㈠ 地理信息系统 在生产生活中的作用有哪些最好举例说明,越详细越好!
用于全球环境变化动态监测
1.1987年联合国开始实施一项环境计划(UNEP),其中包括建立一个庞大的全球环境变化监测系统(GEMS);
2.全球森林监测和森林生态变化有关项目(1990年对亚马逊地区原始森林的砍伐状况进行了调绘、1991年编制了全球热带雨林分布图);
3.海岸线及海岸带资源与环境动态变化的监测;
4.全球性大气环流形势和海况预报等。
用于自然资源调查与管理
1.在资源调查中,提供区域多条件下的资源统计和数据快速再现,为资源的合理利用、开发和科学管理提供依据;
2.可应用于不同层次和不同领域的资源调查与管理(例农业资源、林业资源、渔业资源)
用于监测、预测
1.借助于遥感(RS)和航测等数据,利用GIS对森林火灾、洪水灾情、环境污染等进行监视,例如,1998年长江流域发生特大洪水灾害期间,制作洪水淹没动态变化趋势影像图,为管理部门提供了有效的决策依据。
2.利用数字统计方法,通过定量分析进行预测。如加拿大金矿带的调查,分析不宜再行开采的存在储量危机的矿山,优选出新的开采矿区,并作出了综合预测图。
用于城市、区域规划和地籍管理
1.GIS技术能进行多要素的分析和管理,可以实施城市和区域的多目标开发和规划,包括总体规划、建设用地适宜性评价、环境质量评价、道路交通规划、公共设施配置等;
2.城市和区域规划研究(研究城市地理信息系统的标准化、城市与区域动态扩展过程中的数据实时获取、城市空间结构的真三维显示、数字城市等);
3.地籍管理(土地调查、登记、统计、评价和使用)。
军事应用
1.反映战场地理环境的空间结构;完成态势图标绘、选择进攻路线、合理配置兵力、选择最佳瞄准点和打击核心、分析爆炸等级、范围、破坏程度、射击诸元等。
2.如海湾战争中,美国利用GIS模拟部队和车辆机动性、估算了化学武器扩散范围、模拟烟雾遮蔽战场的效果、提供水源探测所需点位、评定地形对武器性能的影响,为军事行动提供决策依据。
3.美国陆军测绘工程中心还在工作站上建立了GIS和RS的集成系统,及时地(不超过4小时)将反映战场现状的正射影像图叠加到数字地图上,数据直接送到前线指挥部和五角大楼,为军事决策提供24小时服务。
4.科索沃战争中,利用3S高度集成技术,使打击目标更精准有效。
用于辅助决策
其他
GIS还在金融业、保险业、公共事业、社会治安、运输导航、考古、医疗救护等领域得到了广泛的应用。
㈡ 地理信息系统的功能
GIS的核心问题可归纳为5个方面的内容:位置、条件、变化趋势、模式和模拟(见图1.1)。
图1.1 GIS的核心问题
(1)位置(Locations):即“在某个特定的位置有什么”。一般通过地理对象的位置进行定位,然后利用查询获取性质,例如当前地块名称、所有者、地点、土地利用情况等。位置问题是地学领域最基本的问题,在GIS中反映为空间查询技术。
(2)条件(Conditions):即“什么地方有满足某些条件的地理对象”。根据地理对象的属性信息,通过从预定义的可选项中进行选取,列出条件表达式,进而查找满足该条件的地理对象的空间分布位置,如在屏幕上将满足指定条件的所有对象以高亮度显示等。条件问题是GIS中一种较复杂的查询问题。
(3)趋势(Trends):该类问题需要在综合现有数据的基础上识别已经发生或正在发生变化的地理现象。它要求能够根据现有的历史数据、现状数据等,对现象的变化过程做出分析判断,对过去做出回溯,并能对未来做出预测。例如在研究地形演变问题时,可利用历史的和现有的地形数据对不同历史时期的地形发育情况进行展现,也可进一步对未来地形做出分析预测。
(4)模式(Patterns):即地理对象实体与现象的空间分布间的空间关系问题。第一步:确定模式,一般需要在熟悉现有数据、了解数据间的内在关系的基础上通过长期的观察来确定;第二步:获得报告,说明该事件发生的时间、地点、显示事件发生的系列图件。例如,城市中居住人口分布与不同功能区的分布的关系模式。
(5)模拟(Models):即某个地理位置如果具备某种条件会发生什么问题。是在模式和趋势的基础上,建立因素和现象之间的模型关系,进而发现普遍规律。例如,在对某矿区的突水和地质条件、含水层条件、隔水层条件等关系研究的基础上,对其他矿区进行相关问题研究。一旦发现具有普遍规律,便可建立通用分析模型,并可进行相应的预测和决策。
GIS作为空间信息自动处理及分析系统,其功能遍及“数据采集—数据分析—决策应用”全过程。因此,一个GIS应该具备以下基本功能:
(1)数据采集功能。GIS的第一步就是数据采集,主要用于获取数据。数据采集即通过各种数据采集设备(如GPS、全站仪、经纬仪等)获取现实事物的描述数据,并输入GIS。目前,可用于GIS数据采集的方法与技术很多,最典型的有两类,一是跟踪数字化技术,二是扫描数字化技术。随着扫描技术的发展和广泛应用,后者已经成为GIS数据采集的主要技术。
(2)数据处理。通过GIS数据采集获取的数据为原始数据,其不可避免地存在误差。为尽可能地减小误差,保证数据在逻辑、数值上的完整性和一致性,需要对数据进行格式化、格式转换和概化等一系列的处理工作。数据格式化是指不同数据结构数据间的转换。数据转换包括数据格式转化、数据比例尺的变化等。数据概化包括数据平滑、特征集结等。GIS应该提供强大的、交互式的数据处理功能。
