地图空间认知的数学原理

根据非退化区间为等势集合的原理,论证了从制图区域到二维地图平面间的映射与复合映射是双一一函数;主体意图对制图物体性质的确定,使地图符号既满足视觉感受的要求又满足制图物体Ax与地图符号pgf(Ax)之间的双一一函数关系。根据集合的连续定理,证明了地图符号pgf(Ax)是制图物体Ax的同胚象,从而为地图的空间认知提供了数学基础和理论支持。

基本地貌形态数学定义的研究

根据拓扑学中覆盖和同胚的定义 ,论证等高线图形保持着覆盖它的三维曲面的拓扑性质 ,据此我们可以在平面上定义和描述三维曲面的空间特性。继而给出了如斜坡、山、山脊、凹地、谷地、鞍部等基本地貌形态的数学定义。这些数学定义使局限于定性描述的基本地貌概念获得了精密的数学形式和定量的刻划 。

地图符号的基本结构和功能

地图符号表达制图物体的位置及其性质或量值的功能源于其基本结构。本文论证了地图符号由定位点集D和表达点集B构成的结构特点,根据两类点集在点、线、面地图符号中的存在和差异,给出了新的点、线、面地图符号定义。通过三类地图符号表达功能的分析,阐释了地图符号具有强大的表达功能的结构基础。揭示了地图符号具有定位功能和表达性质特征功能的基本原理。

地图投影的拓扑学原理

根据拓扑映射的定义,指出了"刺孔球面"(S2-{z})与二维平面R2的同胚性质。从有限闭区间及其彼此等势的拓扑学原理,推出f(A)为非空集。f(A)的边界是二维平面上的约当闭曲线,约当闭曲线的任意性,使得f(A)可以在拓扑变换下变形为任意的形状,构造多种多样的投影网格。以若干实例说明了拓扑映射ff1、f2的实现方法。

事物的演化机理与地图现势性的度量

物质世界的不同层次中的事物都具有随时间演化的特性。制图区域内事物的演化使制图区域在不同时刻有不同的状态。在t>t0时,依据制图物体从属于制图区域不同状态的条件,可定义现势地物、消亡地物和新生地物。根据拓朴映射原理,给出了地图符号的一般式,再根据制图对象的时态特征,定义了现势地图符号和失真地图符号。利用同一图上现势地图符号集和失真地图符号集互为补集的关系,提出了地图现势值公式,从而实现了地图现势性概念的定量刻划。由于本公式仅涉及失真符号的面积量算并对经验事实具有解释功能,因而有广阔的应用前景。

由高斯-克吕格投影平面直角坐标反解地理坐标的方法

根据高斯 克吕格投影平面直角坐标X ,Y的公式 ,设计了适用于CASIOfx 480 0P计算器的程序 ,提出了利用正算程序采用有理逼近法反解地理坐标 φ ,λ的步骤和方法。

地图空间认知过程的理论阐释

地图空间认知过程本质上是一个信息变换过程。探讨了从地学空间信息到地图符号的双一一映射关系,地图可视化的核心地位及其派生的重要制图规则,地图符号中相似元素的普遍性及其认识论价值,人类视图形知觉的特点和地图表示的优势,地图空间认知的心理学过程等,对地图空间认知过程给出了系统而科学合理的理论阐释。

数学在地图学中的应用

论述了拓扑学和函数论、几何学、代数学、微积分、图论、集合论、概率论与数理统计、分形几何、模糊数学等在地图学中的应用,并对应用了多种数学工具和数学方法的数理地图学作了简要介绍。数学在地图学中的广泛应用说明了数学在促进地图学的发展中发挥着重要作用。

基于约束变换的地图符号新定义

制图物体a和地图符号qgf(a)在f、g、q三重拓扑映射下一一对应,其实质是满足某种条件的点集间的变换。通过给定不同的约束条件,分别定义了依比例符号、不依比例符号和半依比例符号,从而使这些地图符号获得了精密的数学形式和定量描述。

地物性质与外形及其在地球椭球面上投影的数学定义

根据空间、时间与物质运动的不可分离性,论述了地物在时间过程中演化的必然性和普遍性。通过边界、闭包等拓扑学概念,指出了地物性质和外形变换必需满足的条件,进而给出了地物性质和外形变换的数学定义。根据覆盖空间的定义,阐释了地物Ai与其在地球椭球面上的投影Ui同胚的原理。由于每一个确定的Ai与Ui的一一对应性而必需选择Ai,从而解释了专题制图的产生机制。

