中级职称考试(地图制图与地理信息系统)2014大纲知识点汇总(全)

《地图制图与地理信息系统专业课》

（2014年）

目 录

第一部分 专业基础知识 ............................................................................................................... 1

一、地图制图 ................................................................................................................... 1 二、地理信息工程 ......................................................................................................... 15 第二部分 专业理论知识 ..................................................................................................... 27

一、测绘基准 ................................................................................................................. 27 二、数学基础 ................................................................................................................. 30 三、地图的可视化理论与基本方法 ............................................................................. 36 四、制图综合的基本理论 ............................................................................................. 36 五、地图与地理信息系统、遥感信息系统的关系 ..................................................... 36 六、元数据的概念 ......................................................................................................... 37 七、空间数据库质量与精度 ......................................................................................... 38 八、数据库技术 ............................................................................................................. 39 九、计算机图形学 ......................................................................................................... 50 第三部分 新技术知识 ......................................................................................................... 56

一、计算机制图技术 ..................................................................................................... 56 二、GIS新技术 ............................................................................................................. 60 三、遥感新技术 ............................................................................................................. 63 第四部分 行业法规及知识产权保护 ................................................................................. 67

一、测绘行业法规 ......................................................................................................... 67 二、技术标准（重点掌握技术标准的基本规定和要求） ......................................... 67 三、知识产权相关知识 ................................................................................................. 68

第一部分 专业基础知识

一、地图制图

1.1 地图的基本知识

1.1.1 地图的定义（掌握）

地图的经典定义：地图是根据一定的数学法则，将地球（或其他星体）上的自然和人文现象，使用地图语言，通过制图综合，缩小反映在平面上，反映各种现象的空间分布、组合、联系、数量和质量特征及其在时间中的发展变化。

如普通地图、专题地图、各种比例尺地形图、影像地图、立体地图等。现代地图已出现有缩微地图、数字地图、电子地图、全息像片等新品种。 1.1.2 地图基本特征（掌握） 地图的特征包括：

(1)由于特殊的数学法则而产生的可量测性； (2)由于使用符号表象事物而产生的直观性； (3)由于制图综合而产生的一览性。 1.1.3 地图的基本功能（掌握） 《地图学》P5

地图可以使人们拓展正常的视野范围，用于记录、计算、显示、分析地理事物的空间关系，将读者感兴趣的广大区域收入视野。

在国民经济建设，国防建设，科学、文化方面，划定国界，旅游指南，查询资料，总结汇报的工具，等等。

国民经济建设方面：

? 用于资源的勘测、规划、设计和开发；

? 作为各级政府机构和工农业管理部门规划和管理的工具； ? 用于各种工程建设的勘察、设计和施工； ? 航海和航空等其他领域。 国防建设方面：

? 应用到国防工程的规划、设计和施工； ? 军事训练和演习；

? 战术作业、作战指挥和战略研究等； ? 卫星侦查、导弹飞行。 科学、文化方面：

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? 在地学研究中探索地理规律，开拓新的区域，记录科学成果； ? 作为宣传教育的工具。 其他方面：

? 人民生活中作为查询资料的工具； ? 各种文件、报告的附图；

? 划定边界是具有法律意义的附件； ? 旅游指南、天气预报等等。

1.1.4 地图的分类（掌握）

地图分类，就是根据地图的某些特征，把它们分别归纳成一定的种类。分类的方法，通常按其比例尺、内容、用途、制图区域范围和使用形式等特征来划分。

地图按照比例尺大小分为：大比例尺地图（比例尺大于1： 10万）、中比例尺地图（比例尺介于1： 10万～1： 100万之间）和小比例尺地图（比例尺1：100万）。

地图按其内容分为：普通地图和专题地图。①普通地图。是一种通用地图，图上比较全面地描绘一个地区自然地理和社会经济一般特征的地图。其表示内容有：水系、居民地、道路网、地貌、土壤、植被、境界线以及经济现象、文化标志等。普通地图又分为地形图和一览图。地形图，其比例尺大于1：100万，它的突出的特点：详细而精确，投影变形小，可以在图上进行量测。它是国家经济建设、国防建设和军队作战、训练的重要地形资料。这种图一般是实测的或根据实测图编绘的。②专题地图。又称“专门地图”或“主题地图”，是以普通地图为底图，着重表示某种或几种要素的地图，适用于某一专业部门的专门需要。专题地图通常分为：自然地图、人口图、经济图、政治图、文化图、历史图等。

