地圖基本知識學習、GIS基礎學習

##地圖知識

###地圖定義地圖是按照一定的法則,有選擇地以二維或多元形式與手段在平面或球面上表示地球(或其它星球)若幹現象的圖形或圖像，它具有嚴格的數學基礎、符号系統、文字注記，并能用地圖概括原則，科學地反映出自然和社會經濟現象的分布特征及其互相關系。

###什麼是地圖的比例尺？地圖上某線段的長度與實地相應線段的水準長度之比，稱為地圖的比例尺。其表現形式有數字比例尺、文字比例尺和圖解比例尺。比例尺大于和等于1：10萬的地圖，如1：10萬、1：5萬、1：2.5萬、1：1萬、1：5千等的地圖可稱為大比例尺地圖。比例尺小于1：10萬并大于1：100萬的地圖，如1：25萬、1：50萬等的地圖可稱為中比例尺地圖。比例尺小于和等于1：100萬的地圖，如1：100萬、1：250萬、1：600萬、1：2000萬等的地圖可稱為小比例尺地圖。

###栅格圖栅格圖是基于一套行列組成的方格資料模型，使用一組方格描述地理要素，每一個方格的值代表一個現實的地理要素。栅格資料适合于做空間分析和圖象資料格式的存儲，不适合做不連續的資料處理。

###矢量圖矢量圖是基于直角坐标系統，用點、線、多邊形描述地理要素的資料模型或資料結構。每一個地理要素由一系列有順序的的x、y坐标描述，這些要素與屬性相結合。

###大地測量與地圖制圖的基本原理地球是一個自然表面極其複雜與不規則的橢球體，而地圖是在平面上描述各種制圖現象，如何建立地球表面與地圖平面的對應關系？為解決這一問題，人們引入大地體的概念。大地體是由大地水準面包圍而成。大地水準面是假定在重力作用下海水面靜止時的平均水面，并設想此面穿過大陸與島嶼，連續擴充形成處處與鉛垂線成正交的閉合曲面。由于地殼内部物質密度分布不均勻，大地水準面也有高低起伏。雖然此高低起伏已經不大，比地球自然表面規則得多，但仍不能用簡單的數學公式表示。為了測量成果的計算和制圖的需要，人們選用一個同大地體相近的可以用數學方法來表達的旋轉橢球體來代替，簡稱地球橢球體。它是一個規則的曲面，是測量和制圖的基礎。地球自然表面點位坐标系的确定包括兩個方面的内容：一是地面點在地球橢球體面上的投影位置，采用地理坐标系；二是地面點至大地水準面上的垂直距離，采用高程系。

###什麼是大地坐标系？大地坐标系是大地測量中以參考橢球面為基準面建立起來的坐标系。地面點的位置用大地經度、大地緯度和大地高度表示。大地坐标系的确立包括選擇一個橢球、對橢球進行定位和确定大地起算資料。一個形狀、大小和定位、定向都已确定的地球橢球叫參考橢球。參考橢球一旦确定，則标志着大地坐标系已經建立。

###什麼是54北京坐标系？新中國成立後，很長一段時間采用1954年北京坐标系統，它與蘇聯1942年建立的以普爾科夫天文台為原點的大地坐标系統相聯系，相應的橢球為克拉索夫斯基橢球。到20世紀80年代初，我國已基本完成了天文大地測量，經計算表明，54坐标系統普遍低于我國的大地水準面，平均誤差為29米左右。

###什麼是80西安坐标系？1978年4月在西安召開全國天文大地網平差會議，确定重新定位，建立我國新的坐标系。為此有了1980年國家大地坐标系。1980年國家大地坐标系采用地球橢球基本參數為1975年國際大地測量與地球實體聯合會第十六屆大會推薦的資料。該坐标系的大地原點設在我國中部的陝西省泾陽縣永樂鎮，位于西安市西北方向約60公裡，故稱1980年西安坐标系，又簡稱西安大地原點。基準面采用青島大港驗潮站1952－1979年确定的黃海平均海水面（即1985國家高程基準）。

###什麼是地心坐标系？以地球的質心作為坐标原點的坐标系稱之為地心坐标系，即要求橢球體的中心與地心重合。人造地球衛星繞地球運作時，軌道平面時時通過地球的質心，同樣對于遠端武器和各種宇宙飛行器的跟蹤觀測也是以地球的質心作為坐标系的原點，參考坐标系已不能滿足精确推算軌道與跟蹤觀測的要求。是以建立精确的地心坐标系對于衛星大地測量、全球性導航和地球動态研究等都具有重要意義。

