地圖學視角下的公開地圖表示要點

梁 宇 陳會仙 石 磊 吳佳桐

(自然資源部地圖技術審查中心, 北京 100036)

0 引言

地圖和地圖學的討論是一個永恒的話題,研究地圖對于經濟社會的變遷和當今的發展具有重要意義[1-2]。地圖是人們認識自然和社會現象的有效工具,是國家版圖的主要表現形式,具有嚴肅的政治性、嚴密的科學性和嚴格的法律性,也是地圖學研究的主要對象[3-6]。公開地圖應當正確表示國家版圖,不出現危害國家地理信息安全的內容,以維護我國的領土主權和地理信息安全。防止出現“問題地圖”需要從地圖設計與編繪、地圖審查、地圖監管等多個方面，提出有助于正確表示地圖內容的方法和建議。

近年來,國家對地圖管理工作十分重視,為避免“問題地圖”的產生,國內相關研究主要分為以下幾類:(1)優化地圖技術審查流程,提出建立地圖遠程審查系統、設計地圖審核在線審批系統、構建地圖審核信息平臺,深入推進審圖信息化建設[7-8];(2)加大互聯網地圖監管力度,提出建立國家互聯網地圖和網絡地理信息服務監管平臺,優化互聯網地圖監管方案,對互聯網地圖內容進行有效管理[9-10];(3)結合地圖數據的獲取方式和地圖制圖的實際過程,提出大力推進標準地圖服務系統,建設公益性標準地圖服務平臺,推廣公益性標準地圖在線服務[11-12];(4)將地圖按照用途或者表現形式分類,對互聯網地圖、導航電子地圖、動畫效果地圖等地圖類型中正確表示國家版圖的易錯點和表示方法進行歸納整理,同時提出相關的建議[13-14];(5)結合地圖設計與編繪的基本方法,從制圖角度對正確表示地圖內容的方法進行討論[15-16]。上述研究有助于在某一地圖類型中正確表示國家版圖,或者正確表示某一類地理要素。國外主要通過非官方渠道提供地圖數據,如OSM、GoogleEarth等,由于部分地圖內容不符合我國的政治主張,如錯誤使用此類地圖數據,極易在國內產生“問題地圖”。

現有研究對正確表示地圖版圖的研究存在兩點問題:(1)強制按照用途或者表現形式將地圖分類,僅對某一類地圖類型中含有的各地理要素的常見錯誤進行分析和總結,缺少對地理要素表示方法的整體性研究;(2)僅抽稀出地圖設計與編繪工作中的一小類地理要素,分析其在不同地圖種類的正確表示方法,缺少對全部地理要素表達方法的總結和歸納。上述問題導致現有研究在防止“問題地圖”發生中的不足日益凸顯。

根據地圖學的基本理論,地圖內容由數學基礎、地理要素、整飾要素三部分組成。為了充分考慮地理要素在不同類型地圖中的表現形式,分析地理要素在不同地圖類型中的表示要點,本文基于地圖學基本理論,結合地圖技術審查,將公開地圖常見錯誤分為3大類、11小類,對公開地圖常的表示要點進行分類和解析。本研究有助于防止“問題地圖”的產生,維護國家領土主權和地理信息安全。

1 基于地圖學的地理要素分類

根據地圖學基本理論,結合國家與地圖管理相關的法律法規和地圖技術審查實際工作,公開地圖中的基本要素可分為數學基礎、地理要素、整飾要素3大類和控制點、坐標網、比例尺、點狀符號、線狀符號、面狀符號、地圖注記、圖廓、圖名、圖例、審圖號11小類,如表1所示。

表1 公開地圖基本要素分類

2 公開地圖表示要點分類解析

2.1 數學基礎

2.1.1控制點

控制點分為平面控制點和高程控制點,各高程點需要準確表示。

(1)高程點的表達必須以國家公布的數據為準,如珠穆朗瑪峰的高程為8 848.86 m,莫干山的高程為719.0 m,黃山蓮花峰的高程為1 864.8 m,均不得使用其他高程值或者漏繪高程值的小數位。