地图按其用途分为通用地图和专用地图：参考图、教学图、地形图、航空图、海图、海岸图、天文图、交通图、旅游图等。

地图按其制图区域范围分为：按自然区划分世界地图、半球图、大洲图、大洋图、大陆地图、自然区域地图等；按行政区分国家（地区）地图、省区地图、市县图等；还可以按经济区划分。

地图按其使用方式分为：挂图、桌面用图、地图集（册）、野外用图等。

地图按存储介质分类：纸质地图、胶片地图、丝绸地图、磁介质地图（光盘地图、电子地图）等。

按颜色分为单色地图、彩色地图；

按外形特征分为平面地图、三维立体地图、地球仪； 按感受方式分为视觉地图、触觉（盲人）地图；

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按结构分为单幅地图、系列地图、地图集。

此外，地图按其表现形式还可分为：缩微地图、数字地图、电子地图、影像地图等。 我国称1：1万、1：2.5万、1：5万、1：10万、1：25万、1：50万、1：100万七种比例尺普通地图为国家基本比例尺地形图，按国家测绘局制定的统一技术标准制图(规范、图式)。

1.2 地图的地理要素内容（熟悉）

《地图学》P11

地理要素是地图的主题，普通地图和专题地图上表达地理要素的种类有所区别。 普通地图：普通地图上的地理要素是地球表面上最基本的自然和人文要素，分为水系、地貌、土质和植被、居民地、交通网、境界线六大要素，此外还表示测量控制点、独立地物、管线与垣栅等要素。这类地图的特点是着重描绘地区轮廓、地面起伏形态、自然状况和人类活动的成果。

专题地图：专题地图上的地理要素分为地理基础要素和主题要素。地理基础要素是为了承载作为主题的专题要素而选绘的同专题要素相关的普通地理要素，他们通常要比同比例尺的普通地图简略，要素种类根据专题要素的需要进行选择，不一定都要包涵普通地图上的要素。主题要素指作为专题地图主题的专题内容，它们通常要使用特殊的表示方法相信描述其数量和质量指标。

其它：

专题地图是以普通地图为地理基础，着重表示制图区域内某一种或几种自然或社会经济现象的地图。这类地图的显著特点是，作为该图主题的专题内容予以详尽表示，其地理基础内容则视主题而异，有选择地表示某些相关要素，因此专题地图的内容是由地理基础和专题要素两部分构成。在地图领域中，专题地图发展得最活跃、最迅速，地图的品种愈来愈多，层出不穷，表示的对象十分广泛，涉及到人类社会的各个领域。根据专题内容的性质，可划分为以自然地理要素为主题内容的自然地理图、以社会经济要素为主题内容的社会经济地图和包容上述两类专题地图之外的各种专题地图的其它专题地图（又称工程技术图）三类；各类又可以分出若干种专题地图。

1.3 地图符号

1.3.1 地图基本图形变量（了解）

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2.8 地理信息系统的应用领域与特点（掌握）

地理信息系统是一种决策支持系统，以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。

地理信息系统具有以下三个方面的特征：

第一、 具有采集、管理、分析和输出多种地理信息的能力，具有空间性和动态性 第二、 由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门

