第四章 制圖綜合

1、制圖綜合 n制圖綜合制圖綜合nGeneralization概括（地圖概括）概括（地圖概括）第一節(jié) 地圖概括概述一、地圖概括的概念和任務(wù)一、地圖概括的概念和任務(wù)不同用途的地圖上，表示地圖是要經(jīng)過選擇的；不同用途的地圖上，表示地圖是要經(jīng)過選擇的；從航空相片到地圖的表示地物要有主次之分；從航空相片到地圖的表示地物要有主次之分；形狀和數(shù)量勢必化簡，才能在有限的圖紙上清晰形狀和數(shù)量勢必化簡，才能在有限的圖紙上清晰表示。表示。 對于空間信息以概括、抽象的形式反映其基本特點(diǎn)和典型對于空間信息以概括、抽象的形式反映其基本特點(diǎn)和典型特征，舍去次要的、非本質(zhì)的事象，此過程叫特征，舍去次要的、非本質(zhì)的事象，此過程叫

2、制圖綜合制圖綜合。概括，就是采取簡單扼要的手段，把空間信息中主要的、概括，就是采取簡單扼要的手段，把空間信息中主要的、本質(zhì)的數(shù)據(jù)提取后聯(lián)系在一起，形成新的概念。本質(zhì)的數(shù)據(jù)提取后聯(lián)系在一起，形成新的概念。地圖在不同用途和比例尺變換過程中勢必刪繁就簡、舍末地圖在不同用途和比例尺變換過程中勢必刪繁就簡、舍末逐本，以求客觀反映地理實(shí)體，逐本，以求客觀反映地理實(shí)體，達(dá)到地圖內(nèi)容詳細(xì)性與清達(dá)到地圖內(nèi)容詳細(xì)性與清晰性的對立統(tǒng)一，幾何精確性與地理適應(yīng)性的對立統(tǒng)一晰性的對立統(tǒng)一，幾何精確性與地理適應(yīng)性的對立統(tǒng)一。 地圖概括的任務(wù)，就是要研究從原始圖稿或數(shù)據(jù)到編制成地圖概括的任務(wù)，就是要研究從原始圖稿或數(shù)據(jù)到編制

3、成各種新地圖時(shí)所采用的概括原則和方法，以實(shí)現(xiàn)原始圖稿各種新地圖時(shí)所采用的概括原則和方法，以實(shí)現(xiàn)原始圖稿到新編地圖內(nèi)容的轉(zhuǎn)換。到新編地圖內(nèi)容的轉(zhuǎn)換。分類和選取是進(jìn)行地圖概括時(shí)主要的手段。分類和選取是進(jìn)行地圖概括時(shí)主要的手段。 傳統(tǒng)方法：主觀性傳統(tǒng)方法：主觀性專家經(jīng)驗(yàn)專家經(jīng)驗(yàn)現(xiàn)代方法：定量化現(xiàn)代方法：定量化機(jī)械、不靈活機(jī)械、不靈活專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)二、二、制約地圖概括的因素對地圖概括產(chǎn)生影響的因素主要有：地圖的用途和主題比例尺地圖區(qū)域特征數(shù)據(jù)質(zhì)量圖解限制。1.地圖的用途和主題 編制地圖的目的與任務(wù)不同，需要在圖面上反映在空間數(shù)據(jù)的廣度和深度也不同，因此地圖的用途是地圖概括的主導(dǎo)因素。行政地圖與教學(xué)掛

4、圖（內(nèi)容和表示方法） 地圖主題決定某要素在圖上的重要程度，因而也影響地圖概括。同一地理要素的選取也受地圖主題的影響。水資源圖與交通圖（水系和居民點(diǎn)的選取）地勢圖、行政圖、經(jīng)濟(jì)地圖（居民點(diǎn)的選?。?.地圖比例尺 地圖比例尺是決定地圖概括數(shù)量特征的主要因素。比例尺限定了制圖區(qū)域的幅面，限制了圖上能表示要素的總量，因而也決定了要素?cái)?shù)量指標(biāo)的選取。 1km2的實(shí)地面積對應(yīng)1：5萬、1：25萬、1：150萬地圖上的圖面面積 地圖比例尺的變更，也制約著圖上地物的質(zhì)量特征。 大比例尺地圖上和小比例尺地圖上的河流特征表達(dá)3.3.制圖區(qū)域的地理特征制圖區(qū)域的地理特征 不同區(qū)域具有景物各異的地理特征。例如我國江南

