仅供参考，著作权原作者所有 1、保护环境刻不容缓 “对人类威胁较大的气体，世界每年的排放量达6亿多吨……；估计到下个世纪中叶，地球表面有三分之一的土地面临着沙漠化的危险，每年有6万平方公里的土地沙漠化，威胁着60多个国家……”看见这一组组令人触目惊心的数字。朋友，你有何感想？ 恩格斯说：“……我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们。”不是吗？从2300万年前到1800万年前森林古猿的出现到现在人类高度发达的文明时代，人类从未停止过向大自然索取，大自然也是“有求必应”，这更滋长了人类的贪欲。他们在地球上大肆砍伐树木，建立化工厂，排污排废……。于是，曾经山青水秀，一片蔚蓝的地球母亲望去已是满目疮痍，污烟瘴气。这怎不叫人寒心呢？ 至此，人类还没有意识到问题的严重性，依然我行我素，以环境的污染，生态的破坏来换取经济的发展，举一个最近的例子： 我市的木兰溪，在50年代初本是一条清澈见底，鱼虾成群的河流，处处可见嬉水的孩童和淘米洗菜的妇女，但是近年，由于溪上游的木兰糖厂等工厂不重视环保和对污水的正确处理，任意地排放废水废渣，致使木兰溪水质变坏，鱼虾绝迹。望着溪面上漂浮着黑色的泡沫和死鸡，死鸭，还有谁敢下河游泳，用河水洗衣作饭呢？河两岸的农民因用了污染的水灌溉庄稼，使庄稼减产……。农民曾多次要求县里主管部门解决污染问题，不知什么原因，一直拖了下来。 木兰溪中的泡沫及牲畜尸体，不是给我们敲响了警钟吗？溪中绝迹的鱼虾何日再归来？ 当然环境问题还不只这些，如世界八大公害，日本的水俣病，痛痛病等等无一不是人类对自然界的无知而自掘坟墓。的确，环境问题无时不刻地困绕着整个世界。然而，这一出出悲剧又是谁一手导演的呢？是人类。当灾难再度落到了人类自己身上，到了大自然对人类无休止报复时，人类终于觉醒了，明白了环境保护的重要性。人类如果想征服自然，就必须尊重自然。对于改造自然理应慎之又慎，又要大刀阔斧，勇于实践和改良，才能控制自然，使自身利益与自然协调发展。 面对我国严峻的环境问题，我们绝不能重蹈西方发达国家“先污染，后治理”的覆辙。“先污染，后治理”是十分不明智的选择，其治理的代价很高。我们既要加速发展，摆脱环境问题对我国经济的制约，又要贯彻以防为主，防治结合的方针来保护环境。 作为新时代的中学生，我倡导同学们提高保护环境的意识，也建议叔叔阿姨们加入到我们的队伍中来，为保护环境，造福后代贡献自己的力量。 因为：保护环境，刻不容缓！
哥伦布发现美洲与海洋地理科学
海洋地理科学是推动航海实践活动的主要基础与前提之一，而航海活动实践又反过来成为海洋地理科学发展的最重要条件与动力，二者互促互进。海洋地理科学亦是浸透包容在航海史、科学史，乃至整个文明史中。今年是哥伦布“发现美洲”新大陆510周年，在追忆纪念这位伟大的航海家之际，从海洋地理科学的角度研究哥伦布的航海作用，对于拓展对哥伦布航海研究的界域，创新研究内容，突出时代特色，具有重要意义。
一、海洋地理科学与哥伦布西航思想及行动的形成
对哥伦布远航成功，多有贬诋者。如说哥伦布是个“骗子”、“一个疯子”、“神经很不正常”、“整个一生之中心理状态都有某种混乱”，说他的发现是“偶然的成功”等[1]。从海洋地理科学的角度看，这些说法是毫无根据的。
1.远航前的哥伦布掌握了较为深厚广博的海洋地理学知识。
哥伦布所处的时代，西欧人对“远东”还不甚了解。《马可波罗游记》中关于东方“黄金”的描写引起了西欧社会国王、封建贵族、僧侣以及商人日益炽热的欲望。西欧人以极大的热情进行探险，配合寻找新航路。到哥伦布从事探险时，葡萄牙人沿非洲西海岸向南已进行了几十年探险并取得成就。马可波罗的著作深深吸引了哥伦布，他反复仔细阅读，不仅精读，还做了研究。坐落在西班牙塞维尔的哥伦布纪念馆中，至今还保存着一部拉丁文的《马可波罗游记》，书上有哥伦布做过的眉批。一个富庶的、遥远的东方深深地吸引着他。
