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本书系统、完整和全面地介绍了地图学的基本原理与应用。主要内容包括地图及地图学，地图的分幅与编号，地图投影的基本理论，几种常用的地图投影，地图语言，普通地图内容表示方法，专题地图内容表示方法，地图综合，地图设计，地形图应用等。作为地球空间信息科学的组成部分，本书强调原理与方法相结合、理论与实际相结合、经典与现代相结合，内容具有可读性、客观性和便于自学等特点，为培养学生的抽象思维和视觉思维能力提供了一个平台。 本书既可以作为高等院校测绘、地理、资源环境与城乡规划管理、土地资源管理、地质、资源勘查工程、林业、城市规划、环境、建筑、旅游管理、园林、生态学等专业的教材，亦可作为科研院所、生产单位的科学技术人员的参考用书。

第1章  地图及地图学1

1.1  地图的基本特征和定义1

1.1.1  地图的基本特征1

1.1.2  地图的定义4

1.2  地图的基本内容5

1.2.1  数学要素5

1.2.2  地理要素5

1.2.3  辅助要素6

1.3  地图的功能与应用6

1.3.1  地图的功能6

1.3.2  地图的应用8

1.4  地图的种类12

1.4.1  按地图内容分类12

1.4.2  按地图比例尺分类12

1.4.3  按制图区域分类13

1.4.4  按地图用途分类13

1.4.5  按地图视觉化状况分类13

1.4.6  按地图表现形式分类13

1.4.7  按地图瞬时状态分类14

1.4.8  按地图维数分类14

1.4.9  按其他指标分类14

1.5  数字地图14

1.5.1  数字地图的基本概念14

1.5.2  数字地图的类型14

1.5.3  数字地图的应用领域16

1.6  电子地图16

1.6.1  电子地图的定义与特点16

1.6.2  电子地图的应用举例18

1.7  影像地图19

1.7.1  影像地图的定义19

1.7.2  影像地图的特点19

1.7.3  影像地图类型19

1.7.4  影像地图的制作20

1.8  地图集和系列地图21

1.8.1  地图集21

1.8.2  系列地图24

1.9  地图成图方法25

1.10  地图学的定义及学科体系27

1.10.1  地图学的现代特征27

1.10.2  地图学的定义28

1.10.3  传统地图（制图）学29

1.10.4  现代地图学的产生29

1.10.5  地图学的学科体系30

1.10.6  地图学与其他学科的联系31

1.11  地图学的历史与发展33

1.11.1  古代地图学的萌芽与发展33

1.11.2  近代地图测绘与传统地图学的形成35

1.11.3  地图学的现代革命38

1.12  现代地图学理论40

1.12.1  理论地图学40

1.12.2  地图制图学43

1.12.3  应用地图学43

本章小结44

复习思考题44

第2章  地图的分幅与编号45

2.1  地图分幅与编号的定义与作用45

2.1.1  地图分幅45

2.1.2  地图编号46

2.1.3  地图分幅编号的作用47

2.2  国家基本比例尺地形图的分幅与编号47

2.2.1  国家基本地形图47

2.2.2  旧的分幅和编号方法48

2.2.3  新的分幅与编号方法50

2.3  地图编号的应用52

2.3.1  已知某点经纬度或图幅西南图廓点的经纬度计算图幅编号52

2.3.2  已知图号计算该图幅西南图廓点的经纬度55

2.3.3  不同比例尺地形图编号的行列关系换算56

2.3.4  旧图幅号向新图幅号的转换57

2.4  大比例尺地形图的分幅与编号57

2.4.1  大比例尺地形图的特点57

2.4.2  大比例尺地形图分幅与编号58

本章小结59

复习思考题59

第3章  地图投影的基本理论60

3.1  地球椭球体基本要素和公式60

3.1.1  地球的形状和大小60

3.1.2  地理坐标系62

3.1.3  椭球体和球体的几个重要半径63

3.1.4  子午线弧长和纬线弧长65

3.2  地图投影的概念与若干定义66

3.2.1  地图投影的产生66

3.2.2  地图投影的定义67

3.2.3  地图投影的实质67

3.2.4  地图投影的基本方法68

