地圖知識

一、地圖的定義

地圖是地球（或星球）在平面上的圖形，更確切地說：地圖是根據(jù)一定的數(shù)學(xué)法則，將地球（或星球）的自然現(xiàn)象和社會現(xiàn)象通過概括和取舍用符號縮繪在平面上的圖形。 且按每一具體地圖的用途不同有選擇和有說明的顯示出若干現(xiàn)象的地理分布和相互聯(lián)系。地圖所表現(xiàn)的是地球的物體和現(xiàn)象在平面上的縮寫，但是它不同于地面的寫景圖、照片或圖畫，因?yàn)樗歇?dú)特的特性：

1.特殊的數(shù)學(xué)法則：

我們知道，地球的表面是不可展開的曲面，測制地圖時，首先必須將地球表面化算到近似的旋轉(zhuǎn)橢球體上，然后再將旋轉(zhuǎn)橢球體面描繪到平面上，這個過程是用地圖投影這個特殊的數(shù)學(xué)法則來解決的，它是構(gòu)成地圖的基礎(chǔ)。

2.特定的符號系統(tǒng)：

編制地圖時，要根據(jù)一定的圖式，按其規(guī)定的符號表示出地球表面的一切事物或現(xiàn)象。

3.制圖綜合的方法：

地圖的另一特性是以制圖綜合的方法來表示內(nèi)容的。綜合包括取舍和概括兩種意思。隨著地圖比例尺的縮小，表示在地圖上的各種要素的容量，也隨之減少。微小的、次要的可舍去，基本的主要的要留，并著重表示。

二、地圖的比例尺

地圖是將地球表面按一定的比例縮小后描繪在平面上的圖形。因此，要想知道地圖上某一段距離在實(shí)地上的長度，就必須知實(shí)地在地圖上縮小的倍數(shù)。

地圖比例尺的定義：地圖上某一段長度與實(shí)在相應(yīng)長度之比。

地圖比例尺的表現(xiàn)形式：

1.文字比例尺：它是直接用文字來說明地圖與實(shí)地上長度的比例關(guān)系，如“1厘米代表10公里”。

2.分?jǐn)?shù)式比例尺：分?jǐn)?shù)式比例尺，其分子為圖上距離，分母為實(shí)地距離。分子與分母為同一單位，且分子為1，如“1：5000”。

3.圖解式直線比例尺：地圖上比較常見的一種比例尺，它可以不必經(jīng)過數(shù)學(xué)計算，可直接在地圖上量出相就的實(shí)地距離。

4.斜分比例尺：斜分比例尺是縱橫兩種分劃的復(fù)合比例尺，故又叫復(fù)比例尺，又可稱為微分尺。

5.緯線比例尺：上述直線比例尺及斜分比例尺主要用于大中比例尺地圖，而在小比例尺（1：100萬以下）的地圖上，由于投影的關(guān)系，使之各緯線（或經(jīng)線）的長度變形不同，所以不能用一種直線比例尺來概括全圖。此時應(yīng)對每一緯線（或經(jīng)線）畫一個直線比例尺，結(jié)合起來叫做緯線比例尺。

地圖的一般分類

地圖可按內(nèi)容、比例尺、用途、繪圖區(qū)域、使用方式、年代等進(jìn)行分類。

按內(nèi)容，地圖可分為普通地圖和專題地圖兩大類。普通地圖指綜合反映地面上物體和現(xiàn)象一般特征的地圖，內(nèi)容包括各種自然地理要素（地形、水系、植被等）和社會經(jīng)濟(jì)要素（居民點(diǎn)、行政區(qū)劃、交通線路等）。這類地圖可為國家經(jīng)濟(jì)、文化、國防建設(shè)提供必要的資料，也是繪制專題地圖的底圖。專題地圖，著重表示自然和社會現(xiàn)象的某一種和幾種要素。這類地圖基本上可以歸納為三種類型，即自然地理圖，如氣候圖、地質(zhì)圖、地震圖、土壤圖、植被圖等；社會經(jīng)濟(jì)圖，如經(jīng)濟(jì)地圖、政區(qū)圖、人口分布圖、生產(chǎn)規(guī)劃圖等；歷史地圖。

按比例尺的大小，地圖可分為大、中、小比例尺地圖，。比例尺大于或等于10萬分之一的地圖是大比例尺地圖，小于或等于100萬分之一的地圖是小比例尺地圖，大于100萬分之一而小于10萬分之一的是中比例尺地圖。我們教學(xué)上所用的地圖一般都屬于小比例尺地圖。如教學(xué)掛圖、地圖冊、填充圖、課本插圖等。