的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成人类难以完成的任务。

第三、 计算机系统的支持是地理信息系统的重要特征，因而使得地理信息系统能快速、

精确、综合地对复杂地地理系统进行空间定位和过程动态分析。

地理信息系统按其应用领域的不同分为以下几类：

? 专题地理信息系统是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定的专门目的服务。

例如，森林动态监测信息系统、水资源管理信息系统、矿业资源信息系统 ? 区域信息系统主要以区域综合研究和全面的信息服务为目标，可以有不同的规模，如国

家级的、地区或省级的、市级和县级等为各级行政区服务的区域信息系统，也可以按自然分区或流域为单位的区域信息系统。

? 地理信息系统工具或地理信息系统外壳：是一组具有图形图象数字化、存储管理、查询

检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。它们是具有普遍性的实用性信息系统，也可以用作GIS教学软件。

城市规划、建设管理，农业气候区划，大气污染监测管理，道路交通管理， 地震灾害和损失估计，地貌，医疗卫生，军事。

2.9 应用地理信息系统设计的内容与程序（掌握）

地理信息系统的设计阶段又划分为总体设计和详细设计，总体设计确定系统的总体结构框架；而详细设计要具体的描述如何具体的实现系统，通常可以依据详细设计的结果进行编码。详细设计包括：详细的算法；数据表示和数据结构；实施的功能和使用数据之间的关系。详细设计的过程，需要采用一些工具，以便对数据、算法进行描述，包括流程图（PAD，problem Analysis Diagram）、盒图（N－S图），伪码等。

在设计阶段，除了设计算法，数据结构等内容外，一个很重要的部分就是界面设计，系统界面是人机交互的接口，包括人如何命令系统以及系统如何向用户提交信息。

2.10 应用型GIS总体设计与分析设计

2.10.1 GIS功能设计（掌握）

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地理信息系统的核心功能包括空间数据的输入、管理、分析以及表现，并且这些功能形成了一个比较完全的数据处理流程。

功能设计又称为系统的总体设计，它的主要任务是根据系统研制的目标来规划系统的规模和确定系统的各个组成部分，并说明它们在整个系统中的作用与相互关系，以及确定系统的硬件配置，规定系统采用的合适技术规范，以保证系统总体目标的实现。因此系统设计包括：数据库设计；硬件配置与选购；软件设计等。

2.10.2 GIS数据库设计（掌握）

数据库设计目的是确定在数据管理系统中存储和检索数据的基本结构，其原则是要隔离数据库管理方案的影响。目前，主要有三种数据管理方法，即文件、关系和面向对象 ? 普通文件管理：提供基本文件处理和分类能力

? 关系型数据库管理系统：建立在关系理论基础，采用多个表管理数据，每个表的结构遵

循一系列“范式”进行规范化 ? 面向对象的数据库管理系统

GIS数据库设计中，主要考虑管理空间几何体数据、时间数据、结构化的非空间属性数据以及非结构化的描述数据。

在地理信息系统实践中，数据库设计是至关重要的一个问题，它直接关系到数据库应用上的方便性和数据共享。一般地，数据库设计包括三方面地内容：数据模型设计、数据库结构和功能设计以及数据建库的工艺流程设计。

2.10.3 GIS系统分析设计（熟悉）

2.10.4 GIS应用模型设计（熟悉）

2.10.5 GIS输入输出设计（掌握）

2.10.6 GIS管理与维护设计（熟悉）

2.11 GIS工具软件的使用与操作（熟悉）

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Esri

Intergraph Mapinfo Geostar MapGIS Citystar

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第二部分 专业理论知识

一、测绘基准

1.1 测绘基准与测绘系统（熟悉）

平面控制网：国家平面控制网是确定地貌地物平面位置的坐标体系，按控制等级和施测精度分为一、二、三、四等网。目前提供使用的国家平面控制网含三角点、导线点共 154348个，构成1954北京坐标系统、1980西安坐标系两套系统。

国家一、二等天文大地网布设示意图

高程控制网：国家高程控制网是确定地貌地物海拔高程的坐标系统，按控制等级和施测精度分为一、二、三、四等网。目前提供使用的1985国家高程系统共有水准点成果114041个，水准路线长度为416619．1公里。

