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彩色城市交通地图道路信息的识别与提取探讨.pdf78页
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中国科学技术大学 硕士学位论文 姓名：叶家鸣 申请学位级别：硕士
专业：模式识别与智能系统 指导教师：鲍远律
中国科学技术人学琐l+学f'
论文 内容提璺 内容提要 本论文综合运用图像处理，模式U 别的理论来构建彩色城市交通地图道路识
别与提取系统。实现了开环状态下彩色城市交通地图道路的识别与提取，在此基
础提出了基于人工神经网络的道路谚 别与提取闭环控制系统，由计算机自动调整
系统的闽值，达到道路识别的自动化。图像处理的理论涉及到彩色图像的灰度分
割，边缘提取，数学形态学和Hough变换等。模式识别的理论包括统计模式识
别，特征提取与选择，聚类分析，模板匹配以及人工神经网络等理论知识。 关键词：扶度分割边缘提取数学形念学霍夫变换模板匹配人工神
经网络 Abstract Inthis
r．we the of and pape applytheol’Ydigitalimageprocessingpattern toconstructthe ofRoad andExtraction行omColor
recognition system
Recognition TraffiC fulfilledthe in state．
City Map．W÷havealready systemworkingopen-circle
Wealso forwardaclose―circlefeedbackbasedonartificialnearo-network． put system canextracttheroadnelwork of
which image automatically．Thetheorydigital involves and graysegmentation，edgeextraction，mathmorphology
processing Hough ofPattern statistical
transformation．The includes theory Recognition Pattern extractionand selection，cluster
recognition，eigenvector analysis，templatematching
andartificialneuro．network． Keywords：graysegmentation，edgeextraction，math neuro―network．
transformation，templatematching，artificial 致 谢 首先向我的导师鲍远律教授表示深深的谢意，本论文是鲍教授的悉心指导下
完成的。鲍教授不仅有广博的知识，而且他严谨的治学态度，诲人不倦的精
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Arcgis配置的矢量图，经常会出现锯齿，这是很多制图及开发人员的噩梦。超图软件配图中可以采用反锯齿的效果，矢量平滑的效果比较明显，非常好用。很多人问，为什么arcgis没有？我可以肯定地说esri考虑过，只是经过权衡后没有采纳，原因是反锯齿会影响操作系统绘图的效率(在海量数据的显示过程中才会出现)，虽然计算机显示的锯齿比较明显，但如果出图过程中是采用高分辨率的打印机(300dpi以上)，锯齿的显现会明显被掩盖掉。
但是国内对于显示效果有很强烈的需求，所以2007年，我写了一个插件来对矢量数据绘制做反锯齿，以改善矢量图的绘制效果。
参考知识库
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&GIS制图与开发&qq群:ps里面为什么打的字会有锯齿?_百度知道&&&&&&&&&&&&&&&&
/ 地图学　
　　1.阅读本图直接评价法根据地图评价标准，先分析评价地图的内容，后 分析评价地图的表现形式，最后评价地图的政治思想性和实用性。　　2.同其他地图及遥感资料对比评价法与地形图、航空像片和卫星图象对 比分析，检查评价地图内容的科学性。　　3.借助文字资料间接推断评价法根据地图说明、设计文件、鉴定报告、 评图介绍，评价地图的科学性、艺术性、政治思想性和实用性。二、地图阅读的程序（一）地图辅助要素的阅读 阅读地图首先应阅读图名、图号，了解地图所表现的区域、位置、范围和主题。 其次阅读比例尺，由比例尺可以了解地图内容的详细程度和精度，从而能了解地图的主要用途及其应用范围。 然后详细阅读图例，地图图例是阅读地图的一把钥匙，从图例中可以了解各种符号的图形、尺寸、颜色及不同规格注记所代表的具体内容，分级分 类指标等。同时可以进一步分析地图表示方法的选择、分级分类指标的确定、 图例符号设计的合理性。最后阅读文字说明，如地图成图时间、成图单位、资料使用情况等。搞清地图编制出版时间、编图单位以及资料的来源与使用情况，可以使用图者 了解地图内容的现势性及其可信程度。此外，阅读一幅地图应尽量搞清所使用投影的变形性质及变形分布，以便为进一步阅读和分析地图提供数学依据。我国大比例尺地形图，包括根据 地形图编制的县图，使用的都是高斯-克吕格投影。中比例尺的省区图一般都 使用双标准纬线等角圆锥投影。（二）地图内容的一般性阅读　　地图内容的一般性阅读，通常是指对地图所作的一般性浏览。这种阅读 方式可以分两种情况，即整幅图的一般性阅读和沿指定路线所进行的一般性 阅读。整幅图的一般性阅读主要是了解图幅范围内的一些最基本的地理概况，如地理位置和范围，地形起伏和水系分布等山川大势，居民点与交通网的分 布情况，行政区划总的隶属关系和内部的具体划分，以及除上述内容之外的 某种专题内容的大体分布趋势等。　　指定路线的一般性阅读主要是为野外考察或出差旅行的需要，先大体上 了解一下某一指定路线所经过的地形单元、河流、湖泊等水体的名称，交通 线及车站、码头的一般情况，以及所穿越的行政区划界、行政单元，或某种 专题内容的类型界线和单元等。（三）地图内容的详细阅读 由于用途不同，使用地图的种类不同，因而地图阅读的内容和要求也各异。对普遍地图而言，首先应分要素详细阅读，然后按区域进行综合分析； 而专题地图，应先阅读底图要素，然后再阅读专题内容、进而再阅读分析专 题要素和地理基础之间的关系，找出其成因联系。三、地图阅读举例下面仅以普通地图为例，介绍一下分要素详细阅读的具体内容。（一）自然地理要素阅读　　1.地势与地形在地理环境中，地势起伏的大小，地形形态的变化，是造 成地表其他自然地理要素在垂直或水平方向上局部差异的重要作用因素，在 很大程度上影响着水系的发展。许多要素如热量、水分、土壤、植物等都因 海拔高度的影响形成垂直方向上的分异，同时也由于各种地形部位的不同， 产生水平方向上的复杂变化。地形不仅对自然地理要素有着极大作用，而且 对社会经济要素的发展和分布也有着明显的影响。　　根据上述原因，在自然地理要素阅读中应首先阅读地形要素。在大、中 比例尺地图上，地形一般都采用等高线法表示。在阅读地形要素时，应先根 据图上的水系分布和等高线疏密、高程注记及等高线图形特征来判明地势起 伏状况，然后再进一步判明大的地形类型，如山地、丘陵、平原等（见表 6-5）。 为了能正确地判读地形，应了解等高线的特性。其特性可以归纳为以下几点：（1）在同一条等高线上，各点高程均相等；（2）等高线是闭合曲线，但不一定在一幅图内闭合；（3）在一幅图内，等高线愈密，表示地面坡度愈陡，反之则缓；　　（4）除悬崖外，等高线不能相交，也不能重叠，而悬崖、峭壁则用特殊 符号表示；（5）等高线与山脊线、山谷线成正交。　　在了解等高线特性的基础上，要求能够识别不同的等高线组合图形所表 示的地形外部形态特征。山地形态的阅读山地包括凸起的山体部分和凹下的谷地部分，实际是山体与谷地的组合。山体由山顶、山坡、山麓三部分组成；山谷由谷底和谷坡 两部分组成。