探究地圖的創新技術特征及發展進步規律

摘要要：本文以地圖的發展進程為主線，通過系統梳理“地圖”的相關概念、技術、應用和特征，來探究從古老地圖到地理信息時代地圖的創新發展規律。

關鍵詞：古地圖；傳統地圖；數字地圖；GIS；LBS；虛擬地理環境；智慧城市

縱觀地圖發展之路，地圖從來都是在新理念、新知識、新技術和新需求的推動下不斷創新、不斷發展的。置身地理信息產業快速發展時期，要想探究地圖的創新發展軌跡，唯有從追溯古老的地圖開始。

1 地圖溯源

在古代，伴隨著人類漁獵、耕作等社會實踐活動，產生了地圖的雛形，樹葉、陶片、石塊、龜甲、獸皮等都可用來繪制當時的環境。經過長期的經驗積累，地圖的概念日趨成熟。

保存至今的公元前9世紀古巴比倫陶片世界地圖，具有從直觀到抽象的技術進步。而真正能稱得上地圖的是在長沙出土的西漢馬王堆三幅帛地圖，距今已有2100年的歷史；還有公元2世紀時古希臘地圖學家托密勒在《地理學導言》一書中所繪地圖。

600年前的《鄭和航海圖》，是中國現存最早、最詳盡的古代航海圖。古希臘學者埃拉托色尼（公元前275-前194）第一個較為準確地繪制出了世界地圖。托勒密則發明了以新投影方法來繪制世界地圖，堪稱西方地圖學的奠基人。我國魏晉時期地圖學家裴秀（公元223-271）主持編制的《禹貢地域圖》總結了制圖的六大原則，對于中國傳統地圖學的發展影響極大。

15世紀地理大發現體現了地圖的巨大作用，是地圖學和地理學發展最快的時期。16世紀荷蘭制圖學家墨卡托提出的墨卡托投影法（正軸等角圓柱投影），出現了實測地圖的萌芽。

2 傳統地圖的回顧

傳統地圖主要是指建立在近代地圖測繪基礎上，用傳統地圖學理論作指導而編制的地圖， 20世紀50年代趨于成型，到70年代末確立地位。傳統地圖產品包括過去以紙張、絲絹、布匹等作為媒介的地圖，以紙質模擬地圖為主流。下圖是傳統地圖生產流程圖：

通過分析傳統地圖的特性，不難發現其優點有：①使用方便、便于攜帶；②使用無需外設，不受地形、氣候等外因干擾；③在形成完整的地理認知方面具有優勢，適用于整體規劃；④人文氣息濃厚，可見證歷史，具有收藏價值；⑤是建立地理空間數據庫重要的資料來源。

但其局限性也很明顯：①受比例尺和圖幅限制，地圖表達有局限； ②更新不易，檢索困難；③編繪地圖以經驗為主；④人工參與影響地圖精度和質量；⑤制印工藝技術變革緩慢；⑥基礎測繪資料獲取和利用困難。

不可否認的是，傳統地圖曾經獨領風騷，對推動人類歷史進程起了巨大作用。

3 數字化時代地圖的革命

從傳統地圖到數字化地圖的變革，離不開計算機技術在地圖制圖領域的應用。從20世紀60年代開始，國際上開始研究計算機輔助地圖制圖。到20世紀80年代末，隨著計算機和激光技術的融合，彩色電子出版系統應運而生。通過彩色電子出版系統平臺，實現了紙質模擬地圖向數字化地圖的跨越。相關的軟件可以方便快捷地進行數據處理和轉換，數據庫技術提供了嚴密可靠的數據存儲與管理方法。這種變革改變了地圖的生產流程，如下圖所示：

在這一階段，數字技術使地圖變成了數據，地圖數據由地理坐標、屬性和一定的數據結構所組成。一方面，傳統地圖得到了不斷豐富和發展；另一方面，航空攝影、衛星遙感、電子計算機等新技術的引進，使地圖在理論基礎、工藝手段、表現手法等方面都有了很大變化。

數字地圖具有傳統地圖無可比擬的優勢：①以地圖數據為主要信息源，保證了地圖的現勢性、完整性；②提升了地圖設計水準和手法，提高地圖的表現力和藝術效果；③提高了地圖精度和制作質量；④精簡了地圖的生產環節；⑤便于地圖成果保存和修改，實現了快速檢索和調??；⑥輸出方式多樣化，應用形式多元化。

