浅谈现代地图制图的发展和意义

梁小清　谭盛辉

摘 要：地图是先于文字形成的用图解语言表达事物的工具，按照一定的数学法则，利用制图语言通过制图在一定的载体上进行综合，对地球上各事物的空间分布、相互关系和时间发展变化状态用图形进行表达。过去，人们把地图看成是“地球表面在平面上的缩写”；随着社会的进步和发展，地理信息系统和计算机制图的发展，地图可以当成是反映自然现象、社会现象、经济现象的一种载体。该文结合了传统地图制图和现代地图制图的产品和技术，介绍了地图制图理论和方法的发展和意义。

关键词：地图制图 GIS 电子地图

中图分类号：P283 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0255-02

1 地图制图理论的现状和发展

1.1 地图制图的发展简史

地图和地图制图的发展历史悠久，《地理学指南》就是古希腊地理学家托勒密关于地图制图的著作。在他看来，地理学就是“将地球上所有已知的部分和附属的东西以线画的形式进行描绘”。他还对简单的圆锥投影有所研究，并绘制了世界地图。对中国古代地图制图产生深远影响的就是“制图六体”，这是由中国西晋地图制图学家裴秀所创立。另外，对地图制图发展做出很大贡献的还有元代的朱思本、明代的贾耽、明代的罗洪先等。17世纪以来，欧洲进行了规模巨大的地形图测绘和三角测量，使地图制图有了进一步的发展。中国从清朝开始，大规模地进行了地图测绘，编制出了《大清一统舆图》和《皇舆全图》。兴起于20世纪初的航空摄影测量法，促使地形图测绘生产的过程发生了改变，加上采用的照相平板彩色胶印等技术，形成了地图制图学现代体系。

1.2 现代地图制图理论发展

在地图制图发展方面，与地图制图学有着关联和交叉关系的社会科学、系统科学、自然科学等的研究成果提供了理论基础以及技术支持，并进一步研究和发展了地图符号、地图理论、地图信息等地图制图理论。

1.2.1 地图信息论

多种色彩的总和及其相互联系的差别、图形几何特征是地图信息的具体表现，地图信息是通过图解来对制图个体以及其性质构成的信息进行表达的。对以地图图形表达、传递、转换、贮存、处理和利用空间信息进行研究的理论，被称为地图信息论。其发展对认识地图的实质有利，并使得对地图制图信息的计量方法的研究更加深入。

1.2.2 地图传输论

对地图信息传输的原理、过程及方法进行研究的理论，叫地图传输论。如图1所示。

制图者认知客观环境，并形成知识概念，将符号转化成地图，用图者再识别符号，对客观环境有了一定的认知。该过程就是传输地图信息的过程，这个传输过程包括了地图的制作和使用，地理信息通过地图符号得到了有效的传输，不过噪声也会干扰到信息的传输。在地图最佳制作和有效使用方面，地图传输理论起到了有效的作用。

1.2.3 地图符号学

作为研究地图符号系统的构图基础，地图符号是一门地图表现方式及其设计使用的科学。形状、色彩、方向、亮度等是地图符号学提出的视觉变量，同时还提出了组合感受、等级感受和数量感受等感受方式。地图制图和地图符号的设计也受到地图符号学理论很大的影响。

1.2.4 地图模型论

对建立怎样的地图模型来再现客观环境进行研究，并用数学模型来表示的理论成为地图模型理论。模型理论认为，地图就是客观地模拟事件，是制图者的概念模型，可用数学方法表达，把对象在空间分布的情况进行抽象的概括。该理论有助于深入地认识地图的实质，和促进数学制图的发展。

1.2.5 地图认知论

研究人类认知地图并获取信息的手段、原理和过程的理论就叫地图认知论。有两项认知论的研究成果，一是认为图像地图客体首先被用图者所接受，再在脑中进行信息处理，然后根据已有信息加工所获信息，在头脑中形成信息图，进而进一步研究实地地理现象，最终获得认知的地理实体；二是“多模式感知和认知理论”。该理论是指通过虚拟地图环境，用多种认知方式分别对信息进行获取，并加工比较处理，进而形成相应的知识库，再融合各自的知识库，这样综合认知库就生成了。地图认知论对于地图制图手段、多媒体技术的结合起到了重要的作用。

1.2.6 地图感受论

研究地图视觉感受过程的生理、心理以及物理学方法，讨论用图者是如何被有效感受地图的理论即感受论。包括分级符号、灰度、色彩设计的客观性，以及视觉感受与图形构成的规律和特点等研究内容，对地图的设计意义重大。

2 现代地图制图方法和产品

2.1 传统地图制图

编绘地图、实测地图是地图制作成图的两种途径；航测法成图和野外实测地图是实测地图的两种类型。航测法成图是利用航空影像来测制地图。野外实测地图是采用测量仪器测定地球表面的局部区域地物、地貌的空间位置和几何形状，并按照一定的比例尺绘制成地图。

传统编绘地图是用根据多种制图资料，如实测地形图、统计资料、遥感影像等编制成为用户所需的各类型的地图。传统的方法是地图内容通过光学转绘技术转绘到由地图投影构成的经纬线或直接坐标网格中，处理和描绘图形时再采用手工的方法。传统地图制图流程如图2所示。

地图编制的四个阶段中的地图设计和原图编绘阶段，制图工作者都付出了大量的心血，得到的地图具有特定的科学属性。

2.2 现代地图制图

计算机制图已经取代传统的地图制图，成为现代地图制图的主要方式。以計算机及由计算机控制的输入、输出设备为主要工具，计算机制图是通过数据库技术和数字处理方法来制图的。在制图的过程中，以数字形式在系统内部传递地理信息，通过数据的处理对图形进行转换，因此计算机制图又被称为全数字制图。制图技术的变革就是计算机地图制图，也改变了制图工艺的流程，不过在确定地图投影和比例尺、地图表示方法、制图综合原则等制图理论方面，和传统的制图并没有实质性的区别。计算机制图的流程如图3所示。