3.2.5  地图投影变形及研究对象与任务68

3.2.6  基本定义70

3.3  变形椭圆72

3.3.1  变形椭圆的基本概念72

3.3.2  极值长度比和主方向73

3.3.3  变形椭圆的作用74

3.3.4  等变形线75

3.4  投影变形的基本公式75

3.4.1  长度比公式76

3.4.2  面积比公式78

3.4.3  角度变形的公式78

3.5  地图比例尺80

3.5.1  地图比例尺的定义80

3.5.2  地图比例尺在地图上的表现形式81

3.5.3  地图比例尺系统82

3.5.4  地图比例尺的作用83

3.5.5  与比例尺相关的概念84

3.5.6  相关概念的关系86

3.6  地图投影的分类和命名87

3.6.1  按投影的变形性质分类87

3.6.2  按投影方式分类88

3.6.3  地图投影的命名89

3.7  地图定向90

3.7.1  地形图的定向90

3.7.2  小比例尺地图的定向91

本章小结91

复习思考题92

第4章  几种常用的地图投影93

4.1  圆锥投影93

4.1.1  圆锥投影的基本概念93

4.1.2  正轴等角圆锥投影95

4.1.3  正轴等面积圆锥投影98

4.1.4  等距离圆锥投影98

4.1.5  圆锥投影变形分析及其应用99

4.2  圆柱投影100

4.2.1  正轴圆柱投影的一般公式100

4.2.2  圆柱投影变形分析及其应用101

4.3  高斯克吕格投影102

4.3.1  高斯克吕格投影的条件和公式102

4.3.2  高斯克吕格投影的变形分析及应用106

4.3.3  高斯投影分带107

4.3.4  坐标规定108

4.3.5  通用横轴墨卡托投影109

4.4  墨卡托投影110

4.4.1  墨卡托投影的定义和公式110

4.4.2  墨卡托投影的应用110

4.5  方位投影111

4.5.1  球面极坐标111

4.5.2  方位投影的公式112

4.5.3  方位投影分类114

4.5.4  等角方位投影114

4.5.5  等面积方位投影114

4.5.6  等距离方位投影115

4.5.7  透视方位投影115

4.5.8  方位投影变形分析及其应用118

4.6  其他投影119

4.6.1  多圆锥投影119

4.6.2  伪圆锥投影120

4.6.3  伪圆柱投影122

4.6.4  伪方位投影122

4.7  地图投影的选择123

4.7.1  地图的用途、比例尺及使用方法123

4.7.2  地图内容124

4.7.3  制图区域大小124

4.7.4  制图区域的形状和位置125

4.7.5  出版的方式125

4.7.6  编图资料转绘技术上的要求125

4.8  地图投影变换125

4.9  我国编制地图常用的地图投影128

4.9.1  世界地图的常用投影128

4.9.2  各大洲地图的常用投影129

4.9.3  我国全图的常用投影129

4.9.4  我国省（区）地图的常用投影129

4.9.5  我国海区图的常用投影131

4.9.6  各大洋图的常用投影131

4.9.7  半球及南北极区图的常用投影131

本章小结131

复习思考题132

第5章  地图语言133

5.1  地图语言概述133

5.2  地图符号134

5.2.1  地图符号的概念和意义134

5.2.2  地图符号的分类134

5.2.3  地图符号的功能136

5.2.4  地图符号的特征137

5.2.5  地图符号的定位138

5.2.6  地图符号的量表139

5.3  地图符号的视觉变量及其效应143

5.3.1  视觉变量的概念143

5.3.2  基本的视觉变量（静态视觉变量）144

5.3.3  视觉变量的扩展（动态视觉变量）146

5.3.4  视觉变量的组合147

5.3.5  地图符号的视觉变量的效应149

5.4  地图符号设计的基本方法152

5.4.1  地图符号设计的一般要求152

5.4.2  影响地图符号设计的因素155

5.4.3  地图符号设计基本步骤156

5.5  地图色彩157

5.5.1  色彩的度量157

5.5.2  色彩的感受效应与象征性158

5.5.3  色彩在地图感受中的作用159

