地图学较传统的新特征

地图学较传统的新特征杨占朋摘要：20世纪70年代以后的30年，是地图学从理论到方法和技术都获得飞速发展的时期，特别是地图制图技术取得另外重大突破。随着新时代的到来。地图学的发展较传统的地图学发生了极大地变化，本文主要就是简单的谈谈对新形势下的地图学所展现出来的一些新的特征。关键词：地图学信息时代视觉化引言世纪将是人类更多地依靠知识创新、知识创造性应用与可持续发展的世纪。信息化以知识为内涵,又成为知识创造、知识传播和知识的创造性多样化应用的基础。信息化时代的地图学,是一门研究利用空间图形科学的、抽象概括的反映自然和社会经济现象的空间分布、相互联系、空间关系及其动态变化,并对空间地理环境信息进行获取、智能抽象、存储、管理、分析、利用和可视化,以图形和数字形式传输空间地理环境信息的科学与技术。作为科学,它以其本身独特的理论体系和测量制图方法,提供有关动力学过程各种时空尺度上定量和定性信息,联合其它相关地学学科共同揭示地球外部和内部特征及其复杂的活动的本质;以其特有的科学语言(地图语言)和空间关系原理,提供地学自然和社会经济现象的质量与数量特征、空间分布、空间关系、时空变化1.地图的视觉化首先让我们看看视觉化的定义，而要讨论视觉化定义还是要回到科学计算视觉化的最初定义上来。地图学家主要从认知角度去认识视觉化，认为，首要的也是最重要的是一种认知行为，它是人类在发展意念表示上的能力，这种意念表示有助于辨别模式，创造和发展新秩序。传统上，纸一直是地图信息的主要载体，纸质地图集数据储存和数据表示于一体。现代数字技术的发展导致了数据储存和数据表示的分离。正是数据库技术和计算机技术的发展为地图视觉化的兴趣提供必要的前提，传统意义上的地图表示与地图视觉化不是同一概念，地图视觉化有别于地图表示的特点。本质上讲纸质地图是静态地图，因为从视觉效果上纸质地图不可能动，更主要的是数据库中不具备时间维信息，然而在计算机前不乏会有动态地图的讨论。数据库中的数据是宏大的，交互探究有助于视觉思维，在统计分析的基础上，探究数据分析正越来越受到关注。传统地图设计常把寻找单一优化表示作为地图设计的重要原则，即对同一组数据集合只有一种制图者认为最佳的图形坏方案，而且受到地图负载量限制，图形与抽象的形式应该尽量简洁。2.设计标准化与规范化和两级发展19世纪末叶开始，地图生产的标准化与规范化的倾向日益显著,而且仍将发展。地图生产如同其他大生产一样,走上了工业企业化的道路。地图从侧糟到制印的全部工艺过程,开始采取了精细的分工与流水作业的形式。地图的品种不断增多,比例尺和分幅的极别也愈分愈相,为了降低成本,提高质量,便于比较利用,设计标准化和编制规范化就成为地图生产的普遍要求。地形图的规范化程度一般较高。各国大都制定了自己的测绘规范,并逐步在某些国家集团之间达成若干国际性的就一技术协议。向反映宏观与微观现象的两极伸展。其他现代自然科学对自然界的预期发展趋势一样,适应地理学对世界地带性的探测与小区域深入研究的潮流;加以高速度航空交通与现代国防武器的需要,现代地图的发展面对着反映宏观与微观世界的矛盾,形成向两极分化的趋向。3.地图学向难度和深度方面发展地图制作几千年来都是手工作业,自从上世纪60年代电子计算机出现以后,引入到地图学,才逐渐改变这种作业状态。这种改变是有局限性的,不能解决所有地图制图作业问题,故称之为计算机辅助地图制图。地图作业不能全部使用计算机的原因是有些地图内容是经验性的,无法用数学模型来表达。为实现地图作业自动化,产生了制图领域的应用专家系统。专家系统是人工智能组成部分,知识的总结和获取是建立专家系统的关键。而在地图制图领域,尤其是在地图符号设计中,没有现成的系统性可以直接使用,其知识主要体现在长期积累起来的经验,必须在对问题有深刻理解的基础上,认真思考求解问题每一个步骤和细节，并对这些知识进行归纳和概念化处理,形成专家系统可以直接使用的形式化知识。