(3)数据存储、组织与管理功能。数据的有效组织与管理是成功建立GIS数据库的关键步骤,也是GIS系统应用成功与否的关键。为了能高效的再现真实环境并进行各种分析,必须按照一定的结构对计算机中的数据进行组织管理。由于空间数据本身具有特定的特征,GIS必须发展自己特有的数据存储、组织和管理功能。目前常用的GIS空间数据组织方法有栅格模型、矢量模型和栅格/矢量混合模型,数据管理模式有面向对象数据管理模式、全关系型数据管理模式和文件-关系数据库混合管理模式等。
(4)空间查询与空间分析功能。空间查询是GIS和其他许多自动化地理数据处理系统应具备的基本功能,空间分析是GIS特有的功能和的核心功能。
GIS可以方便地对地理信息进行检索和查询。虽然通用数据库提供了诸如SQL语言的数据库查询语言,但对GIS而言,需要对其进行补充或改进,进而使之支持空间查询。例如查询穿过一个城市的公路、与某个城市相邻的城市、某高速公路周围6km范围内的居民点等,这些查询问题是GIS所特有的。因此一个功能强大的GIS软件,应该满足常见的空间查询的要求,设计一些空间查询语言。
空间分析是较空间查询更深层次的应用,包括拓扑分析、叠置分析、网络分析、缓冲区分析等。随着GIS应用范围的拓广,GIS的空间分析功能将继续增加和完善。GIS的空间分析可分为3个不同的层次:①空间检索,包括从属性检索空间物体和从空间位置检索属性。②空间拓扑叠加,本质为空间意义上的布尔运算,实现了输入要素属性在空间上的连接(Join)以及要素属性的合并(Union)。③空间模拟分析,该层次的应用研究可以分为3类,即GIS内部的空间模型分析、GIS外部的空间模型分析及混合型的空间模型分析。其中空间模拟分析是GIS应用深化的标志。
(5)数据输出功能。通过图形、表格等方式显示空间数据是GIS项目的必须。作为可视化工具,图形是传递空间数据信息的最有效工具。GIS的主要功能之一就是计算机地图制图,包括地图符号的设计与符号化、图幅整饰、图例与布局地图注记、统计图表制作等项内容。另外GIS软件也应具备驱动打印设备或显示设备的能力,因为对属性数据也要设计报表输出,且这些输出结果需要在打印机、显示器、绘图仪上输出。
图1.2显示了这些功能之间的关系及它们操作(Manipulation)数据的不同表现。
图1.2 GIS功能概述(椭圆)以及它们的表现(矩形)
㈢ 地理信息的特性
地理信息除具备信息的一般特性外,还具备以下独特特性: 客观世界是一个庞大的信息源,随着现代科学技术的发展,特别是借助近代数学,空间科学和计算机科学,人们已能够迅速地采集到地理空间的几何信息,物理信息和人文信息,并适时适地地识别、转换、存储、传输、显示并应用这些信息,使它们进一步为人类服务。
地理信息已经得到了广泛应用,服务于我们的生活、工作中,并带来便利。电子地图、卫星导航、遥感影像,这些地理信息产业链上的新生事物正在创造奇迹,效益已经显现。地理信息系统(GIS)集地球数字化于一身,能装下整个地球的超量信息。目前,全球GIS这一新技术产业的年增长率已达到35%以上。
环境保护是全球范围的问题,人们越来越认识到环境保护的重要性。2000年,国家环保总局与国家测绘局合作开展了中国西部地区生态环境遥感现状调查,在双方实现了数据共享的基础上,利用GIS信息数据编制了《中国西部地区生态环境资源现状遥感调查图集》,并结合有关地貌、气象、降水以及地质、水文资料,对西部地区不同区域耕地、草地沙漠化和水土流失进行了全面分析。2002年,两局再度合作,开展了中国中、东部地区生态环境现状遥感调查,建立了中、东部地区生态环境现状遥感调查综合数据库,从生态环境现状的评价,到变化趋势、荒漠化、水土流失、土地利用和土地覆盖的变化,以及典型地区生态环境走势等,都进行了分析论证,在成果共享的基础上,取得了良好的效益。为了“天更蓝,水更绿”,目前,两个部门正在进一步对遥感、地理信息系统技术应用于全国生态环境保护方面进行长期合作。这就是地理信息的作用! 近期以来,我国多地洪涝灾害肆虐,给北京、重庆、天津等地造成严重的人员伤亡和财产损失。随着洪涝灾害逐渐退去,各地陆续开展灾后修复和重建工作。而抗灾救灾和灾后重建,地理信息技术处处都在发挥着重要作用。
随着世界范围内掀起的数字城市、数字中国、数字地球等数字化建设渐入高潮,日益为人们所熟悉的城市智能交通、市政基础设施管理、突发事件处理、城市环境检测等领域,地理信息产业的重要性逐渐凸显。
2009年4月,胡锦涛总书记在济南考察时强调,“在信息数据处理领域里,在世界上应有我们的一席之地”。而截至目前,我国包括北京、山东、黑龙江、云南、浙江等地正纷纷筹备或在建地理信息产业园,地理信息产业呈现出蓬勃发展的势头。
《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》在继“十一五”规划纲要后,再次提出了“发展地理信息产业”,测绘发展战略研究也将“发展壮大产业”列为测绘今后发展的战略方向之一。
“十一五”期间,我国地理信息产业年增长率超过25%,保持了高速发展态势。到2011年,我国地理信息产业从业单位超过2万家,从业人员超过40万人,总产值接近1500亿元,年均复合增长率达37.47%,一些地理信息技术与产品已达到或接近当前国际先进水平。
最近几年,在“数字中国”和“数字城市”的推波助澜下,我国各个领域几乎都不同程度地在进行地理信息相关的应用系统集成与建设。卫星导航应用与服务也是地理信息集成应用的另一个亮点,呈现出强劲的增长势头。
