论地图学的属性和地图的价值

王家耀，成 毅

信息工程大学地理信息工程学院，河南 郑州450052

关于地图与地图学的讨论是一个永恒的主题。这不仅是因为地图学有着十分悠久的历史，是一门古老的科学，而且是因为早期的地图就是源于人类的生产活动，与人类的生产、生活息息相关［1－2］。现在地图与地图学已经成为人类工作、学习和生活不可缺少的科学语言和工具。

关于地图与地图学的基本概念，特别是地图的功能和应用，几乎在所有地图学教材和相关著作中都会涉及［3－5］，还有专门讨论该问题的论文［6－10］和著作［11－12］。这里对于地图学的属性和地图的价值进行一个分析，以期对深刻认识地图学和地图会有所启发。

1 地图学的属性

关于地图学的属性或本质问题，不同时期有不同的认识。1934年出版的张资平撰写的《地图学》认为“简言之，（地图学）是以地图为对象之学问题。若详言之，则为研究地图、综合地图及记载地图之学问”。这是从形式特征出发的认识。1934年出版的B·B·卡夫拉依斯基撰写的《数学制图学》、1937年出版的M·索洛维耶夫撰写的《地图投影》、1938年出版H·A·乌尔马耶夫撰写的《数学制图学原理》、1944年出版的K·A·萨里谢夫撰写的《制图原理》等，都是从地图生产的技术过程认识地图学，突出地图学的技术特征，这种情况一直持P续到20世纪的六七十年代，最有代表性的是英国皇家学会的《地图学技术术语词汇表》（1966）和国际地图学协会（ICA）《关于地图学的定义》（1973）中的描述，都认为地图学是“制作地图的艺术、科学和技术”。国际地图学协会第一任主席，瑞士地图学家英霍夫更是强调“地图学是一门带有强烈艺术倾向的技术科学”。这确实反映了传统（手工）地图学时代的地图生产的特点：工艺性强，制图工作的重点在于如何提高地图的表现力；制图者的个人技巧对地图质量影响很大；制图者必须有丰富的制图经历，经过长期的实践才能积累起足够的经验，形成经验性知识，这种知识具有很强的主观性，甚至是“只能意会，不能言传”。但是到了信息时代，天空地一体化的对地观测技术、数字地图制图与地图电子编辑出版技术、地理信息系统技术等的快速发展，使地图制图技术发生了根本变革，对地图学的属性或本质的研究必然得出新的认识。

1.1 地图学的科学属性

所谓科学，指为对各类事物及其运动的本质、构成、运动规律的特点、发现并追求和真理的统一。地图的科学属性，指地图学是描述和表达地（星）球空间数据场和信息流的科学，是地球空间信息的抽象、概括、表达和传输的科学，具有认识论和方法论特色。地图作为地图学的主题，“地图构建世界，而非复制世界”［13］。

地图学之所以成为一门科学，首先是因为它采用严密的数学方法，不仅采用了地图投影方法［14］，还能在采用逻辑数学描述地图模型的基础上，采用数学方法表征地理要素、现象的分布特征和相互关系，以及地理目标的空间关系（拓扑空间关系、方位空间关系和度量空间关系），使地图学具有了科学的数学基础；第二，地图学采用了独特的科学语言——地图语言，即地图符号系统，具有语法、语义和语用法则［15］，而且成为国际上公认的三大通用语言（音乐、绘画、地图）之一，使地图学具有了科学的语言学基础；第三，地图学采用了科学的空间尺度变换方法，用模型、算法、知识及基于工作流思想的“综合链”过程控制［16］，实现地理要素（现象）的空间尺度变换，并能进行多尺度空间图形的相似性测度，使地图学具有了科学的方法论基础。

地图学之所以成为一门科学，很重要的是它有自己的理论体系。在地图投影、地图符号（语言）和地图综合三大理论基础上，进入信息时代，地图学形成了以地图信息传输为理论框架，以贯穿地图信息传输全过程的地图空间认知作为核心理论，集地图信息论（信息传输理论）、地图模型论（信息传输理论）、地图符号学（信息表达理论）于一体，构成了信息时代地图学的理论体系［17］。这说明地图学已经具备作为一门科学的充要条件。

