专题地图-地图制图学基础实习指导书

一、实习目的

    《地图制图学基础》或称《地图学》是在本科测绘工程专业低年级开设的一门学科基础课，属必修课程。地图学是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性科学。同时，地图学也是一门实践性很强的课程。因此，在教学安排上，我们集中两天半的时间进行地图学实习。

    专题图所反映的主题内容十分广泛，从自然地理现象到社会经济等人文地理现象无所不容，既能表示各种具体有形的事物和现象，又能表现抽象无形的事物现象。专题地图还具有地理基础和专题要素双重内容的层面的特性，专题图表现方法多样，图面配置灵活。通过地图学教程的课堂理论和实践教学，要求学生已基本掌握专题地图的概念、特征、类型以及它的编辑设计过程。

    本次实习是进一步加强学生对专题地图的认识和理解，尤其是对专题地图的表示方法和图例设计的理解和操作。对巩固地图学教程理论教学内容，加深对Arcgis制图软件的认识和理解。

     另外，通过实习，可以全面地检测学生对知识的掌握程度和应用能力，加深对数字地图的理解、掌握基本数字地图制作的方法，促进学生综合知识向综合能力的转化，培养学生综合分析问题和解决问题的能力，增进学生的创新思维，增强学生的设计与创新能力，培养学生认真严谨、思考、理论与实践结合的能力。同时，也为以后学习地理信息系统、遥感概论和规划等课程和工作中制作专题图打下一定的制图基础。