这种势头从招投标情况可见一斑。数据显示,2012年4月产业招标项目共有238条,1-4月招标项目总数已达到428条,超过2011年全年总量823条的一半还多。
㈣ 地理信息系统的技术特点
地理信息系统 (Geographical Information System)
简述
简单的几句话,是不能解释地理信息系统概念的。这里仅仅是泛泛的介绍。首先,GIS是一种计算机系统,它具备一般计算机系统所具有的功能,如采集、管理、分析和表达数据等功能。其次,GIS处理的数据都和地理信息有着直接间接的关系。地理信息是有关地理实体的性质、特征、运动状态的表征和一切有用的知识,而地理数据则是各种地理特征和现象间关系的符号化表示,包括空间位置、属性特征(简称属性)及时域特征三部分。空间位置数据描述地物或现象所在位置;属性数据有时又称作非空间数据,是属于一定地物或现象、描述其特征的定性或定量指标;时域特征是指地理数据采集或地理现象发生的时刻或时段。由此,可以简单地定义地理信息系统为用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机信息系统。地理信息系统是有关空间数据管理和空间信息分析的计算机系统。依照其应用领域,地理信息系统可分为土地信息系统、资源管理信息系统、地学信息系统等;根据其使用的数据模型,可分为矢量、栅格和混合型信息系统;根据其服务对象,可分为专题信息系统和区域信息系统等等。
与一般的管理信息系统相比,地理信息系统具有以下特征:(1)地理信息系统在分析处理问题中使用了空间数据与属性数据,并通过数据库管理系统将两者联系在一起共同管理、分析和应用,从而提供了认识地理现象的一种新的思维方法;而管理信息系统则只有属性数据库的管理,即使存储了图形,页往往以文件形式等机械形式存储,不能进行有关空间数据的操作,如空间查询、检索、相邻分析等,更无法进行复杂的空间分析。(2)地理信息系统强调空间分析,通过利用空间解析式模型来分析空间数据,地理信息系统的成功应用依赖于空间分析模型的研究与设计。
地理信息系统理解的歧意
目前,对地理信息系统的定义还存在分歧。这种分歧起因于地理信息系统本身诞生历史不长、发展速度很快、应用领域广泛等因素。因此,地理信息系统的定义可能基于系统具备的功能,也可能基于应用或其它方面。 David J.Cowen(1988)在分析现有地理信息系统定义的基础上,将其归结为以下四类:
(l)面向数据处理过程的定义。认为地理信息系统由地理数据的输入、存储、查询、分析与输出等子系统组成。过程定义本身很清楚,强调数据的处理流程,但其外延太广泛,不利于将地理信息系统与其它地理数据自动化处理系统分开。
(2)面向专题应用的定义。在面向过程定义的基础上,按其分析的信息类型来定义地理信息系统,如土地利用信息系统、矿产资源管理信息系统、投资环境评估信息系统、城市交通管理信息系统等。应用定义有助于描述地理信息系统的应用领域范畴。
(3)工具箱定义。这种定义基于软件系统分析的观点,认为地理信息系统包括各种复杂的处理空间数据的计算机程序和各种算法。工具箱定义系统地描述了地理信息系统软件应具备的功能,为软件系统的评价提供了基本的技术指标。
(4)数据库定义。在工具箱定义的基础上,更加强调分析工具和数据库间的联接。一个通用的地理信息系统可看成是许多特殊的空间分析方法与数据管理系统的结合。
另外,从地理信息系统在实际应用中的作用与地位来看,目前对地理信息系统的认识可归纳为三个相互独立又相互关联的观点。一是地图观点,强调地理信息系统作为信息载体与传播媒介的地图功能,认为地理信息系统是一种地图数据处理与显示系统,在此,每个地理数据集可看成是一张地图,通过地图代数实现数据的操作与运算,其结果仍然表现为一张具有新内容的地图。测绘及各种专题地图部门非常重视地理信息系统的快速生产高质量地图的能力。第二种观点称为数据库观点,多为具有计算机科学背景的用户所接纳,强调数据库系统在地理信息系统中的重要地位,认为一个完整的数据库管理系统是任何一个 成功的地理信息系统不可缺少的部分。第三种观点则是分析工具观点,强调地理信息系统的空间分析与模型分析功能,认为地理信息系统是一门空间信息科学。第三种观点普遍地为地理信息系统界所接受,并认为这是区分地理信息系统与其它地理数据自动化处理系统的唯一特征。
综上所述,地理信息系统可定义为:由计算机系统、地理数据和用户组成的,通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析,生成并输出各种地理信息,从而为土地利用、资源管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府各部门行政管理提供新的知识,为工程设计和规划、管理决策服务。
地理信息系统与地图学及电子地图
地图作为记录地理信息的一种图形语言形式,最为古老,久负盛誉。从历史发展看,地理信息系统脱胎于地图,并成为地图信息的又一种新的载体形式,它具有存储、分析、显示和传输的功能,尤其是计算机制图为地图特征的数字表示、操作和显示提供了成套方法,为地理信息系统的图形输出设计提供了技术支持;同时,地图仍是目前地理信息系统的重要数据来源之一。但二者间有着一定的差别:地图强调的是数据分析、符号化与显示,而地理信息系统则注重于信息分析。同时,地图学理论与方法对地理信息系统的发要的影响,并成为地理信息系统发展的根源之一。