5.5.4  地图设色的要求160

5.5.5  点状符号的色彩设计161

5.5.6  线状符号的色彩设计161

5.5.7  面状符号的色彩设计162

5.5.8  色彩的选配162

5.6  地图注记163

5.6.1  地图注记的作用163

5.6.2  地图注记的种类163

5.6.3  地图注记的要素163

5.6.4  地图注记配置的原则165

5.6.5  地图注记的配置方法166

5.7  地名166

5.7.1  地名的概念166

5.7.2  地名与地图167

5.7.3  地名的功能167

5.7.4  地名译写原则168

5.7.5  地名译写的方法170

本章小结170

复习思考题170

第6章  普通地图内容表示方法171

6.1  普通地图的特征171

6.1.1  普通地图的定义及其内容171

6.1.2  普通地图的基本特征171

6.2  独立地物表示方法172

6.3  自然地理要素表示方法172

6.3.1  地貌表示方法173

6.3.2  水系表示方法181

6.3.3  土质和植被表示方法184

6.4  社会经济地理要素表示方法185

6.4.1  交通网表示方法185

6.4.2  居民地表示方法187

6.4.3  境界表示方法189

本章小结190

复习思考题190

第7章  专题地图内容表示方法191

7.1  专题地图的特征191

7.1.1  专题地图的基本特征191

7.1.2  专题地图的类型192

7.2  地理底图195

7.2.1  地理底图的作用195

7.2.2  地理底图的种类196

7.2.3  地理底图的内容196

7.2.4  地理底图编制197

7.3  专题要素的基本表示方法197

7.3.1  点状分布要素的表示方法——定点符号法197

7.3.2  线状分布要素的表示方法——线状符号法198

7.3.3  布满于制图区域现象的表示方法——质底法和等值线法199

7.3.4  间断呈片状分布现象的表示方法——范围法200

7.3.5  分散分布现象的表示方法——点值法201

7.3.6  现象移动的表示方法——动线法203

7.3.7  适用于多种分布现象的表示方法——分级统计区域法、定位图表法、分区统计图表法203

7.4  各种表示方法之间的分析比较与综合运用205

7.4.1  几种方法的比较205

7.4.2  表示方法配合运用的原则与可能性206

本章小结206

复习思考题207

第8章  地图综合208

8.1  地图综合的基本概念208

8.1.1  地图综合的实质208

8.1.2  地图综合的基本概念209

8.1.3  地图综合的类型209

8.1.4  地图综合的科学性与创造性210

8.2  影响地图概括的主要因素211

8.2.1  地图用途211

8.2.2  地图比例尺212

8.2.3  制图区域的地理特征212

8.2.4  数据质量213

8.2.5  地图符号的影响213

8.3  地图概括的基本方法214

8.3.1  内容的取舍215

8.3.2  形状化简218

8.3.3  数量特征和质量特征的化简219

8.3.4  位移221

8.4  开方根定律222

8.4.1  开方根定律的基本模型222

8.4.2  开方根定律的通用模型222

8.4.3  选取系数和选取级223

8.4.4  开方根模型在地图综合中的应用225

8.5  地图综合的基本规律227

8.5.1  图形小尺寸227

8.5.2  地图载负量228

8.5.3  制图物体选取基本规律230

8.5.4  制图物体形状概括的基本规律230

8.5.5  地图综合需处理好的几个关系230

本章小结231

复习思考题231

第9章  地图设计232

9.1  地图设计概述232

9.1.1  地图设计的基本概念和特点232

9.1.2  地图设计的过程与内容232

9.1.3  地图设计的主要成果234

9.1.4  影响地图设计的主要因素234

9.2  地图的分幅设计235

9.2.1  国家(或法定)统一分幅地图的分幅设计235

9.2.2  内分幅地图的分幅设计237

9.2.3  坐标网的选择238

9.3  确定地图比例尺239