自14岁上船后，哥伦布先在波尔多菲诺，后来又在科西嘉岛当少年见习水手，以后又成为正式水手。地中海、北大西洋一带是他的海上家园。1476年，哥伦布在一次商船海战中，因船只毁掉，漂渡到葡萄牙。当时，葡萄牙人正以极大的热情从事沿非洲海岸向南的探险，旨在寻找一条绕过非洲南端好望角去东方的航路。他们已经发现了非洲沿海、大西洋上的一些岛屿，同时也向北方探险航行。哥伦布在葡萄牙应募参加了去布里斯托尔、加尔维和冰岛的第一次远航。在葡萄牙的航海期间，哥伦布进一步学习掌握了天文、地理、潮汐、风向等知识，其中与航海有关的学科知识尤为丰富。他熟悉并会操纵多种类型的船只，了解并会使用当时的航海仪器，掌握航海技术，研究绘制海图。他狂热地学习、搜集各种航海方面的资料，学会使用意大利、西班牙、葡萄牙和拉丁四种语言，成为一名航海专家。正如他自己于1501年所说的那样：“我从小置身海洋上，为的是在海上航行，且一直坚持至今。航海的技巧激励那些忠于航海事业的人在探索这个世界的秘密。充分地研究了天文学以及几何算术，我能全神贯注、得心应手地画出地球的形状和地球上的城市。”在不断的学习和实践中，哥伦布形成了向西航行的思想。2.坚信“地圆”说，深信向西航行可到东方。
科学是不断发展的，它的正确性及对社会实践的作用是有其时代性和相对性的。哥伦布所处的那个时代，海洋地理科学有许多内容今天看来是错的，但当时却是先进的，它也指导了人们的实践，起了应有的作用。地球是圆形的学说被公认并成为正统观点是近代的事情。在此之前的古代和中世纪，人类对于自己生活其上的大地的形状，说法多样。公元前6世纪的毕达哥拉斯和后来的柏拉图可能是最早提出大地是一个圆球形概念的哲学家。他们宣称的地球位于宇宙中心，天体环绕它进行圆周运动。著名学者波昔多尼曾在倡导大地球形说的基础上，推想从地中海向西航行可到达印度。公元2世纪，著名地理学家托勒密写成了古典天文巨著《大综合论》，其中认为地球是一个位于中心保持不动的球体，而天体则环绕它转圈子。托勒密撰写的《地球指南》共8卷，是一部影响深远的综合性地理学著作。书中采用经纬网，将地球分为360度，对地球的周长、各地名称，陆地、海洋及形状、温差等各方面都进行了论述[2](pp.142-148)[3](pp.175-180)。当然，因时代的局限，这本书的错误是相当大的，但它是那个时代地理学的结晶。
随着社会发展，12世纪以后古希腊学术著作和中世纪穆斯林的学术思想又重新被西欧吸收，被译成拉丁文。在西欧兴起收集翻译古希腊文化的热潮是由于社会对新知识需求的增加。到哥伦布时代，译成拉丁文的古希腊和穆斯林作家的作品数量多、学科广。哥伦布运用所学的拉丁语，读了大量古希腊著作，特别是托勒密天文学和地理学。他还学习了中世纪学者的有关著作，逐渐接触“地圆说”。
在马可波罗的游记中，讲到希邦格（日本）离印度海岸不远。此外，比哥伦布稍早些年的法国地理学者皮埃尔?戴利的《世界的样子》一书（一译《幻想世界》，Imagine Muudi），对哥伦布的影响极大。该书是根据亚里士多德和中世纪思想家罗哲尔?培根的观点而成，亚里士多德认为地球表面水域与陆地比例是1:6。该书把欧洲和亚洲说成是向两边延长着的“长长的”陆地，而在两大洲之间的海（指欧洲以西和亚洲以东的水域）便成了狭小而“短小的”了。书中还指出，“伊比利亚半岛的末端和印度东端彼此相距并不太远……显而易见，顺风有几天就能到达”，并断言：“绵延于西班牙和印度之间的海洋不甚宽广。”[4](pp.76-77)另外，据基督教《旧约》记载：“到了第三天，你应将水集合于大地的第七个部分，使其余六个部分干涸。”古希腊的学术观点与宗教文献相吻合，对于既追求学术知识又虔信宗教的哥伦布产生了特殊的作用。