地理信息系统与制图系统的关系存在两种看法。其一,计算机辅助制图系统是地理信息系统的一部分;其二,地理信息系统是机助制图系统之上的超结构(Superconstructure)。从地理信息系统的发展过程可以看出,地理信息系统的产生、发展与制图信息系统存在着密切的联系,两者的相通之处是基于空间数据库的空间信息的表达、显示和处理。
从系统组成和功能上,一个地理信息系统拥有机助制图系统的所有组成和功能,并且地理信息系统还有数据处理的功能。但随着电子制图系统(Electronic manning system,EMS)的出现和发展,出现了电子图集。与传统地图集相比,电子地图集有许多新的特征:①声、图文和数据多媒体集成,把图形的直观性、数字的准确性、声音的引导性和亲切感相结合,充分利用了读者的各种感官;②查询检索和分析决策功能,能够支持从地图图形到属性数据和从属性数据到图形的双向检索;③图形动态变化功能,从开窗缩放、创览阅读等基本功能到地图动画功能、多维动画图形模拟等;④具有良好的用户界面,使读者介入地图的生成过程;⑤多级比例尺之间的相互转换,由于计算机屏幕幅面的限制和计算机潜在的计算功能和巨大的存贮能力,要求具有多级比例尺不同程度的制图综合功能。与地理信息系统相比,由于电子制图系统具有电子地图集的功能,因此它所拥有的表达与显示空间信息的功能更强。好的电子制图系统应具有地理信息系统的所有功能,并且具有在电子媒体上应用各种不同的格式来创建、存贮和表达资料信息的能力。
节选自《地理信息系统导论》陈述彭等编着
㈤ 地理信息系统中空间数据有什么特征
空间数据具有三个基本特征:空间特征(定位)、属性特征(非定位)、时间特征(时间尺度)。
1、空间特征。又称几何特征或定位特征,一般以数据坐标表示。
2、属性特征。表示现象的特征,例如变量,分了类和名称。
3、时间特征。指现象或物体随时间的变化。
空间数据是数据的一种特殊类型。它是指凡是带有空间坐标的数据,如建筑设计图、机械设计图和各种地图表示成计算机能够接受的数字形式。
(5)地理信息图中带好什么意思扩展阅读:
用来表示物体的位置、形态、大小分布等各方面的信息,是对现世界中存在的具有定位意义的事物和现象的定量描述。根据在计算机系统中对地图是对现实教想的存储组织、处理方法的不同,以及空间数据本身的几何特征,空间数据又可分为图形数据和图像数据。
数据结构即指数据组织的形式,是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。空间数据是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。数据结构是对数据的一种理解和解释。
不说明数据结构的数据是毫无用处的,不仅用户无法理解,计算机程序也不能正确地处理。对同样一组数据,按不同的数据结构去处理,得到的可能是截然不同的内容。空间数据结构是GIS沟通信息的桥梁,只有充分理解地理信息系统所采用的特定数据结构,才能正确有效的使用系统。
㈥ 与传统地图相比地理信息系统具有哪些优势
与传统地图相比地理信息系统具有优势:
(1)信息量大,使用方便,地理信息系统可提供反映区域状况的各种空间信息,并可建立揭示区域结构特征和发展规律的模型;
(2)功能强大完备,地理信息系统可以提供查询检索、空间分析、修改补充、距离测算等多种功能;
(3)能够进行动态监测和评估预测;
补充:
1、定义:地理信息系统(Geographic Information System或 Geo-Information system,GIS)有时又称为“地学信息系统”。
它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
2、关系:
地理信息系统与遥感、全球定位系统的区别与联系 遥感、全球定位系统与地理信息系统既独立发展又相互促进。
遥感主要用于地理信息数据的获取,全球定位系统主要用于地理信息的空间定位,地理信息系统主要用来对地理信息 数据进行管理、查询、更新、空间分析和应用评价。
㈦ 地图中都有哪些符号分别表示什么意思
http://www.jxcehui.gov.cn/catalog13/index.aspx?id=19
http://bbs.w3china.org/dispbbs.asp?boardID=21&ID=28165
地图知识
一、地图的定义
地图是地球(或星球)在平面上的图形,更确切地说:地图是根据一定的数学法则,将地球(或星球)的自然现象和社会现象通过概括和取舍用符号缩绘在平面上的图形。 且按每一具体地图的用途不同有选择和有说明的显示出若干现象的地理分布和相互联系。地图所表现的是地球的物体和现象在平面上的缩写,但是它不同于地面的写景图、照片或图画,因为它有独特的特性:
1.特殊的数学法则:
我们知道,地球的表面是不可展开的曲面,测制地图时,首先必须将地球表面化算到近似的旋转椭球体上,然后再将旋转椭球体面描绘到平面上,这个过程是用地图投影这个特殊的数学法则来解决的,它是构成地图的基础。
2.特定的符号系统:
编制地图时,要根据一定的图式,按其规定的符号表示出地球表面的一切事物或现象。
3.制图综合的方法:
地图的另一特性是以制图综合的方法来表示内容的。综合包括取舍和概括两种意思。随着地图比例尺的缩小,表示在地图上的各种要素的容量,也随之减少。微小的、次要的可舍去,基本的主要的要留,并着重表示。
二、地图的比例尺
