专题地图含义¶

专题地图是突出地表示一种或几种自然现象和社会经济现象的地图。按内容可分为三大类：自然地图、社会经济地图和其他专题地图。

自然地图表示自然界各种现象的特征、地理分布及其相互关系，如地质图、水文图等；社会经济地图表示各种社会经济现象的特征、地理分布及其相互关系，如人口图、行政区划图等；其他专题地图，指不属于上述二类的专题地图，如航海图、航空图等。

专题地图的内容¶

专题地图的种类很多，但大都是由地理基础和专题内容组成的。地理基础即普通地图上的一部分内容要素，如经纬网、水系、居民点、交通线、地势等。地理基础作为编绘专题内容的骨架，并表示专题内容的地理位置和说明专题内容与地理环境的关系。专题地图上表示哪些地理基础要素和详细程度如何，是根据专题内容的不同而有所不同。

专题内容，从资料来讲，一是将普通地图内容中一种或几种要素显示得比较完备和详细，而将其他要素放到次要地位或省略，如交通图等；二是包括在普通地图上没有的和地面上看不见的或不能直接测量的专题要素，如人口密度图。

等值线法¶

等值线系指在地图上通过表示一种现象的数量指标的一些等值点的曲线，如等高线、等温线。等值线法宜用于表示地面上连续分布而逐渐变化的现象，并说明这种现象在地图上任一点的数值或强度。等值线的数值间隔原则上最好是一个常数，以便判断现象变化的急剧或和缓，但也有例外。等值线间隔的大小首先决定于现象的数值变化范围，变化范围越大（以等高线为例，地貌高程变化越大），间隔也越大，反之亦然。如果根据等值线分层设色，颜色应由浅色逐渐加深，或由寒色逐渐过渡到暖色，这样可以提高地图的表现力（图11-6）。

图11-6：等值线

质底法¶

质底法又名底色法，用于将区域划分为质量相同的地段。见图11-7。

图11-7：质底法示例

由于质底法广泛应用各种颜色，所以有时称之为底色法。首先按现象的性质进行分类或分区，制成图例，在地图上绘出各分类界线，然后把同类现象或属于同一区划的现象绘成同一颜色或同一的晕纹。这种方法可以用于表示地表面上的连续面状现象（如气象现象）、大面积分布的现象（如土壤覆盖）或大量分布的现象（如人口）。质底法的优点是鲜明美观，缺点是不易表示各类现象的逐渐过渡，而且当分类很多时，图例比较复杂，必须详细阅读图例时才能读图。注意质底的两种颜色系统不应该相互重叠，但是底色可以与晕线重合。另外，质底法易于与其他表示方法结合使用。

范围法¶

范围法又名区域法，用于表示某种现象在一定范围内的分布。范围法分为精确范围法（见图11-8-1）和概略范围法（见图11-8-2），前者有明确的界线，可以在界线内着色或填绘晕纹或文字注记；后者可用虚线、点线表示轮廓界线，或不绘轮廓界线，只以文字或单个符号表示现象分布的概略范围。

在地图上表示范围可以采用各种不同的方法：用一定图形的实线或虚线表示区域的范围；用不同颜色普染区域；在不同区域范围内绘以不同晕线；在区域范围内均匀配置晕线符号，有时不绘出境界线；在区域范围内加注说明注记或采用填充符号。

范围法与质底法的区别，在于所表现的现象不布满整个编图区域；不一定有精确的范围界线。

图11-8：（a）精确范围法，（b）概略范围法

点值法¶

点值法是在图上用小点表示现象的分布和数量，它适用于表示分布不均匀的现象。从图上点的疏密就可看出现象的集中或分散的程度。布点时要确定点的大小及其代表的值，在最稠密的地方，点可以近于紧接但不能重迭，在最稀疏的地方，也有点的表示；在其他地方，则依比例显示出点的疏密。（图11-9）

图11-9：点值法示例

点值法是质底法和范围法的进一步发展。质底法和范围法只能反映现象的分布范围及其质量特征，点值法则可以表明现象的分布和数量特征。点值法有两种方法：一是均匀布点法，即在一定的区划单位内均匀地布点；另一是定位布点法，即按照现象实际所在地布点。