“十五”期间，将在全面规划和做好前期准备工作的基础上，有计划、有步骤地开展高程控制网的新一轮复测工作。

国家一、二等高程控制网布设示意图 国家水准原点（山东青岛）

国家GPS控制网：“2000国家GPS控制网”由国家测绘局布设的高精度GPS A、B级网,总参测绘局布设的GPS 一、二级网，中国地震局、总参测绘局、中国科学院、国家测绘局共建的中国地壳运动观测网组成。该控制网整合了上述三个大型的、有重要影响力的GPS

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观测网的成果，共2609个点。通过联合处理将其归于一个坐标参考框架，形成了紧密的联系体系，可满足现代测量技术对地心坐标的需求，同时为建立我国新一代的地心坐标系统打下了坚实的基础。

2000国家GPS控制网布设示意图

重力基本网：国家重力基本网是确定我国重力加速度数值的坐标体系。重力成果在研究地球形状、精确处理大地测量观测数据、发展空间技术、地球物理、地质勘探、地震、天文、计量和高能物理等方面有着广泛的应用。目前提供使用的2000国家重力基本网包括21个重力基准点和126个重力。

2000国家重力基本网布设示意图

网上找的： 测绘基准：

国家设立和采用全国统一的大地基准、高程基准、深度基准和重力基准，其数据由国务院测绘行政主管部门审核，并与国务院其他有关部门、军队测绘主管部门会商后，报国务院

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批准。 测绘系统：

国家建立全国统一的大地坐标系统、平面坐标系统、高程系统、地心坐标系统和重力测量系统，确定国家大地测量等级和精度以及国家基本比例尺地图的系列和基本精度。具体规范和要求由国务院测绘行政主管部门会同国务院其他有关部门、军队测绘主管部门制定。 在不妨碍国家安全的情况下，确有必要采用国际坐标系统的，必须经国务院测绘行政主管部门会同军队测绘主管部门批准。

1.2 参考系与大地坐标（熟悉）

参考系：（网上找的）

参考系（又称参照系、参考座标）是描述一系统在空间中运动的参考座标系统。 机械运动所研究的是物体的位置变动，而这种位置变动只有相对于特定的物体或者物体系而言才有意义。而这种特定的物体或物体系就叫做参照物，与之相固连的三维空间叫作参照空间。在参照空间内研究物体的运动还需要一组与三维空间相固连的坐标与与之对应的用来确定物体位置的坐标。除此之外，还要有一个用于计时的钟。我们将参照物，参照空间与钟统称参照系。但是通常习惯下只将参照物称为参照系。而参照空间与钟为不特别指出而默认的辅助参照系。

所有地面测量都依法线投影在大小及定位定向最接近于本国或本地区的参考椭球面上，

由于地球表面的不规则性，适合于不同地区的参考椭球的大小、定位和定向都不一样，每个参考椭球都有自己的参数和参考系。 什么是大地坐标系？

大地坐标系是大地测量中以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系。地面点的位置用大地经度、大地纬度和大地高度表示。大地坐标系的确立包括选择一个椭球、对椭球进行定位和确定大地起算数据。一个形状、大小和定位、定向都已确定的地球椭球叫参考椭球。参考椭球一旦确定，则标志着大地坐标系已经建立。 大地坐标

在地面上建立一系列相连接的三角形，量取一段精确的距离作为起算边，在这个边的两端点，采用天文观测的方法确定其点位（经度、纬度和方位角），用精密测角仪器测定各三角形的角值，根据起算边的边长和点位，就可以推算出其他各点的坐标。这样推算出的坐标，称为大地坐标。

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二、数学基础

2.1 测量误差概念和误差传播定律（掌握）

测量误差：测量值与真实值之间的差别。 测量精度：误差分布的密集和离散程度 几种常用的精度指标：

（1） 中误差（测量次数有限，真误差是理论值，得不到。一般用中误差代替） 公式：m ＝ [$2]/n 开根号 （误差的平方相加，除以测量次数，然后开根号） （2） 容许误差