5、水網(wǎng)地不同區(qū)域具有景物各異的地理特征。例如我國江南水網(wǎng)地區(qū)，由于河網(wǎng)過密，勢必影響其它要素的顯示。因此在制圖區(qū)，由于河網(wǎng)過密，勢必影響其它要素的顯示。因此在制圖規(guī)范中對這些地區(qū)需要限定河網(wǎng)密度規(guī)范中對這些地區(qū)需要限定河網(wǎng)密度, ,一般不表示水井、涵洞。一般不表示水井、涵洞。在我國的西北干旱區(qū)，河流、井、泉附近成為人們生活和生在我國的西北干旱區(qū)，河流、井、泉附近成為人們生活和生產(chǎn)的主要基地，對這些地區(qū)規(guī)定必須表示全部河流、季節(jié)河產(chǎn)的主要基地，對這些地區(qū)規(guī)定必須表示全部河流、季節(jié)河和泉水出露的地點(diǎn)。和泉水出露的地點(diǎn)。 4.數(shù)據(jù)質(zhì)量 地圖概括的過程都是以空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的。數(shù)據(jù)的種類、特點(diǎn)及質(zhì)量都直接

6、影響地圖概括的質(zhì)量。制圖時(shí)若資料收集完備和準(zhǔn)確，則有利于地圖概括方法的選擇。 空間數(shù)據(jù)的形式也會(huì)對地圖概括的過程和方法產(chǎn)生影響，手工制圖時(shí)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)必須改變或創(chuàng)作成草圖以后才能參與編圖。而計(jì)算機(jī)制圖時(shí)，地圖數(shù)據(jù)需要數(shù)字化以后才能進(jìn)行屏幕編輯。 5.圖解限制 地圖的內(nèi)容受符號(hào)的形狀、尺寸、顏色和結(jié)構(gòu)的直接影響，并制約著概括程度和概括方法。 符號(hào)的最小尺寸也決定了地物的選取三、三、實(shí)施地圖概括的四個(gè)步驟地圖概括的步驟，可以歸納為：分類、簡化、夸張、符號(hào)化四個(gè)步驟。1.分類 可定義為空間數(shù)據(jù)的排序、分級(jí)或分群。根據(jù)地理信息的不同，在集合成類的過程中，既有歸并，也有拆分。 一般地說地圖內(nèi)容的分類是依照

7、地物的屬性劃分的，這種劃分由需要及圖解限度而定。定性特征的概括，例如土壤的分類。 分類的另一種方式是分級(jí)，即空間信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，數(shù)據(jù)劃分為數(shù)學(xué)定義的級(jí)別。例如地貌的劃分。 平原：0-100m；丘陵：100-500m；低山：500-1000m 山地：100-3000m；高山：3000m以上2.簡化 可定義為顯示空間數(shù)據(jù)的重要特征，刪棄不重要的細(xì)部。根據(jù)比例尺和目的的不同，包括地理信息的取舍和圖形化簡兩方面。制圖規(guī)范提出了一個(gè)因比例尺變化而設(shè)定的取舍標(biāo)準(zhǔn)，稱為比例尺概括。比例尺變更時(shí)，圖形的形狀也要?jiǎng)h繁就簡。選取符合制圖目的某些內(nèi)容，舍去與目的無關(guān)的某些內(nèi)容或某項(xiàng)中的部分內(nèi)容；選取反映地圖區(qū)域特征

8、的某些內(nèi)容，舍去不反映區(qū)域特征的某些內(nèi)容，或某項(xiàng)中過多的內(nèi)容，有利于地圖使用和區(qū)域特征的顯示，這種選取屬于目的概括。當(dāng)比例尺縮小以后，不是保存零碎地物而是強(qiáng)調(diào)它的地理適應(yīng)性。簡化過程也對圖形內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行化簡，不化簡就會(huì)影響地圖的易讀性。3.夸張 可定義為提高或強(qiáng)調(diào)符號(hào)的重要特征。它與編圖的目的和用途密切相關(guān)，并充分體現(xiàn)在地圖設(shè)計(jì)過程中。地圖從設(shè)計(jì)圖例開始便采用了夸張的方法。（1：100萬地圖上30米公路的寬度表示）在地圖設(shè)計(jì)中，圖形的夸張還應(yīng)符合審美和寓意的需要。（黃河中游托克托至孟津段是峽谷但河流仍按由細(xì)漸粗的方式表達(dá)）4.符號(hào)化就是將空間數(shù)據(jù)通過分類、簡化、夸張等方法所獲得的記號(hào)，根據(jù)其基