二、实习要求

1、熟悉专题地图的编制过程，掌握Arcmap专题地图设计的技能。

2、自定题目、自选专题内容、专题底图和专题数据。

3、专题内容要求新颖，专题地图设计要清晰，规范。

4、实习报告格式自行统一，Word排版清楚。内容真实，制作步骤详细。

5、遵守纪律，遵守学校实习的各项规章制度。

6、实习期间的各项工作班长要切实负责，团结协作。同学之间互相尊重，团结友爱。

7、保持机房整洁卫生，爱护机房各类仪器设备。

三、实习成果提交

1、实习报告打印版一份（实习报告格式可参考实习报告模版，学习委员负责收齐后学3文印室打印）；

2、实习报告电子版一份（学习委员负责收齐并发至邮箱-@qq.com）

四、实习时间安排

  第 12周星期一下午 （1）  老师讲解实习任务、实习要求、实习纪律等；

                     （2）  确定专题内容，搜集相应资料；

                     （3）  对专题数据进行加工处理；

  第 12周星期六一天        专题底图设计，专题内容符号化。

  第 12周星期日上午        图面设计和整饰，准备出图，撰写实习报告。

  第 12周星期日下午       提交实习成果。

五、考核标准

    实习成绩总分100分，共分为三个部分：考勤、实习表现和实习成果。期中考勤占20%，实习表现占30%，实习成果占50%。

六、教材与参考书

1．《地图学》．张力里等编著．北京：高等教育出版社，1990年

2．《地图学基础》．陆淑芬等编著．北京：高等教育出版社，1987年

3．《地图学》．张奠坤等编著．西安：陕西人民出版社，1986年

4．《地图设计与编制》．祝国瑞等编制．武汉：武汉大学出版社，2001年

5．《地图概论》．王琦等编著．北京：中国地质出版社，2002年9月

6．《计算机地图制图》．孙以义著．北京：科学出版社，2000 年8月

7．《地图学原理》.A H 罗宾逊．第五版．北京：测绘出版社，19年

8．《地图制图学原理》．K A 萨里谢夫．北京：测绘出版社，1982年

9.《地图与地图制图》.周园等编著.武汉：武汉大学出版社，2011年

七、理论知识补充

7.1、地图投影的选择与设计

7.1.1投影选择的依据

（1）地图的用途和性质

这是最重要的因素。一旦确定，便可确定投影的性质。

等积投影：适用于经济、政治和自然地图

等角投影：适用于航行、军事和地形图

等距离投影：普通地图等各种变形具有同等重要意义的地图

任意投影：教学地图和各种科学一览图。

特种地图对投影有特殊的要求，如球心投影，等距离方位投影，时区图等等。

（2）制图区域的形状和地理位置可以确定投影的类型

圆形地区：方位投影Azimuthal projections

中纬度东西延伸地区：圆锥投影 Conic projections

赤道附近或沿赤道两侧东西延伸地区：正轴圆柱投影 Cylindrical projection

南北延伸地区：横轴圆柱投影或多圆锥投影

斜向延伸地区：斜轴圆柱或圆锥投影

在小区域内，各种投影的影响均不大，此时可考虑用计算方便，格网简单的投影。

（3）制图区域的大小

    其影响表现在由于面积的增大，使投影的选择更为复杂化，要考虑的因素更多。如大比例尺地图就不需要更多考虑区域的形状和地理位置。 实际工作中，凡面积不超过5-6百平方公里的区域，选择投影的变形为0.5%即可；面积在3.5-4.0千平方公里的区域，长度变形在2-3%即可；若是更大的区域，其长度变形往往超过3%。对于中等或不大的区域，投影选择一般只考虑几何因素，不必考虑地图的用途和性质。

7.1.2 不同制图区域投影选择

（1）世界地图的投影

    世界地图的投影主要考虑要保证全球整体变形不大，根据不同的要求，需要具有等角或等积性质，主要包括：等差分纬线多圆锥投影、正切差分纬线多圆锥投影（1976年方案）、任意伪圆柱投影、正轴等角割圆柱投影。

（2）半球地图的投影

    东、西半球有横轴等面积方位投影、横轴等角方位投影；南、北半球有正轴等面积方位投影、正轴等角方位投影、正轴等距离方位投影。

（3）各大洲地图投影

1）亚洲地图的投影：斜轴等面积方位投影、彭纳投影。

2）欧洲地图的投影：斜轴等面积方位投影、正轴等角圆锥投影。

3）北美洲地图的投影：斜轴等面积方位投影、彭纳投影。

4）南美洲地图的投影：斜轴等面积方位投影、桑逊投影。

5）澳洲地图的投影：斜轴等面积方位投影、正轴等角圆锥投影。

6）拉丁美洲地图的投影：斜轴等面积方位投影。

（4）中国各种地图投影

1）中国全国地图投影：斜轴等面积方位投影、斜轴等角方位投影、彭纳投影、伪方位投影、正轴等面积割圆锥投影、正轴等角割圆锥投影。

2）中国分省（区）地图的投影：正轴等角割圆锥投影、正轴等面积割圆锥投影、正轴等角圆柱投影、高斯-克吕格投影（宽带）。

3）中国大比例尺地图的投影：多面体投影（北洋军阀时期）、等角割圆锥投影（兰勃特投影）（前）、高斯-克吕格投影（以后）。

（5）典型投影种类中英文对照

正方位投影

兰伯特正方位等积投影：Lambert's azimuthal equal eara

正方位等距投影：Azimuthal equidistant

正射投影：Orthographic

Aitoff投影

圆柱投影

高尔投影：Gall，古蒂等积投影：Goode's homolograhic，兰伯特圆柱等积投影：Lambert's cylindrical equal area，麦卡托投影：Mercator，米勒投影：Miller，摩尔维德投影：Mollweide，正弦曲线投影：Sinusoidal，高斯投影：Gauss，可利投影：plate Carree，卡西尼投影：Cassini's，拉伯投影：Laborde，斜麦卡托投影：Oblique Merctor

圆锥投影

阿尔伯斯投影（双标准纬线等积圆锥投影）：Albers equal eara，彭纳投影：Bonne，兰伯特正形圆锥投影：Lamboert's conformal conic，米勒双标准正形圆锥投影：Miller's bipolar oblique conformal conic，双标准纬线等距圆锥投影（戴俪尔投影）：Delisle，底索正形圆锥投影：Tissots conformal conic，多圆锥投影：polyconic

7.1.3其他

（1）确定投影类型

1、判定曲线是否圆弧：用透明纸地图上沿一条曲线的一段长度上定三个点，移动透明纸到曲线的其他部位，如果所定的几个点处处与曲线重合，证明曲线是圆弧，否则是其他曲线。

2、区分同心圆弧与同轴圆弧：量测其相邻圆弧间的垂直距离，如果处处相等，是同心圆弧，否则为同轴圆弧。同轴圆弧的圆心可在一条通过各圆弧的直线上找到各圆的圆心。

3、正轴圆锥和方位投影的经纬线形状基本相似，不同点在两经线的交角上

（2）确定投影的性质

1、从经纬线形状直接判断经纬线不垂直，肯定不是等角投影，等角投影经纬线肯定正交，但正交不一定等角；同一条纬度带上，经差相等的各个梯形的面积如果差别较大，当然不是等积投影；如在一条直线经线上，各纬线间距不等，则肯定不是等距；有些投影可以通过其经纬网的变化来判别其性质。如方位投影，正轴时可观察纬线间距变化；横轴时，可观察经线上纬线的间距及赤道上经线的间隔；斜轴时可观察经线上纬线的间距。另外，正轴切圆柱和切圆锥投影也可如法炮制。