(2)非國家公開的高程點、其他不允許表示的高程點在公開地圖中不允許表示,如白云峰、將軍峰的高程點和高程值等。

2.1.2坐標網

坐標網分為地理坐標網和直角坐標網。

(1)重要的城市符號等點狀要素與經緯線的相對位置關系需要表示準確,如我國首都北京的城市符號應位于40°N以南。

(2)公開地圖需要準確表示中國國界線和經緯線的相對位置關系[17]。比例尺較小時,國界與經緯線之間需要充分體現特征關系,如我國最東端國界需要超過135°E,南海斷續線從左起第2段需要位于110°E以東。

(3)坐標網作為地圖的數學參考要素表示時,網格和注記均不得壓蓋我國國界線和重要的島點,如120°E的注記不得壓蓋中俄國界、110°E網格不得壓蓋南海斷續線等。

(4)地圖投影發生改變時,坐標網的形狀應隨之改變。

2.1.3比例尺

(1)公開地圖中表示的比例尺需要準確表示,如對原始地圖進行了放大、縮放等操作,需要一并修改比例尺;

(2)公開地圖中的重要島點、行政界線、地名注記等內容依據地圖的比例尺有不同的表示要求,上述內容在不同比例尺下表示時需要符合國家法律法規體系的規定,如比例尺大于1∶1億的公開地圖必須表示釣魚島、赤尾嶼等重要島嶼，比例尺大于1∶100萬的公開地圖不得表示國界線等。

(3)在我國出版、發行、展示的公開地圖,比例尺的單位不使用英里、英尺等不符合國家相關規定的計量單位。

2.2 地理要素

地理要素是地圖的主體,可分為自然要素和社會經濟要素。其中,社會經濟要素是正確公開地圖表示的重點和難點。

使用專門的圖形符號表現地理事物是地圖的一項基本特征。地圖符號屬于表象性符號,是對制圖對象的一次綜合,被稱作地圖的語言。地圖符號按照制圖對象的幾何特征、符號與地圖比例尺的關系、符號表示的地理尺度、符號的形狀特征等多個角度,有不同的分類方法。地圖符號按照制圖對象的幾何特征可分為點狀符號、線狀符號、面狀符號。地圖注記是地圖語言的組成部分,對地圖符號起補充作用。

按照公開地圖對地理要素的表示要求,各地理要素可以細分為點狀符號、線狀符號、面狀符號和地圖注記四類。

2.2.1點狀符號

在符合比例尺相關要求的前提下,曾母暗沙和黃巖島等重要島嶼、梅楚卡等重要居民點的點狀符號不得漏繪。表示重要地級市或者興趣點(Point of Interesting，POI)的點狀符號在部分特定情況下必須表示,如三沙市城市符號在表示三亞市城市符號時不得漏繪,表示香港特別行政區政府總部的顯示級別必須同時表示澳門特別行政區政府總部POI符號等。

從視覺變量的角度,點狀符號的表示需要注意以下事項:

(1)點狀符號的形狀

點狀符號需要正確反映城市、鄉鎮等地理要素的級別,如臺北市應當作為省會城市表示,不得使用首都符號,臺灣地區5座地級市需要使用地級城市符號,不使用縣級城市符號,斯利那加不使用印度省級行政中心符號等。