1.2 地图学的技术属性

所谓技术，泛指根据生产实践经验和自然科学原理而发展形成的各种工艺操作方法与技能，其本质可以理解为对客观事物运动机理的理解和经过巧妙构思再加工，从而获得的“工具性”手段。地图学的技术属性是十分明显的，也是最易为大家所接受的。无论过去、现在和未来，都是以地图学的科学理论为指导，采用某种技术工艺流程和与之相适应的制图设备或仪器，进行地图设计、地图编绘、地图印刷，并提供应用服务。

在传统地图学时代，地图学先后采用“绘图法”和“刻图法”为主导的技术工艺流程，以及与两种技术流程相适应的绘图或刻图工具以及坐标展点仪、复照仪、翻晒版机、印刷机等设备和仪器，完成地图设计、地图编绘和地图印刷作业，虽然相比较而言，“刻图法”较之“绘图法”省去了复照和某些分涂作业，线划质量也相对较高，但总体而言仍然是技术工艺复杂，生产周期过长、劳动强度大，基本上还是处于劳动密集型的手工作业形态。

进入信息时代以来，电子计算机的诞生导致了地图学技术上的革命，数字地图制图技术取代了传统手工地图制图技术，数字地图制图与出版一体化的技术工艺流程代替了传统地图制图与出版相分离的工艺流程，相应地采用计算机地图制图系统、地图电子编辑系统、分色胶片输出机、数字直接制版机和全色地图印刷机等软硬件集成系统，地图制图和印刷采用的设备和仪器发生了根本性的变革，技术上可以说是一个里程碑式的进步。但是，由于地图制图特别是制图综合长期以来都是与人的思维（抽象思维、形象思维与灵感思维）密切相关的创造性劳动，加之地图类型多种多样，完全靠计算机地图制图软件（模型、算法、知识）来自动完成确实有很大难度［18］，但这是一个发展方向，这也正说明地图学，包括作为其功能延伸和拓展的地理信息系统和虚拟地理环境，仍然具有很大的创新空间。

1.3 地图学的工程属性

所谓工程，是通过将自然科学原理应用到生产实践中所积累的技术经验而发展起来的，其本质可以理解为对相关技术进行选择、整合、协同而集成的相关技术群，并通过与相关基础经济要素的优化配置而构建的有结构、有功能、有效率地体现价值取向的技术集成系统。技术是工程的基本要素，工程是技术模块的优化集成。工程是产业发展的基础，产业生产、运行是标准化、可重复运作的工程活动［19］。

作为地图学技术属性的地图制图系统、生产系统，作为地图学功能的拓展和延伸的地理信息系统以及作为地图学的新的增长点的虚拟地理环境等，都可视为地理信息工程。地理信息工程是地理信息产业的基础，地理信息产业的生产、运行是标准化、可重复运作的地理信息工程。

正因为地图学具有工程属性，所以无论是地理信息数据工程、软件工程还是地理信息获取、处理（生产）、应用服务工程，在工程活动中都必须高度重视标准化和工程设计的规范化，这是地理信息产业健康、持续发展的基础。

地图学的科学属性、技术属性和工程属性，既有区别又密切相关。地图学的科学理论对地图学（包括地图制图与地理信息）技术起指导作用；地图学技术支撑地图学科学理论；地图学科学理论和技术不断推动地图学工程的发展，地图学工程又反复为地图学理论和技术提供新的发展需求。地图学的科学属性、技术属性、工程属性为地图学和地理信息产业的发展起着理论指导、技术支撑和标准规范的作用。

2 地图的价值

地图对人类社会文明进步的价值，怎么评价都不为过。地图被誉为改变世界的十大地理学思想之一，是表达复杂地理世界最伟大的创新思维。地图作为一门科学语言，能跨越自然语言和文化而被广泛接受；地图的统一比例尺保证地理空间可以被同等对待，即空间客观性；地图采用经过抽象的符号系统和简化形式，保证重构复杂的地理世界；地图采用数学映射（地图投影）方法，保证了可量测性。正因为如此，地图才具备了表达地理世界的空间结构和空间关系的本质功能，与线性的文字表达方式相比，具有无法比拟的优越性和价值，于是有人说“地图的最初使用必然会在思想领域引起一场革命”［20］。