山顶——山顶依其形状可以分为尖峭状、浑圆状、平坦状三种。表示山顶的等高线是一组环圈较小的闭合曲线，有的在闭合曲线外侧绘有示坡线， 指示地面倾斜下降的方向。尖峭状山顶等高线环圈小，由顶部向下，等高线 由密逐渐变疏；浑圆状山顶等高线环圈较大，由顶部向下，等高线由疏逐渐 变密；平坦状山顶等高线环圈大，呈现较宽阔的空白，由顶部向下，等高线 骤然变密（图 6—38）。　　凹地——是指周围高、中间低的无常年积水的低地。凹地的等高线也是 一组闭合曲线，在图上的显示方法是示坡线绘在等高线内侧（图 6－39）。 若凹地的范围较大，周围为山地所环绕，则称为盆地。　　山脊——山脊是山体纵向延伸的最高部位，多呈条带状。表示山脊的等 高线，由山顶向低处凸出。各等高线突出部分的顶点的连线，即山体的分水 线。山脊依其外部形态不同，可以分为尖峭状、浑圆状、平坦状三种。尖峭 山脊等高线沿山脊延伸方向呈尖状；浑圆山脊等高线沿山脊延伸方向呈圆弧 状；平坦山脊等高线沿山脊延伸方向呈平齐状，如图 6-40。　　　　山谷——指两个山脊之间的低凹部分，是山体的集水区，多呈线形延伸。 表示山谷的等高线正好与山脊相反，等高线向高处凸出。各等高线凸出部分 的顶点的连线，即谷地的集水线。按山谷的横断面形状不同，山谷分为 V 形 谷、U 形谷和槽形谷三种，其等高线图形特征如图 6-41。　　鞍部——相邻两个山顶间的低下部分，其形如马鞍，故称鞍部。在图上 是由两组对称的表示山脊的等高线和两组对称的表示山谷的等高线所组成， 几组等高线的凸形部分都指向鞍部的中心，如图 6-42 所示。　　坡面——是指从山顶到山脚的倾斜表面或谷地两侧的倾斜表面。坡面按 其表面形态，一般分为均匀坡、凸形坡和凹形坡三种坡型，如图 6-43 所示。 均匀坡坡面倾斜基本一致，图上等高线间隔大致相等；凸形坡坡面倾斜是上 缓下陡，即高处等高线稀疏，低处等高线密集；凹形坡坡面倾斜是上陡下缓， 即高处等高线密集，低处等高线稀疏。实际有些坡面并不是一种单一形态， 而是几种坡面形态的组合，成为组合斜坡，等高线的间隔大小依组合的形式 而变化。　　图 6-44 是具有多种地形基本形态的小区域及其等高线图形对照，它显示 出多种形态的组合和等高线图形的关系。平原形态的阅读平原的等高线图形特点是稀疏而平直，为了能使平原区域内的地面微小起伏体现出来，因而经常借助于间曲线和助曲线。间曲线是 按二分之一等高距设置的，它可以补充显示基本等高线表示不出来的一些局 部特征，如洼地、小丘等微地貌和地表的倾斜变化。助曲线是按四分之一等 高距设置的，用它进一步表示间曲线仍然显示不出来的微地貌及地表的起伏 变化。有些平原和洼地过于平坦，起伏很小，即使在 1∶1 万的大比例尺地形 图上，也无法用等高线将地面的微小起伏和倾斜表示出来时，可以采取分析 图上高程点的分布状况，了解地面的微小起伏变化。　　台地形态的阅读台地是属于山地和平原之外的一种最基本的地形类型， 一般有较陡的台坡和较平缓的台面，在图上台面的面积一般大于台坡的面 积。台坡高度一般为 30 米左右，台坡高度小于 100 米的为低台地，台坡高度 大于 100 米的为高台地。根据台面的起伏状况又可进一步划分为平坦台地、 倾斜台地和波状台地，具体划分标准与平原的划分标准相同。表 6-5 地形按海拔高度分类地貌类型
起伏高度（ m ）
海拔高度（ m ）
极高山
＞ 200
＞ 5000
高山
＞ 200
5000 — 3500
中山
＞ 200
3500 — 1000
低山
＞ 200
1000 — 500
丘陵
＜ 200
＜ 500
平原
＜ 50
＜ 200
台地的等高线图形特点是台面等高线比较稀疏，坡度量测一般小于 7°，在台面边缘的台坡等高线比较密集，坡度量测一般大于 10°。 范围较台地大，海拔在 500 米以上、顶面起伏较小、外围较陡的高地称为高原。地形按海拔高度分类如表 6-5 所示。 以上介绍的大的地形类型可以根据等高线判断，但对一些无法用等高线表示的范围小、变化突然的地形型态，要通过专门的地形符号读出。 汇水区确定当修建水库或研究水文状况时，需要了解有多大范围的降水向谷地汇集，这可以从地形图上根据等高线确定。 为了确定汇水区，就要画出谷地周围的分水线。这条线往往是相邻山顶、鞍部、山脊等的连线，而又必须是闭合曲线。它和等高线直交，常与山脊线 一致，只有到了山顶才会突然改变方向。勾绘分水线时，要注意它的这些特 性。从河口或河道指定的断面开始（如图 6-45 中的 AB），将相邻的山脊线 和作为分水线的鞍部的界线连接起来，就是汇水界线（图 6-45 中的虚线）， 汇水界线包围的范围就是汇水区。　　2.水系水系是指在一定流域范围内，由地表的大大小小的水体（如河流 的干流、若干级支流及流域内的湖泊、水库、池塘、井泉）构成的脉络相通 的系统，有时亦称河网或河系。水系是地理环境中起着重要作用的组成成分，它对地形的发育、土壤的形成、植被的分布和气候的变化均具有不同程度的影响。 水系在人类社会经济生活中的作用更是明显，它为人类提供生产生活的水源、动力以及交通之便，同时亦可在军事上构成攻守的天然屏障。因此，水系对居民点、交通网的分布、工农业生产的配置等都有着极大的影响。 水系不仅是空中、地面判定方位的重要目标，而且在地图上它是地图内容的重要控制骨架。　　因此，在地图阅读中，水系阅读是一项非常重要的内容。在大比例尺地 形图上阅读水系的主要对象是陆地水系，如河流、湖泊、水库、池塘等，其 中河流尤为重要。因为河流是地理环境中起联系作用的关键环节，它与其他 要素的联系最为密切。下面介绍水系阅读的一些主要内容。首先应阅读河流性质，搞清是常年流水的河流还是季节性流水的河流。　　其次是阅读上、中、下游各河段情况，具体内容有河宽、河深、流向、 比降、流速、跌水、瀑布、汊河、沙洲、浅滩、牛轭湖等。　　在比例尺比较小、包括区域范围比较大的地图上，可以阅读分析河系分 布状况及干支流从属关系；河系的类型（辐射状、树枝状、平行状、格子状、 迷宫状、扇状、网状）（图 6-46）及与地形结构的关系；河网的分布密度等。　　3.土质、植被普通地图上表示土质和植被的目的，主要是为了向用图者 提供地面通行和通视情况，为各种工程施工和军事上的行军宿营、作战提供 参考；同时还为农业生产和科学研究提供有关资料。　　由于上述目的，普通地图上表示的土质、植被和专题地图上的土质、植 被有着截然不同的含义。普通地图上表示的土质不是指地学中的土壤，而是 指地表覆盖层的性质，如山区的裸岩、冰川，平原区的沙地、盐碱地、沼泽 等；植被是指地表植被覆盖的总称，如森林、疏林、灌木、草地、耕地、菜 地、果园、经济林、经济作物等。下面分别介绍土质和植被的阅读。　　土质的阅读根据通行情况和植被生长情况，分为以下几类： 沼泽——指地表过于潮湿，生长喜湿或喜水植物或有泥炭堆积的洼地，在图上用沼泽符号表示的地段。根据通行情况可分为能通行的沼泽和不能通 行的沼泽。能通行的沼泽，其积水面积较小，有致密的泥炭层，负载能力比 较大；不能通行的沼泽，其积水面积较大，水下有较深厚的软泥层，负载能 力小，不能支撑人体的重量。　　沙地——指地面完全为薄厚不一的沙层所覆盖，缺乏流水，气候干旱， 植被稀少的地段。除一般沙地外，还有地面覆盖有更粗的沙砾石的沙砾地、 地面全部为砾石覆盖的戈壁滩，以及有碎石分布的石块地。以上这些不同覆 盖类型，都有相应符号表示。　　盐碱地——指地势低洼、蒸发强烈、地表盐分过分聚集、草木极少或无 植被生长的地段。　　小草丘地——指沼泽、草原和荒漠地区长有草类或灌木的小丘成群分布 的地段。残丘地——指由风蚀或其他原因形成的石质或土质小丘。 龟裂地——指温带或暖温带的荒漠和半荒漠地区、表面土质为粘土的低洼地段，下雨后一片泥泞，干燥时龟裂成坚硬的块状。 植被的阅读在普通地图上表示的植被分人工植被和天然植被两大类。天然植被主要包括森林、幼林、疏林、灌木林、竹林、草本植物等。森林——林木茂盛，树冠之间的平均距离小于树冠直径的 2 倍，树高平均 4 米以上，胸径为 8 厘米以上的树林，称为森林。若进一步详读，则可从 图上的符号和注记了解树种、树高、胸径、覆盖度、垂直变化和水平分布的 特征等。