M= 2m（中误差的两倍）

（3） 相对误差（绝对误差的绝对值/相应观测值）

例如：丈量两条绳子，一条100m，一条20m，中误差都是＋10mm.,那么两者精度相同吗？不同，用相对误差看：

M相＝|＋10/100000|=1/10000;(100m的绳子) M相＝|＋10/20000|=1/2000;(20m的绳子) 故前者精度比后者高。 误差传播定律：

（1） 概念：阐述观测值中误差与观测值函数中误差之间的关系的定律。 （2） 倍数函数

公式：

如观测值函数为Z = kX,：则中误差关系Mz = kMx (Mx为观测值中误差，Mz

为观测值函数误差)

例如：1：500比例尺地形图中，A、B两点距离Dab ＝ 23.4mm,其中误差为＋

0.2mm,求AB之间的实地距离和中误差。

解：Dab = 500 * 23.4 = 11.7 m 由倍数函数误差传播定律：

Mab = kM = ＋500 * 0.2mm = ＋0.1m 因此：AB间距离为：11.7m ＋0.1m

（3） 和或差的函数Z＝X ＋Y

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公式：Mz2 = Mx2 + My2 Mz = 根号n*M

例1：用长为1的卷尺量距，共量了n段，已知每段中误差都是m，求全长中误差Mz。 解：因为Dz = 1+1+1+!...+1共n个，故

Mz = m*根号n

例2：为求得A，B两点之间水准点的高差，今从A点开始进行水准测量，经n站测完，已知每站高差中误差为m,求AB间高差中误差Mab。

解：Hab = H1+H2 + H3 + H4 +…..(共n站) 故 Mb = m*根号n（n为站数）

因此：对于平坦地方水准测量高差中误差与距离的平方根成正比Mb = m*根号D（D为距离）。对于起伏较大的地区，则用Mb = m*根号n（n为站数）

（4） 线性函数 公式另外手加 （5） 一般函数 郝鹏：

测量数据主要指使用大地测量、GPS、城市测量、摄影测量和其他一些测量方法直接量测所得到的测量对象的空间位置信息。这部分数据质量问题，主要是空间数据的位置误差。空间数据的位置通常以坐标表示，空间数据位置的坐标与其经纬度表示之间存在着某误差因素，由于这种误差因素无法排除，一般也不作为误差考虑。测量方面的误差通常考虑的是系统误差、操作误差和偶然误差。

系统误差的发生与一个确定的系统有关，它受环境因素（如温度、湿度和气压等）、仪器结构与性能以及操作人员技能等方面的因素综合影响而产生。系统误差不能通过重复观测加以检查或消除，只能用数字模型模拟和估计。

操作误差是操作人员在使用设备、读书或记录观测值时，因粗心或操作不当而产生的。应采用各种方法检查和消除操作误差。一般地，操作误差可通过简单的几何关系或代数检查验证其一致性，或通过重复观测检查并消除操作误差。

偶然误差是一种随机性的误差，由一些不可测和不可控的因素引入。这种误差具有一定的特征，如正负误差出现频率相同、大误差少、小误差多等。偶然误差可采用随机模型进行估计和处理。

2.2 地图投影的概念和种类（掌握）

地图投影，就是将椭球面上元素（包括坐标，方位和距离）按一定的数学法则投影到平

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面上。这里所说的法则，可用下面两个方程式概括：x=F1(L,B), Y=F2(L,B)

公式中L,B是椭球面上某点的大地坐标，x,y是该点投影后的平面直角坐标。这里所说的平面，通常也叫投影面。此公式表达了椭球面上一点同投影面上相应点坐标之间的解析关系式，它也叫坐标投影方程，F1和F2称投影函数。根据此公式可以求得相应方向和距离的投影公式，因为两点间的方向和距离均可用两端点坐标的某种函数式表达。由此可见，地图投影主要研究内容就是探讨所需要的投影方法及建立椭球面元素和投影面相应元素之间的解析关系式。 爱华：