多种地图符号系统布尔代数结构的简要证明

布尔代数是计算机进行逻辑运算的基础,它为自动化制图提供了理论基础和数学工具。本文根据论域的幂集P(X)为布尔代数且其偏序关系为包含关系的数学原理,通过改变论域而分别对地图图像系统、地图符号系统和地图数据库系统等多种地图符号系统的布尔代数结构,分别作出了有别于应用布尔代数定义和定理的简要证明。文章给出了以点的特征变换构建地图符号、地图注记和实现面状域色彩变换的实例,阐释了地图图像系统中的布尔运算;还给出了通过基础图层上地图符号的增删,构建不同图层和不同图层叠合构建不同类型地图的实例,说明以点集形式为基本元素的地图符号系统和地图数据库系统也适于布尔运算。

地图审校和错误修改的定义及其应用

地物的性质和位置是地图表示的两个基本要素。制图者对地物的反映,即是制图者关于地物的观念模型和地图符号的超前表象。根据观念模型与地图符号的距离函数,定义地图符号的正确或错误。发现地图符号的错误并标注出来是地图审校的本质特征。地图符号的修改定义为地图符号从错误到正确的变换。地图审校和错误修改是传统和现代地图制图中确保地图质量的通用模式。

关于比率量表可以表达为间隔量表、顺序量表和定名量表的数学证明

为了使制图对象的质量特征和数量特征在地图上得到有效的表示和反映,需要根据实际情况,采用定名量表、顺序量表、间隔量表和比率量表的形式处理制图资料。本文证明了比率量表可以分别以间隔量表、顺序量表和定名量表的形式表示,但定名量表则不能表示为其他的量表形式。揭示了这4种量表,实为以偏序集(A,≤)有条件地表示偏序集(X,≤)的数学本质。指出定名量表属质量特征的概括,而顺序量表、间隔量表和比率量表则属数量特征的概括。

基于不同经纬线类型组合的地图投影新定义

正轴方位投影、伪方位投影、圆锥投影、伪圆锥投影、圆柱投影、伪圆柱投影和多圆锥投影,实为不同类型的经纬线族的组合。在对经纬线类型定义的基础上,根据不同投影的经纬网构成规律,分别对方位投影等7种投影给出了新的数学定义。新的地图投影定义,以其简明的数学形式,定量地揭示了不同投影的经纬网特点和本质特征。

若干常规地图投影的数学定义

在引入合同图形和曲线自然方程的基础上,通过曲率和弧长的约束条件和曲线集X={Si,Sj}从属的合同图形类型,对包括圆锥投影、伪圆锥投影、方位投影、伪方位投影、圆柱投影、伪圆柱投影和多圆锥投影等7种常规地图投影的经纬线自然方程分别给出了数学定义,从而揭示了不同地图投影的数学本质和内在联系。

地物演化的物理基础与地图符号变换模型

从地图符号产生的拓扑学原理,"存在"概念与空间和时间的相关性及时态变换模型,三维空间中地物演化的物理基础和普遍性,地图符号的性质演化和地图现势性在时间进程中不断降低等,阐释了地图变换更新的因果关系和内在逻辑。

地图投影的科学美和艺术美

建立在数理逻辑基础上的地图投影,具有科学美的和谐、简单、对称、统一和奇异等基本形态,它展示了地图投影的理性美。地图投影网络必须在可视化环境中使用的特点,使其又具有以形象展示的艺术美的特性。地图投影的艺术美,同样具有和谐、简单、对称、统一和奇异等基本形态。探讨地图投影的科学美和艺术美,有助于深化对地图投影的理解和认识。

从1980西安坐标系到2000国家大地坐标系的坐标变换

对1980西安坐标系和2000国家大地坐标系的转换关系，给出了应用CASIOfx-4800P计算器由平面直角坐标反解地理坐标的计算程序。应用这项程序，实现了从1980西安坐标系到2000国家大地坐标系的坐标变换。根据计算结果及其在1：2．5万地形图上的图解精度，1：2．5万～1：50万地形图上同名点的坐标差异很小，都在图解精度0．2mm以内，所以地图改版时只需改变坐标系的名称即可。

地图审校与错误修改的数学定义及地图质量控制模型

制图物体在制图者认知结构中的拓扑映射即制图主体的观念模型,它是客体的主体建构并以概念的形式表现。根据地图符号反映观念模型是否完整或有某种缺失,定义地图符号的正确或错误。错误修改定义为从错误地图符号到正确地图符号的变换。发现错误并标注出来是地图审校的本质特征。基于错误地图符号的有限性和可修改性,建立了传统和现代地图制图中地图质量的控制模型。

基本地貌形态数学定义体系研究

根据拓扑学中边界的定义,在定义了陆地地表S陆和海底地表S海的基础上,对山、谷地、盆地等各种基本地貌形态分别给出了数学定义。条件A S陆变换为A S海后,上述基本地貌形态的数学定义可以描述海底的地貌形态,从而构建了一个由小而大、由陆地到海洋的基本地貌形态数学定义体系。