按制圖區(qū)域分? ??世界地圖、半球圖、大洲和大洋圖、地區(qū)圖、省市圖、縣鄉(xiāng)圖。

按用途分為軍事地圖、規(guī)劃地圖、交通圖、航海圖、旅游地圖、教學(xué)地圖、科學(xué)參考地圖等。

按使用方式有掛圖、桌圖、野外用圖。

按顏色有單色圖和多色圖。

按表達(dá)形式有線劃地圖和影像地圖。

此外，還有地球儀、塊狀圖、月球圖、形星圖、星空圖，現(xiàn)代地圖已出現(xiàn)微縮地圖、數(shù)字化地圖等。

特種地圖及其應(yīng)用

常見地圖的品種很多，但一般都是按一定的數(shù)學(xué)法則，運(yùn)用符號系統(tǒng)概括地將各種自然或社會經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象縮小表示在平面上，并以單張或圖集的形式展示給人們閱讀、使用。它已成為人們?nèi)粘９ぷ鳌W(xué)習(xí)、旅行經(jīng)常利用的工具，更是研究地理學(xué)及相關(guān)科學(xué)、從事地理教學(xué)工作的重要手段。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展以及多學(xué)科的相互滲透，地圖從內(nèi)容到形式，從理論到方法，從編制到應(yīng)用都隨之不斷發(fā)展，從而也就形成了許多不是常規(guī)形式或采用特殊材料復(fù)制的地圖，如有聲地圖、數(shù)字地圖、立體地圖（包括立體模型、計算機(jī)輔助制作的三維透視圖、光柵地圖、互補(bǔ)色地圖等）、盲文地圖、發(fā)光地圖、非紙質(zhì)地圖（包括塑料地圖、絲綢地圖、珠光膜地圖）等，我們統(tǒng)稱其為特種地圖。地圖大家族中的這些特殊成員豐富和發(fā)展了地圖學(xué)理論，擴(kuò)大了地圖應(yīng)用的廣度和深度，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)以及日常生活中起著重要的作用。

立體地圖

地圖一般只表示地面的平面特征。要說明高度分布的特點(diǎn)，必須通過加注高程數(shù)據(jù)，或者繪制等高線圖，或者運(yùn)用暈渲等方法才可間接表示。而立體地圖則可以直接運(yùn)用目視的方法或借助于儀器設(shè)備，觀察地形及其它地理要素的立體形態(tài)。目前常見的立體地圖有好多種，如立體模型、計算機(jī)輔助制作的三維透視圖、光柵地圖、互補(bǔ)色地圖等。

立體地形模型

傳統(tǒng)的地形模型常用石膏或砂、石、泥土壘成。這種方法和材料延用已久，目前已逐步被塑料壓模制作的立體模型所替代。這種新型材料的立體地圖輕便、牢固，色彩鮮艷，精度較高，注記清晰，深受歡迎。

計算機(jī)輔助制作的三維透視圖

這是計算機(jī)與傳統(tǒng)地圖制作相結(jié)合的新穎圖型。它在對原等高線地形圖數(shù)字化的基礎(chǔ)上，經(jīng)過繪制三維透視圖的自動繪圖軟件，在繪圖機(jī)上自動繪制而成，可從不同的透視角度（0°—90°）和方位（0°—360°）上獲得同一地區(qū)無數(shù)個不同的三維透視立體圖，方法簡便，圖形新穎，地形特征明顯、突出，但量算精度較差。三維透視圖不僅可以表示地形要素，現(xiàn)在更已廣泛地運(yùn)用于各種專題地圖。它以平面表示地理現(xiàn)象的地域位置，而以立體的柱形、網(wǎng)格或趨勢而等形式表示專題要素，如人口、環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)要素等的分布特征。

光柵地圖

我們可以在一些畫冊的封面或?qū)W生用的直尺圖案上看到，有些圖像從某個角度觀察，是一幅栩栩如生的立體風(fēng)景畫或立體影像，這是光柵立體照片。有些地圖也具有這種特征，它是利用雙鏡頭照相機(jī)從不同的角度對立體模型的地圖或景物進(jìn)行攝影，然后把這兩張影像迭印在一起，得到多組條狀像對，再覆蓋一張由塑料制成的光柵薄膜通過光柵即可見虛的立體圖像。目前由于成像清晰度不夠，還受到攝制照片的幅面及工藝所限，只能制作一些較小的表示概貌的地圖。