9.3.1  确定单幅地图比例尺的方法239

9.3.2  图组（图集）比例尺的确定240

9.4  确定制图区域范围243

9.4.1  制图主区有明确界线时区域范围的确定243

9.4.2  制图主区无明显界线时区域范围的确定243

9.4.3  图组范围的确定243

9.4.4  主区与邻区表示方法的处理243

9.5  地图图例的设计244

9.5.1  图例设计的基本原则244

9.5.2  图例设计的注意事项245

9.6  地图附图的设计245

9.6.1  读图用的工具图245

9.6.2  主区的嵌入图245

9.6.3  主区位置图246

9.6.4  重点区域扩大图246

9.6.5  某要素的专题地图246

9.7  图面配置设计247

9.7.1  图面配置的要求247

9.7.2  图面配置的内容247

9.8  地图拼接的设计250

9.8.1  图廓拼接250

9.8.2  重叠拼接250

9.9  地图总体设计书的编写250

9.9.1  编写总体地图设计书的要求251

9.9.2  地图总体设计书的撰写内容251

9.9.3  地图编辑计划的撰写252

本章小结253

复习思考题253

第10章  地形图应用255

10.1  地形图的阅读255

10.1.1  读图的目的255

10.1.2  读图程序255

10.1.3  地形图图外注记256

10.1.4  读图方法258

10.1.5  整理读图成果259

10.1.6  读图注意事项260

10.2  实地使用地形图261

10.2.1  准备工作261

10.2.2  地形图实地定向261

10.2.3  确定站立点在地形图上的位置261

10.2.4  实地对照读图262

10.2.5  野外填图262

10.3  地形图的选用263

10.3.1  地形图的精度263

10.3.2  选用地形图的若干问题263

10.4  地形图应用的基本内容265

10.4.1  确定位置265

10.4.2  确定方向266

10.4.3  长度量测267

10.4.4  坡度量测268

10.4.5  沿图上已知方向绘制地形断面图269

10.4.6  确定两地面点间是否通视270

10.4.7  在地形图上绘出填挖边界线270

10.5  面积量算270

10.5.1  几何图形法270

10.5.2  坐标计算法271

10.5.3  透明方格纸法271

10.5.4  透明平行线法272

10.5.5  电子求积仪的使用272

10.6  体积量测272

10.6.1  方格网法273

10.6.2  等高线法274

10.6.3  断面法275

10.7  地形图在工程建设中的应用276

10.7.1  根据限制坡度选定短路线276

10.7.2  计算平整场地的填挖方量276

10.7.3  建筑设计中的地形图应用278

10.7.4  给排水工程设计中的地形图应用281

10.7.5  城市规划用地分析的地形图应用281

10.7.6  道路勘测设计中的地形图应用281

10.7.7  边坡开挖中平面或曲面与地形面交线（开挖线）的确定283

10.8  地貌识别285

10.8.1  一般地貌的识别285

10.8.2  特殊地貌的识别288

10.8.3  土质的识别288

10.9  沙盘制作289

本章小结290

复习思考题291

参考文献292

胡圣武，教授，中国GIS理论与方法专业委员会委员。

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编辑推荐

本书知识全面，实用，重视基础，强调应用。

前言

第2版前言

地图学是一门古老的科学，它有着几乎和世界文化同样悠久的历史；同时又是一门充满生机和活力的科学，自古以来就与社会的政治、经济、文化、外交及军事密切相关，它的发展有着深厚的社会根基和肥沃土壤。

21世纪是一个信息科学的社会，地图则是信息可视化表达的有效形式之一，在我们的日常生活、生产建设、管理决策、工作学习、交流沟通、展示表达等环境中，应用越来越普遍。例如，旅游城市繁华街区中的触摸式导游图、种类繁多的各类交通地图、城市地图等到处可见。地图作为一种日常工具进入了人们的生活中，地图大众化时代已经到来。