矮林、幼林、疏林、灌木林——矮林是指天然长不高的树林，平均树高小于 4 米，树冠间平均距离小于树冠直径的 2 倍，图上面积大于 2 平方厘米 的矮林加注记；幼林是指树粗平均不足 8 厘米的树林；疏林是指树木比较稀 疏的林地，树冠之间平均距离是树冠直径的 2—5 倍；灌木林是指成片生长的 无明显的主干而支干丛生的木本植物，其平均间隔小于 5 米的为密集灌木 林，平均间隔大于 5 米的为稀疏灌木林。草本植物——在普通地图上分别表示出芦苇、草地。人工植被包括经济作物地、果园和稻田，以及有方位意义的旱田等。（二）社会经济要素阅读　　1.居民地居民地是人类由于社会生产和生活的需要而形成的居住和活动 的场所，因此居民地的内容相当丰富，但在普通地图上要表示的内容并不多， 主要表示居民地的类型、形状、人口和行政等级、分布密度和分布特点等。 实际在图上直接见到的只有注记和图形，以及由图形的布局而体现出的分布 特点等。　　居民地类型的阅读我国普通地图上表示的居民地有城镇式和乡村式两大 类。城镇式居民地是一个地区的政治、经济、文化的中心，非农业人口比重 大；在地形图上城镇居民地包括城市、集镇、规模较大的工人住宅区、学校、 疗养院和别墅等，通过平面图形及其结构来显示；城镇的建筑结构经过规划， 由街区和街道所组成。乡村式居民地包括村庄、农场、林场、窑洞、蒙古包 及帐棚等，规模比较小，内部结构比较分散，通过一些散列的平面图形来显 示。在地理图上，城镇居民地绝大多数已概括为圈形符号。在城乡居民地均　　用圈形符号表示的情况下，居民地类型可以通过居民地圈形符号的大小和注 记的字体、字级来判别。　　居民地结构的阅读这里主要指地形图而言。居民地的图形反映居民地的 外部轮廓和内部结构。外部轮廓是指反映居民地形状的外部边界，内部结构 是指街道网图形、街区建设状况和密度、土地利用状况等等。当比例尺缩小 时，其内部结构不能显示，但外部轮廓还能清楚显示。当比例尺进一步缩小， 一些较小居民地的外部轮廓也很难显示了，这样只好用圈形符号代替。　　居民地政治经济地位与人口数量的阅读在地形图上，可以从居民地的内 部结构、规模大小，直接或间接判别其人口数量、政治经济地位和军事意义， 居民地形成的历史条件和地理环境等。在地理图上，可以通过不同大小的圈 形符号和不同规格的注记，区分居民地的行政等级和人口数。　　2.交通网在普通地图上所表现的社会经济要素中，交通网是重要组成部 分，因为交通网是连接居民地间的纽带，是居民地彼此间进行各种政治、经 济、文化、军事活动的重要通道。　　阅读地图上的交通网，目的在于了解交通线的种类，各居民地间的联系 条件，以及对该地区的工农业生产和人民生活的保证程度。　　地图上的交通网包括陆上交通线、水上航线、空中航线和运输管线等。 普通地图上表示的交通网，由于区域特点的不同和比例尺大小不同，其具体 的种类和等级各异。我国普通地图上均以陆地交通为主要表示对象，其次是 水上交通和空中交通。陆地交通的阅读陆地交通包括铁路、公路、大车路、乡村路及小路。在地形图上，铁路按单复线、轨距、机车牵引方式、建筑情况分为单轨铁路和 复线铁路，标准轨铁路和窄轨铁路，普通牵引铁路和电气化铁路，已成铁路 和建筑中铁路。在地理图上，按铁路的技术装备和客货运输量的重要程度不 同，分为主要铁路和次要铁路，也有表示出单双轨、牵引方式和建筑情况的。 铁路在地图上的传统表示方式为黑白段相间的线划符号。公路在目前出版的 地形图上已经简化为公路和简易公路，或简化为主要公路和一般公路两大 类。地形图上公路的表现形式，是以不同宽窄、粗细的双线表示，并配以色 彩和说明注记等，表明路面的性质、宽度。地理图上的公路，一般是以不同 粗细和不同色彩的单实线表示。大车路一般是指路面未经修筑、或只作简单 加固、可通行大车、有的也可通行汽车的道路，在地形图上用实线表示。乡 村路及小路一般指乡村居民点间经常往来的、不能通行大车的道路，在地形 图上一般用细实线或虚线表示。　　水上交通和空中交通的阅读在普通地图上水上交通和空中交通表示的都 比较简单，只是表示航行的区间，示意性的航线，水上交通停靠的港口、码 头和空中交通飞机起落的航空港。　　3.境界线在地图上表示境界，是标明地图上各级行政区划单元的范围和 归属的分界线，是普通地图上的重要要素。　　境界通常分为政治区划界和行政区划界两种。政治区划界包括国界、地 区界；行政区划界包括省界、自治区界、中央直辖市界，地区界、自治州界、 盟界、省辖市界，县界、自治县界、旗界。境界在地图上是用不同规格、不 同结构、不同颜色的点、线段符号来表示。境界线多以对称性符号表示，只 有一些特殊区域（禁区、保护区、游区??）的界线是以方向性符号表示， 因为行政界线两边都是同等级的，不易用方向性符号表示。　　第四节 地图分析
一、目视分析 目视分析是地图分析法中一种最简便、最常用的分析方法，是用图者对地图这种用形象符号表述的视觉语言，采用视觉感受和思维活动相结合的分 析方法，研究制图对象的空间分布、形状、比例关系、结构及其动态变化， 如地球的形体、海陆的分布、地形的起伏、水热条件的变化、动植物分布、 居民地与人口、交通、工农业生产布局等等。　　目视分析是地图分析的初步。目视分析主要侧重于各种现象的质量特 征。当然目估也可以产生长度、面积、高度等方面比较粗略的数量概念，并 以此判定制图对象间的对比关系等等。目视分析的常用方法有地图分解法、地图综合法和地图对比法。 地图分解法这种方法是将单幅地图的制图对象分解成若干单个因素或指标，然后进行逐一分析。例如对普通地图阅读分析时，可以采取分要素分析 方法，分别研究各种要素的外部形状、内部结构、分布规律、相互联系等等。 地图综合法它是把制图对象多种因素和指标归纳一起进行综合系统分 析。这种综合系统分析，可以是对一幅图上同时反映多种要素的普通图或复 合型的专题地图进行综合分析，研究各要素间的相互联系和相互制约的关 系；亦可以是对多幅地图或地图集进行综合系统分析，全面认识自然综合体或区域经济综合体的结构、体系和总体特征。　　地图对比法它是研究同一种要素或现象在空间或时间上的动态变化。这 种对比分析，可以是对同一地区同一要素或现象分布范围或轮廓界线进行叠 置比较，研究其在时间上的动态变化；亦可以对不同地区的同一要素或现象 进行对比分析，研究其在空间上分布的差异或规律。
二、量算分析 地图的量算分析，是通过在地图上进行各种量测与计算，从而获取各种要素和现象一系列数量指标的一种定量分析方法。　　在地图上进行量测与计算作业的对象相当广泛，从局部的个别地物到广 大空间的各种要素和现象。量测的具体内容包罗万象，从坐标、长度、角度、 高度、面积、体积、坡度、比降等一系列绝对数量指标，到密度、强度等一 系列相对数量指标。例如，通常在大比例尺地形图上进行的各种量测作业， 如求算图上任一点的坐标，量测两点间的距离、河流与道路的长度、地面的 坡度、河床与道路的比降、流域的面积、各级行政区划单元的面积、水库的 容积、山体的体积、挖方与填方的土方量，以及为某种专题研究需要而在各 种大中比例尺专题地图上量测径流深度、径流模数、河网的密度、地表切割 密度、地表侵蚀强度、地表侵蚀模数、气压的梯度、居民地与交通网的密度、 森林植被的覆盖率、各种土地利用类型的面积等。　　地图的量算精度直接影响地图的量算分析结果，因此必须保证量算工作 的精确性。地图的量测精度取决于地图精度和量测技术。地图精度取决于地图的比例尺大小和地图投影的变形性质。 通常情况下，地图的比例尺愈大，地图内容的概括程度愈小，量算结果的精度也就愈高。在大比例尺地形图上可以精确量取点位的坐标、两点间的 距离、河流的长度、各种土地利用类型的面积，并能准确的表示出轮廓界线 内的面积等等。小比例尺地图，由于比例尺缩小、地图内容概括程度高、图 上各种图形的长度和面积都会不同程度的缩小，故量算精度较低。　　地图投影的种类，决定地图的变形性质和变形分布规律。大比例尺地形 图均采用高斯-克吕格投影，这种投影的变形小，无论是长度、角度、面积变 形均小于量图作业所产生的误差，因此利用地形图进行量测分析，是可以取 得比较满意效果的。而各种小比例尺地图，由于采用的投影变形都比较大， 一般不适宜进行量测分析。　　此外，图纸的变形也是影响量算精度一个不可忽视的重要因素。量算时 必须使用未经折叠的平整完好无损的地图，以便减少量算产生的误差。　　影响地图量算精确性的因素除地图的精度外，还有量算技术本身的影 响。量算技术包括量算的仪器设备和量算的技术方法。　　在地图量算中，主要以长度和面积的量算居多。长度量算经常使用的方 法有两脚规法、曲线计法、手扶跟踪数字化仪法等，其中又以用两脚规法居 多，两脚规法量算曲线长度的精度取决于两脚规的张度，当曲线的弯曲系数 大时，两脚规的张度愈小，量算的精度愈高；相反，两脚规的张度愈大，量 算的精度愈低。曲线计法的量算精度远不如两脚规法的量算精度高。当今由 于电子技术的发展，手扶跟踪数字化仪的量算精度比上述方法都要高得多。 面积量算使用的方法很多，有方格法、平行线法（或称梯形法）、求积仪法、 权重法、光电面积量测仪法、数字化仪法等，其中目前常用的方法有求积仪 法和光电面积量测仪法。面积量算精度最高的方法是属数字化仪法，其精度可达 1—2‰。