专家系统的组织结构主要有两部分组成,一是存放知识的知识库,二是为控制决策之用的推理部分,由带有智能计算机运行和操作,有时还要计算机工程师帮助解决难以处理的“接口”问题。如何使制图领域专家系统进行运算和操作,需要解决总体设计和模式识别问题。在总体设计上,可先建立总体框架,内分若干子系统,以模块方式,解决该领域中各个问题,这样可以减少问题的复杂性。另一途径将地图符号分为点状符号、线状符号、面状符号、体状符号各自进行设计,也可以取得一定的效果。还有一种方法就是运用面向对象的定量制图领域的专家系统。模式自动识别有多种方法,应用于地图的有一种叫神经元网络系统,这是一个动态系统,国外多采用。另一方法是设计和研制便于机器识别的地图符号系统,即使信息表示和读取装,能够在扫描过程中,从一维空间的机器中立刻识别信息。4.推动地图学发展的因素地图学研究的核心是地图，地图的定义简单来说就是人们在社会实践中创造的认识地面的结果和用来认识地理环境的工具。历史的发展已经证明，战争是人类运用各种技术参与的最激烈的活动，也是催生新技术发展的最直接力量。凡兵主者，必先审之图。我们常说地图是战场上指挥员的眼睛，地图对于战争的重要性不言而喻。精准的地图令指挥员运筹帷幄之中，决胜千里之外;倘若地图上有丝毫差池，也会出现失之毫厘，谬以千里的情况。地图作为自然表象和社会现象的介质化载体，记载了各个时期不同社会的居民地、道路、河流、地貌、植被等各种要素，为现代各个行业的科研人员提供了研究历史的有力依据。同样，地图对于各个时期不同阶层的管理者而言，也是必需的辅助管理工具。在国家建设大型水利、土木工程过程中，都需要使用地图，如今的工程用图是地图在具体工程领域的一种演化，不论任何工程建筑都包含于社会现象的范围内，其建筑用图仍然是辅助建筑者进行制造的工具，不同的是其精度要求更高。现代，地图学包含的领域更加广泛，不仅有地图投影学、地图制图学、地图符号学等传统分支，在引入新的理论和技术后，又出现了地图模型论、地图信息论、地图传输论、地图感受论等新的分支。在计算机技术、网络技术等现代技术支持下，数字地图成为了纸质地图的替代品，由此出现了电子地图、网络地图、心像地图、软地图等新成果。5跨多学科，与信息化联系紧密随着科学技术的发展，地图学开始受到信息论、系统论、传输论等横断学科的影响而跨界于多门学科，现代地图学的概念由此产生，且呈现出了与传统地图学不同的更多新的特点。现代地图学在理论上结束了传统地图学以经验总结为主、以地图产品的输出为主要目的封闭体系，而是形成了以地球系统科学为依据，融合控制论、系统论、信息论等横断学科为一体的跨学科的开放体系。现代地图学在地图的功能上实现了信息获取的一端向信息的智能化加工和实用的最终产品生成的一端（用户端）转移。随着地图数据库技术、地理信息系统技术、现代野外地面测量技术、GPS测量技术、数字摄影测量技术和遥感技术的发展，现代地图学认为地图不只是信息载体，而且是科学深加工之后的创新的知识，应该由以往传统地图学中地图是“前端产品”向“终端产品”的观念转移，因为用户不满足于原始的数据材料，迫切需要的是经过深加工、综合集成的精品，将地图的功能极大地扩展和延伸，虚拟现实技术是利用计算机技术为用户提供一种模拟现实的操作环境，使用户可以“进入”地图，实现人机交互。虚拟技术在现代现代地图学中的主要应用就是虚拟地图。虚拟地图打破了地图作为平面产品为用户提供信息的固有观念，提供了一个虚拟的地理环境使人可以沉浸其中，并通过人机交互工具进行各种空间地理分析，显然，虚拟技术对现代地图学发展的意义是深远的。现代地图学的地图产品呈现品种多样、形式各异、实现手段多样化等的特点。现代地图学的地图产品已经不仅仅是纸质的平面地图，而是出现了电子地图、网络地图、虚拟地图等多种形式的地图，且随着数字化生产方式的普及，现代地图学中更注重获取和传输地图数据，建立了大量地图数据库来储存海量数据。6.地图生产的自动化信息化与数字化是紧密相关的。地图生产的手工方式经历了漫长的历史时期。