地图是将地球表面按一定的比例缩小后描绘在平面上的图形。因此,要想知道地图上某一段距离在实地上的长度,就必须知实地在地图上缩小的倍数。
地图比例尺的定义:地图上某一段长度与实在相应长度之比。
地图比例尺的表现形式:
1.文字比例尺:它是直接用文字来说明地图与实地上长度的比例关系,如“1厘米代表10公里”。
2.分数式比例尺:分数式比例尺,其分子为图上距离,分母为实地距离。分子与分母为同一单位,且分子为1,如“1:5000”。
3.图解式直线比例尺:地图上比较常见的一种比例尺,它可以不必经过数学计算,可直接在地图上量出相就的实地距离。
4.斜分比例尺:斜分比例尺是纵横两种分划的复合比例尺,故又叫复比例尺,又可称为微分尺。
5.纬线比例尺:上述直线比例尺及斜分比例尺主要用于大中比例尺地图,而在小比例尺(1:100万以下)的地图上,由于投影的关系,使之各纬线(或经线)的长度变形不同,所以不能用一种直线比例尺来概括全图。此时应对每一纬线(或经线)画一个直线比例尺,结合起来叫做纬线比例尺。
地图的一般分类
地图可按内容、比例尺、用途、绘图区域、使用方式、年代等进行分类。
按内容,地图可分为普通地图和专题地图两大类。普通地图指综合反映地面上物体和现象一般特征的地图,内容包括各种自然地理要素(地形、水系、植被等)和社会经济要素(居民点、行政区划、交通线路等)。这类地图可为国家经济、文化、国防建设提供必要的资料,也是绘制专题地图的底图。专题地图,着重表示自然和社会现象的某一种和几种要素。这类地图基本上可以归纳为三种类型,即自然地理图,如气候图、地质图、地震图、土壤图、植被图等;社会经济图,如经济地图、政区图、人口分布图、生产规划图等;历史地图。
按比例尺的大小,地图可分为大、中、小比例尺地图,。比例尺大于或等于10万分之一的地图是大比例尺地图,小于或等于100万分之一的地图是小比例尺地图,大于100万分之一而小于10万分之一的是中比例尺地图。我们教学上所用的地图一般都属于小比例尺地图。如教学挂图、地图册、填充图、课本插图等。
按制图区域分为世界地图、半球图、大洲和大洋图、地区图、省市图、县乡图。
按用途分为军事地图、规划地图、交通图、航海图、旅游地图、教学地图、科学参考地图等。
按使用方式有挂图、桌图、野外用图。
按颜色有单色图和多色图。
按表达形式有线划地图和影像地图。
此外,还有地球仪、块状图、月球图、形星图、星空图,现代地图已出现微缩地图、数字化地图等。
特种地图及其应用
常见地图的品种很多,但一般都是按一定的数学法则,运用符号系统概括地将各种自然或社会经济现象缩小表示在平面上,并以单张或图集的形式展示给人们阅读、使用。它已成为人们日常工作、学习、旅行经常利用的工具,更是研究地理学及相关科学、从事地理教学工作的重要手段。随着科学技术的迅速发展以及多学科的相互渗透,地图从内容到形式,从理论到方法,从编制到应用都随之不断发展,从而也就形成了许多不是常规形式或采用特殊材料复制的地图,如有声地图、数字地图、立体地图(包括立体模型、计算机辅助制作的三维透视图、光栅地图、互补色地图等)、盲文地图、发光地图、非纸质地图(包括塑料地图、丝绸地图、珠光膜地图)等,我们统称其为特种地图。地图大家族中的这些特殊成员丰富和发展了地图学理论,扩大了地图应用的广度和深度,在国民经济建设、国防建设以及日常生活中起着重要的作用。
立体地图
地图一般只表示地面的平面特征。要说明高度分布的特点,必须通过加注高程数据,或者绘制等高线图,或者运用晕渲等方法才可间接表示。而立体地图则可以直接运用目视的方法或借助于仪器设备,观察地形及其它地理要素的立体形态。目前常见的立体地图有好多种,如立体模型、计算机辅助制作的三维透视图、光栅地图、互补色地图等。
立体地形模型
传统的地形模型常用石膏或砂、石、泥土垒成。这种方法和材料延用已久,目前已逐步被塑料压模制作的立体模型所替代。这种新型材料的立体地图轻便、牢固,色彩鲜艳,精度较高,注记清晰,深受欢迎。
计算机辅助制作的三维透视图
这是计算机与传统地图制作相结合的新颖图型。它在对原等高线地形图数字化的基础上,经过绘制三维透视图的自动绘图软件,在绘图机上自动绘制而成,可从不同的透视角度(0°—90°)和方位(0°—360°)上获得同一地区无数个不同的三维透视立体图,方法简便,图形新颖,地形特征明显、突出,但量算精度较差。三维透视图不仅可以表示地形要素,现在更已广泛地运用于各种专题地图。它以平面表示地理现象的地域位置,而以立体的柱形、网格或趋势而等形式表示专题要素,如人口、环境、社会经济要素等的分布特征。
光栅地图
我们可以在一些画册的封面或学生用的直尺图案上看到,有些图像从某个角度观察,是一幅栩栩如生的立体风景画或立体影像,这是光栅立体照片。有些地图也具有这种特征,它是利用双镜头照相机从不同的角度对立体模型的地图或景物进行摄影,然后把这两张影像迭印在一起,得到多组条状像对,再覆盖一张由塑料制成的光栅薄膜通过光栅即可见虚的立体图像。目前由于成像清晰度不够,还受到摄制照片的幅面及工艺所限,只能制作一些较小的表示概貌的地图。
互补色地图