互補(bǔ)色地圖

互補(bǔ)色地圖是根據(jù)地貌形態(tài)和地理景觀的實(shí)際情況，應(yīng)用人眼的視差現(xiàn)論和紅綠互補(bǔ)的原理制成的。當(dāng)人用雙眼同時觀察某一地貌形態(tài)或地理景觀時? ?它們在左右兩眼視網(wǎng)膜上成像的大小、形狀和亮度基本相同。由于人的雙眼是從兩個不同位置和角度觀察景物，在左、右兩眼視網(wǎng)膜上所成的平面圖像的位置存在一個位差，即人眼的視差，它經(jīng)過大腦視區(qū)的加工后，就會形成一個完整的具有立體深度的圖像。此時，借助顏色中紅、綠是一對互為補(bǔ)色的色彩，將高山、河流、建筑物、風(fēng)景點(diǎn)等不同的地貌形態(tài)和地理景觀印刷成紅、綠兩色相互錯開而又迭置的圖形，就可得到一張用肉眼看來似乎是雜亂無章，但在紅、綠眼鏡下卻是一幅栩栩如生的立體地圖。使用互補(bǔ)色地圖時，只要戴上一副特制的紅綠互補(bǔ)色眼鏡，即一邊為紅色，一邊為綠色。由于紅綠鏡片的濾色作用，使每一只眼只能看到一種顏色的線條，通過紅綠眼睛將具有視差的兩張圖各自反映到大腦中，就能建立起一個立體的景象。互補(bǔ)色地圖由于能生動逼真、色彩醒目地給人展現(xiàn)出立體地形，使人感到活潑、直觀，因而在地理教學(xué)中，使學(xué)生能更直觀、更深刻地理解多種地貌形態(tài)（如冰川、河谷、巖溶、黃土溝谷、海岸等），也能為旅游者提供更全面、更直觀的旅游區(qū)域概況。

有聲地圖

紙張是地理信息的常見載體，盡管通過圖型的合理設(shè)計以及色彩的科學(xué)運(yùn)用，圖面的載負(fù)量已經(jīng)相當(dāng)可觀，但是需要在地圖上表示的地理信息量更大，往往受到幅面、比例尺的限制，只能有選擇地表示部分信息，且以靜態(tài)的地理景觀及其時空分布特征為主。過分強(qiáng)調(diào)提高圖面載負(fù)量，有時還會適得其反。而增加地圖的信息容量，提高應(yīng)用效果的有效途徑之一是改變紙張作為單一的載體形式。于是，就將具有高密度記錄信息的磁帶加上附加裝置與常規(guī)地圖相結(jié)合，形成了“有聲地圖”。有聲地圖是根據(jù)人的視聽處于比例協(xié)調(diào)的情況下，能夠幫助提高識記能力的原理而設(shè)計制作的。根據(jù)心理物理學(xué)研究表明，在人類的感覺器官中，以視覺傳遞信息最快，聽覺次之，如果采用一定的比例混合使用視覺和聽覺，在大腦皮層上建立起來的暫時神經(jīng)聯(lián)系會不斷得到補(bǔ)充、修正、完善，最后形成完整的物像概念。有聲地圖由普通地圖、指控器、檢索墊和錄放機(jī)附加器所組成。指控器是一根由電子線路構(gòu)成的指示棒，可用來指點(diǎn)地圖上的地物符號，并能從磁帶中檢索出地物符號的說明；檢索墊是由尼龍做成的，表面印有能作為地圖定位用的許多方格，夾層內(nèi)具有導(dǎo)電樹脂混合膠印成的檢索柵格和引出電極；錄放機(jī)附加器具有記憶、尋址和控制功能，它受檢索墊輸出的信號控制。有聲地圖使用時，只要將地圖放在檢索墊上，并按原來的定位要求定位，當(dāng)指控器指向地圖某一地物符號時，指控器輸出的檢索信號由檢索墊夾層內(nèi)的柵格通過引出電極進(jìn)入錄放機(jī)附加器，并從磁帶上檢索出相應(yīng)的解說內(nèi)容。這樣，在觀察地圖上某一地物符號的同時，也能聽到有關(guān)該地物的解說。隨著時間的延續(xù)，視覺注視某一地物符號，聽覺卻在不斷按受新的內(nèi)容信息，此時，使人處于思想高度集中的狀態(tài)，有利于提高地圖的閱讀和應(yīng)用效果。