哥伦布还在航海实践中，从各地搜集了很多不被其他船员们重视的、能够证明在大西洋遥远的地方有块陆地的证据。例如，如果西风持续地猛吹，海上飘来既非欧洲人也不是非洲人的尸体。另外，他听其他船员讲到，在离葡萄牙海岸450海里的地方，曾捞上一个木头制品，显然不是用金属工具做的，但小巧玲珑。在亚速尔群岛附近常常冲来一些陌生的树干和其他不为西欧人所认识的东西。通过理论学习与实践观察，“地圆说”更为哥伦布所深信。
3.综合推算与西航思想的最后形成。
根据古希腊地理学成果，参照马可波罗书中关于日本、中国位置的记载，以及中世纪西欧学者的著作，哥伦布的西航思想日臻成熟。早在15世纪70年代末，哥伦布就给赞成从西路航海去印度的学者、意大利的托斯堪内里写信。托氏对地理学特别是“地圆说”有许多独到见解，其中关于地球周长、经纬度及西欧与东方的距离等都有说明。他认为，在陆地上从里斯本向东测量，已知的大陆包括整个地球表面有230个经度，从西班牙出发向西只需走130个经度就能到达大陆的东侧（当时人们并不知道还有太平洋）。托斯堪内在研究马可波罗的书之后认为，从里斯本向西航行5000海里就可直达伟大的可汗王国（中国）。另一条海路绕安蒂利亚岛，“经过两千海里，您会碰上妙不可言的奇邦格（日本）……”。他还画出了北大西洋地图。哥伦布专门拜访了托斯堪内，向他求教并获得有关资料。托斯堪内的许多结论与亚里士多德，以及《旧约》、《世界的样子》等文献中的说法有出入。如《世界的样子》中断言，中国位于加纳利群岛以西三千余英里[4](pp76-77)。哥伦布虽然赞同托斯堪内的许多观点，但对托所制之路线有不同看法，认为太长了，因而需要自己计算。
要实践航行，哥伦布还面临两个问题，都和向西航行到亚洲的距离有关。其一是，如果地球是360度，那么1度有多长？其二，地球上已知陆地向东伸延有多长？根据《旧约》及亚里士多德关于陆地占6/7的说法，位于欧洲和亚洲之间的海洋只占360度的1/7，即51个经度，又考虑到《世界的样子》及《马可波罗游记》中的说法，哥伦布运算的结果是从西向东陆地面积占290度。这样，他的答案是，地球上海洋占70度。但1度有多长呢？根据古希腊托勒密的推算，以及中世纪穆斯林学者测量同一子午线两个点等几种测量方法，1度是62.5海里。也有一些地理著作说1度的长度不到10海里。哥伦布接受了环球距离较小的数字。
由于地球是圆形，在不同纬度上的两个经度之间的距离又不同，那么，在里斯本或亚速尔群岛的纬度上，两个经度间距离是多少呢？根据当时的数据知识及葡萄牙航海机构研究者们的计算方法，哥伦布计算出1度等于50海里。按这个标准计算，距所要去的东方目标不足3550海里（事实上沿北纬28度线，从加那利群岛到日本的距离是10600海里），可见，由于条件的限制，哥伦布的计算结果是错误的。按这个结果，西渡大西洋到东方确是要容易得多[5]。
然而正是这个“错误”，使哥伦布最终坚定了信心。这个理论与找黄金、辟航路、传播基督教的热情和冒险精神结合在一起，促使哥伦布开始着手实施西航计划。他在多次向葡萄牙国王申请未获准的情况下，又来到西班牙，经过多番奔波磨难，冲破重重阻力，最终促成行动。
哥伦布向西探航并发现美洲并非是“不理智的行为”，也不是“偶然的成功”，更不是仅凭“黄金梦”、“宗教狂热”来支配冒险活动的。他是一个有科学头脑、独到见解、注重实际的伟大航海家。
二、发现美洲对海洋地理科学的贡献
哥伦布在航海活动中对海洋地理科学做出了重大贡献，他第一个进入“美洲地中海”，发现了几乎全部巴哈马群岛、大小安的列斯群岛，足迹遍及现在的几十个美洲国家和地区，对海洋地理、水文状况进行了勘察，获得了不少发现，这里仅提及以下几个方面。
1.为环球航路的开辟、“地圆说”的最后证实打下了基础。