点值法的优点是简单明了，如果恰当地采用不同颜色和不同形状的点，既可以表示现象的数量特征，也可以表示它的质量特征和发展概况。

符号法¶

符号法就是用各种不同形状、大小和颜色的符号表示现象的分布及其数量特征和质量特征。通常以符号的大小表示数量的差别，形状和颜色表示质量的差别，而将符号绘在现象所在的位置上。符号法可分为个体符号法和和线状符号法。

1）个体符号法

是地图表示法中的一种特殊方法，用于表示不依地图比例尺或所占面积小于地图符号本身的一些地物的位置，并且通常用于表示按点定位的现象。单个符号按其形状可分为几何符号、文字符号和象形符号。由于文字符号和象形符号不能精确地表示位置以及数量的差异，所以地图上应用最广的是几何符号。几何符号具有简单的集合图形，这种符号便于绘制，能准确地指明地物位置，便于比较大小；文字符号用表示现象名称的头一、二个字母代表。文字符号的应用受到一定限制，因为采用字母使地图不易阅读，不能指示地物的准确位置，不能按符号大小对比；象形符号相似于所表示对象的图形，可以进一步分为象征符号和实体符号。前者的形状与所表示地物有某种程度的联系；后者用实体图形表示相应的事物分布。

2）线状符号法

线状符号既可用于表示几何概念的线划，如分水岭、地面上确定的各种境界线（如国界线），又可以用于表示线状分布的不能依地图比例尺表示其宽度的地物，如河流与道路等。有时还可以用线状符号强调图上按面积表示的地物的主要方向，如山脊线、山脉走向线等。（图11-10）

图11-10：线状符号法示例（地质构造线）

动线法¶

动线法一般是用箭形符号表示现象的运动路线和方向，如人口迁移路线、洋流和货运路线等。箭头和箭体上部的方向应保持一致，箭头的两翼应保持对称。箭形的粗细或宽度表示洋流的速度强度或货运的数量；箭形的长短表示风向、洋流的稳定性；首尾衔接的箭形表示运动的路线，动线法表示面状事物的移动。

统计图法¶

统计图法一般根据编图区域内各区划单位或典型地点的统计资料，用地图形式表达出来。可以分为图形统计图法、分级统计图法和定位统计图法三种。

1）图形统计图法

图形统计图法是根据各区划单位的统计资料作成图形或图表，绘在地图上该区划单位之内。这种方法与符号法的区别是，它反映一个区划范围的现象，而不是一个点上的现象。图形统计图宜于表示绝对的数量指标。

在地图制图中采用较多的是：线状统计图形——柱状和带状等，其长度与所比较的数值成正比；面积统计图形——正方形、圆圈等，其面积大小与所比较的数值成正比；立体统计图形——立方体、圆球等，其体积与所比较的数值成正比（图11-11）。

2）分级统计图法

分级统计图法表示一定区域单位范围内某种制图现象平均密度的方法。分级统计图法是按照各区划单位的统计资料，根据现象的密度、强度或发展水平划分等级，然后依据级别高低，在地图上按区划分别填绘深浅不同的颜色或疏密不同的晕线，以显示各区划单位间的差异。分级时可采用等差的、等比的、逐渐增大的或任意的。分级统计图适于表示相对的数量指标。该种统计图法的优点在于绘制简单，阅读容易。

3）定位统计图法

定位统计图法是将固定地点的统计资料，用图表形式绘在地图上的相应地点，以表示该地某种现象的变化。常用的图表有柱状图表、曲线图表、玫瑰图表等。

图11-11：统计图法示例

DEM表示法

---

数字高程是一组关于地表面位置布局的高程量测数据，主要应用于某个区域的地形分析，前面的几种方法只能反映现象的水平分布特征，对垂直分布特征是无能为力的。数字高程表示法广泛地用于工程、规划和军事领域。

1）地貌晕渲图（Shaded Relief Map）及其与专题地图叠置

为了增加丘陵和山地地区描述高差起伏的视觉效果，制图工作者成功地运用了一种“阴影立体法”即地貌晕渲法。用这种技术绘制的图件看起来很动人，但费用太高，晕渲法的质量和精度很大程度上取决于制图工作者的主观意识和技巧。