9、本特征、相對重要性和相關(guān)位置指定成各種圖形。制作符號(hào)就是使空間數(shù)據(jù)成為可見的圖形。因此，符號(hào)化的過程也就是視覺化的過程。第二節(jié) 地圖概括的基本方法一、一、分類1.層次歸類 地圖上的歸類可分為兩種情況，對于普通普通地圖地圖，制圖部門獨(dú)立的制定圖例、圖式，使普通地圖要素按不同的比例尺納入規(guī)范要求；對于專題地圖專題地圖，遵從該專題的學(xué)科分類。2.數(shù)量分級(jí) 分級(jí)越多，地圖概括的程度越小。3.等級(jí)合并 經(jīng)過層次歸類的空間數(shù)據(jù)，有明確的先后層次順序，隨著比例尺的縮小，按數(shù)據(jù)的質(zhì)量和數(shù)量特征來合并等級(jí)，減小級(jí)數(shù)擴(kuò)大級(jí)差。分類的等級(jí)合并方法是在它適中的位置上（如重心、質(zhì)心等）選擇一個(gè)新點(diǎn)代替這個(gè)分群。 4.降

10、維轉(zhuǎn)換：點(diǎn)狀符號(hào)是一種0維的數(shù)據(jù)，線狀符號(hào)1維和面狀符號(hào)是二維的數(shù)據(jù)，比例尺縮小或同級(jí)比例尺的制圖目的不同時(shí)，運(yùn)用符號(hào)表示數(shù)據(jù)的圖形產(chǎn)生維量的變化，稱圖形圖形等級(jí)轉(zhuǎn)換等級(jí)轉(zhuǎn)換，它對地圖的載負(fù)量影響很大。 5分區(qū)選取 是一種不等精度的選取方法，由于地理位置的差異，在同一圖幅范圍內(nèi)進(jìn)行定額選取是要采用不同的分類標(biāo)準(zhǔn)。 （開方根規(guī)律的x系數(shù)選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)） 集鎮(zhèn)式的居民點(diǎn)集鎮(zhèn)式的居民點(diǎn)散列式的居民點(diǎn)散列式的居民點(diǎn)n二、二、簡化：刪除和圖形化簡。注意區(qū)分分類的本質(zhì)和簡化的本質(zhì)1.刪除的最小尺寸 編圖時(shí)決定空間數(shù)據(jù)取與舍的數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)，是地物在圖上的最小尺寸。刪除的最小尺寸是按照成圖比例尺的縮小原圖進(jìn)行量度

11、的。有時(shí)空間數(shù)據(jù)是否刪除是有條件的，在刪除過程中最小尺寸界限要靈活處理。 2.刪除的指標(biāo)定額 定額指標(biāo)是按成圖上單位面積的選取個(gè)數(shù)確定的。 定額指標(biāo)產(chǎn)生于地圖規(guī)范或根據(jù)開方根規(guī)律的計(jì)算。 例如：1：50萬地形圖規(guī)定稠密地區(qū)居民點(diǎn)的選取定額為130 160個(gè)/100cm2；稀疏地區(qū)居民點(diǎn)的選取定額為70 100個(gè)/100cm2 ，這種點(diǎn)的刪除同樣適用于湖泊群或島嶼群。3.刪除的資格排隊(duì)：按空間數(shù)據(jù)的等級(jí)高低進(jìn)行選取。 劃分?jǐn)?shù)據(jù)的等級(jí)高低有時(shí)是一個(gè)復(fù)雜的問題，例如在選擇水系時(shí)，自然形成了主流、支流、二級(jí)支流、三級(jí)支流等，如果不考慮河流的長度，根據(jù)比例尺縮小情況，會(huì)從三級(jí)支流開始刪除，進(jìn)而刪除二級(jí)支