(2)點狀符號的尺寸

點狀符號的尺寸與地理要素的種類無關,符號的尺寸需要正確體現其代表的地理要素級別,如省會級城市的符號應不小于普通地級市符號等。

(3)點狀符號的顏色

同類型點狀符號的顏色應保持一致。在符合比例尺相關要求的前提下,分省設色的地圖中,澳門特別行政區城市符號可在點狀符號內設色。

點狀符號表示島嶼時,符號的顏色原則上與海岸線符號顏色一致,同時添加歸屬范圍線以明確島嶼歸屬;如將陸地輪廓作為色塊表示,點狀符號的顏色需要與其所屬國陸地底色一致。

(4)點狀符號的位置

重要地名、島嶼的點狀符號需要正確體現與陸地輪廓、國界線以及其他點狀符號等地理要素的相對位置關系,不錯誤表示點狀符號的位置,如正確表示黃巖島與左起第7段南海斷續線的相對位置關系、達旺和烏間嶺兩個居民地的相對位置關系等。

點狀符號作為專題要素表示時,不表示我國的四至點。

2.2.2線狀符號

國界、省級界、河流等線狀符號在重點審查地區的特定情況下不得漏繪。如表示了國界、省級界,其線狀符號需要準確繪制,不得漏繪或者表示不完整。表示了省級界符號時,必須同時表示國界符號。

(1)線狀符號的形狀

國界、省級界等線狀符號的界形需要準確繪制,不得變形過大。

(2)線狀符號的樣式

從視覺變量的角度,洲界、國界、未定國界、地區界、省級界、軍事分界線、山脈、河流、海岸線以及交通要素等線狀符號可以通過符號的形狀、尺寸、方向、顏色等區分表示,但不得混用或者錯誤使用不符合我國政治主張的符號。香港、澳門特別行政區界使用長短虛線表示。

(3)線狀符號的位置

線狀符號的位置需要體現其與點狀符號、面狀符號和其他線狀符號的相對位置關系,如中蒙國界需要在貝爾湖中穿過且與湖岸線有一定距離;線狀符號的走向需要符合我國的政治主張,如不得繪出錯誤的中印邊界等;較大比例尺的地圖中,國界、省級界等線狀符號需要體現其與河流、島嶼等自然地理要素的相對位置關系,線狀符號如含有色帶,需要準確套印,且注意色帶與線狀符號的相對位置。

(4)不表示未公開的線狀符號

未公開的鐵路、公路以及輸電線、石油管道等涉及國家經濟命脈的線狀符號在公開地圖中不得表示。

2.2.3面狀符號

為準確表示各類型地理要素,避免發生符號相互壓蓋的情況,應將點狀符號置最上層,面狀符號置最下層。

從視覺變量的角度,面狀符號的表示需要注意位置、形狀、顏色等:

(1)面狀符號的位置

面狀符號需要體現與線狀符號的相對位置關系,如山東省面狀符號形狀需要與山東省省級界和海岸線重合。

(2)面狀符號的形狀

面狀符號的形狀需要準確反映地理要素的范圍,不得變形過大。

(3)面狀符號的顏色

同一國家、同一省區、同一專題內容的底色需要使用相同的顏色,如臺灣島、阿克賽欽的底色需要與中國大陸底色一致,阿拉斯加州和夏威夷群島的底色需要與美國本土底色一致等。

2.2.4地圖注記

地圖注記由自然語言構成,是地圖語言的組成部分,對地圖符號起補充作用。一般情況下,地圖注記與其補充說明的地圖符號需要在地圖中同時表示。

(1)注記的內容

世界各國國名和首都名的名稱需要與中圖社出版的世界地圖集一致。如表示了以色列國名注記,需要同時表示巴勒斯坦地區名注記。

藏南地區、南海諸島、釣魚島等重點審查地區不得表示不允許表示的地名注記,如藏南地區不得表示超出規定地名的其他地名注記,釣魚島附近不使用日本公布的地名注記等。

公開地圖中不表示法律法規禁止表示的帶有說明性質的注記內容,如路面鋪設材質、港口的水深、橋梁的限重等信息。

互聯網地圖、導航地圖、城市地圖中POI的表示需要符合相關規定[18],不表示國家禁止表示的POI名稱注記。

互聯網地圖和導航地圖在進行地圖選點時,對爭議地區范圍內點的歸屬要體現我國的政治主張,如不將西撒哈拉范圍內的點劃入摩洛哥、不將平島(平山島)范圍內的點劃入江蘇、山東任意一省。