有了计算机制图以来，地图制图的技术有了突飞猛进的发展，产品也越来越多元化。数字地图易于存贮，复制和远程传输；而计算机地图制图成图周期短，地图数据的编辑、更新更方便，精度更高，提高了地图产品的适应性、现势性和用户的广泛性。计算机制图技术大大的减轻了制图人员的劳动强度，减少了主管随意性，这为地图制图的进一步标准规范化奠定了基础。

2.3 现代地图制图产品

计算机制图的发展让地图产品的种类越来越多，从传统的普通地图到专题地图集，从纸质地图到电子地图，从平面地图到三维地图，不同的地图产品可以为各类人群服务，为政府、军事、国土、建设、旅游、规划等部门开展工作提供了极大的便利。现代地图制图的产品有地图集，影像地图，GIS地图等。

2.3.1 地图集

地图集具有统一的设计原则和编制体系、协调的地图内容、规定的比例尺和分幅系统。地图集根据一定的主题和要求将一定数量、有机联系的、完整的地图经过统一设计汇编成册。随着我国经济建设、国防建设、科学研究的发展和实际生活的需要，地圖集的用途越来越广泛，地图集的类型也越来越多，题材范围也越来越专题化。地图集可以按照区域范围分类，有世界地图集、各省市地图集等。可以按照表征内容分类，如：普通地图集、专题地图集等。还可以按照用途分类，如：教学地图集、参考地图集。其中应用比较广泛的是专题地图集。专题地图集的种类多种多样，它们是以重点表示某项专题要素为主要内容的。专题地图集又可以分为自然地图集、社会经济图集和其他专题地图集。

2.3.2 影像地图

随着“3S”技术的发展，遥感影像地图（图5）作为一种新兴的地图产品出现在我们的生活中。影像地图是利用卫星遥感影像或航空像片，通过投影变换、几何纠正的比例尺缩放，运用一定的地图注记、符号，制图对象地理特征及空间分布的地图进行直接反映。受千差万别地表自然地理特征的影响，目前还在探索和试验影像地图的制作技术、表现形式、规范化等。随着计算机地图制图的发展和航天摄影测量的实用化，影像地图作为一种制图产品，势必也得到迅速的发展和广泛利用。影响地图的特点有以下方面：（1）影像信息丰富，能达到一定的地图精度，影像和地图的双重作用都有。（2）丰富的地面信息，层次分明的内容，清晰易懂的图面。（3）简化和革新了地图制图的工艺，改善了制图条件，加快了成图速度，缩短了成图周期，是现代地图制图的新途径。（4）遥感资料更新周期快，现势性强，是开展多时像和多信息源遥感数据研究，建立遥感影像数据库的基础。由于以上特点，影像地图的应用得到了快速普及，广泛应用于现代国防军事、农业可持续发展、农业估产、防灾减灾，城乡建设与环境保护、重大基本建设工程、交通指挥、林业防护、国土资源勘查等领域。

2.3.3 GIS地图制图

GIS地图是在计算机技术支持下发展起来的一种新型地图。它以地图数据库为基础、计算机为处理工具、电子屏幕为载体，在地图数据库中存放地图空间数据与属性数据，通过一定的软硬件支持，将地图信息显示在电子屏幕上。GIS地图可以借助计算机信息传输技术在网络上进行交流转换，具有滚动、漫游、动态显示等功能，更重要的是它可以结合其他各种专题数据进行统计、分析、叠加比较等多种功能，提供各种行业需要的地理信息。

GIS地图制图操作的对象是地图数据，以各类专业测绘方式获得的资料为基础，如：野外测量、航空摄影测量、遥感影像、统计资料等，并进行图形加工并赋予相关属性。地图数据以结构化的形式存储在计算机内的，称为地图数据库。成果数据描述了地理实体的空间特征、属性特征、时间特征和实体间的相互联系。

3 结语

在现代科学技术发展的同时，地图制图也进入了全新的、飞速的发展阶段。在先进技术应用飞速发展的年代，地图制图学先进的理论及其对实践的指导必须跟上时代发展的步伐。人性化应该是地图产品生产的发展方向，以及对新技术工作流程的适应也是其发展方向之一。数据采集应该更具多样化，结合传统方法和现代方法，更新和丰富地图数据库。地图生产技术应该对现代地图生产技术和先进方法进行综合运用，以增大地图的功能。随着制图学的技术和理论的发展，现代地图制图也呈现出了智能化、虚拟化、多功能化、测绘技术一体化、全球信息一体化等发展趋势。数字城市、数字地球等项目的出现，体现了现代地图制图是一门综合性、科学性很强的学科。现代地图制图呈现以下主要特点和趋势：（1）作为区域性学科，地图制图的重点已由普通地图制图转为专题地图制图，并逐渐发展为综合制图、实用制图和系统制图。（2）作为技术性学科，地图制图正在向计算机辅助制图方向发展，而发展了几千年的手工编图的作业方法或被其逐步取代。（3）其他学科和地图制图学间越来越多的相互渗透，许多新的理论和概念也由此产生。如以地图图形显示、传递、转换、存储、处理和利用空间信息为内容的地图信息论；研究经过地图图形模式建立数学和数字模型的地图模式论；还有研究和建立地图语言的地图符号学等。

参考文献

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