數(shù)字地圖

普通的地圖都是印刷在紙上或其它材料上，可以直接進(jìn)行閱讀、量算。而數(shù)字地圖則是一種把需要表示在地圖上的所有信息經(jīng)過數(shù)字化貯存在計算機(jī)內(nèi)不顯示圖形，使用時則進(jìn)行有目的處理、分析，然后以圖形和其它形式（剖面、過程線等）或直接提供答案數(shù)據(jù)的方式表示的特種“地圖”。它的數(shù)據(jù)來源于各種遙感圖像以及普通地圖、專題地圖，運(yùn)用專門的程序?qū)⑦@些信息全部轉(zhuǎn)化為各類數(shù)據(jù)，可根據(jù)用戶要求進(jìn)行分類、組 合、計算、處理，然后形成不同比例尺系列的各種新圖型。由于數(shù)字地圖快速、精確、信息量豐富、圖型新穎多樣，用途日益廣泛。如以數(shù)字地圖形式表示的交通圖可以根據(jù)需要及時顯示所需地區(qū)的圖形并將比例尺調(diào)整至足以分辨的程度，提供不斷變化著的詳細(xì)的道路信息。又如瑞士國家圖集，也可將其全部信息存貯在一張?zhí)囟ǖ?6軟盤上，供讀者在微機(jī)上調(diào)用、閱讀。

盲文地圖

專供盲人使用，以大小相同、不同組合的凸形圓點(diǎn)顯示地物要素。這在許多國家都有制作，小比例尺的如波蘭地圖，大比例尺的如美國編制的白宮游覽圖等。

發(fā)光地圖

也稱夜光地圖、熒光地圖，是采用特制的彩色油墨和普通印刷方法，將地圖內(nèi)容印在特制的熒光紙上，在黑暗環(huán)境下，借助不可見的紫外線連續(xù)照射圖面，從而清晰地閱讀內(nèi)容。熒光地圖種類很多，有熒光地形圖、熒光航海航空圖及其它地圖，廣泛運(yùn)用于夜間軍事行動或地下工程使用。

非紙質(zhì)地圖

根據(jù)承載地圖要素的材料，有塑料（塑料片、塑料布、珠光塑料膜等）、絲綢、滌棉等多種非紙質(zhì)地圖。這些地圖一般都具有耐折、耐磨、輕便、不怕水等特點(diǎn)，其中滌棉地圖是作為教學(xué)掛圖的良好材料，愈來愈受到教師的喜愛及采用；塑料地圖中的透明聚酯塑料片地圖，往往可以作為地圖集的第二底圖（如制作行政區(qū)的塑料片底圖，可以覆蓋在各種專題地圖上，供專業(yè)分析）或作為某一專題圖的組合（如用塑料片制作點(diǎn)法的人口圖，作為覆蓋在其它人口圖上進(jìn)行分析）。

地圖是一個“大家族”。如果按照地圖的功能作介紹，那么隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，還有不少新的品種。所有這些特種地圖和我們常見的普通地圖、專題地圖、影像地圖，在各行各業(yè)中，特別在科學(xué)文化教育事業(yè)中發(fā)揮著巨大的應(yīng)用潛力并起著愈來愈重要的作用。

我國古代地圖學(xué)家——裴秀

裴秀是我國古代一位優(yōu)秀的地圖學(xué)家和地理學(xué)家，是一位制圖體制的革新者，他以自己的研究所得創(chuàng)造性地提出了“制圖六體”，這在我國地圖史上有著劃時代的意義，而且在世界地圖史上也占有重要地位。有人把我國的裴秀和歐洲地圖學(xué)者托勒密（約公元99年—168年）比作古代地圖史上東西方相輝映的兩顆巨星。

裴秀，字季彥，河?xùn)|聞喜（今山西省聞喜縣）人，生于公元223年（魏文帝黃初四年），卒于公元271年（晉武帝秦始七年），享年48歲。他的祖父裴茂曾做過漢朝尚書令，他的父親裴潛做過魏國的尚書令。裴秀年幼時聰明好學(xué)，《晉書·裴秀傳》中說他“博學(xué)強(qiáng)記，無文不讀”。由于家居宦門，又有才能，所以晉武帝時便官至“司空”，管理國家的戶籍土地田畝賦稅及地圖等事。34歲時隨晉文帝司馬昭到淮南征伐諸葛誕，給晉文帝出謀獻(xiàn)策。諸葛誕平定后裴秀被封為尚書令，又進(jìn)封魯陽鄉(xiāng)侯，增邑千戶。由于這次出證和平時任“司空”職務(wù)，他能更多地接觸地圖資料和考慮地理問題，這為他以后改革地圖的繪制方法奠定了基礎(chǔ)。