三、图解分析 根据地图上所提供的各种数量指标，绘制成各种图形、图表，分析并揭示制图对象的立体分布、垂直结构、周期变化、发展趋势、相互关系等性质 和特征的分析方法，称图解分析。常用的图解分析法有剖面图（断面图）、断块图、坡度图、切割密度图、切割深度图等。 剖面图是假想将地面沿某一指定方向线垂直剖切，并以图形显示制图对象的立体分布和垂直结构的一种图解形式，如：显示地表起伏状况的地势剖面图；显示河床起伏状况的河流纵横断面图；显示道路纵横起伏状况的道路 纵横断面图；显示地下岩性构造的地质剖面图；显示土壤垂直结构与水平演 替平列的土壤剖面图；显示植被垂直分布结构的植被剖面图；以及显示各种 自然地理的相互联系、相互制约关系的综合剖面图（图 6-47）。　　由于地势剖面图是绘制各种剖面图的基础，因此具体介绍地势剖面图的 绘制方法如下（图 6-48）。　　1）在地形图上选出需要了解的区间并定出两端点，绘出剖面线，也可定 出多点绘成剖面折线。2）规定剖面图的水平比例尺和垂直比例尺。为了突出地势起伏情况，通常垂直比例尺比水平比例尺大 5—20 倍。　　3）在图纸上或方格纸上绘一条水平线，如图 6-48 的 MN，在地形图上沿 剖面线 AB 量 Ac，cd，de?各段的距离，按剖面图的水平比例尺将量出的各 段距离转到 MN 线上，得 A’、c’、d’、e’?B’各点，通过各点作垂线，垂线长 度是按各点高程依垂直比例尺计算出来的，将垂线各端点连成平滑曲线，注 出水平比例尺、垂直比例尺和剖面线的方向，即成剖面图。　　地势剖面图除了能显示地面起伏之外，还有助于了解野外考察时观测点 的通视情况。如图 6-49 所示，由观察点 S 向目标点 C（如树）绘直线，直线 没有被任何地物所切断，表示通视良好，而剖面图上的房屋则是不能通视的 点，因视线被山头 d 所切断，图上绘有晕线的部分，是不能通视的部分。
四、数理统计分析 利用数理统计方法，对地图上的要素和现象进行数量特征的分析，主要是研究他们在空间分布或一定时间范围内的变异，以便更深入地揭示要素或 现象之间的相互联系和相互制约关系，并找出内在的规律性。数理统计分析与上述的各种分析方法比较，它能更确切地描述制图对象的数量特征。特别是近数十年来，由于电子计算机技术的发展，在地学领域 引进了许多计算量大的、行之有效的数据资料处理方法，用计算机进行数据 处理，取得了显著的效果。（一）从数列统计中研究制图对象的特征和分布　　地图上表示的要素和现象，都可以看成是在不同时间和空间范围内存在 的总体，这个总体是由若干个性质相同的个体所组成。在随机抽样组成的统 计数列中，通过计算可以研究制图对象的数量特征，并可以推测该要素或现 象的总体。可以采用统计数列的集中趋势、离散程度、分布密度函数等数字 特征值计算法。统计数列集中趋势的数字特征值有算求平均值、加权平均值、中位数、百分位数、众数等；统计数列离散程度的数字特征值有极差、四分位偏差、 平均差、标准差、方差、变差系数等；统计数列分布密度函数的有直方图分 析。（二）对制图对象进行相关分析，研究要素和现象间的相关性　　研究要素和现象间的相关关系，主要是评价两种现象间联系的紧密程度 和评价多种现象间的相关性。　　评价两种现象间联系的紧密程度，通常采用计算相关系数或相关比率的 方法。两种现象间具有直线相关关系时，可采用相关系数评价；如果两种现 象间只具有曲线相关关系时，则采用相关比率来评价。　　当在分级统计地图上不能得到精确读数，而有的只是分级数量指标或排 序指标，则可用等级相关系数来评价。　　评价多种现象间的相关性，通常采用计算复相关系数、偏相关系数等方 法。五、地图数学模型分析　　运用数学模型来分析地图，称为地图数学模型分析法。地图上表示的各 种要素和现象或过程，都存在着一定的空间或时间的函数关系，可以根据从 地图上采集的各种原始数据，建立起反映各种要素或现象、过程的空间数学 模型。这就决定了地图可以用数学模式法进行分析研究的可能性。　　地图的数学模型再配以地图数字模型，则构成了进行区域研究、实现预 测预报的有效工具。　　目前，已经发展起来许多地图数学模型，其中有描述某一制图现象与另 一种或多种制图现象之间因果关系的回归模型；有说明许多制图现象中存在 的主要的和独立要素及其组合的主因子（主成分）模型；有反映制图对象疏 密关系程度和分类分级的聚类模型；有阐明并揭示制图现象空间分布规律的 趋势面数学模型等。　　第五节 地图综合研究　　　　　　　一、利用地图研究现象的分布规律 利用地图认识和掌握各种要素和现象的分布特点和分布规律，是地图应用的重要内容之一。 研究地理现象的分布特点和分布规律，既可以在普通地图上进行，亦可以在专题地图上进行。 普通地图包括的内容比较丰富，既有自然地理要素，也有社会经济要素。在图上可以从分析的角度去分别研究某一种要素或现象的分布特点及规律， 如水系的结构、水系的密度；地形的起伏变化、高程与高差、形态结构；居 民地的类型、大小、结构、集中与分散程度、居民地分布特点等。也可从综 合角度去研究各要素间的相互关系及区域差异。　　专题地图由于主题明确、重点突出，因此可以专门用来研究各种专题要 素和现象的分布特点和分布规律。例如，在地貌图上分析各种地貌类型或其 中某一种地貌类型的分布特点及规律；在土壤图上分析各种土壤类型或其中 某一土类的分布特点及规律；在植被图上分析各种植被类型或其中某—种植 被类型的分布特点及规律；在土地利用图上分析各种土地利用类型或其中某 一种利用类型的分布特点及规律等。在地图上研究制图对象的分布特点及规律，首先应该根据图例搞清各种要素和现象的分类与分级，然后再分析它们的分布范围、轮廓形状特点、内 部结构的特征和动态变化的表现及原因。通过上述分析，不仅可以了解各种要素和现象的分布特点和分布规律，而且能够揭示要素之间的联系。 若进一步揭示要素或现象彼此间的质量与数量差异及动态变化，还需要进行一些必要的图解、量算或数理统计分析。　　　　　　二、利用地图研究要素或现象间的联系 研究地图上各种要素或现象间的相互依存、相互作用、相互影响和相互制约等方面的关系，通常有两种途径。一种途径可以在普通地图上研究不同 要素或现象间的联系，如地形与水系、居民地与水系、地形和交通网间的关 系等。另一种途径是通过同一地区不同专题内容的地图进行比较，研究不同 要素或现象间的联系，如研究气候与土壤、气候与植被、土壤与植被、土壤 与第四纪地质等之间的相互依存、相互作用、相互影响的制约关系。　　通过研究要素和现象间的联系，既可以揭示全球大范围内形成的地带性 规律，如水平地带性规律中的纬度地带性和经度地带性；又可以揭示局部范 围内形成的非地带性差异，如垂直方向上的结构变化和水平方向的地域分 异，并能阐明上述现象所产生的原因。例如通过世界土壤、植被图与气候图 对照，首先可以看出全球范围的土壤地带性和植被地带性，是由气候的地带 性所决定的，然后通过进一步对照地势图或地形图分析，可以看出造成土壤 与植被局部地域分异的主要原因，是受地形变化影响的结果。如果再将小区 域土壤图、植被图与地质图对照，有时可以发现岩性对植被群落和土属的影 响等等。若将土壤图和植被图对照，将会更加清楚地发现土壤与植被间的相　　互影响、相互作用、相互依存和相互制约的关系。 研究要素或现象间的相互联系，最好是利用综合系列图或综合地图集进行分析比较，研究各要素间的相互联系，或研究综合体与综合体之间的相互 联系。实践证明这是一种行之有效的作法。　　上述的分析研究工作，采用目视分析时，除作一般性的比较之外，还可 以进行叠置分析，进一步找出现象间的联系。若能配合剖面图或相关分析， 效果会更好。