古希腊的科学文化在西欧上古末期和中世纪早期遭到严重破坏。中世纪时期关于地球的概念是按《圣经》中的解释，由幻想构成的地图，认为大地是一只圆盘，浮在水面上，天是由四根台柱支撑的穹窿，基督教圣地耶路撒冷在大地中心，中间是陆地，周围为水所环绕，有亚、非、欧三块大陆块。在中世纪前和中期的基督教西欧，这种观点占统治地位。十二三世纪以后，“地圆说”开始在欧洲兴起，哥伦布接触到了“地圆说”，又从《马可波罗游记》中了解到东方，结合航海的实践及见闻，坚信这一观念。尽管哥伦布是一名虔诚的基督教徒，但在地球形状这个问题上，却背离了基督教学说。正因为他相信“地圆说”，根据当时所能接触到的各种有关地理科学知识进行了周密的推算，得出地球的大约周长以及从西欧向西航行到东方的距离，使他的航行有了科学理论基础。虽然他的计算结果与实际相差较大，然而这种“错误”的理论是导致他发现美洲的最重要的因素之一。应当指出，主张从西欧向西航行到亚洲，所遇到的不仅仅是与自然界的危险作斗争的问题，更重要的是要与社会的、人为的困难作斗争，还要克服意识形态、思想观念上的种种阻力。当时绝大多数人不相信地圆学说，不相信向西航行可到东方。当时，尽管有几个国家在进行探险，有许多航海家，不怕风浪、不畏海盗，但却害怕驶进“地狱”，据说“地狱”的入口就在大西洋中的某处。在哥伦布第一次航行的水手中，还有人把这一传说看做是最可怕的危险。然而哥伦布以自己大胆的设想、科学的计划和无畏的精神冲破了这一障碍，西航成功了。他虽未找到真正的东方，却发现了美洲，通过这一发现，为后继者铺垫了环球航海成功的路。麦哲伦成功的因素之一，就是根据哥伦布的航海情况，又在他实践的基础上实现的。麦哲伦环球航行成功，在海洋地理科学史上的地位是非常重要的，意义相当深远。因此，哥伦布的航海活动不仅是开辟了一条通达美洲的航路，也是证实“地圆说”，并为以后开辟环球航路创造了条件，他开辟了航海活动的新时代，具有广泛的社会意义。
2.对海洋地理的勘测、发现和利用。
在航海过程中，哥伦布始终仔细观察、勘测所经海洋的水文、地理、气象等情况，计算航程，判别方位和经纬度，精心绘制地图并详细记载航海日志。他的《航海日志》内容丰富，被称为“地理大发现时代最感人肺腑的文件之一”，为后人研究西印度群岛、大西洋及中南美洲的海洋地理及航海科技史提供了宝贵的原始资料[6]([p.18]。他的海洋地理勘察、观测、发现及运用涉及到很多方面。比如，位于北纬20°到30°，西经40°到75°之间大西洋中神秘的马尾藻海，是海洋地理的一大奇观，有些自然状况至今难以解释。据考古发现，古代腓尼基人已到达马尾藻海。可是在中世纪，科学还深深地被禁锢在神学之中，马尾藻海却被认为是居住在深海中的神，能随便改变自己的形状，甚至可以突然消失，所以人们对其畏惧，一直无所认识。哥伦布第一次航经马尾藻海时，几乎被阻隔在那里。他是第一次详细记载马尾藻海的人，从此人们才开始对马尾藻海进行真正的科学考察
。
哥伦布对大西洋风向、洋流的发现和利用也有贡献。这些都是凭借他的丰富知识、经验、勇敢精神和聪明善断的天赋，在航海过程中体现出来的。比如第一次的航行返航时，为了防止触礁，躲开了东北信风带，在海上航行了48天。第二次航行时又逆信风北上用了93天。经过两次航行知道了有信风和偏西风的存在。他是第一个发现并利用大西洋中风系的探险家。同时，他也认识到海流的作用。他在很早以前就听到和见过欧洲西部海面上常有热带果实，珍奇雕刻、木材和异地人的尸体，在去美洲的航行中，又亲眼见到了后来被确认为是北赤道洋流的海流。同时，哥伦布还在当时航海仪器比较落后的情况下，发现了地磁的偏向因地区的不同而有差异（磁偏角、磁倾角）的现象。这些发现都是人类首次对海的认识，也很快被后人所运用。
地理空间的数学定义及定位型地图符号的制约因素分析
【摘 要】 在地心坐标系中定义地球椭球面的基础上，给出了地理空间的数学定义。根据拓扑学中的同胚映射，覆盖空间等理论，推导了制图区域、地图投影、制图物体及其在椭球面和地图平面上的定位等概念，通过对地图符号平面定位的单一性与其对应的制图物体性质多样性的分析，揭示了同一平面位置上可以依制图目的的不同而分别表示多种事物的性质或量值的基本原理，阐释了对同一制图区域进行多专题制图的客观条件和物理基础。