地图大众化促使地图学的飞速发展，但我们也必须清醒地看到，地图的学科应用领域和产品应用范畴的大力扩展，地图大众化和大众化地图的迅猛发展，带来了众多问题，如，缺少地图常识和看似制作规范的“垃圾地图”和“错误地图”（亦包括地图上的错误）随处可见。这些现象与大量的非专业人员从事地图制作的事实密切相关，说明地图科学的高速发展和扩展，必然会带来一些不足和缺憾。从学科的专业性和科学性来审视，从地图的市场需求来考虑，从地图的基础科学研究的需要来分析，迫切需要一本通识性的地图学的读物。本书正是出于以上考虑而撰写的。本书旨在比较系统地、完整地阐述地图学的基本原理；突出地图学的应用价值，使非地图学专业的学生和从事有关地图学研究的科研人员能较全面地了解地图学。

本书是在作者总结十几来年教学和科研经验的基础上撰写的。全书由10章组成。第1章，介绍地图和地图学的基本问题，重点论述地图和地图学的基本特性和现代特征，论述地图的种类、功能，简单介绍数字地图、电子地图和影像地图的概念、分类和作用，简单阐述地图学的发展历史，分析地图学理论包含的内容。第2章，介绍地图的分幅与编号，重点研究国家基本地形图的分幅与编号及其在实际生产中的应用。第3章和第4章，主要介绍地图的数学基础，重点论述地图投影的基本原理，介绍几种常用的地图投影，阐述地图投影选择和地图投影变换的理论和方法。第5章，介绍地图语言，重点分析地图内容要素的空间分布特征和变量的量表方法，介绍地图符号的分类、功能,视觉变量及视觉感受效果，揭示地理要素的类型、地图符号与视觉变量的关系，讨论地图符号设计的基本方法，分析影响地图整体设计的心理因素，探讨地图色彩设计和地图注记的理论和方法，介绍了地名在地图语言中的作用以及译写原则和方法。第6章和第7章，介绍地图内容的表示方法，分别研究普通地图和专题地图的特点和分类，普通地图和专题地图的表示要求及表示方法，论述专题地图表示方法之间的关系。第8章，介绍地图综合，在论述地图综合的实质和概念的基础上，探讨地图综合的影响因素、基本方法和基本规律。第9章，介绍地图设计的主要内容，重点阐述了地图的分幅设计、确定地图比例尺、确定制图区域范围、地图图例设计、地图附图设计、地图图面配置设计等内容。第10章，介绍地形图的应用，主要探讨地形图阅读的过程，如何在野外使用地形图，地图量测获取的各种知识，地图在工程建设中的作用，地貌的识别方法以及简易沙盘的制作。

本书的特色和试图努力的方向如下。

（1）本书知识比较全面。为了学习地图投影，特别加上一节：31地球椭球体基本要素和基本公式。

（2）本书比较实用。在地图投影中，对伪圆锥、伪圆柱、伪方位、多圆锥投影介绍比较少，主要介绍圆锥投影、圆柱投影和方位投影。对制图综合理论只强调基本概念。

（3）本书突出地图学的应用。特别是加强了地图分幅与编号的应用。

（4）本书在处理难和易、重点和一般的关系方面，从便于自学入手，精选内容，重视难点，突出重点。

（5）本书较好地处理了地图学传统知识与现代知识的衔接。

本书的编写原则：按照“突出原理、厚新薄旧、重视基础、强调应用”的原则，竭力为推动地图学的现代化和我国国民经济建设各行业部门的地图化、数字化服务。

本书撰写时，参考了国内外有关地图学的著作及地图产品，未来得及一一注明，在此表示感谢，也请有关作者见谅。在写作过程中得到多方支持和帮助，也一并表示感谢。

作者在书中阐述的某些观点，仅为一家之言，欢迎读者争鸣。书中疏漏与欠妥之处，恳请读者批评指正。

编者2020年8月

第1版前言

地图学是一门古老的科学，它有着几乎和世界文化同样悠久的历史；同时又是一门充满生机和活力的科学，自古以来就与社会的政治、经济、文化、外交及军事密切相关，它的发展有着深厚的社会根基和肥沃土壤。

21世纪是一个信息科学的社会，地图则是信息可视化表达的有效形式之一，在我们的日常生活、生产建设、管理决策、工作学习、交流沟通、展示表达等环境中，应用越来越普遍。例如，旅游城市繁华街区中的触摸式导游图、种类繁多的各类交通地图、城市地图等。地图作为一种日常商品进入了人们的生活中，地图大众化时代已经到来。