三、利用地图研究动态变化 从自然界到人类社会有许多要素和现象都可以利用地图研究它们的动态变化，如水系变迁、植被演替、天气变化、台风路径、城市沿革、人口迁移、战场推进??。 利用地图研究制图对象的动态变化，一般有两种方法：一是利用表示动态的地图，利用这种地图分析动态变化，比较简单易行，从一幅图上可以直 接看出这种变化的数量、幅度、方向、位置和范围等；另一种作法是利用不 同时期出版的地图，或利用不同时期的资料编制成几幅地图，进行对比分析。 研究同一种要素或现象的动态变化，后一种方法要比前一种方法困难和复 杂，因为需要事先做好地图资料的搜集工作。在掌握—定数量的地图资料的 基础上，才能进行这种分析研究工作。通常用于对比分析研究的资料中，不 同时期出版的地形图是一种很重要的资料。
四、利用地图进行综合评价 对于一个区域进行综合评价，其实质就是根据一定的目的对各种因素进行综合分析，对各种资源、环境评价出优劣等级。　　利用能相互参照的系列图或成套地图，能够更形象直观地对各种要素和 现象的分布、联系、质量与数量特征及动态变化进行分析比较和综合研究， 以便制订出切实可行的改造利用和规划管理的具体措施。利用地图进行综合评价研究的内容很多，如自然条件的综合评价、土地资源的综合评价、环境质量的综合评价等。 自然条件综合评价是指从生产发展和布局的要求出发，综合分析自然条件的特点和发展规律，在技术可能性的基础上，通过经济合理性论证和方案比较，对自然条件的数量、质量及其对生产的适宜性和保证程度进行评定， 指出开发利用的方向、方式、程序和生产布局方案，为合理利用和改造自然、 发展生产提供科学依据。　　土地资源的综合评价是对土地各要素进行综合研究分析，以了解和确定 土地生产能力。土地生产能力是衡量土地质量优劣的主要标志，它是土地自 然特性和人类社会对土地经营程度的综合反映。因此，土地资源综合评价， 必须从地貌、土壤、气候、植被、水资源等因子进行综合研究分析，明确土 地适宜性的类别、土地优劣的等级和限制因素的类型，从而作出综合等级的 评价，以土地类型图上的最小轮廓为基本评价单元，制成土地评价图即土地 资源地图。环境质量的综合评价是指对区域环境条件的好坏作出综合评定。通常从以下三方面考虑：环境组成要素和物质状态结构及其浓度的时空变化；对工 农业生产的影响；对生态的影响，尤其对人类健康的危害。根据以上几点确 定评价指标和评价标准。一般取图上一定大小的网格（0.5cm×0.5cm）作为 评价单元，按地表水、底泥、水生物、地下水、土壤、作物等要素取样，测 定各种污染元素的含量，结合一定调查，按一定评价模式，编制出环境质量 评价地图。
五、利用地图进行预测预报 根据事物和现象的发生发展规律，利用地图预测一些现象的空间分布，以及随时间的推移所发生的变化，这早已成为科研实践中被广泛采用的手段。预测预报内容大体分为空间分布的预测预报、随时间变化的预测预报和 空间时间变化的预测预报等几类。　　空间预测预报主要是预测预报某些现象在空间上的分布与状态，一般是 指对地表看不见的现象的预测预报。如对矿产资源的预测预报，主要是依据 所掌握的成矿规律，结合根据地质图改制的矿床预测图，通过调查研究和实 地勘探，最后预测预报其矿藏的分布范围和储量。另外，还可以利用一些事 物和现象间的相关关系预测预报一些在地表看不见的现象，如利用指示植物 地图预测矿藏和地下水分布。除根据地图预测预报现象的分布之外，还可以预测一些工程设计的合理性。如利用地质构造图，特别是活动断层的分布图，作为工程选线、选址的 正确决择的重要依据。随时间变化的现象是根据不同时期的地图所提供的数量指标进行预测预报。例如利用多年的各月平均气温图、降水量图，可以预测预报气温和降水 的变化趋势。还有对于随时间推移、在空间和状态上有变化的现象进行预测预报，即所谓的空间时间的预测预报。属于这类预测预报的有天气预报和天气形势预 报、地震预测预报、环境污染预测预报等。
［实习一］在地形图上求算点的坐标 一、目的要求在地形图上选取 2—3 点，求算各点的平面直角坐标和地理坐标。二、方法（一）熟悉地形图分度带上的平面直角坐标注记和经纬度注记。（二）求平面直角坐标。　　1.找出 P 点所在方里网的西南角坐标值，然后求出 P 点对坐标网横线的 ΔX 和 P 点对坐标网纵线的ΔY；2.根据 PX=X＋ΔX，PY=Y+ΔY 求出 P 的平面直角坐标。（三）求地理坐标。　　1.先根据 P 点在地形图上所在位置，通过地形图的上下左右图廓内的分 度带，连接出包括 P 点的经纬网格，求出网格西南角的经纬度；2.求出 P 点距经纬网格的经差和纬差；　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　［实习二］曲线长度量测一、目的要求（一）掌握用两脚规和曲线计量测曲线长度的方法。　　（二）在地形图上选取一条河流，用上述两种方法量测长度，并比较两 者的精度。二、方法（一）用两脚规量测曲线长度。1.根据曲线的弯曲度确定两脚规脚距 d 的大小；2.用规定脚距截取曲线，得截取数 N；3.根据 L=d·N·x 计算曲线长度（试中 x 为弯曲系数）。（二）用曲线计量测曲线长度。1.测定曲线计分划值；2.用曲线计沿曲线作往返 4 次量测，取其算术平均值。　　　　　　　　　　［实习三］面积量算 一、目的要求（一）掌握求积仪量算面积的方法。（二）在地形图上量测汇水面积或林地面积。 二、方法（一）求算求积仪的分划值 C；（二）极点放在图廓外两侧，首先读取始读数 n1；（三）航针沿图形轮廓绕行，读取终了读数 n2，各往返二次取其，算术平均值；（四）面积计算 S=C（n2-n1）。　　　　　　　　　　［实习四］坡度量测 一、目的要求（一）掌握在地形图上量测坡度的方法。（二）在地形图上按限定坡度选择最短路线。 二、方法（一）从坡度尺上用两脚规截取限定坡度的水平距离。（二）按限定坡度的水平距离在等高线图上截取。（三）截点连线，取得选择的限定坡度的最短路线。
［实习五］绘制剖面图 一、目的要求（一）掌握断面图的绘制方法。（二）作地势剖面图并判断通视情况。 二、方法（一）在地形图上标定剖面线，读出与等高线相交的各交点高程。（二）确定水平比例尺与垂直比例尺。（三）绘制水平基线，转绘剖面线与等高线相交的各交点。（四）过各交点作水平基线垂线，在各垂线上按各交点的相应高程截点（五）用圆滑曲线连接各垂直线上的截点，即得剖面线。（六）标明方向，加绘水平比例尺和垂直比例尺。　　　　　　　　　　［实习六］野外填图 一、目的要求掌握地形图野外填图方法。二、方法（一）在实地确定填图的站立点位置。（二）进行地图定向。（三）在地形图上确定站立点位置。（四）草测地面点位和地物轮廓界线，并填绘在地形图上。（五）室内整理、清绘着墨。
［实习七］大比例尺地形图阅读 一、目的要求掌握大比例尺地形图的阅读方法和阅读要领，并结合具体区域或路线阅读，写出读图报告。 二、方法（一）辅助要素阅读。（二）地图内容的一般性阅读。（三）地图内容分要素阅读，分析要素的分布特点、相互联系。（四）综合分析区域特征。复习思考题1.试述地图的分析评价标准与评价方法。2.我国基本地形图是怎样分幅编号的？3.地图的阅读方法有哪几种？各适合什么样的应用范围？4.什么叫汇水界线？在地形图上如何圈定汇水界线？5.地图的目视分析方法有哪几种？说明各自的特点及联系。6.什么叫地图的图解分析？常用的图解分析法有哪几种？7.试述地图综合研究的具体内容。第七章 教学地图
