地图与地图学.doc

¢ 第一章 地图与地图学
¢ 1.1 地图的基本特征和定义
¢ 一 、地图的基本特征
¢ 1、特殊的数学法则
¢ 2、使用地图语言
（1）清晰表示物体复杂的轮廓图形。
（2）表示实地形体虽小，但有重要意义的物体。
（3）表示事物的质量和数量特征。
（4）表示地面上被遮盖的物体。
（5）表示无形的现象。
（6）地图既能精确地显示地物的准确位置，又能在平面上显示出三维空间的立体特征，为在图上量测提供了可能。
（7）地图不仅能表现出地理环境的现状，而且还能反映地理环境的过去和未来。
¢ 3、实施制图综合
¢ 二、地图的定义
2．由于航天技术的发展，出现了卫星遥感影像，这不但给地图制作提供了新的数据源，还可以把影像直接作为地理事物的表现形式，同时把人们的视野从地球拓展到月球和其他星球；

3．多媒体技术的发展，使得视频、声音等都可以成为地图的表达手段。
这些变化引起了全世界地图学家们对地图定义的讨论。在众多的中外文献中看到如下的一些关于地图的新的定义。
从现代地图学的观点出发，可以这样来定义地图：地图是根据一定的数学法则，将地球(或其他星球)上的自然和社会现象，通过制图综合所形成的信息，运用符号系统缩绘到平面上的图形，以传递它们的数量和质量，在时间上和空间上的分布和发展变化。
¢ 1.2 地图的基本内容
¢ 一、数学要素
任何科学的地图都应包含数学基础，它们在地图上表现为控制点、坐标网、比例尺和地图定向。
控制点分为平面控制点和高程控制点。前者又分为天文点和三角点，其中三角点是最重要的，在测图时，它们是图根控制的基础；编图时，它们成为地图内容转绘和投影变换的控制点。
控制点一般只在大比例尺地图上才体现，在小比例尺地图上没有控制点。
坐标网分为地理坐标网(经纬线网)和直角坐标网(方里网)，它们都同地图投影有密切联系、是地图投影的具体表现形式。

比例尺确定地图内容的缩小程度。它虽然只在整饰要素中标出，但在地图制作过程和结果中其作用无处不在。
地图定向通过坐标网的方向来体现。
¢ 二、地理要素
地理要素是地图的主体，普通地图和专题地图上表达地理要素的种类有所区别。

