答:(1)空间数据又称几何数据,它构成地理事物的空间形状,是确立地理事物空间位置 的数据。

(2)属性数据又称非几何数据, 是定性或定量说明地理事物性质和特征的数据。

定性数据 说明地理事物的质量特征,如分类,质量、等级;定量数据则说明地理事物的数量特征,如 长度、高度、宽度、温度、流速等。

根据属性数据表达地理事物的精确程度,可分为定名量表,顺序量表、间隔量表、比 率量表等四种量表系统。

16、 编制地图主要有哪些数据源?这些数据源在数字环境下如何使用?答:(1)地图资料:是编图资料的主要来源,包括地形图,各种专题地图,全国性指标图和 国界系列样图等。

如果是纸质地图资料,需要扫描录入,投影转换,矢量采集。

如果是矢量 地图数据,则直接导入,投影转换。

(2) 影像资料:是地图更新的主要资料,包括卫星像片、航空像片和地面摄影像片等。

如 果是纸质影像资料,需要扫描录入,投影转换,色彩调整。

如果是栅格影像数据,则直接导 入,投影转换。

(3) 统计资料:是编制统计地图的基本依据, 包括各级政府统计部门、 各专业部门统计机 构手机、整理和发布的各种统计数据。

如果是纸质表格数据,需要人工键入或扫描识别,生 成图表。

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