7.2、属性特征度量标准及其符号化（量表系统）

（1）定名量表：只定性的考虑地理现象的差别而不考虑它们之间的次序和数量关系，即依据制图对象固有特征进行区分。采用定名量表进行分类。众数是最佳的数字统计量，以一个群体中出现频率最大的类别定名。如下图

（2）顺序量表：在分类基础上，对具有同一定性特征的要素根据其定量特征进行排序或分等。即按某种标志将制图对象排序，表现为相对等级。标志以定量为基础，通过计算或人为确定。分位法是其中一种常用的定量分类方法。例如，根据城市人口的多少分为大，中，小三个等级；根据人口密度将居住区划分为稠密区、中等密度区、稀疏区。如下图

（3）间距量表：不仅包含数据的顺序关系，而且可以清楚地表明彼此数量指标间距的大小。通过一定量值形成的制图对象排序表。常用的统计量是算术平均值和标准差。

（4）比率量表：以明确的比率数值描述制图对象的数值差异。等比数列是常用的方法之一。

从以下例子理解间距量表和比率量表的区别与联系。

例1：我们不能说40℃（104°F）是20℃（68°F）的两倍。

例2：A城市10万人，B城市5万人，则不仅可以说A城市比B城市人口多5万人，而且还可以说前者人口数是后者的两倍。

    比率量表包含前3中量表的所有特性，是间距量表的高级形式。比率量表度量的要素不仅反映其数值间距的大小，还反映彼此的比率。在地图符号化过程中，比率量表的度量值也常常进行分级处理。从地图制作的角度来看，基于间距量表和比率量表的地理数据的符号化之间并没有差别。如下图

7.3 ArcGIS软件中矢量数据符号化操作

1、单一符号显示 Single Symbol

    单一符号显示数据是较为基础的地图要素展示方式。采用大小、形状、颜色都统一的点状、线状或者面状符号来表达制图要素。这种符号设置方法忽略了要素在数量、大小等方面的差异，只能放映制图要素的地理位置而不能放映要素的定量差异，然而正是由于这种特点，在表达制图要素的地理位置具有一定的优势。

1、分类符号设置 Categories （也称定性符号法）

将具有相同属性值和不同属性值的要素分开，属性值相同的采用相同的符号，属性值不同的采用不同的符号。这种分类的表示方法能够放映出地图要素的数量或者质量的差异，对地理信息的决策作用提供了支持。

    三个选项，分别是

1）Unique Value-按照一个属性值进行分类；根据属性值的不同，给每一个唯一值指定不同的符号； 

2）Unique Value, Many fields-唯一值，多个字段，使用多个字段的唯一值的组合来指定要素的符号。按照多个属性值的组合分类来确定符号类型；例如，道路图层使用道路权属和铺筑材料两个字段的唯一值的组合来指定要素的符号。

3）Match to symbols in a style-将图层类别字段值与所引用的样式中的符号相匹配。

2、分级符号设置Quantities（定量符号法）针对属性表中的数值字段

    四个选项，分别是

1）Graduated colors-分级色彩设置；分成若干类，不同颜色表示不同类，适用于面要素。

2）Graduated symbols-分级符号设置；不同分类，不同符号。

3）Proprotional symbols-比率符号设置；按一定比例关系来确定与属性值相对应的符号的大小，属性数值与符号大小一一对应。

4）Dot density-点值符号设置。应用一定大小的点状符号表示一定数量的制图要素或表示一定范围内的密度数值。

3、Charts-统计符号设置

    三个选项，分别是Pie-饼图，Bar/Colum-柱状图，Stacked-堆叠图.

饼图

柱状图

堆叠图

4、多属性共同显示 Multiple Attribute（组合符号法 ）

    上面几种符号设置方法都只是针对单个要素的一项属性数据或者一项属性的几个组成部分来进行表达。然而，在实际应用中，仅仅针对单个要素进行符号设置是不够的，比如道路数据层中既包含了道路的等级，又包含了道路的运输量等；城镇数据层中，既有城镇的人口数量人口密度，又包含了城镇的行政等级、绿化面积等。此情况下，可以使用组合符号表示方法。例如用符号大小表示人口密度，同时用符号颜色表示行政等级。