數字化地圖所具備的這些優勢，為地圖步入信息化網絡化發展奠定了基礎。

4 地理信息時代地圖的融合創新

4.1 地理信息系統（GIS）

隨著科學技術的發展，出現了地理信息系統（GIS），使得地圖又一次獲得了新的發展機遇。 世界范圍內地理信息系統的發展，起步于20世紀60年代，在我國開始于70年代，90年代以來得以蓬勃發展。

將地圖學與地理信息系統進行比較不難發現，地理信息系統其實就是地圖學功能在信息化時代的擴展與延伸，雖然地圖學強調的是圖形信息的傳輸，而地理信息系統則強調空間數據的處理與分析，但二者都是空間信息處理的科學，是一脈相承的。

地理信息系統在傳輸空間地理信息方面具有許多新的特點：①多元化數據源獲取信息，保證信息傳輸的現勢性；②以地圖數據庫形式管理，可以存儲和管fc2529ea1f2d2cd37e594c97cda8ceaa718ca04247790b9ded410218bb3b86f4理海量地理信息，實現快速獲取和高速查詢信息；③擴展了地圖功能——分析和計算地理信息數據的能力；④增強了地圖的顯示效果?？梢噪S意進行縮放、全屏、漫游及動態顯示。

4.2 地理信息時代地圖服務

目前基于地理信息的專業應用主要包括數字城市、智能交通、國土資源管理和調查、環境保護、水利建設、公共安全與應急救急等領域；社會化應用（消費應用）包括互聯網地圖服務和以車載導航、導航定位手機、便攜式導航設備（PND）為代表的電子導航產品，以及基于手機的位置服務（LBS）等類型。

地理國情監測屬于地理信息專業化應用服務的范疇，我國提出的地理國情監測就是對重要的自然和人文地理要素變化情況進行持續監測、統計和分析研究，并及時發布地理國情監測報告，為政府管理提供科學依據。

互聯網地圖服務則屬于社會化應用范圍，具有六大顯著特征：一是量測自動化；二是傳輸遠程化；三是數字地圖實景化；四是地圖應用智能化；五是前后臺同步化；六是多種終端無縫化；七是市場形成“群雄爭霸”局面。

衛星導航電子地圖是將電子地圖與內置在GPS設備上的導航軟件相融合的一種應用服務。車載智能通信系統是導航位置服務的重要應用，通過手機終端的行人導航服務也在迅速發展。

5 新地理信息時代地圖的展望

關注地圖與新理念、新技術的融合發展，可以預測新地理信息時代地圖的未來發展趨勢及熱點。

5.1 空間數據可視化與虛擬地理環境是地圖新的生長點

在空間信息可視化基礎上發展起來的虛擬地理環境，是虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術在地理環境模擬中的應用。這是一種由計算機生成的高級人機交互系統，構成一個以視覺感受為主，包括聽覺、觸覺、嗅覺的可感知的地理環境，將廣泛應用于城市、地質、海洋、林業等專業領域，它也可以是面向大眾與網絡社會的三維虛擬環境。因此具有不可估量的發展前景。

5.2 基于位置的移動服務是未來熱點

位置服務（LBS）是基于地理信息的，由移動互聯網（無線互聯網）提供的各種與位置相關的地理信息服務，如地圖、路徑搜索等。

目前，全球的位置服務（LBS）主要形成北美、亞太及歐洲三大市場。我國起步較晚，但擁有巨大用戶群體，市場潛力巨大。隨著3G技術的推出，社會化的基于位置的地理信息服務（LBS）將是下一階段最富想象空間的商業模式，成為地理信息產業的新熱點。

5.3 從“數字城市”到“智慧城市”是未來主題

物聯網、云計算等新興信息技術的迅速發展所引發的第三代信息革命，為現代地圖學的發展帶來了新的契機。數字城市與云計算和物聯網的集成，使得“數字城市”向“智慧城市”邁進?？梢灶A測，“智慧城市”是未來發展的主題。

6 結束語

從古地圖到新地理信息時代地圖的發展，反映了地圖與時俱進的歷程。地圖的創新發展軌跡告訴我們，只有不斷引進新理念、新方法和新技術，不斷拓展延伸地圖的服務功能，不斷培育新的生長點，才能使地圖得以創新發展、煥發勃勃生機。

參考文獻

[1] 高俊.地圖史紀要.地圖學尋跡.北京：測繪出版社.2012.11.

[2] 王家耀，孫力楠，成毅.創新思維改變地圖學. 地理空間信息. 2011.4.第9卷第2期.

[3] 王家耀.信息化時代的地圖學.測繪工程.2000年 9卷 02期 1-5頁.