数字地形图投入生产并加以应用后，地貌晕渲便能自动、精确地实现。自动晕渲的原理是基于“地面在人们眼里是什么样子，用何种理想的材料来制作，以什么方向为光源照明方向”等的考虑。制图输出时如果用灰度级和连续色调技术表示明暗程度，得到的成果看起来与航片十分相似。实际上，从高程矩阵中自动生成的地貌晕渲图与航片有许多不同之处。主要表现在：

第一，晕渲图不包括任何地面覆盖信息，仅仅是数字化的地表起伏显示；

第二，光源一般确定为西北45度方向，航片的阴影主要随太阳高度角变化；

第三，晕渲图通常都经过了平滑和综合处理，因而没有航片上显示出的丰富的地形细节。

自动地貌晕渲图的计算非常简单，首先是根据DEM数据计算坡度和坡向。然后将坡向数据与光源方向比较，面向光源的斜坡得到浅色调灰度值，反方向的得到深色调灰度值，两者之间得到中间灰度值。灰度值的大小则按坡度进一步确定。

计算晕渲图的主要研究集中于坡面反射率的定量描述，由于计算反射率的公式都较复杂，因此，将坡度和坡向转换成反射量，常用建立查找表的方法来解决，使计算和处理更为有效（图11-12）。

图11-12：地貌晕渲图示意

晕渲图本身可以描述地表三维状况，而且在地形定量分析中的应用不断扩大。如果把其它专题信息与晕渲图叠置组合在一起，将大幅度提高地图的使用价值。例如，运输线路规划图与晕渲图叠加后大大增强了直观感等，这是传统方法不能实现的。

2）三维曲面

许多GIS软件都提供了利用DEM数据生成三维投影的功能，通常三维透视图有两种形式，即平滑的三维曲面和网状图（Fishnet Diagram）（图11-13，图11-14），其中在三维曲面图上还可以叠加其它信息，最典型是叠加同一区域的遥感图像或者该DEM生成的晕渲图，以增强其“立体感”。生成三维透视图，需要设置视点位置、视角等参数，因此可以通过设置不同的参数，生成连续的三维透视图，并组成动画，达到“虚拟飞行”的效果。

图11-13：曲面三维透视图

图11-14：网状三维透视图

在利用网格DEM生成三维曲面以及地貌晕渲图的过程中，值得注意的一点是：如果分辨率高，则数据量很大，降低了计算速度；分辨率过低，则会使计算结果变得粗糙，这时可以考虑在网格点之间利用曲面函数拟合，但是由于曲面函数是连续的，使得结果显得“不真实”，一个较好解决办法是利用分形内插，后者可以生成细致的、更为自然的地形。

色彩¶

世界上的物体，均有形状和色彩两个基本特征。色彩通常分为两类：一类是黑白及各种灰色，称为非彩色；一类是彩色，包括除黑、白、灰以外的颜色。

色彩不仅能弥补单色图的缺陷，丰富图幅内容，提高专题地图的使用价值，更能如实反映制图物体的自然面貌，扩大地图内容的感染力，增强地图内容的清晰易读性。图11-15为RGB彩色立方体，红绿蓝三原色被设置在彩色立方体的三个角上。立方体下方的角，三原色强度为0，颜色为黑；横穿立方体的对角线是强度轴，范围从起点黑（R，G，B）=（0，0，0）到白（R，G，B）=（100，100，100），这里，强度以百分比来表示；立方体中任何一点的颜色都可以通过红、绿、蓝（R，G，B）三轴上的设值来描述；如（50，50，50）是暗灰色，（0，0，100）是纯蓝色等等。红、绿、蓝被称为加色，因为新的颜色都可以通过它们加到黑色上来获得。同样，减色三原色也可以在彩色立方体予以表示，它们是青色、品红色和黄色（C，M，Y），分布在剩余的三个角上。青由蓝和绿合成，品红色由蓝和红合成，黄由绿和红合成，染料和打印油墨用减色三原色，通过从白色中减去它们的补色来生产其他颜色。这样，在影像显示时，颜色用R、G、B来度量，在打印和绘图时，则用C、M、Y来度量。