地图大众化促使地图学的飞速发展，但我们也必须清醒地看到，地图的学科应用领域和产品应用范畴的大力扩展，地图大众化和大众化地图的迅猛发展，带来了众多问题，缺少地图常识和制作规范的“垃圾地图”和“错误地图”（亦包括地图上的错误）随处可见。这些现象与大量的非专业人员从事地图制作的事实密切相关，说明地图科学的高速发展和扩展，必然会带来一些不足和缺憾。从学科的专业性和科学性来审视，从地图的市场需求来考虑，从地图的基础科学研究的需要来分析，迫切需要一本通识性的地图学基本原理与应用的读物。本书正是出于以上目的而撰写的。本书旨在比较系统地、完整地阐述地图学的基本原理；突出地图学的应用价值，使非地图学专业的学生和从事有关地图学研究的科研人员能较全面地了解地图学。

本书是在作者十几来年教学和科研的基础上撰写的。全书共11章。第1章，介绍地图和地图学的基本问题，重点论述了地图和地图学的基本特性和现代特征，论述了地图的分类、功能，简单介绍了电子地图的概念、分类和作用，分析了地图学的发展趋势。第2章，介绍了地图的分幅与编号，特别是重点研究了国家基本地形图的分幅与编号及在实际生产中的应用。第3章、第4章和第5章，主要介绍了地图的数学基础，重点论述了地图投影的基本原理，介绍了几种常用的地图投影，分析了地图数学基础设计、地图投影选择识别和地图投影变换的理论和方法。第6章，介绍了地图语言，重点分析了地图内容要素的空间分布特征和变量的量表方法，介绍了地图符号的分类、作用、视觉变量及视觉感受效果，揭示了地理要素的类型、地图符号与视觉变量的关系，讨论了地图符号设计的基本方法，分析了影响地图整体设计的心理因素，探讨了地图色彩设计和地图注记的理论和方法。第7章和第8章，介绍了地图内容的表示方法，分别研究了普通地图和专题地图的特点和分类，普通地图和专题地图的表示要求及表示方法，论述了专题地图表示方法之间的关系。第9章，介绍了地图制图综合，在论述了地图制图综合的实质和概念的基础上，探讨了地图综合的影响因素、基本方法和基本规律。第10章，介绍了地图成图的几种基本方法。第11章，介绍了地形图的应用，主要探讨了地形图阅读的过程，如何在野外使用地形图，地图量算获取的各种知识。

本书的特色和试图努力的方向如下。

（1）本书知识比较全面。特别用了一章的篇幅介绍地图投影基础知识——第3章“地球椭球体基本要素和公式”。

（2）本书比较实用。在地图投影中，对伪圆锥、伪圆柱、伪方位、多圆锥投影介绍得比较少，主要介绍圆锥投影、圆柱投影和方位投影。对制图综合理论只强调基本概念。

（3）本书突出了地图学的应用。特别是加强了地图分幅与编号的应用。

（4）本书在处理难和易、重点和一般的关系方面，从便于自学入手，精选内容，重视难点，突出重点。

 （5）本书较好地处理了地图学传统知识与现代知识的衔接。

本书的编写原则：按照“突出原理、厚新薄旧、重视基础、强调应用”的原则，竭力为推动地图学的现代化和我国国民经济建设各行业部门的地图化、数字化服务。

本书撰写时，参考了国内外有关地图学的著作及地图产品，未来得及一一注明，请有关作者见谅。在写作过程中得到多方支持和帮助，在此感谢河南理工大学邹友峰校长、河南理工大学测绘学院郭增长院长在工作上给予的支持，感谢清华大学出版社和北京交通大学出版社同志为本书出版所付出的辛勤劳动。

作者在书中阐述的某些观点，仅为一家之言，欢迎读者争鸣。书中疏漏与欠妥之处，恳请读者批评指正。

编者

2008年3月于河南理工大学