概念：要素的空间关系从地球表面到平面地图的转换过程。

种类：地图投影的种类很多，为了学习和研究的方便，应对其进行分类。由于分类的标志不同，分类方法就不同。从使用地图的角度出发，需要了解下述几种分类。

按变形性质地图投影可以分为三类：等角投影、等积投影和任意投影。 1）等角投影

定义为任何点上二微分线段组成的角度投影前后保持不变，亦即投影前后对应的微分面积保持图形相似，故可称为正形投影。投影面上某点的任意两方向线夹角与椭球面上相应两线段夹角相等，即角度变形为零。等角投影在一点上任意方向的长度比都相等，但在不同地点长度比是不同的，即不同地点上的变形椭圆大小不同。 2）等积投影

定义为某一微分面积投影前后保持相等，亦即其面积比为1，即在投影平面上任意一块面积与椭球面上相应的面积相等，即面积变形等于零。 3）等距投影

在任意投影上，长度、面积和角度都有变形，它既不等角又不等积。但是在任意投影中，有一种比较常见的等距投影，定义为沿某一特定方向的距离，投影前后保持不变，即沿着该特定方向长度比为1。在这种投影图上并不是不存在长度变形，它只是在特定方向上没有长度变形。等距投影的面积变形小于等角投影，角度变形小于等积投影。任意投影多用于要求面积变形不大、角度变形也不大的地图，如一般参考用图和教学地图。经过投影后地图上所产生的长度变形、面积变形和角度变形，是相互联系相互影响的。它们之间的关系是：在等积投影上不能保持等角特性，在等角投影上不能保持等积特性；在任意投影上不能保持等角和等积的特性；等积投影的形状变形比较大，等角投影的面积变形比较大。

按构成方法分类：

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地图投影最初建立在透视的几何原理上，它是把椭球面直接透视到平面上，或透视到可展开的曲面上，如圆柱面和圆锥面。圆柱面和圆锥面虽然不是平面，但可以展为平面。这样就得到具有几何意义的方位、圆柱和圆锥投影。随着科学的发展，为了使地图上变形尽量减小，或者为了使地图满足某些特定要求，地图投影就逐渐跳出了原来借助于几何面构成投影的框子，而产生了一系列按照数学条件构成的投影。因此，按照构成方法，可以把地图投影分为两大类：几何投影和非几何投影。 1）几何投影

几何投影是把椭球面上的经纬线网投影到几何面上，然后将几何面展为平面而得到。根据几何面的形状，可以进一步分为下述几类（图4-11）：

（1．1）方位投影：以平面作为投影面，使平面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到平面上而成。

（1．2）圆柱投影：以圆柱面作为投影面，使圆柱面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到圆柱面上，然后将圆柱面展为平面而成。

（1．3）圆锥投影：以圆锥面作为投影面，使圆锥面与球面相切或相割，将球面上的经纬线投影到圆锥面上，然后将圆锥面展为平面而成。这里，我们可将方位投影看作圆锥投影的一种特殊情况，假设当圆锥顶角扩大到180度时，这圆锥面就成为一个平面，再将地球椭球体上的经纬线投影到此平面上。圆柱投影，从几何定义上讲，也是圆锥投影的一个特殊情况，设想圆锥顶点延伸到无穷远时，即成为一个圆柱。 2）非几何投影

不借助几何面，根据某些条件用数学解析法确定球面与平面之间点与点的函数关系。在这类投影中，一般按经纬线形状又分为下述几类：

（2．1）伪方位投影：纬线为同心圆，中央经线为直线，其余的经线均为对称于中央经线的曲线，且相交于纬线的共同圆心。

（2．2）伪圆柱投影：纬线为平行直线，中央经线为直线，其余的经线均为对称于中央经线的曲线。

（2．3）伪圆锥投影：纬线为同心圆弧，中央经线为直线，其余经线均为对称于中央经线的曲线。

（2．4）多圆锥投影：纬线为同周圆弧，其圆心均为于中央经线上，中央经线为直线，其余的经线均为对称于中央经线的曲线。

按照投影面积与地球相割或相切分类 :

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