12、流，如果二級(jí)支流不能全刪，則會(huì)保留長一點(diǎn)的二級(jí)支流等；居民點(diǎn)的選取一般均采取資格排隊(duì)的方式，例如，某區(qū)域地圖需要選取50個(gè)居民點(diǎn)，根據(jù)重要性首先將省會(huì)、縣政府所在地、主要城鎮(zhèn)入選，共占38個(gè)，余下的12個(gè)還要根據(jù)重要性進(jìn)一步選取，一般的規(guī)則：位居水陸交通要道；經(jīng)濟(jì)上做出突出貢獻(xiàn)（華龍鎮(zhèn)）；歷史革命文化勝地（周口店、韶山、延安、西柏坡、十三陵）；地理上的要沖（石家莊、張家口）；照顧地理分布。4.形狀的簡化基本要求是：（1）保持輪廓圖形和彎曲形狀的基本特征；（2）保持彎曲轉(zhuǎn)折點(diǎn)的相對精確度；（3）保持不同地段彎曲程度的對比。 保證形狀具有相似性的簡化方法：按最小尺寸限定彎曲的取舍 編稿地圖上地物輪

13、廓的寬度和深度分別為Wi 和di , Wi=W ,di=d 時(shí)一般應(yīng)選??； Wi=W ,did 或或 Wi=d 時(shí)要考慮形狀特征，或刪除或夸張； WiW ,did 時(shí)一般應(yīng)刪除；按開方根規(guī)律簡化形狀，河流或居民點(diǎn)的平面圖形形狀，可以對它的彎曲數(shù)或轉(zhuǎn)角數(shù)進(jìn)行開方根計(jì)算，然后進(jìn)行化簡，但在不同的地段會(huì)有不同的彎曲數(shù)，開方根的系數(shù)需要進(jìn)行修改以適應(yīng)特征。5.內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡化：空間數(shù)據(jù)構(gòu)成了平面圖形，在簡化過程中應(yīng)保持一定的格局。例如在城市平面圖形中，要考慮城市的功能分區(qū)、城市街區(qū)的方向、街道的密度對比、對外的交通聯(lián)系等進(jìn)行平面圖形的概括。 三、三、夸張 夸張并不是沒有章法的夸大，沒有夸張就不成為地圖符

14、號(hào)。地圖概括時(shí)夸張的方法包括：1.局部夸大 一些有許多微小彎曲的河流，如果按比例尺機(jī)械的化簡，這些彎曲將被全部刪除，多彎曲河流將變成筆直的河段，反而歪曲了河流的特征，因此，必須對一些彎曲進(jìn)行局部夸大，其他地理要素概括時(shí)也會(huì)出現(xiàn)類似的情況。 2.位移 為保持地圖上各要素相互關(guān)系的正確對比，當(dāng)主要的要素占據(jù)了準(zhǔn)確的位置以后，相鄰位置的要素不得不局部位移。（符號(hào)都一定的尺寸，而符號(hào)之間又必須保持不小于0.2毫米的距離） 3.合并 合并同類地物的碎部，以反映地物的主要結(jié)構(gòu)特征。合并與刪除是相輔相成的。 4.分割 這種方法主要存在于不太重要的面狀圖形的拆分。例如林間的防火道和魚塘的堤埂，采取將面積圖形適

15、當(dāng)示意性分割的方式有利于地物特征的表達(dá)。 第三節(jié) 地圖概括的數(shù)量分析方法一、一、地圖概括的數(shù)量分析方法隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，地圖概括的數(shù)量分析應(yīng)用了現(xiàn)代數(shù)學(xué)的方法，從而進(jìn)一步的揭示了地圖概括的規(guī)律，提供了分類的數(shù)量指標(biāo)，指導(dǎo)了制圖作業(yè)。數(shù)量分析的結(jié)果，要求所確定的模式能達(dá)到：（1）反映制圖空間數(shù)據(jù)的類型及其區(qū)域差異；（2）反映空間數(shù)據(jù)與比例尺逐級(jí)變換后的數(shù)據(jù)密度相適應(yīng)；（3）反映空間數(shù)據(jù)的精度。幾種數(shù)量分析方法：圖解計(jì)算法、等比數(shù)列法、區(qū)域指標(biāo)法、回歸分析法和開方根規(guī)律。1.圖解計(jì)算法它是一種以地圖符號(hào)的面積載負(fù)量確定符號(hào)選取數(shù)量指標(biāo)的方法。這種方法一般用于確定居民點(diǎn)選取數(shù)額。居民點(diǎn)的面積載負(fù)量