内容提要 教学地图必须满足教学大纲要求，符合学生的知识水平和年龄特征。内容应力求简明、重点突出。色调要清晰，线划符号要明显醒目。 教学地图中的教学挂图编制包括资料搜集、底图编绘、专题内容转绘和图面整饰几个步骤。 我国出版的教学地图集，内容和形式都体现了教学大纲的要求，在学校教育中发挥了重大作用。第一节 教学地图的特点　　教学地图是地图按用途划分的一种类型，它是供各级学校进行地理教学 用的一种专用地图，是地理教师在教学中必不可少的直观教具，是学生获得 各种地理知识的重要来源。　　　　　　　一、教学地图在地理教学中的作用 地理课是普通学校必修的文化课之一。在地理教学中，仅靠文字叙述和口头讲解而不借助于地图，要使学生形成地理现象的空间概念，几乎是不太可能的。这是因为地图是地球表面全部或局部的缩影，它能将广大地区的地 理事物表现出来。在地理教学中运用地图，能够帮助学生形象直观地了解广 大地域空间分布的各种事物和现象，如位置、形状、大小、高低、分布及区 域特征，并形成一个具体的空间概念；能够培养学生运用地图去分析研究各 种地理事物和现象的分布规律、彼此联系、区域特征、动态变化等内容的基 本技能，提高他们的分析、综合、判断、对比和逻辑推理的能力。在地理教 学中运用地图，还可以对学生进行爱国主义教育和辩证唯物主义教育。
二、教学地图的种类和特点 教学地图按用途和形式不同，可以分以下几种：教学地图集（地图册），教学挂图，教科书插图和填充图。此外，还有地球仪。各种教学地图均有其特定的目的和用途。教学地图集是供学生在课堂学习、课后复习、完成课内 外作业以及阅读书刊时参考用的；教学挂图主要是教师课堂讲课时用的；教 科书插图是教科书的有机组成部分，它与课文密切结合，为学生提供必要的 学习资料；填充图是一种作业图，是作为学生和教师填绘各种地理事物的底 图。教学地图不同于一般参考用图，由于它的用途决定了它在内容、地图概括和表现形式上的特点。教学地图内容的选取主要应考虑教学的需要。为了 表现地理区域的特征和现象的分布规律，以及地图本身的独立性，地图上所 显示的内容一般应多于教材内容，但也不能太多，否则会妨碍学生对主要内 容的理解和记忆。现象的分类和分级要和教材相呼应，形状的简化或夸大要 注意反映出其基本特征。教学地图表现形式上的特点是形象直观，具有吸引 力。为了引起学生的注意和兴趣，教学地图上的符号要简明，而且彼此之间 又易于区别，色彩鲜明协调并富于表现力。对学生必须掌握的教科书中所提 到的重要地理事物，应突出在第一层平面上。　　教学地图多为小比例尺地图，图面所包含的地域范围大，因此图上一般 具有较大的变形，这种变形随地图投影的不同而不同。在地理教学中使学生 从地图上认识各地区的正确轮廓和正确的面积对比是很重要的。但是，严格 地说，在任何一张小比例尺地图上，都不可能同时表示正确的面积比例和正 确的轮廓形状。例如在世界全图和半球图上，如果正确地表示了面积比例， 就会发生很大的形状变形；在分洲图上，这两者的矛盾就不那么突出，它们 可以正确地表示面积对比，而同时在视觉上所看到的形状变形也不太大；在 分国和分省图上，两者的矛盾就更小了。　　　　由于教学地图是小比例尺的，因此在教学实习中所进行的图上量算不要 求很高精度；可在一些分国和分省图上进行各种量图练习而不计其变形；在 大洲图上进行量图时必须考虑投影的变形性质和变形分布；在半球图和世界 全图上，则不宜于作量图练习。　　第二节 教学挂图的编绘　　学习地理不能离开地图，教师在讲解地理课时不能没有教学挂图。即使 学生备有桌上地图，亦不能代替教学挂图的作用。教师使用大挂图讲课，可 使学生的注意力集中，便于教师掌握教学进度和课堂秩序，更利于学生理解 和记忆所讲授的内容。教学挂图是地理教学中不可缺少的教具。
一、教学挂图的功用和特点 教学挂图的内容和表现形式与一般参考用的挂图有所不同。一般参考用的挂图，内容往往较多，阅读时多与图面保持较近的距离。而教学挂图是专门用来进行课堂教学的，它必须使全班学生基本上能看清地图的主要内容。 为此，对教学挂图的图幅大小、内容、符号及整饰均有其特定的要求。　　一般说来，地图幅面的大小，决定于制图区域的大小和地图的比例尺。 而教学挂图幅面的大小，还取决于课堂上使用是否方便。图幅太小将使坐在 教室后排的学生看不清图上的内容，图幅太大则使用起来也不方便，一般挂 图以 1 至 2 张胶版纸的大小为宜。教学挂图的内容要简明、突出。地面上地理事物很多，在一般地图上是选取重要的加以表示，而对于教学挂图，则是要针对教学需要，选择最重要 的加以表示。为了使在一定距离处看清图上的主要内容，必须把图上的重要 事物突出地表现出来。制图时应尽量避免用复合图的形式把很多内容叠绘在 一幅图上。在地理教学中，教学挂图不仅供教师讲课用，而且还要供学生在 它的旁边准备功课，回答教师的提问，以及解决地理作业中的一些问题。因 此，在教学挂图上应该把那些必须在远距离观察的内容置于地图的第一层平 面，即用较粗大的线划符号和鲜明的色彩表示；而将那些详细的、供近处观 察的内容，置于第二层平面，即用较细小的线划符号和浅淡的色彩表示。教学挂图上的注记应首先选取教科书中提到的名称，其次再补充选取一些对说明区域地理特征有重要意义的名称。注记不宜过多，也不宜过大。注 记过多、过大，势必压盖其他线划符号，影响图面的清晰度。所以，一般不 能要求坐在后排的学生看清图上的注记，只要求注记与其相应符号的大小相 称，教师在近处能够看清楚就可以了。教学挂图形式要美观，因此它的整饰质量具有特别重要的意义。教学挂图的明显性、表现力以及在一定距离内的易读性，都取决于整饰质量。教学 挂图的色彩应鲜明而协调，线划符号应能明确地表示出处于不同层面的内 容。对于外图廓的作用也不应忽视，在教学挂图上采取宽阔的外图廓有助于 把学生的注意力集中在地图的内容上。　　　　　　　　　　二、教学挂图的编绘 课堂教学常用的大挂图有两种：一种是由专门的制图机构编绘和出版的；另一种是教师自己绘制的。教师经常需要自制教学挂图，这是因为专门制图机构只能提供最基本的图种，同时，教师对于教学中运用哪些地图，以 及如何运用，常有自己的见解，因此需要自己编绘一些地图。自制的教学挂图，一般都是专题地图，它的内容可分为底图内容和专题内容两部分。 底图的作用在于标明制图区域的范围和专题要素的分布位置。标明制图区域范围的是境界线；标明地理现象绝对位置的是经纬线；标明事物相对位 置的主要是河流、湖泊和居民点。因此底图内容需要有经纬线、境界线和足 以帮助判明事物相对位置的河、湖以及居民点等。至于其他地理要素，例如 交通线、地形等要素，则由地图的主题来决定。　　教学挂图上的经纬网格不必太密，它不是地图的重要内容，一般用细线 表示。河流、湖泊和居民点等的选取，要以能把制图范围内最主要的、起控 制作用的表示出来，而又不影响专题要素的表示为原则。专题要素部分，根 据教学的需要选取。　　编绘教学挂图可分两个主要步骤，即挂图的编制和挂图的整饰。编制是 指通过一系列的工作完成用铅笔画出来的手稿图；整饰是指用各种绘图工具 和颜色把整个手稿图画成清晰、整洁而美观的挂图。（一）挂图的编制 编制一幅教学挂图的手稿图，需要经过收集资料和设计、绘制底图、编绘专题内容等几个过程。　　1.收集资料和设计针对自编挂图的需要，收集有关资料，包括制图区域 的各种挂图、地图册和教科书插图，各种报刊上的有关资料。通常以教科书 插图和同一地区的教学挂图及一般挂图作为主要资料。例如要编制一幅我国 陆上交通分布图，可以利用正式出版的我国政区挂图作为主要资料，同时收 集报刊上登载的新通行的陆上交通资料加以补充。资料收集齐全后，即可进行设计，确定采用什么方法表示专题现象，如果要显示数量差异时，则应考虑分成几个等级，如何分级；确定表示专题现 象的符号图形、大小和颜色；选取哪些底图要素等等。将设计的结果在小型 的空白图上绘成样图，以便检查设计是否合理、恰当。最好再写一个简要的 设计书，说明编制的步骤和整饰时的作业程序。设计时要把图例表、比例尺、图名、各种要素的注记等安排在图面的恰当位置处。安排图例表时，要把表示专题内容的各种符号及其说明，按大小 和排列的顺序用铅笔画在图例框中。