互补色地图是根据地貌形态和地理景观的实际情况,应用人眼的视差现论和红绿互补的原理制成的。当人用双眼同时观察某一地貌形态或地理景观时,它们在左右两眼视网膜上成像的大小、形状和亮度基本相同。由于人的双眼是从两个不同位置和角度观察景物,在左、右两眼视网膜上所成的平面图像的位置存在一个位差,即人眼的视差,它经过大脑视区的加工后,就会形成一个完整的具有立体深度的图像。此时,借助颜色中红、绿是一对互为补色的色彩,将高山、河流、建筑物、风景点等不同的地貌形态和地理景观印刷成红、绿两色相互错开而又迭置的图形,就可得到一张用肉眼看来似乎是杂乱无章,但在红、绿眼镜下却是一幅栩栩如生的立体地图。使用互补色地图时,只要戴上一副特制的红绿互补色眼镜,即一边为红色,一边为绿色。由于红绿镜片的滤色作用,使每一只眼只能看到一种颜色的线条,通过红绿眼睛将具有视差的两张图各自反映到大脑中,就能建立起一个立体的景象。互补色地图由于能生动逼真、色彩醒目地给人展现出立体地形,使人感到活泼、直观,因而在地理教学中,使学生能更直观、更深刻地理解多种地貌形态(如冰川、河谷、岩溶、黄土沟谷、海岸等),也能为旅游者提供更全面、更直观的旅游区域概况。
有声地图
纸张是地理信息的常见载体,尽管通过图型的合理设计以及色彩的科学运用,图面的载负量已经相当可观,但是需要在地图上表示的地理信息量更大,往往受到幅面、比例尺的限制,只能有选择地表示部分信息,且以静态的地理景观及其时空分布特征为主。过分强调提高图面载负量,有时还会适得其反。而增加地图的信息容量,提高应用效果的有效途径之一是改变纸张作为单一的载体形式。于是,就将具有高密度记录信息的磁带加上附加装置与常规地图相结合,形成了“有声地图”。有声地图是根据人的视听处于比例协调的情况下,能够帮助提高识记能力的原理而设计制作的。根据心理物理学研究表明,在人类的感觉器官中,以视觉传递信息最快,听觉次之,如果采用一定的比例混合使用视觉和听觉,在大脑皮层上建立起来的暂时神经联系会不断得到补充、修正、完善,最后形成完整的物像概念。有声地图由普通地图、指控器、检索垫和录放机附加器所组成。指控器是一根由电子线路构成的指示棒,可用来指点地图上的地物符号,并能从磁带中检索出地物符号的说明;检索垫是由尼龙做成的,表面印有能作为地图定位用的许多方格,夹层内具有导电树脂混合胶印成的检索栅格和引出电极;录放机附加器具有记忆、寻址和控制功能,它受检索垫输出的信号控制。有声地图使用时,只要将地图放在检索垫上,并按原来的定位要求定位,当指控器指向地图某一地物符号时,指控器输出的检索信号由检索垫夹层内的栅格通过引出电极进入录放机附加器,并从磁带上检索出相应的解说内容。这样,在观察地图上某一地物符号的同时,也能听到有关该地物的解说。随着时间的延续,视觉注视某一地物符号,听觉却在不断按受新的内容信息,此时,使人处于思想高度集中的状态,有利于提高地图的阅读和应用效果。
数字地图
普通的地图都是印刷在纸上或其它材料上,可以直接进行阅读、量算。而数字地图则是一种把需要表示在地图上的所有信息经过数字化贮存在计算机内不显示图形,使用时则进行有目的处理、分析,然后以图形和其它形式(剖面、过程线等)或直接提供答案数据的方式表示的特种“地图”。它的数据来源于各种遥感图像以及普通地图、专题地图,运用专门的程序将这些信息全部转化为各类数据,可根据用户要求进行分类、组合、计算、处理,然后形成不同比例尺系列的各种新图型。由于数字地图快速、精确、信息量丰富、图型新颖多样,用途日益广泛。如以数字地图形式表示的交通图可以根据需要及时显示所需地区的图形并将比例尺调整至足以分辨的程度,提供不断变化着的详细的道路信息。又如瑞士国家图集,也可将其全部信息存贮在一张特定的46软盘上,供读者在微机上调用、阅读。
盲文地图
专供盲人使用,以大小相同、不同组合的凸形圆点显示地物要素。这在许多国家都有制作,小比例尺的如波兰地图,大比例尺的如美国编制的白宫游览图等。
发光地图
也称夜光地图、荧光地图,是采用特制的彩色油墨和普通印刷方法,将地图内容印在特制的荧光纸上,在黑暗环境下,借助不可见的紫外线连续照射图面,从而清晰地阅读内容。荧光地图种类很多,有荧光地形图、荧光航海航空图及其它地图,广泛运用于夜间军事行动或地下工程使用。
非纸质地图
根据承载地图要素的材料,有塑料(塑料片、塑料布、珠光塑料膜等)、丝绸、涤棉等多种非纸质地图。这些地图一般都具有耐折、耐磨、轻便、不怕水等特点,其中涤棉地图是作为教学挂图的良好材料,愈来愈受到教师的喜爱及采用;塑料地图中的透明聚酯塑料片地图,往往可以作为地图集的第二底图(如制作行政区的塑料片底图,可以覆盖在各种专题地图上,供专业分析)或作为某一专题图的组合(如用塑料片制作点法的人口图,作为覆盖在其它人口图上进行分析)。
地图是一个“大家族”。如果按照地图的功能作介绍,那么随着国民经济的发展及科学技术的进步,还有不少新的品种。所有这些特种地图和我们常见的普通地图、专题地图、影像地图,在各行各业中,特别在科学文化教育事业中发挥着巨大的应用潜力并起着愈来愈重要的作用。
我国古代地图学家——裴秀
裴秀是我国古代一位优秀的地图学家和地理学家,是一位制图体制的革新者,他以自己的研究所得创造性地提出了“制图六体”,这在我国地图史上有着划时代的意义,而且在世界地图史上也占有重要地位。有人把我国的裴秀和欧洲地图学者托勒密(约公元99年—168年)比作古代地图史上东西方相辉映的两颗巨星。
裴秀,字季彦,河东闻喜(今山西省闻喜县)人,生于公元223年(魏文帝黄初四年),卒于公元271年(晋武帝秦始七年),享年48岁。他的祖父裴茂曾做过汉朝尚书令,他的父亲裴潜做过魏国的尚书令。裴秀年幼时聪明好学,《晋书·裴秀传》中说他“博学强记,无文不读”。由于家居宦门,又有才能,所以晋武帝时便官至“司空”,管理国家的户籍土地田亩赋税及地图等事。34岁时随晋文帝司马昭到淮南征伐诸葛诞,给晋文帝出谋献策。诸葛诞平定后裴秀被封为尚书令,又进封鲁阳乡侯,增邑千户。由于这次出证和平时任“司空”职务,他能更多地接触地图资料和考虑地理问题,这为他以后改革地图的绘制方法奠定了基础。