50年代信息论、控制论、系统论三大科学理论和电子计算机的诞生,不仅对现代工程技术的发展有着决定性意义,而且是继相对论和量子力学之后又一次彻底改变了包括地图学在内的世界科学前景和包括地图学家在内的当代科学家的思维方式,伴随而来的是地图制图技术上的革命。50年代开始的计算机辅助地图制图的研究,经历了原理探讨、设备研制、软件设计,到70年代已经由实验试用发展到比较广泛的应用,并在地质、石油、水文、气象、环境监测、测绘等许多部门建立了计算机辅助地图制图系统。进入80年代后,在计算机不断更新换代的同时,开始利用一些高速度、高精度新型机助制图设备,对机助制图软件的研究也越来越重视,纷纷建立地图数据库,在地图数据库基础上,由单一的或部门的机助地图制图系统发展为多功能、多用途的综合性地图制图信息系统(CIS)。特别值得提出的是,进入90年代以来,地图电子编辑出版社系统相继问世,全数字式地图生产有了可能,打破了长期以来传统地图制图与出版相分离的界线,出现了以全数字地图制图与出版一体化的方式代替传统手工生产方式的新转机。着手研究数字环境下“地图设计——地图编绘——制版用分色挂网胶片输出”的一体化数字地图制图与出版系统,生产了一大批地图与地图集(如全国各省军事交通图、江苏省水利地图集、深圳市地图集、上海市地图集等)。进而研究直接数字地图制版、直接数字地图印刷新技术。这必将导致地图制图技术的根本性变革,地图生产正在由传统的手工模拟方式向自动化方式转变。计算机技术引入地图学以来,对地图学的建设和发展起了巨大作用。从最初的计算机辅助地图绘制,发展到现在的基于地图数据库的全数字式“地图设计——地图编绘——制版分色挂网胶片输出”的一体化。其结果是:减轻了制图技术的劳动强度,增强了地图生产过程的科学性;缩短了地图生产周期,加快了地图生产速度;丰富和科学化了地图的内容,增加了地图的品种;扩展了地图的功能,特别是地图信息的实时显示、对比和预测等方面有特别的收效;改变了传统的地图生产方式、分工和作业人员的结构等。结语根据信息化时代的特征，在地图相关产品大量需求的今天，应该合理地管理各种信息和知识，最大程度地提高生产效率；加强地图学与遥感、地理信息系统等技术之间的有机结合，研究它们各自应用原理相互间的关系，更好地实现地图产品多维化、网络化、智能化等的特点；加强地图的主动服务观，使地图与现代生活的联系越来越紧密，使用起来越来越方便。地图和地图学的发展与各个时期的科技发展及其他学科的发展有着密切的联系，且对社会各个领域的生产建设起到了广泛的影响，并作出了重大贡献。现代地图学的发展要充分利用现有的先进技术，在理论和技术上都取得新的重大的突破，逐步完善和壮大现代地图学的学科体系。参考文献：[1]江斌地图视觉化-现代地图学的核心[D]理论与探索[2]陈述彭地图学的若干现代特征[J]地理学报1963第29卷第1期[3]陈述彭地图学面临的挑战与机遇[J]地理学报1994第49卷第1期[4]吴忠性地图学内涵的变化与发展[J]地理学报1995第50卷第1期[5]曹婉茹近四十年来中国地图学史研究的回顾[J]自然科学史研究第9卷第3期（1990年）：283-289[6]姜道章论传统中国地图学的特征[J]自然科学史研究第17卷第3期（1998年）：262-272[7]王家耀成毅论地图学的属性和地图的价值[J]测绘学报第44卷第5期[8]廖克迈进21世纪的中国地图学[J]地球信息科学第2期[9]冯俊浅谈地图学发展的推动因素[J]测绘与空间地理信息第35卷第2期[10]李玲慧韩琳试论地图学发展与技术创新[J]地域研究与开发第20卷第1期[11]张清浦我国地图学与GIS的新发展[s]中国测绘科学研究院[12]廖克现代地图学的最新进展与新世纪的展望[J]测绘科学第29卷第1期[13]边淑丽田璐现代地图学较传统地图学的特征及其发展方向[J][14]张国坤现代地图学理论对计算机地图制图的作用[J]松辽学刊（自然科学版）1999年第2期[15]余志文叶圣涛现代地图学中的虚拟现实[J]