图名和注记要按字体的大小画出方框。2.绘制底图自制教学挂图的底图，一般是描绘或放大现有地图中所需要的地理要素而成。如果现有的地图与自制教学挂图的比例尺相同，则可以在 透明描图桌上描绘。如果现有的地图比例尺较小，则需要进行放大。现有地 图比例尺与准备自制的挂图比例尺愈接近，放大的效果愈好。放大地图的方 法有以下几种：　　（1）网格法这是一种不需要特殊设备的最简单的方法。首先在选用的原 图上用铅笔画出适当密度的网格，同时在图纸上按照所需放大的比例，画出 数目相同的网格，并把原图与图纸上的网格依次编号，然后把原图上各格内 的线划和符号，根据需要在绘图纸的相应网格内描绘出来（图 7-1），就构 成了放大的地图。　　网格的密度取决于地图内容的复杂程度和要求的精确程度。内容复杂， 精度要求较高，则网格密度应大些：如果精度要求不高，则网格的密度可以 小些，但要以便于转绘为原则。　　在每个网格内转绘地理事物时，首先应确定其与网格边的交点，然后在 网格内标定地理事物特征点的位置，根据这些已知点描绘地理事物。　　　　应用网格法放大地图时，采用比例规可以节省时间和提高精度。比例规 由两片等长的金属片组成（图 7-2），其上下两方各有两只针脚，中有轴钮 可以沿滑槽移动。比例规张开时，由此可知，移动 O 点就可以调节 ab 与 AB 的比例。在比例规的滑槽旁有刻度，用以指示这种比例关系。ab Oa Ob? ?AB OA OB　　使用比例规放大地图时，将 O 点置于符合放大比例的位置上，用跨度小 的一端从原图上量出网格边上的交点，然后用跨度大的一端转移到绘图纸的 相应网格边上。位于网格中间的特征点，可以由网格的两个顶点用交会法确 定其位置。　　如果原图的经纬线网格中的经线或纬线是直线，例如圆柱投影、圆锥投 影或伪圆柱投影，在放大这种地图时，可以先放大经纬线网格，然后按照经 纬线网格转绘地理要素。放大经纬线网格的方法是：先在图纸上按放大比例 画出内图廓；如果原图上的经线为直线，则把原图南、北图廓上各经线的所 在点转移到图纸的南、北图廓上，用直尺连接相同经度的点画出各条经线； 再在各条经线上确定各条纬线与该经线的交点位置，连结相同纬度的点，画 出各条纬线。如果原图上的纬线是直线，则需先在东、西内图廓上确定各条 纬线的位置，连结相同纬度的各点画出各条纬线；再在各条纬线上确定各条 经线与该纬线的交点位置，连结同经度的各点，画出各条经线。　　此外，在已经画好了的底图上，如果局部地区需要补充新资料，而这些 资料又是在另一种不同投影的地图上时，可根据两张图上共有的一些控制点（例如居民点）组成的网格来转绘。例如图 7-3 是由六个居民点组成四个连续的三角形，将每个三角形又进行加密，而后根据相应的梯形转绘水系的例 子。（2）缩放仪法缩放仪虽有不同的式样，但它们放大（或缩小）的原理是相同的，都是根据相似形的对应边成比例关系制成的。　　图 7-4 是一种悬式缩放仪，系由四条金属杆组成的一个可以活动的平行 四边形，其中除 PC 杆外，其他 PE、BD、Ca 三个杆上都刻有毫米分划。在 B、 A、D 附装的小套杆处附有指标，并有制动和微动螺旋，使 BD 杆可以沿 PE 和Ca 杆平行移动。BD 杆上装有描针 A，可沿杆移动，使描针对准杆上某一分划。在 Ca 杆末端装有铅笔 a。P 点为极点，固定在支架上。支架的顶端有两根细 铁丝，用以悬平缩放仪的金属杆。放大地图时，将原图放在描针 A 下，绘图 纸放在铅笔 a 下，手持描针使其沿原图上的线划行进，在 a 处的铅笔就随描 针而移动，在绘图纸上画出放大的图形。由铅笔到描针有一条线相连，利用 这条线控制铅笔，使其在需要绘图时能于纸上自由滑动，不需要绘图时则抬 起。　　使用缩放仪时，必须使 BD 杆平行于 PC 杆；并且使 A 位于 Pa 直线上。为 此，需要移动 B、A、D 三处的小套杆，使其都准确地位于要求放大的比例分 划线上。下面讲怎样确定 B、A、D 三处小套杆的位置。由图 7-5 可知，PC∥BD，PC=BD，PB=CD，A 位于 Pa 直线上，因而△PAB∽△PaC，故PA PB BABA CD? ? ? ?Pa CaPC BD Ca假如 A 点移动到 A’处，a 点移动到 a’处，则AA'aa'BA CD? ?BD Ca这就是缩放的比例，根据缩放的比例，可以求出 B、A、D 三点所应在的位置。 上式可写成AA'BA ?PCaa'式中 BA（即所谓缩放仪的位置）的长度就是 A 处小套杆应指的分划处，PC为缩放仪的杆长， AA' 是原图上的直线长度与放大后相应的直线长度之比。aa'
例如，缩放仪杆长 960 毫米，原图比例尺为 1∶300 万，放大为 1∶150 万，求缩放仪的位置。1BA ?
3000000 * 960mm ? 480mm11500000即当放大的比例为 2 时，B、A、D 三处的指标均应在 480 毫米分划处。　　利用缩放仪也可以把原图缩小。缩小时则要把描针和铅笔、原图和绘图 纸互相调换位置。（3）幻灯放大法在放大倍数较大而要求精度不高时常采用这种方法。图7-6 为一种反射式幻灯机，它可以直接把书刊上的地图放映出来。光线照射 放在 C 处的地图，通过倾斜 45°的平面镜（E），折向镜头（F），然后放映 到远处固定于墙壁的绘图纸上，用铅笔把绘图纸上的图形描绘下来，就成为 放大了的地图。地图放大的倍数是放大后图形的长度与原图长度之比。　　3.编绘专题内容需要绘制在挂图上的专题内容有两种情况。一种是在选 作底图的地图资料上具有这种专题要素时，可以从原图上将其选取出来作为 挂图的主题加以突出显示。例如前面提到的，利用我国政区图作为编制陆上 交通图的底图资料时，就可以将政区图上原有的陆上交通线，在绘制底图的 同时画出来。另一种是专题内容不在底图上，而在其他地图上，或是利用统 计资料整理出来的成果，则要设法把它们转绘到底图上去。如果是定位符号， 例如工业中心点，则在绘制底图时，即把这些工业中心的居民点位置在底图 上标出；如果是线状符号，则在底图上确定线条转折点的位置，然后连接成 线；如果是面状分布的专题现象，其分布范围是由封闭曲线构成的，则可按 照转绘线状符号的方法进行。转绘转折点时可以用网格法进行，即以几个居 民点或经纬线网作为控制，用比例规或直尺转绘，也可用目估法进行。专题要素的位置确定以后，即可按设计的符号尺寸绘制。（二）挂图的整饰 整饰原稿图，要先着底色，然后画各种符号，书写注记，最后画图廓。　　在地图上大面积普染颜色，一般多采用水彩颜料。着色之前，先用清水 润湿需要着色的区域，待稍干后再行着色，这样可以使图面色彩比较均匀。 着色时，从区域的左上角开始，沿着上方的边缘向右轻轻移动彩笔，到右边 界限后，彩笔不要停顿，立即向相反方向移动，如此进行直到下方边缘为止（图 7-7）。着色完毕后，应将图面上多余的颜色赶到狭窄的角落，用干净 毛笔将其吸去。如果需要较浓的颜色，最好用相同的淡色分几次普染，即涂 完一次，晾干后，再涂下一次，直到颜色达到要求为止。　　清绘底图要素时，一般是先画河流，然后画居民点、交通线和表示制图 区域范围的边界线。　　在一般小比例尺地图上，居民点多用不同形式的空心圆圈表示。在教学 挂图上，若采用实心小圆作为居民地的符号，则更便于在远距离辨清。　　为了明确地表现出制图区域的范围，可以在制图区域的边界线外缘画上 由深到浅的几条色带，或是把制图区与非制图区普染两种不同的底色加以区 分。选用普染底色时，应该注意，制图区的底色要浅淡，非制图区不宜采用 过于明快、艳丽的色彩，以免喧宾夺主。如果专题内容多，符号比较稠密， 或者符号的颜色多样，则制图区内以不染底色为好。　　用广告颜料绘画专题内容的线划和符号，比较醒目突出。如果符号间有 重叠部分，上层符号的边缘往往需要留出一线空白。对于图例表中的各种彩 色符号，必须在画相应的专题内容时同时着色，以保证图例表中各种符号的 颜色与地图中相应的颜色一致。注记要注意工整。外图廓是用来装饰地图的，应使其美观大方。第三节 我国教学地图集评介一、教学地图集（一）《中国自然地理图集》 中国地图出版社出版的《中国自然地理图集》是一本综合性区域自然地理图集，主要供高等学校地理专业学习《中国自然地理》使用，也可供地理 教师和有关科学工作者学习和研究中国自然地理时参考。　　