###什麼是WGS－84坐标系？WGS－84坐标系是一種國際上采用的地心坐标系。坐标原點為地球質心，其地心空間直角坐标系的Z軸指向國際時間局（BIH）1984.0定義的協定地極（CTP）方向，X軸指向BIH1984.0的協定子午面和CTP赤道的交點，Y軸與Z軸、X軸垂直構成右手坐标系，稱為1984年世界大地坐标系。這是一個國際協定地球參考系統（ITRS），是目前國際上統一采用的大地坐标系。

###什麼是地圖投影？地圖投影是研究把地球橢球體面上的經緯網按照一定的數學法則轉繪到平面上的方法及其變形問題。地圖投影的方法有幾何法和解析法。幾何法是以平面、圓柱面、圓錐面為承影面，将曲面（地球橢球面）轉繪到平面（地圖）上的一種古老方法，這種直覺的透視投影方法有很大的局限性。解析法是确定球面上的地理坐标與平面上對應點的直角坐标之間的函數關系。

###我國基本比例尺地形圖采用什麼投影？我國1：100萬地形圖，20世紀70年代以前一直采用國際百萬分之一投影（又稱改良都圓錐投影），現在改用正軸等角割圓錐投影。我國1：50萬和更大比例尺地形圖，統一采用高斯－克呂格投影。高斯－克呂格投影是橫軸等角橢圓柱投影。其原理是：假設用一空心圓柱橫套在地球橢球體上，使橢圓柱軸通過地心，橢圓柱面與橢圓體面某一經線相切；然後，用解析法使地球橢球體面上經緯網保持角度相等的關系，并投影到橢圓柱面上；最後，将橢圓柱面切開展成平面，就得到投影後的圖形。此投影由德國科學家高斯首創，後經克呂格補充，簡稱高斯投影。

###什麼是普通地圖、地形圖和專題地圖？按照地圖的内容，地圖可分為普通地圖、地形圖和專題地圖三種。普通地理圖（General Map）是以同等詳細程度來表示地面上主要的自然和社會經濟現象的地圖，能比較全面地反映出制圖區域的地理特征，包括水系、地形、土質、植被、居民地、交通網、境界線以及主要的社會經濟要素等。它和地形圖的差別主要表現在：地圖投影、分幅、比例尺和表示方法等具有一定的靈活性，表示的内容比同比例尺地形圖概括，幾何精度較地形圖低。地形圖（Topographic Map）是指國家幾種基本比例尺（1：5千，1：1萬，1：2.5萬，1：5萬，1：10萬，1：25萬，1：50萬，1：100萬）的全要素地圖。它是按照統一的規範和符号系統測（或編）制的，全面而詳盡地表示各種地理事物，有較高的幾何精度，能滿足多方面用圖的需要，是國家各項建設的基礎資料，也是編制其它地圖的原始資料。專題地圖（Thematic Map）是着重表示一種或幾種自然或社會經濟現象的地理分布，或強調表示這些現象的某一方面特征的地圖。專題地圖的主題多種多樣，服務對象也很廣泛。可進一步分為自然地圖和社會經濟地圖。

###我國基本比例尺地形圖如何分幅與編号？為了保管和使用友善，我國對每一種基本比例尺地形圖的圖廓大小都做了規定，每一幅地形圖給出了相應的号碼标志，這就是地形圖的分幅與編号。地形圖分幅有兩種方法：一是矩形分幅，一是經緯線分幅，我國采用經緯線分幅。1991年前我國基本比例尺地形圖分幅與編号系統是一1：100萬地形圖為基礎，延伸出1：50萬、1：25萬、1：10萬三種比例尺；在1：10萬地形圖基礎上又延伸出兩支：第一支為1：5萬及1：2.5萬比例尺；第二支為1：1萬比例尺。1：100萬地形圖采用行列式編号，其它六種比例尺的地形圖都是在1：100萬地形圖的圖号後面增加一個或數個自然序數（字元或數字）編号标志而成。1：100萬地形圖的分幅和編号式國際上統一規定的，從赤道起向兩極緯差每4o為一列，将南北半球分别分成22列，依次以字母A、B、C、D……V表示；由經度180o起，從西向東，每經差6o為一行，将全球分成60行，依次用數字1、2、3、4……60表示，采用“橫列号－行号”編号表示。1991年我國制定了《國家基本比例尺地形圖分幅和編号》的國家标準，自1991年起新測和更新的地形圖，照此标準進行分幅和編号。