2.1 地图的科学价值

地图的科学价值是不言而喻的，也是多方面的。

2.1.1 揭示科学规律

这方面的例子很多，其中最典型的是著名的德国气象和天文学家魏格纳（Alfred Wegner）根据世界地图中各大洲的形状特征将其拼合起来，从而发现和提出了著名的大陆漂移学说。此外，利用地图研究各种地理要素和现象的空间分布规律、相互关系、时空动态变化以及对自然、土地资源和环境进行综合评价和预测预报等。

2.1.2 反映科技进步

地图学具有科学、技术和工程的属性，而且不同时期的地图学的科学、技术、工程的特点是不断演化的，因此作为地图学主题的地图是能反映当时的科技进步水平的。古希腊在自然科学方面的进步和发展推动了古代地图演化的进程，出现了把地球视为圆球，测量地面的经纬度、采用地图投影经纬线网制图法绘制“世界地图”（如托勒密《地理学指南》中的世界地图）；15世纪中叶以后，出现了至今仍广泛应用于航海图的墨卡托投影海图，反映了当时航海科学和航海事业的发展；17世纪开始的基于大规模三角测量的实测地形图，反映了工业革命后科技水平的提高和新的、高精度测绘仪器相继发明；19世纪地质、气象、水文、地貌、土壤、植被等各种专题图的出现，反映了当时自然科学的进步与深化；20世纪50年代以来地图制图技术的变革，是伴随着信息革命的浪潮出现的，数字地图、电子地图、网络地图、新媒体地图等，反映了当今计算机技术、空间信息可视化技术、互联网技术、多媒体技术、人工智能技术等的快速发展。这些都充分说明，地图的演化与社会科学技术进步密切相关。

2.2 地图的社会价值

地图对人类社会的重要性，正如有人所说的“一个时代和一种文化没有任何形式的地图是难以想象的”，有人甚至质疑的问到“我们能够想象到一个没有地图的世界吗？”［10］。可以说，今天地图已经成为人们工作、学习、生活不可缺少的科学工具。格林斯潘在他的新书《地图与疆域》中都谈到他要“通过地图来认知他不熟悉的世界”。从工作的角度讲，需要利用地图进行自然和社会经济区划，进行全国性或区域性经济建设规划，进行资源的勘察、设计和开发，进行工程建设的勘察、设计和施工，进行农业地籍管理、土地利用和土壤改良，应对各种突发事件；电子商务与现代物流需要利用基于电子地图的地理空间信息平台规划生产基地、仓储中心、营销网点并进行物流过程监控；等等。就学习而言，地图是学习地理学的最佳工具，如要获取全球气候类型及其分布知识，就要阅读世界气候地图；若要认知世界人口分布，就要阅读世界人口地图……这样的例子不胜枚举。之所以如此，最根本的原因是因为地图能为人们提供正确的空间概念。就人类生活而言，更是离不开地图，特别是在网络环境下，“潜伏”在个人电脑、平板电脑、手机等终端中的地图已经成为人们必不可少的随身工具。这正如《地图的力量》一书的作者丹尼斯·伍德所说：“一种地图用途，多种生活方式”，地图能让人“慢摇在地图的世界里”。

2.3 地图的法理价值

溯往知今，以图为鉴。地图具有明疆示界的作用，过去的地图成为现在解决领土争端问题的法理依据。典型的如钓鱼岛及其附属岛屿、南海诸岛自古以来就是中国固有领土，是中国最早发现、最早命名和最早行使主权的，自西汉至今的大量关于南海诸岛区域的地图都对该地区的范围和权属做了详细而明确的说明。同时，地图也是历史事件的铁证，如日本为侵华所做的蓄谋已久的战争准备，以及在中国犯下的战争罪行，可以由日本自己编制和出版的《支那现势要览地图》《新选详图——帝国之部》等一系列地图和地图集为证。因此，地图的法理价值是人们还原历史事实的重要依据。