图集由序图、全国总图、分区图和附录四部分组成。全国总图和分区图 为图集的基本图幅（总图占 42.7％，分区图占 47.3％）。图集总计有地图314 幅，剖面图 54 幅，统计图表 70 种，素描画片 42 幅，照片 32 幅。通过 这些内容的配合，比较全面系统地显示了我国各种自然地理要素的分布规 律、相互联系和各个区域的自然地理特征，基本上反映了我国利用、改造自 然的成就和科研成果。　　序图包括中国在世界上的位置、中国政区、中国土地利用类型图，着重 表示我国在世界自然带中的位置和海陆影响，我国土地资源利用现状和全国 自然保护区的分布。全国总图，分为地貌地质和矿藏、海洋、气候、陆地水、土壤生物和自然区划 6 个图组，每一图组按照自然要素分为若干单元，每个单元有地图、 图表和统计资料。在这部分图中，除了反映地学中与“中国自然地理”有关 的各分支学科近年来的研究成果外，还比较系统地吸收了各分支学科不同阶 段的代表性作品，反映了不同学派的研究成果，给读者提供了系统的可作比 较的图面资料。分区图分为 8 个图组，每一图组开始是一幅普通地理图，全面地反映区域地理特征，然后按自然要素划分为若干单元，每一单元包括与主题有关的 地图、小区域典型图、剖面图、图片、统计资料等。由于各区域的地理特点 不同，因此每个单元的图幅和图幅内容并不完全一样。图集选用的基本比例尺共 16 种，最大比例尺为 1∶12 万，最小比例尺为1∶9000 万。图幅之间比例成简单的倍数，符合教学用图集的系统性和可比 性。图集选用的投影比较适宜，在主要图幅上注明了投影名称、标准纬线或 投影中心，在附录中还对该图集所使用的投影作了简明介绍，这对教学是很 必要的。总之，这本图集内容比较丰富，资料比较详实，区域特征比较明显，表示方法多样，比较活泼，是我国目前正式出版的第一本比较系统的中国自然 地理教学图集。内容不仅符合高等学校《中国自然地理》教学需要，而且具 有一定的完整性和独立性，可作为一般参考读物。（二）《中学教师地图集》 由中国地图出版社负责编辑出版的《中学教师地图集》，是一部区域性、综合性的教学参考地图集，主要供中等学校地理教师备课、自学和进修时使 用，并适当兼顾高等师范院校地理系的学生参考。本图集为避免成图周期过长，满足读者急需，分为《中国地图分册》、《世界地图分册》、《专题地图分册》陆续出版，现已出版了《中国地图分 册》。《中国地图分册》由全国专题总图、分区普通地图、分区经济地图和文字说明四部分组成。全国专题总图，包括地质地貌、气候、水文、土壤、地 表覆盖、农作物、水产资源、政区、人口民族、农业区划、交通等方面一些 基础知识的图幅和图表；分区普通地图，按现行中学《中国地理》教材的分 区进行分幅，概括表示区域的地理特征，各分区图的经济发达地区均附有典 型地区的扩大图，所有分区普通地图均注有投影名和标准纬线，同时还比较 详细地表示了主要矿产地和名胜古迹点；分区经济地图，是以综合经济图的 图型表示，突出表示了农业组合类型和工业部门的分布；文字说明部分，是 地图内容的补充，比较系统地列出了对教学有参考价值的地理数据和基础资 料。　　总之，《中学教师地图集》是一部内容丰富、表现形式多样、具有较强 实用性的图集。　　　　　　　　　　　二、教学地图册 我国出版的中学用《中国地图册》、《世界地图册》和《高级中学地图册》，以教材内容为主要依据，编制了大量配合地理教学的各类地图、示意图和景观图，在图目选择、图幅内容的编排顺序方面与教材的体系结构基本 一致，在内容取舍和表示方法方面也尽量考虑到学生的需要和接受能力。（一）《中国地图册》　　《中国地图册》共包括三部分内容：地球知识，地图知识和中国地图。 地球知识是配合课本“地球”一章的内容，编绘了一组有关的地图、剖 面图、示意图、图解图和景观图，使学生通过具体的形象了解地球的形状、 大小和内部构造，经度、纬度和时区的划分，夏至光照、冬至光照和地球上五带的划分。　　地图知识一组图的安排，可以使学生形象而生动地了解从球面转移到平 面必然产生变形；在图幅相同的条件下，比例尺愈大，图上表示的地面范围 愈小，地图内容愈详细；比例尺愈小，图上表示的地面范围愈大，地图内容 愈简略、概括，从而对地图投影的变形和地图概括有一个初步的概念。用景 观图与地图符号相对照、分层设色地形图与地形剖面图相对照的方法来说明 符号和高度表的意义，使抽象的符号，变为生动的地理景象，易于被学生所 理解。地图册中的各种符号，用不同的图形、大小和颜色加以区分，同时又保持了同类符号具有的系统，这就可以在图上显示出各种地理事物间的相互关 系，同时也能确定它们在幅员分布范围内总的规律性。　　中国地图按先总图后分区图的顺序排列，与课本先总论后分论的编排相 呼应，很多图幅内配置了附图、附表、景观图和建设成就图，使图面丰富多 采、生动活泼。总图部分安排了政区和交通、人口和民族、地形、气候、水 系、土地利用、农业、工业和矿产等图。为了突出主题，使读图时不分散注 意力，总图部分除政区、地形和水系图外，均采取只绘主区、省略邻区的表 现方法，图面效果较好。分区地图基本上按照课本中的八大分区划分图幅， 只有北部内陆两区一省，由于东西延伸很长，分为《内蒙古》和《宁、甘》 两幅。每幅分区图均附有《本图在祖国的位置》，这不仅突出各区的方位和 相关位置，而且可以从整体上了解局部。分区图中加绘了主要矿产符号，另 外还附有《农业及土地利用》图，密切配合教材中利用自然、改造自然、发　　展生产的内容。（二）《世界地图册》　　《世界地图册》配合教材，安排了世界地形、气候类型和洋流、政区、 人口、人种等总图，以及分洲、洲内各部分、主要国家地图和大洋地图，大 洲图中附有气候图，一些大洲和洲内各部分的图中附有工农业图，大洋图中 附有航海线图。从全球到大洲、大洋，从洲内各部分到主要国家，做到了整 体和局部相结合，主图与附图相配合，效果较好。（三）《高级中学地图册》（十六开本）　　中国地图出版社 1988 年出版的《高级中学地图册》，是一本紧密配合教 材内容的复习参考图册，编排了地球的宇宙环境、遥感与地图、人类的自然 环境、人类的社会环境、人类和环境等五部分内容。　　地球的宇宙环境一组图，从宇宙的天体系统到地球运动及地理意义，以 星图、天体投影图、天体系统示意图、太阳结构图、太阳和九大行星比较图、 月球正面图、月球背面图、月相成因图、日月食成因图等，由远及近生动形 象地向学生展现了地球的宇宙环境，明确了地球在宇宙中位置。　　遥感和地图一组图，通过介绍遥感技术，使学生从图上浏览太空之后， 比较自然地将视线拉到地球的外层空间，站在地球之外观察地球的形状。在 了解地球形状的基础上，用两组投影示意图简明介绍了由球面到图面经过投 影转换的道理。当学生了解地图投影之后，又以图表的形式，简明形象地介 绍了专题地图常用的几种表示方法。人类和自然环境一组图，采取由高空到地下，按大气圈、水圈、岩石圈、生物圈的顺序，以地图、图表及各种示意图，系统地介绍了人类生存的自然 地理环境各要素。人类和社会环境一组图，通过地图和图表向学生展现了全球的自然资源分布及其利用状况，世界各国的工农业生产布局，人口迅速增长并逐渐向城 市集中的趋势。人类和环境一组图，通过地图、图表和文字说明，形象具体地向学生展示了人类活动对生态环境的影响，使学生能够清楚认识到当今强调保护人类 生存环境的重要性。这本图册每幅图下面都配合教材，列出一组供学生复习参考用的思考题，给学生阅读图册提供了明确的目的性。 因此《高级中学地图集》（十六开本）是一本很好的紧密配合课堂教学的参考图册。　　上述我国出版的教学用地图集，在教学上发挥了重大作用，成为各级学 生学习新知识不可缺少的工具，受到广大师生的欢迎。同时希望它能进一步 提高质量，丰富内容，用更加活泼的形式，增加对广大师生的吸引力。
［实习］教学挂图编绘 一、目的要求掌握教学挂图的编制方法与程序。二、方法（一）地图设计。1.搜集资料；
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