###我國基本比例尺地形圖如何分幅與編号？為了保管和使用友善，我國對每一種基本比例尺地形圖的圖廓大小都做了規定，每一幅地形圖給出了相應的号碼标志，這就是地形圖的分幅與編号。地形圖分幅有兩種方法：一是矩形分幅，一是經緯線分幅，我國采用經緯線分幅。1991年前我國基本比例尺地形圖分幅與編号系統是一1：100萬地形圖為基礎，延伸出1：50萬、1：25萬、1：10萬三種比例尺；在1：10萬地形圖基礎上又延伸出兩支：第一支為1：5萬及1：2.5萬比例尺；第二支為1：1萬比例尺。1：100萬地形圖采用行列式編号，其它六種比例尺的地形圖都是在1：100萬地形圖的圖号後面增加一個或數個自然序數（字元或數字）編号标志而成。1：100萬地形圖的分幅和編号式國際上統一規定的，從赤道起向兩極緯差每4o為一列，将南北半球分别分成22列，依次以字母A、B、C、D……V表示；由經度180o起，從西向東，每經差6o為一行，将全球分成60行，依次用數字1、2、3、4……60表示，采用“橫列号－行号”編号表示。1991年我國制定了《國家基本比例尺地形圖分幅和編号》的國家标準，自1991年起新測和更新的地形圖，照此标準進行分幅和編号。

###地圖最大精度視力正常的人的肉眼能分辨的圖上最短距離是0.1毫米。是以，相當于圖上0.1毫米的實地水準長度就是地圖上所能表示的最精密限度，稱為比例尺的最大精度。下表為國家基本比例尺地形圖的最大精度：比例尺 1:1萬 1:2.5萬 1:5萬 1:10萬 1:25萬 1:50萬 1:100萬最大精度(m) 1 2.5 5 10 25 50 100

###什麼是數字地圖?數字地圖是存儲在計算機的硬碟、軟碟、CD光牒或錄音帶等媒體上的，地圖内容是通過數字來表示的，需要通過專用的計算機軟體對這些數字進行顯示、讀取、檢索、分析。

###數字栅格地圖（DRG）數字栅格地圖(DRG)是紙質地圖的栅格數字化産品。每幅圖經掃描、集合糾正 、圖幅處理與資料的壓縮處理，形成在内容、精度和色彩上與地圖保持一緻的栅格檔案。

###數字線劃地圖（DLG）數字線劃地圖（DLG）是以矢量資料格式形成的數字地圖。這種地圖能進行空間資訊的分層與疊加，提取屬性資料，根據矢量對象查詢屬性或根據屬性查詢矢量對象，資料易于更新與編輯和建立專題屬性和繪制專題地圖等。

###數字高程模型（DEM）數字高程模型（DEM）是區域地面高程的數字表示，是建立在地圖投影平面上 規則格網點的平面坐标（x,y）及其高程（z）資料集，是地理資訊系統賴以 進行分析的核心資料系統。DEM的水準間隔可随地貌類型的不同而改變，根據 不同的高程精度，可分為不同等級産品。目前，世界主要發達國家紛紛建立了覆寫本國的數字高程模型系

###數字正射影像（DOM）數字正射影像（DOM）是利用數字高程模型對掃描處理的數字化的航空相片或 遙感圖像（單色或彩色），經逐個像元糾正，再進行影像鑲嵌，根據圖幅範圍剪彩生成的影像資料。一般帶有公裡格網、圖廓整飾和注記的平面圖。

###國家高精度GPS網？我國從20世紀90年代開始着手建立國家高精度GPS網。國家A級網點共33個，B 級網點818個，平均邊長東部地區50－70公裡，中部地區100公裡，西部地區 150－200公裡。這兩個網是在國際地球參考架構（ITRF）下建立的新一代坐标架構，與我國的天文大地網之間建立了轉換關系，使我國大地測量坐标架構建設達到一個新的水準。