图11-15：RGB颜色立方体

在实际印刷出版应用中，由于难以用青色、品红色和黄色合成真正的黑色，因此一般采用的是C、M、Y、K（黑色）色彩度量。除了RGB和CMYK颜色度量空间之外，还有其它一些颜色表述方式：

1. HLS颜色表述，HLS指色调（Hue），亮度（Brightness）和饱和度（Saturation），它更能够反映人对色彩的感知。RGB色彩空间尽管组成了一个立方体，但是并非是线性的，即两个颜色的相近程度不能简单的用欧式距离来度量。而HLS色度空间则较好的解决了该问题，色调反映了人们对颜色的分类，如“纯红”、“品红”、“桃红”等属于红色调；亮度说明了颜色“黑”的程度，白色亮度最高，黑色最低；饱和度则反映了颜色的纯度，如果一个颜色掺入灰色，则饱和度降低，例如，桃红色饱和度低于纯红色。

2. CIE颜色系统，CIE（Commission International de I’Eclairage）颜色系统是国际的通用颜色标准。它提供了一个一致的颜色定义方法，但是过于复杂，不易掌握。

3. 孟塞尔[Munsell]颜色系统，这是被广泛使用的进行色彩设计时的系统，它采用色调、色值（Value相当于亮度）、色品（Chroma，相当于饱和度）来描述颜色，并且使用一个比例数值来反映人的感知。

各种色彩度量分别应用于不同的方面，在地理信息系统中，因为同时要考虑屏幕显示和制图输出，所以通常要兼顾考虑RGB色度和CMYK色度。各种色度系统之间可以相互转换，转换一般采用经验公式。一个好的转换公式可以使彩色图像在不同的输出设备上达到一致的视觉效果，但是往往较为复杂。

线条¶

线条实质上是点、线、面状符号的简称，是显示制图现象数量和质量的重要手段，与色彩搭配使用，可大大地增加科学内容的表现能力。如图11-16所示。

图11-16：各种线条样式

注记¶

注记是上述两种手段的补充，注记应紧密结合专题内容，可增强现象的显现效果。对于类型图和区划图，一般都要利用注记。

GIS中使用的硬拷贝设备：

在GIS制图输出时，要采用硬拷贝设备（Hard Copy Devices），所谓硬拷贝设备，是相对于屏幕显示的“软拷贝”而言，前者依赖于数据，并且不能长期保存，而硬拷贝输出的内容则可以长期保存。

1. 栅格打印机和绘图仪

栅格输出设备通过点阵产生的图像来输出地图，根据输出质量高低、输出幅面大小的不同，又可以分为：

1．1）点阵打印机

点阵打印机是最简单的栅格打印机，适用于对输出质量要求不高、节约成本的情形。

1．2）喷墨打印机

与普通点阵打印机相比，喷墨绘图仪可以打印幅面更大、质量更高的地图，目前高质量的喷墨绘图仪输出精度可以超过1000DPI。

1．3）静电绘图仪

主要用于输出大幅面（超过2m）的地图。

1．4）激光打印机

目前黑白激光打印机主要用于输出文本，也可用来打印灰度图形，彩色激光打印机可以用于打印高质量的地图。

1．5）激光绘图仪

激光绘图仪可以达到非常高的分辨率（2000DPI），用于打印大幅面地图。

1．6）热蜡（热转印）打印机

热蜡打印机可以打印更亮、对比度更强的图像。

1．7）热升华打印机

热升华打印机机理是将颜料加热升华为气态，并输出到纸面上，热升华使得每个输出稍微模糊，适合于输出照片、图像等，但是不适于打印文字。

1. 矢量模式的笔式绘图仪

笔式绘图仪直接以矢量方式工作，它通过一系列的命令来操纵绘图笔进行绘制，它可以达到很高的输出分辨率，但是实现时需要将地图数据全部转换为矢量格式，笔式绘图仪的另一个不足是输出复杂的地图时，需要时间较长。

1. 照相

即用照相机对屏幕进行拍摄，得到图像，这种方式最为简单，在精度要求不高的情况下可以采用。