普通地图：普通地图上的地理要素是地球表面上最基本的自然和人文要素，分为水系、地貌、土质和植被、居民地、交通网(土要是陆地上的道路网)、境界线和独立地物等。
专题地图：专题地图上的地理要素分为地理基础要素和主题要素。
¢ 三、辅助要素
¢ 1.3 地图的功能与应用
一、地图的功能
1．地图的模拟功能
模型是根据实物、设计图或设想，按比例制成的同实物相似的物体。地图就是一种经过简化和抽象了的空间模型。它以符号和文字注记描述地理环境的某些特征和内在联系，使之成为一种模拟模型。
例如，用等高线表示地貌形态时，等高线不是地面存在的客观实体，而是实际地形的模拟，见图1－25。
地图模型较之其他模型（如数学模型、物理模型、表格图表、文字描述、航空与卫星图像等）具有更多的优点。例如，地图模型的直观性、一览性、抽象性、合成性、几何相似性、地理适应性、比例尺的可量测性等，都是其他形式的模型所不完全具备的。
2．地图的信息载负功能
地图是空间信息的载体，就明确地表明地图所具有的信息载负功能。
既然地图是地理空间信息的载体，自然就涉及地图信息量问题。地图信息量由直接信息和间接信息两部分组成。直接信息是地图上图形符号所直接表示的信息，人们通过读图很容易获得；间接信息是要经过分析解译所获得的信息，往往需要利用思维活动，通过分析综合才能获得。
3．信息传输功能
地图的信息载负功能为信息的传输准备了充分的条件。地图是空间信息的图形传递形式，它已成为信息传输的工具。信息传输的过程是，信息源的信息经过信息发送者的编码（如电报编码），通过一定的通道发送信息（如电波传递），信息接受者接到信号，经过译码（如电码翻译）把信息传输到目的地。
地图生产使用也是一种信息传输，编图者（即信息发送者）把对客观世界（信息源）的认识经过选择、概括、简化、符号化（即编码），通过地图（即传输通道）传送给用图者（即信息接收者），用图者经过符号识别（译码），同时通过对地图的分析和解译，形成对客观世界（制图对象）的认识（图1－26）。
4．认识功能
地图具有认识功能是地图的本质所决定的。地图不仅能直观地表示任何范围制图对象的质量特征、数量差异和动态变化，而且能反映各现象分布规律及其相互联系，所以，地图不仅是区域性学科调查研究成果的很好的表达形式而且也是科学研究的重要手段，尤其是地学、地理学研究所不可缺少的手段，因此有“地理学第二语言”之称。
(1)可以组成整体、全局的概念，也就是确立地理信息明确的空间位置。运用地图进行方向的确定就是最简单、直观的例子。例如，我国各民族的区域分布十分分散，依靠语言或文字描述，无法构成整体分布状况的概念，而通过绘制“中国民族区域分布图”则能圆满地解决问题。如图1－27所示。
(2)提供空间分布物体和现象的尺寸、维数、范围等概念，形成正确的对比概念、图形感受及制图对象的空间立体分布和时间过程变化，也就是获得物体所具有的定性及定量特征。如运用各类统计地图、剖面图、断面图、过程线等，再结合图形分析及图上量算，便可获得大量有关对象的数量特征。如图1－28，可以在各省进行人均占有耕地和粮食的对比。
(3)在形成各种事物或现象形态上分布规律的基础上，进一步探求它们之间可能存在的空间相关，也就是建立地物与地物，或现象与现象之间的空间关系。因为分布形态具有相似或相关规律的多种现象间，大多数会存在疏密不等的内在联系，如土壤与植被在垂直与水平分布上的相似规律是与当地的高程及气候分布特点相关的。
(4)易于建立正确的空间图像。例如由于存在模糊的地域心象，通常会认为上海比非洲的开罗在地理纬度上要偏北得多，而与巴黎却处于相当的纬度。而实际情况却是上海与开罗均位于北纬30度附近，而巴黎则为北纬49度。只有地图才能帮助人们迅速建立正确的空间图形(图1-29)。
二、地图的应用
1．地图在科学研究方面的应用
在科学研究中，地图主要被用来研究各种现象的空间分布和相互联系的规律，研究各种现象的动态变化，对自然条件、资料和环境进行综合评价，进行时间或空间的预测预报。

（1）利用地图研究各种现象的空间分布规律
通过地图分析可以认识和掌握各种制图现象的空间分布规律，这是因为地图直观地反映了各种自然和社会经济现象的分布范围、质量和数量特征、动态变化以及各种现象之间的相互联系和制约关系。
（2）利用地图研究制图现象的相互联系和制约关系
由于地图特别是系列专题地图和综合地图集具有可比性的特点，所以利用地图分析各种制图现象之间的相互联系和相互制约关系是特别有效的，一般采用对照比较各种地图的方法。
（3）利用地图研究各种制图现象的动态变化
由于地图上经常要反映各种制图现象的运动变化，这就为利用地图来研究制图现象的动态变化提供了条件。
（4）利用地图对自然条件、土地资源和环境质量进行综合评价
利用地图对自然条件、土地资源和环境质量进行综合评价，是根据地形图、各种专题地图和统计调查提供的资料和数据，对影响自然条件、土地资源和环境质量的各种因素及其主要指标，按评价标准给出评价值，根据按多因素评价的数学模型算得的总评价值划分等级，作出综合评价图。
（5）利用地图进行预测预报
利用地图进行预测预报已成为科学研究的一种重要方法。它的依据是现象间相互联系的规律和现象发生、发展的规律。利用地图预测预报分为空间预测预报、时间预测预报及空间—时间预测预报。
2．地图在国民经济建设中的应用
（1）利用地图进行区划
区划是根据区域内现象特征的一致性和区域间现象特征的差异性所进行的地域划分。包括自然区划和社会经济区划。
（2）利用地图进行规划
规划是根据国民经济建设的需要对未来提出的设想和部署。
地图也是制定各种规划不可缺少的工具。利用地图进行全国性或区域性经济建设规划，并编制规划地图，能直观地展现今后发展远景。规划包括部门规划和综合规划，近期规划与远景规划。
（3）利用地图进行资源的勘察、设计和开发
自然资源地图是专题地图的一个重要领域。矿产资源图、森林资源图、水力资源图、油汽资源图和地热资源图等，都是记载资源分布、贮存的重要资料，是进行矿产、森林、水力、油汽、地热等资源勘察、设计和开发利用的重要依据。
（4）利用地图进行农业地籍管理、土地利用和土壤改良
农业地籍管理，土地利用和土壤改良在农业现代化建设中具有重要意义，而这些工作都需要利用大比例尺地形图和相应的专题地图。
3．地图在军事上的应用
地图在军事指挥作战方面的作用是很大的。古今中外，许多军事家都非常重视利用地图。管子的《地图篇》中指出的“凡兵主者，必先审知地图”，阐明了地图在军事上的作用和使用地图的方法。现代战争条件下，地图更是不可缺少的工具。
4．地图的教育功能
地图又是教育工作的重要工具。学校教育和校外教育，特别是地理教学中，地图是不可缺少的教具。利用地图进行地理教育，可以激发学生的感觉器官，促使他们的创造想象力活动起来，发展他们的思维。