【关键词】 地心坐标系 地球椭球 地理空间 制图区域 制图物体 地图符号
地理系统研究人类赖以生存与生活和影响所及的整个自然环境与社会经济环境[1]。人类为了生存和发展的需要，必须以各种技术手段，采集和获取地理空间的相关信息。现代测绘学，是信息科学的一个分支，是获得物体的空间位置和属性信息[2]。地图作为空间信息的一种载体，它通过人们创设的地图符号集合，能把制图区域内复杂的空间存在压缩为二维的简单关系，从而使广域空间内的自然现象和社会经济现象的空间分布、地理特征和相互关系跃然纸上。二维地图是人类认识上的飞跃，是人类原始思维向抽象化发展的结果[3]。地图总涉及到地理空间、制图区域和制图物体等基本概念。在现行的大中专教材及有关地图学文献中，尚未见这些基本概念的数学定义，因而不能从理论的高度对其概括和阐释。本文是笔者对地理空间、制图区域、制图物体数学定义的研究及其关联的地图符号的数学分析。
1 地理空间事物的椭球面定位
1.1 地心坐标系
以地球质心为大地坐标原点的坐标系，即地心坐标系。这种坐标系统是阐明地球上各种地理和物理现象，特别是空间物体运动的本始参考系。但长期以来，由于人类不能精确确定地心的位置，因而较少使用。目前利用空间技术等手段，已可在cm量级上确定它的位置，因此采用地心坐标系在当今既有必要性也有了可能性。现在利用空间技术得到的定位和影像等成果，客观上都是以地心坐标系为参照系[4]。使用地心坐标系，在国际上已成为一种明显的趋势。
地球空间事物的定位，涉及地球的形状和一定的坐标系。全球范围内，可用地心大地坐标系和地心笛卡尔坐标系表示点的空间位置。
1.1.1 地球椭球
大地水准面包围的地球形体比较接近真实的地球形状，但仍是一个有100m起伏幅度的复杂曲面，不能用简单的数学方程表示，更难以在此面上进行简单而又精密的坐标和几何计算[5]。为此，测绘科学中常以一个接近地球整体形状的旋转椭球代替真实的地球形体，这个旋转椭球称为参考椭球。在现代大地测量中，规定参考椭球是等位椭球或水准椭球，即参考椭球与正常椭球一致。一个等位旋转椭球由四个常数定义，这四个常数常是赤道半径a，地心引力常数GM，动力形状因子J2，旋转速度ω。考虑到便于利用GPS与国际兼容，我国建议采用参考椭球：a=6378137m；f=1∶298.257222101；GM=3986004.418×；ω=7292115×。根据这四个常数，可以得出一系列导出常数[6]。根据地球的扁率f，可以求出椭球短半径b，从而可用数学方程表示一个已知长半径a和短半径b的椭球。
1.1.2 地心大地坐标系DL
地心大地坐标系是使地球质心作椭球中心，以过所求点c的椭球面法线与赤道面的夹角φ为纬度，以过c点的子午面与初始子午面的二面角λ为经度，以c点沿法线到椭球面的距离为大地高h，用c点的三个分量φ、λ、h表示其空间位置。地心大地坐标也即三维地理坐标系，记作DL。对于任何地球空间点c，总存在c=（φ、λ、h）∈DL|φ[0°～±90°]， λ∈[0°～±180°]，h∈[-H～+H]。已知地球椭球的长半径a和短半径b，可定义椭球面。
定义1 地球椭球面 对c∈（φ、λ、h）∈DL，存在c1=（0°，λ，O）， c2 =（0°，-λ，O），c3 =（90°，λ，O），c4=（-90°，λ，O）∧d1（c1，c2）/2=a∧d2（c3，c4）/2=b，若点集满足：
S={c|c=（φ、λ、h）∈DL，φ∈[0°～±90°]，λ∈[0°～±180°]，h=0} （1）
则称S为以a为长半径，b为短半径的椭球面。若a，b分别为地球参考椭球的长、短半径，则称S为地球椭球面。
1.1.3 地心笛卡尔坐标系DK
以地心O为坐标原点，选择一个以赤道平面上一组相互垂直的直线为X、Y轴，而以地轴为Z轴，这样的坐标系称地心笛卡尔坐标系，记作DK。若以地球参考椭球的长半径a和短半径b作常数，则地球椭球面也可定义。