裴秀在行軍過程中認(rèn)直考察軍隊(duì)所經(jīng)之地，記錄地域遠(yuǎn)近，山川險易、道路曲直等，然后和從前的地圖作對比，檢查是否有錯誤；又考證了禹貢所記載的山川、海流、原隰陂澤、古之九州以及晉之十六州及郡國縣邑、疆界鄉(xiāng)陬、水陸徑路等。通過對比論證，裴秀逐步發(fā)現(xiàn)當(dāng)時地圖所存在的缺陷。一方面地圖所載地名與實(shí)際地名不相符。《晉書·裴秀傳》載：“以職在地官，以禹貢山川地名從來久遠(yuǎn)，多有變易，后世說者，或疆牽引，漸以暗味，于是? ??摘舊文，疑者則闕，古有名而今無者，皆隨事注例，作禹貢地域圖十八篇”。可見裴秀在作圖時實(shí)事求是地記載地名。另一方面當(dāng)?shù)牡貓D十分粗略。他在禹貢地域圖十八篇序言中說：“……今秘書既無古之地圖，又無蕭何所得，惟漢室輿地及括地雜圖，各不設(shè)分率，又不考證準(zhǔn)望，亦不備載名山大川，雖有粗形，皆不精審，不可依據(jù)；或荒外迂誕之言，不合事實(shí)，于義無取”。裴秀在總結(jié)前人制圖經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出了“制圖六體”，即繪制地圖應(yīng)遵循的六項(xiàng)準(zhǔn)則，為后人繪制地圖捍供了一個完整的規(guī)范。他說：“制圖之體有六焉：一日分率，所以辯廣輪之度也；二日準(zhǔn)望，所以正彼此之體也；三日道里，所以定所由之?dāng)?shù)也；四日高下，五日方斜，六日迂直，此三者各因地制宜，所以較夷險之異也。有圖象而無分率，則無以審遠(yuǎn)近之差；有分率而無準(zhǔn)望，雖得之于一隅，必失之于他方；有準(zhǔn)望而無道里，則施于山海隔絕之地，不能以相通；有道里而無高下、方邪、迂直之校，則徑路之?dāng)?shù)，必與遠(yuǎn)近之實(shí)相違，失準(zhǔn)望之正矣。故以六者參而考之。然遠(yuǎn)近之實(shí)，定于分率；彼此之實(shí)，定于道里；度數(shù)之實(shí)，定于高下方邪迂直之算。故雖有峻山巨海之隔、絕域殊方之回、登降詭曲之因，皆可得舉而定者。準(zhǔn)望之法既正，則曲直遠(yuǎn)近，無所隱其形也。”這一段話詳細(xì)地說明了制圖六體的內(nèi)容及其重要性。如果用現(xiàn)在地圖學(xué)觀點(diǎn)看，“分率”即比例尺，用以定距離的遠(yuǎn)近；“準(zhǔn)望”即方位，用來定方向；“道理”即路程遠(yuǎn)近，用以確定各地實(shí)際的位置。此外還有高下（高取下）、方邪（方取斜）、曲直（迂取直），這三項(xiàng)和地面距離有關(guān)，要求繪制地圖地物之間的距離必須按水平直線距離計算。如果能依據(jù)這六項(xiàng)準(zhǔn)則，結(jié)合實(shí)際，因地制宜，地圖就能畫得準(zhǔn)確。否則，缺乏這些要素畫出的地圖難免會出現(xiàn)距離錯誤，或方向錯誤等。除了經(jīng)緯度不為當(dāng)時所知外，現(xiàn)在的制圖方法在原則上均與裴秀所說的一致。這六項(xiàng)制圖原理在1700多年前由裴秀第一次完整全面地總結(jié)出來，是一件了不起的事情。

裴秀制圖六體的提出離不開勞動人民的智慧，但他的制圖理論和研究成果大大超過前人，在中國地圖發(fā)展史上豎起了一塊不可磨滅的豐碑。

專題地圖

突出而深入地反映一種或數(shù)種要素或現(xiàn)象，即集中表現(xiàn)某種主題內(nèi)容的地圖。主要分為反映自然各要素或現(xiàn)象的自然地圖，反映人類社會經(jīng)濟(jì)及其他領(lǐng)域事物或現(xiàn)象的社會經(jīng)濟(jì)地圖（人文地圖），以及反映人類與自然關(guān)系的環(huán)境地圖。

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