地图也是思想政治教育的重要工具。在地图上可以看到祖国的广大领土，看到社会主义建设事业的不断发展、人民福利事业的不断增长。用地图进行爱国主义教育，是很直观生动的。
¢ 1.4 地图的种类
一、按内容分类
按内容可将地图分为普通地图和专题地图两大类。
二、按比例尺分类
地图比例尺常常是地图内容详细程度和使用范围及使用特点的主要标志。按比例尺一般将地图划分为大、中、小三类。

大比例尺地图是大于1:10万，包括1:10万比例尺的地图；
中比例尺地图是小于1:10万至大于1:100万比例尺的地图；
小比例尺地图是小于1:100万，包括1:100万比例尺的地图。
三、按区域分类
各种地图所包括的空间范围有很大区别，按制图区域分类时，总是由总体到局部，由大到小依次予以划分。首先是世界图，其次为大洲图和大洋图，在大洲（或大陆）内再按行政区或自然区划分。如按行政区划分时，则依国家或国内的一级行政区、二级行政区等等逐级划分。另一种是按自然地理区域划分，如大洋图、流域图、海湾图、海峡图。
四、按用途分类
地图按用途分类，可分为国民经济与管理地图、教育科学与文化地图。
国民经济与管理地图可以进一步划分为自然资源及其评价地图、人口和劳动力资源及其评价地图、规划图、领航图和道路图等。
教育科学与文化地图可进一步划分为教学地图、科学参考地图、文化宣传教育地图和旅游地图等。当然还可以再进一步细分，如教学地图可分为小学教学地图、中学教学地图和高等学校教学地图等。
五、按地图的视觉化状况分类
按地图的视觉化状况分类，可分为实地图和虚地图。
虚地图：存储于人脑或电脑中的地图，即可指导人的空间认知能力和行为或据以生成实地图的知识和数据，如心像地图、数字地图等。
实地图：指的是空间数据可视化的地图，不管是印刷在纸上，或者显示在屏幕上，或是制成地景立体模型，或使用虚拟现实技术提供了一个“可进入”的地形仿真环境，都称之为实地图
六、按地图的瞬时状态分类
按地图的瞬时状态分类，可分为静态地图和动态地图。
静态地图：是指制图信息被固化了的地图，即它只是变化着的实在的瞬时记录，如常见的绘制和印刷的地图就属于静态地图。
动态地图：指的是制图内容可以随时任意变化的地图。
七、按地图维数分类
按地图维数分类，可以分为平面地图、立体地图和可进入地图。如图1－35时平面地图，图1－36是立体地图，图1－37是可进入地图。
八、按地图表现形式分为模拟地图和电子地图
模拟地图：利用经过人工抽象和符号化了的图形图像描述制图的内容，它是可视的地面图像的模拟，来源于地面（或照片）又高于地面（或照片）。
十、按地图的出版方式分为单张地图和地图集。
十一、按其他指标分类
按照信息载体，可以分为：模拟地图（以图形符号作载体）和数字地图（以数字作载体）；