裴秀在行军过程中认直考察军队所经之地,记录地域远近,山川险易、道路曲直等,然后和从前的地图作对比,检查是否有错误;又考证了禹贡所记载的山川、海流、原隰陂泽、古之九州以及晋之十六州及郡国县邑、疆界乡陬、水陆径路等。通过对比论证,裴秀逐步发现当时地图所存在的缺陷。一方面地图所载地名与实际地名不相符。《晋书·裴秀传》载:“以职在地官,以禹贡山川地名从来久远,多有变易,后世说者,或疆牵引,渐以暗味,于是甄摘旧文,疑者则阙,古有名而今无者,皆随事注例,作禹贡地域图十八篇”。可见裴秀在作图时实事求是地记载地名。另一方面当的地图十分粗略。他在禹贡地域图十八篇序言中说:“……今秘书既无古之地图,又无萧何所得,惟汉室舆地及括地杂图,各不设分率,又不考证准望,亦不备载名山大川,虽有粗形,皆不精审,不可依据;或荒外迂诞之言,不合事实,于义无取”。裴秀在总结前人制图经验基础上,创造性地提出了“制图六体”,即绘制地图应遵循的六项准则,为后人绘制地图捍供了一个完整的规范。他说:“制图之体有六焉:一日分率,所以辩广轮之度也;二日准望,所以正彼此之体也;三日道里,所以定所由之数也;四日高下,五日方斜,六日迂直,此三者各因地制宜,所以较夷险之异也。有图象而无分率,则无以审远近之差;有分率而无准望,虽得之于一隅,必失之于他方;有准望而无道里,则施于山海隔绝之地,不能以相通;有道里而无高下、方邪、迂直之校,则径路之数,必与远近之实相违,失准望之正矣。故以六者参而考之。然远近之实,定于分率;彼此之实,定于道里;度数之实,定于高下方邪迂直之算。故虽有峻山巨海之隔、绝域殊方之回、登降诡曲之因,皆可得举而定者。准望之法既正,则曲直远近,无所隐其形也。”这一段话详细地说明了制图六体的内容及其重要性。如果用现在地图学观点看,“分率”即比例尺,用以定距离的远近;“准望”即方位,用来定方向;“道理”即路程远近,用以确定各地实际的位置。此外还有高下(高取下)、方邪(方取斜)、曲直(迂取直),这三项和地面距离有关,要求绘制地图地物之间的距离必须按水平直线距离计算。如果能依据这六项准则,结合实际,因地制宜,地图就能画得准确。否则,缺乏这些要素画出的地图难免会出现距离错误,或方向错误等。除了经纬度不为当时所知外,现在的制图方法在原则上均与裴秀所说的一致。这六项制图原理在1700多年前由裴秀第一次完整全面地总结出来,是一件了不起的事情。
裴秀制图六体的提出离不开劳动人民的智慧,但他的制图理论和研究成果大大超过前人,在中国地图发展史上竖起了一块不可磨灭的丰碑。
专题地图
突出而深入地反映一种或数种要素或现象,即集中表现某种主题内容的地图。主要分为反映自然各要素或现象的自然地图,反映人类社会经济及其他领域事物或现象的社会经济地图(人文地图),以及反映人类与自然关系的环境地图。
㈧ 地理信息系统中地理图层的概念
信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识,是数据、消息中所包含的意义,它不随载体的物理形式的各种改变而改变。信息具有以下特点:客观性、适用性、传输性、共享性。数据是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号,不仅数字是数据,而且文字、符号和图像也是数据。地理信息属于空间信息,它通过经伟网或公路网等建立的地理坐标来实现空间位置的识别。地理信息还具有多维结构的特征,即在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构,而各个专题型实体型之间的联系是通过属性码进行的,这就为地理系统各圈层之间的综合研究提供了可能,也为地理系统多层次的分析和信息的传输与筛选提供了方便。地理信息系统是指专门处理地理空间数据的计算机系统。从外部看表现为计算机软硬件系统;其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型,是一个逻辑缩小的、高度信息化的地理系统。
㈨ 如何用好初中地理教学中的“图示”法
地图是记录和传递地理信息的工具,它是地理知识的一种形象、直观综合的表达,也是地理学科独有的一种语言。地图中包藏了众多的知识点,许多地理特点规律都可通过观察、分析地图得出。地图和地理教学始终相伴,这是地理教学的一大特点,它有培养学生全面发展不可缺少的特殊功能。地图是地理教学中最广泛,最实用的教具。如果教学中地图运用得好,不仅能帮助学生理解,记忆地理知识,而且能帮助学生建立形象思维,提高解决问题的能力,使教学收到事半功倍的效果;同时教会学生通过阅读地图分析、综合、概括、判断、推理,也是对学生能力的培养。在地理教学中如何进行地图教学?,我认为应注意以下几个方面:
一.在教学中培养学生对地图学习的兴趣,培养学生观察地图的积极性 兴趣是学生最好的老师,是发展思维、激发学生主动学习的动力,但是学生的兴趣不是天生的。在学习地理课以前,学生对地图有一些的认识和了解。七年级学生对地图很好奇,如果不加以引导就很快消失了。老师要引导他们,促使他们喜爱地图,对地图产生兴趣,因此老师应适时提出一些能激发学生阅读地图兴趣的问题。在讲地图时老师注意先让学生利用已有的读图知识讨论如何看地图,学生发言很积极,各抒己见;在学生发言的基础上指出不足,讲解地图和一般图画的区别,适时提出地图上的比例尺、图例、注记三个基本要素,并逐一讲解,打好基础。这样不仅激发了学生的兴趣,也提高了学生阅读地图的能力。此外鼓励学生利用节假日郊游,促使学生把地图和地理知识结合起来,使学生感到地图对我们生活的实用性,是我们认识世界的有利工具,也是学习地理知识的得力助手。把地图和地理知识结合起来,也是学习地理的基本方法之一。兴趣的源泉在于知识的应用,在运用知识的过程中体验成就感,没有成就感的兴趣只是好奇,不易持久,所学知识成功的运用使学生对学习充满信心,兴趣十足。
二.教会学生读地图的方法,会读不同类型的地图
学生面对一幅地图,到底怎样去读?首先要使学生熟悉地图的图例。地图图例是千变万化的地理事物的图形符号,它表示的是各种地理事物。学生只有掌握了图例符号,才能识别各种地理事物。图例符号大致分为以下几种:界线符号(如洲界、国界、未定国界、地区界、省界等)、自然地理要素符号(如河流、湖泊、山峰等)、人文地理要素符号(如公路、铁路、航线、水库等)、矿产符号、专题地图的符号(如工业图、农业图等图上的符号)、常见天气符号等。因此应教会学生养成读图先读图例的习惯。其次读图时要注意地图的图名,从而确定地图的类型。根据地图的类型,对地理图像进行全面的分析,提取相关的地理信息, 得出正确的结论。对于不同类型的地图,阅读方法和技巧是有区别的。常见地图的类型大致分为:
1. 地理图表
地理图表是地理知识的载体,是地理教学的直接教具,是地理思维能力培养的最好工具。它能反映地理事物发展和分布的规律性。阅读时,不能只停留在表层的地理信息上,更重要的是从表层的信息获取其内在的联系,找出其规律性。
2. 等值线图
等值线图是反映地理现象、数量分布情况的地图。阅读时,通过观察图上的数据幅度,看疏密情况,看等值线封闭与否,等值线的走向特点。如看等温线图→读出气温约度→各地温差大小→高(低)温中心→分析影响气温分布的主要因素;看等降水量图→读出降水量约数→各地降水量大小→多雨(干旱)中心→分析影响降水量多少的主要因素。 3. 地理分布图 地理分布图所占比重较大,运用较广。对于不同类型的地理分布图,应确定其观察和分析的重点。如看地形图,应重点看地势特点,重要地形单元及其分布以及它们的相互位置关系。如对于某区域的海陆位置,应重点让学生辨认和评析该区域所濒临的海洋、距海远近、位于
大陆的相对位置等。对于某区域的纬度,应着重让学生观察该区域所跨的纬度范围,辨认该区域与特殊纬线的空间关系。
4. 地理示意图
地理示意图旨在用简单形象的图来说明地理事物的确本质属性,演变规律及产生的原因。因此看这类图时,应重点注意各地理要事物之间的相互联系和因果关系。
三. 教学地图时应提出明确的要求,所提出要求要从简单到复杂,
注意运用从分解到综合的认知规律,注意整体与局部的关系
教学中使用的挂图不应该太复杂,内容不要太多,应简单明了,主题突出。读图时一次不宜提出较多的观察目标,初中生的认知能力毕竟有限,在太复杂的地图中寻找有用的信息,干扰因素多,容易分散注意力,影响观察的主要目标,同时,过于复杂的地图,过多的读图目标,也增加了读图难度,容易挫伤学生阅读地图的积极性,教学层次不明显,讲解问题的思路也不清晰。如果讲解的问题较复杂,可用几张内容单一的地图,观察后再逐次叠加综合,以判断不同地理事物的关系。如通过地图分析世界耕地的分布时,可先展示耕地分布图,利用幻灯投影叠加五带分布图,得出:耕地多分布于降水多的湿润地区;投影地形图得出:耕地多分布于平原地区。逐一观察后,再总结出耕地分布的特点。对于一个复杂的地图分解为几个简单明了的地图来观察,学生要读的地理事物突出,有利于循序渐进的有层次的分析问题,也利于老师深入浅出的讲解问题。这样能把一个复杂的问题分解成几个简单的问题解决。学生在不知不觉中提高了学习能力。地图是平面的,展示地表平面信息较容易,也易于阅读。对于地表的立体事物展示较困难,也较复杂,如山地、高原等地形;山高、海深的程度,除了运用符号文字外还要用色彩色调来表达。给学生学习这些知识带来一定的困难,教学不能不加以注意。如读地形图时可以先提问分层设色地图是如何表示地势高低起伏的,山地、高原、平原地形特点及平原、高原、山地在图中对应什么颜色。然后提出世界最长的山系是什么?世界最大的高原是什么?最大的平原地什么?引导学生在地图上一一找出。然后可以归纳南美洲的地形特点。从而在头脑中浮现出知识点与地图相互关联的一幅地图。
建立知识点和地图之间牢固的关系是学习地理的基本方法之一。地理课上不断提出一些地理事物让学生在地图上标出,反复练习,不断得复习巩固,加深印象,知识点与地图的联系才能巩固。
四. 要注意地图之间的相互联系与比较,综合分析地理问题 地理事物和地理要素之间是相互联系和相互影响的,它们不可能孤立地存在。因此在分析问题时,要从多方面、多角度去思考,才能正确认识,把握其实质。反映在地图的阅读上,要注意图与图之间的联系和比较,同时用几幅图来综合分析地理问题。如在学习我国的南方地区和北方地区时,可以把这两个地区的地图进行比较:找出两大地区的位置,主要地形单元,濒临的海洋等,从而让学生得出南方和北方地区的界线是秦岭---淮河一线。通过阅读我国的“一月平均气温分布图”和“年降水量分布图”以及主要农作物种类的分布,学生不难想象出南、北方地区划分的依据。