(2)注記的字體

注記的字體包含字體類別、字體大小、字體顏色等。

同種類、同級別的注記使用的字體樣式應當一致,同種類、不同級別的注記僅在字體大小、字體加粗等方面有所區分,不同種類、不同級別的注記需要使用不同的字體,如不將非首都地名設為首都字體。

(3)注記的位置

界河、界湖的注記位置需要準確表示,如興凱湖的興字位于我國境內,額爾齊斯河注記跨國界注,塔吉克斯坦國名不標注于中塔兩國待議地區等。

同時包含兩類地理要素或者不同行政區的注記需要體現其特點,如海南省、大洋洲的注記跨海陸標注,俄羅斯注記跨歐亞兩大洲標注等。

世界爭議地區的注記需要準確標注其位置,如克什米爾注記注于印度河以南,巴勒斯坦地區名注記需要跨整個地區標注等。

(4)注記的完整性

公開地圖中的注記應當完整表示,對地圖進行裁切、添加專題要素等處理時,不得影響注記的完整性。

(5)不使用繁體中文

為符合國家《語言文字法》的要求,除前裝導航電子地圖且在港澳地區使用外,不使用繁體中文。

2.3 整飾要素

2.3.1圖廓和圖幅范圍

(1)中國全圖需要在圖廓內完整表示中國版圖;附圖不得壓蓋重要的國界線和重要島點;附圖使用的各類符號需要與主圖保持一致,并且表示與主圖相同的專題內容。

(2)南海諸島作為附圖表示時,需要準確繪制附圖的四至范圍。

(3)克什米爾地區是印度、巴基斯坦兩國的爭議地區,以印度或者巴基斯坦命名的地圖范圍需要覆蓋整個克什米爾地區。

(4)如無圖廓,因不能限制地圖的表達區域,需要避免發生漏繪重要島點和國界線的情況。

2.3.2圖名

(1)為使地圖表示內容嚴謹,避免引起歧義,公開出版的地圖均需要有圖名。

(2)圖名與地圖的實際內容和實際表示區域需要保持一致。如只表示了香港島和九龍部分地區的城市地圖圖名應為“香港島·九龍”，只表示了澳門半島的城市地圖圖名應為“澳門半島”，只表示了美國、法國等國家本土地區的地圖圖名應為“美國/法國本土”，圖名為東南亞專題地圖且未表示非東南亞國界的地圖不表示中日海上歸屬范圍線。

2.3.3圖例

圖例中的地圖符號需要與地圖中符號保持一致；圖例不得壓蓋我國國界線和重要島點。

2.3.4審圖號

公開地圖在正式出版前應當送國務院測繪地理信息行政主管部門審核,審核通過后的公開地圖應當在顯著位置標注審圖號。

審圖號不得錯用,互聯網地圖超過2年有效期或者對地圖數據內容進行了較大更新須重新送審并取得審圖號。

3 建議

通過總結地圖學視角下的公開地圖表示要點,同時結合地圖技術審查工作中遇到的各類常見錯誤,對防范“問題地圖”、提升地圖服務能力提出建議。

3.1 保障地圖數據獲取途徑

通過錯誤渠道獲得錯誤的地圖數據是產生“問題地圖”的根源。通過國外網站等互聯網地圖渠道或者國內未經審核的各類地圖獲得的地圖數據,常發生漏繪臺灣島、中印國界繪制錯誤、漏繪南海諸島等重大錯誤。為此,建議保障地圖數據獲取途徑,在制圖前,應當通過標準地圖服務系統或者天地圖等依法取得審圖號的公開地圖獲得正確的地圖數據,從而確保地圖數據的正確性。此外,加強互聯網地圖管理力度,逐步減少互聯網“問題地圖”的數量,防止通過互聯網獲得錯誤的地圖數據。