2.4 地图的文化价值

文化是一种历史现象，每一个社会都有与其相适应的文化，并随着社会物质生产的发展而发展。地图是记载和传承人类文明的工具，不同地域地图文化的交融和不同时期地图文化的发展演变是需要研究的问题。从空间上看，古希腊的荷马地图映射着地中海上的克里特文明；埃及尼罗河的季节性泛滥诞生的原始地图映射着尼罗河流域文明；古巴比伦人在陶片上绘制的美索不达米亚地区的巴比伦地图映射着两河流域文明或美索不达米亚文明；印度河流域冲积平原古代测量的原始地图映射着原住居民达罗毗等创造的哈拉巴文明；我国黄河流域堤防和灌溉图的出现以及汉代黄河水道图映射着黄河流域文明或远古中国文明。从时间上看，有古代地图文化、近代地图文化和现代地图文化，反映不同时代人类社会物质和精神文明进步的状态。值得注意的是，在地图演化的历史长河中，地图文明同人类文明一样，正是通过“时间效应”和“空间效应”的双重作用在不断发展和演化，并渗透到人类社会的方方面面，成为一种特殊的文化现象即地图文化。

2.5 地图的军事价值

地图的军事价值自古以来都是军事家们十分重视的，军事家们在筹划和指挥作战时无不关注空间、时间的制胜价值。正如《管子·地图篇》所指出的“凡兵主者，必先审之地图”，只有这样才能“行军袭邑，举措知先后，不失地利”。拿破仑也说过“战略是时间和空间的使用艺术”。约米尼认为“战略即地图上进行战争的艺术”。现代战争更是如此。国防建设部署、规划离不开地图，战略谋划和计划需要利用地图，作战指挥特别是一体化联合作战需要反映战场地理空间结构和空间关系的“一张图”作支撑，作战行动要有地图来引导，武器平台乃至远程武器的精确打击需要精确数字地图。因此，即使是现代信息化战争，纸质地图、数字地图、电子地图、导航电子地图、移动电子地图等，仍是军事上不可缺少的，具有十分重要的军事价值。

3 总结和讨论

（1）地图学具有科学、技术和工程属性，地图的科学理论指导地图制图与地理信息工程的技术与工程活动，而技术和工程活动又支持和促进理论的发展与深化；地图学的工程活动是地图学技术的集成，地图学工程活动中的新问题又促进地图学的进一步研究，二者的关系更加密切。地图学的科学属性、技术属性和工程属性共同支撑地理信息产业的发展，对于增强地图学的创新思维意识具有积极意义。

（2）地图作为地图学的主题或主阵地，具有科学价值、社会价值、法理价值、文化价值和军事价值，地图对于人类社会的重要性怎么评价也不为过。随着地图产品更加多样化，地图对人类社会的作用也更加突出。只有深刻理解了地图的价值，才能有效推动地图应用的研究。

（3）地图学的属性和地图的价值是一个值得进一步研究的问题，因为这个问题具有基础性。深刻理解地图学的属性和地图的价值，能与时俱进地创新地图学与地图的发展，让古老的地图学永远充满生机活力，让地图这一国际通用的科学语言永远得到发展和传承。

［1］ LU Liangzhi.History of Chinese Map［M］.Beijing：StarMaps Press，2012：1－7.（卢良志.中国地图发展史［M］.北京：星球地图出版社，2012：1－7.）

［2］ WANG Jiayao，CHEN Yufen.The Theory of Cartography［M］.Beijing：PLA Press.2000：1－2.（王家耀，陈毓芬.理论地图学［M］.北京：解放军出版社，2000：1－2.）

［3］ WANG Jiayao，SUN Qun，WANGGuangxia，et al.Principle and Method of Cartography（2nd ed）［M］.Beijing：Science Press，2014：1－28.（王家耀，孙群，王光霞，等.地图学原理与方法（第二版）［M］.北京：科学出版社，2014：1－28.）

［4］ ZHU Guorui.Cartograohy［M］.Wuhan：Wuhan University Press，2001：1－5.（祝国瑞.地图学［M］.武汉：武汉大学出版社，2001：1－5.）

［5］ MA Yaofeng，HU Wenliang，ZHANG Anding，et al.Principle of Cartography［M］.Beijing：Science Press，2004：1－4.（马耀峰，胡文亮，张安定，等.地图学原理［M］.北京：科学出版社，2004：1－4.）

［6］ TAYLOR D R F，CAQUARD S.Cybercartography：Maps and Mapping in the Information Era［J］.Cartographica：The International Journal for Geographic Information and Geovisualization，2006，41（1）：1－6.