16、s由兩部分組成，即居民點(diǎn)符號(hào)的面積q和居民點(diǎn)注記的面積p。 s=n*(q+p) n每平方厘米的居民點(diǎn)個(gè)數(shù)；s無量綱。 q=r2; p=3.5d2 (漢字地名平均由3個(gè)字組成，字間隔占0.5個(gè)字寬) n衡量一個(gè)地區(qū)居民點(diǎn)面積載負(fù)量，100mm2內(nèi)居民點(diǎn)所占面積的總和表示： r2222100/ )5 . 3(100/mmdrmmsiii2.等比數(shù)列法 這是蘇聯(lián)學(xué)者鮑羅金提出的用等比數(shù)列確定地圖要素選取的方法。3.區(qū)域指標(biāo)法 小比例尺地圖概括的過程，一般包含兩方面的工作：一是搜集與編輯空間數(shù)據(jù)，主要是原始地圖的鑲嵌和按成圖比例尺縮小。二是搜集制圖區(qū)域內(nèi)的地理資料進(jìn)行研究，配合大比例尺遙感圖像的判讀和

17、量測，確定應(yīng)該描繪的要素是什么類型、什么特征和數(shù)量指標(biāo)，將其編列成圖表和說明，就成區(qū)域指標(biāo)圖。在指標(biāo)圖的規(guī)定下，對原圖進(jìn)行簡化和夸張作業(yè)。4.回歸分析法 地圖概括可以采用相關(guān)分析與回歸分析方法建立地理數(shù)量的選取指標(biāo)。圖上居民點(diǎn)的選取程度，同時(shí)地居民點(diǎn)密度之間存在著相關(guān)關(guān)系。 5.開方根規(guī)律 德國特普費(fèi)爾提出了一種地圖概括的方案，用于解決原始地圖與新編地圖由于比例尺的變換而產(chǎn)生的地物數(shù)量遞減問題。他認(rèn)為：原始地圖與新編地圖兩種比例尺分母之比的開放根，便是新編地圖所應(yīng)選取的地物數(shù)量。即： NB -新編地圖地物數(shù)； NA -原始地圖地物數(shù) MB -新編地圖比例尺分母 MA -原始地圖比例尺分母BAA

18、/MMNN 5571. 0780050000/100087N5.開方根規(guī)律但是，選取的地物的多少，除了與比例尺有關(guān)外，還要受到多種因素的影響，如地物的重要程度、各種用途地圖符號(hào)尺寸不同等。因此，特普費(fèi)爾又在基本公式上增加了符號(hào)尺寸改正系數(shù)C和地物重要性改正系數(shù)D,將公式擴(kuò)展為：BAA/MMNNDC（1）符號(hào)尺寸符合開方根規(guī)律，則有）符號(hào)尺寸符合開方根規(guī)律，則有C1=1BAA/MMNND（2）符號(hào)尺寸不符合開方根規(guī)律，但新地圖與原地圖符號(hào)尺寸相同：）符號(hào)尺寸不符合開方根規(guī)律，但新地圖與原地圖符號(hào)尺寸相同： 線狀地物：線狀地物：2BAA)/M(MNNDBA2/MMC （3）符號(hào)尺寸不符合開方根規(guī)律

19、，新地圖與原地圖符號(hào)尺寸也不相同：）符號(hào)尺寸不符合開方根規(guī)律，新地圖與原地圖符號(hào)尺寸也不相同： 1）原地圖線狀地物符號(hào)尺寸寬為）原地圖線狀地物符號(hào)尺寸寬為SA新地圖尺寸寬為新地圖尺寸寬為SB ：（2）符號(hào)尺寸不符合開方根規(guī)律，但新地圖與原地圖符號(hào)尺寸相同：）符號(hào)尺寸不符合開方根規(guī)律，但新地圖與原地圖符號(hào)尺寸相同： 面狀地物：面狀地物：3BAA)/M(MNND2BA3)/M(MC 2BAABA2)/M(MNN , )/M(MCBABASSDSS2）原地圖面狀地物符號(hào)尺寸寬為）原地圖面狀地物符號(hào)尺寸寬為fA新地圖尺寸寬為新地圖尺寸寬為fB ：3BAA2BA2)/M(MNN ,)/M(MCBABAffDff（2）一般：）一般：地物的重要性改正系數(shù)也有三種情況：地物的重要性改正系數(shù)也有三種情況：（1）很重要：）很重要：)/M(MDAB11D2（3）次要：）次要：)/M(MDBA3簡化表達(dá)的綜合公式特點(diǎn)簡化表達(dá)的綜合公式特點(diǎn) ：直觀表現(xiàn)了地圖概括從重要到一般的選取標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)有序選取等級(jí)