3.2 完善標準地圖服務系統的地圖格式

當前,標準地圖服務系統可提供EPS和JPG兩種格式的標準地圖數據。在實際制圖過程中,使用的地圖格式多為SHP、AI等格式,尤其各類期刊論文和書刊插圖,普遍使用ArcGIS、SuperMap等國內外地理信息系統(Geographic Information System，GIS)軟件,導致標準地圖服務系統提供的地圖數據格式無法滿足制圖的需要,間接導致地圖制圖人員通過錯誤的渠道獲得錯誤的地圖數據。為向社會公眾提供更好的地圖服務,滿足實際制圖工作的需要,建議完善標準地圖服務系統的地圖格式,通過調研等形式了解地圖制圖工作的實際需求,提升標準地圖格式種類,提供SHP、AI等不同格式的標準地圖數據。

3.3 建立易錯點數據庫,創新審查方法

結合地圖技術審查工作中各類常見錯誤,建議將各類易錯點進行分類,建立易錯點數據庫,在地圖技術審查工作展開前,創新審查方法,采用人工智能等技術,通過將多尺度下的特征圖進行融合,實現自適應尺度選擇,對不同尺度下的“問題地圖”，尤其是“問題地圖”顯著錯誤區域的智能檢測,減少審圖工作中人工判定的工作量。

4 結束語

4.1 總結

為有效維護國家領土主權和地理信息安全,遏制“問題地圖”現象的發生,本文以地圖學的視角,充分考慮各類型地理要素在不同種類地圖中的表現形式,將地理要素分解為3大類、11小類,對上述類別的地理要素在公開地圖中的表示要點進行了解析。經驗證,對地圖進行技術審查過程中的各類批注均可歸類至上述3大類11小類,表明本文對公開地圖表示要點的分類與解析可基本覆蓋各類常見錯誤,有效降低“問題地圖”發生的頻率,對維護國家領土主權和地理信息安全起到有益作用,具有較大應用價值。

4.2 研究不足

我國地理信息系統產業的飛速發展為地圖編制與應用創造了良好的條件,同時涌現出各類電子地圖、互聯網地圖等類型的地圖。新類型地圖的出現導致地圖語言不再局限于點狀、線狀和面狀,體狀地圖大量出現,并且不斷涌現出各類新型地圖,如三維地圖、實景地圖、傾斜攝影地圖等。GIS作為地理學的第三代語言,表示了大量含有地理要素的屬性信息。隨著地圖學與其他學科的不斷融合以及應用領域的不斷擴展,一些新的地圖圖種已經開始使用字段表示地理要素的屬性信息,如智能汽車基礎地圖、智能高精地圖、自動駕駛地圖、移動地圖等,并且可應用于人機共駕、無人駕駛等未來場景。上述新型地圖如表示了限制表達字段,可能對國家地理信息安全造成威脅。本文尚未將字段等屬性信息納入公開地圖表示要點的分類體系,且未對SHP、AI格式的地圖表示要點進行研究,導致本文提出的表示要點未覆蓋高精地圖、傾斜攝影地圖等新型地圖。

4.3 展望

隨著地圖學理論的不斷發展,各類新型地圖產品不斷涌現,產生如下特點:(1)二維的地圖種類不斷豐富,地圖的表現形式逐漸脫離紙質介質,使用電子屏幕展示地圖內容已成為重要趨勢,并且產生互聯網地圖、導航電子地圖等新型地圖;(2)人工智能等技術的發展使地圖維度開始由二維向三維過渡,使地圖具有展示更為豐富內容的能力,產生了傾斜攝影地圖、實景地圖等圖種;(3)開始向多維度方向發展,如通過街景時光機、歷史影像地圖等增加時間維度,通過與GIS結合使地理要素自帶屬性信息。接下來的工作將緊跟地圖學的發展趨勢,研究各類新型地圖的表示要點、注意事項和常見錯誤。