［7］ GAO Jun.Cartographic Tetrahedron：Explanation of Cartography in the Digital Era［J］.Acta Geodaetica et Cartographica Sinica，2004，33（1）：6－11.（高俊.地图学四面体－数字化时代地图学的诠释［J］.测绘学报，2004，33（1）：6－11.）

［8］ MENGLiqiu.Cartography and Maps－Where to Go［J］.Journal of Geomatics Science and Technology，2013，30（4）：334－342.（孟立秋.地图学和地图何去何从［J］.测绘科学技术学报，2013，30（4）：334－342.）

［9］ YUAN Kansheng，ZHANG Rongqun，WANG Yingjie，et al.Study on Fundamental Conceptions and Subject System of the Modern Map and Cartography［J］.Geo－Information Science，2007，9（4）：100－108.（袁勘省，张荣群，王英杰，等.现代地图与地图学概念认知及学科体系探讨［J］.地球信息科学，2007，9（4）：100－108.）

［10］ WANG Jiayao.Development Trends of Cartography and Geographic Information Engineering［J］.Acta Geodaetica et Cartographica Sinica，2010，39（2）：115－119，128.（王家耀.地图制图学与地理信息工程学科发展趋势［J］.测绘学报，2010，39（2）：115－119，128.）

［11］ ZHU Guorui，ZHANG Genshou.Map Analysis［M］.Beijing：Surveying and Mapping Press，1994.（祝国瑞，张根寿.地图分析［M］.北京：测绘出版社，1994.）

［12］ HUANG Wanhua，GUOYuxiao，ZHAO Yongjiang，et al.Map Application Principles［M］.Xi’an：Xi’an Map Press，1999.（黄万华，郭玉箫，赵永江，等.地图应用学原理［M］.西安：西安地图出版社，1999.）

［13］ WOOD D.The Power of Map［M］.Beijing：China Social Sciences Press，2000：1－2.（丹尼斯·伍德.地图的力量［M］.北京：中国社会科学出版社，2000：1－2.）

［14］ YANG Qihe，SNYDERJ P，TOBLERW R.Map Projection Transformation：Principles and Applications［M］.London：Taylor ＆Francis Ltd，1999.

［15］ DU Qingyun.Study on Linguistic Characteristics and Automatic Understanding Mechanism of Spatial Information［D］.Wuhan：Wuhan University，2001.（杜清运.空间信息的语言学特征及其自动理解机制研究［D］.武汉：武汉大学，2001.）

［16］ QIANHaizhong.Study of Automated Cartographic Generalization and Intelligent Generalization Process Control［D］.Zhengzhou：Information Engineering University，2006.（钱海忠.自动制图综合及过程控制的智能化研究［D］.郑州：解放军信息工程大学，2006.）

［17］ WANG Jiayao.Rethinking about the Information Age Cartography ［J］.Journal of Geomatics Science and Technology，2013，30（4）：329－333.（王家耀.关于信息时代地图学的再思考［J］.测绘科学技术学报，2013，30（4）：329－333.）

［18］ WANG Jiayao，LI Zhilin，WU Fang.Advances in Digital Map Generalization ［M］.Beijing：Science Press，2011.（王家耀，李志林，武芳.数字地图综合进展［M］.北京：科学出版社，2011.）

［19］ YIN Ruiyu，LI Bocong，WANG Yingluo，et al.Theory of Engineering Evolution［M］.Beijing：Higher Education Press，2011：8－17.（殷瑞钰，李伯聪，汪应洛，等.工程演化论［M］.北京：高等教育出版社，2011：8－17.）

［20］ HANSONS E.10Geographic Ideas that Changed the World［M］.Translated by Xiao Ping.Beijing：The Commercial Press，2009：20－41.（苏珊·汉森.改变世界的十大地理学思想［M］.肖平，译.北京：商务印书馆，2009：20－41.）