数字地图：以数字形式记录和存储的地图，也就是把地图（或影像图）上所有的内容经过数字化转换成所有点的X、Y平面坐标和Z特征值（高程或其他特征）值，用磁带或光盘记录存储，形成由数值组成的空间地图模型，并同计算机连接可随时进行分析处理和应用。所以数字地图是一种不显示图形的地图。
按照感受方式，可以分为：视觉地图、触觉地图盲人地图）和多媒体声像地图；
按照地图幅数，可以分为：单幅地图、多幅地图、系列地图和地图集；
按照图形，可以分为：分析图、综合图、组合图、合成图、类型图和区划图等；
按照载体介质，可以分为：纸质地图、丝绸地图、塑料地图、电子地图（磁介质）等；

按图型概括程度，可分为解析型地图（分析型地图）、组合型地图（合成型地图）、综合型地图（复合型地图）；
按出版年代，还可以分为古地图、今地图；图1－39是天水放马滩秦墓出土地图，便是一幅古地图。
按信息的可靠程度分类，可分为文献地图、假想地图、预报地图，歪曲地图。
文献地图:经过实地考察得到的客观实际现象，如地形测图、地质测图、水文测图等，能以必要的详细程度和精度反映客观世。
假想地图：没有足够的实际资料，常常是根据少量路线调查的成果臆构的。
预报地图:根据不断的观测所得的资料通过科学推断或内插、处理作出的具有规律意义的地图，如天气预报图等.
歪曲地图:为了某种需要对地图内容加以明显歪曲或虚构的地图，即表示有歪曲性意向的地图.
按使用中实际需要分类，可分为调查地图、评价地图和方案地图；按使用方式，可分为桌图、挂图、折叠图；
按地图分幅，可以分为单幅地图和多幅地图、系列地图、地图集；

按地图形状，可分为平面图、立体图、地球仪；
按地图的基质，可分为纸质地图、丝绸地图、塑料地图；
按语言划分，也可以分为民族文字地图、汉语拼音地图、外文地图等。
¢ 1.5 电子地图
一、电子地图的定义
电子地图是地图制作和应用的一个系统，是由电子计算机控制所生成的地图，是基于数字制图技术的屏幕地图，是可视的实地图。“在计算机屏幕上的可视化”是电子地图的根本特征。
二、电子地图的特点
电子地图与纸质介质的地图相比，具有许多优点：
（1）交互性；
（2）无级缩放；
（3）无缝；
（4）动态载负量调整；
（5）多维化；
（6）信息丰富；
（7）共享性 ；
（8）计算、统计和分析功能。
飞行地图：能模拟乘坐在飞行器上，按一定高度和路线所观测到的子三维图像，高度和飞行路线可以自行设定。

演进地图：能够连续显示地物的演变过程，例如在一幅反映二战历史的电子地图中，以动画形式连续显示了纳粹德国在欧洲的扩张过程，非常直观。使用者还能随时停止播放，观看静止图像，还能直接跳转到任意年代，看当时的国际形势图。
三、电子地图的应用举例
（1）在地图量算和分析和的应用;
（2）在规划管理中的应用;
（3）在军事指挥中的应用;
（4）在其他领域中的应用.
(四)电子地图的图种举例
（1）导航图
此类电子地图有美国的DeLorme Street Atlas USA和日本的Navin You等。
（2）多媒体地图
（3）遥感地图
（4）地形图
（5）网络地图
随着信息社会的到来，社会生活中用计算机处理地图将成为不可缺少的技术手段，因此电子地图是—个发展迅速、运用日益普及的新领域，有着广泛的应用前景。
¢ 1.6 地图集和系列地图
一.地图集
(一)地图集的定义
地图集是围绕特定的主题与用途，在地学原理指导下，运用信息论、系统论、区位理论，遵循总体设计原则，经过对各种现象与要素的分析与综合，形成具有一定数量地图的集合体。因此，地图集不是简单意义上多幅地图的任意叠加。
(二)地图集的持点
(1)政治思想性是衡量地图集质量的重要标准之一。
(2)地图集是科学成果的综合总结
(3)地图集对所选主题具有系统、完备的内容
(4)地图集必须实现内客、形式等诸方面的统一与协调

①投影选择和图幅安排的统一协调。
②采用统一的原则来设计地图内容，对同类现象采用共同的表示方法和统一的指标。
③采用统一协调的制图综合原则。
④采用统一协调的整饰方法。
⑤采用统一协调的地理底图。
(5)表示方法多样
(6)地图是科学性与艺术性相结合的成果
(7)编图程序及制印工艺复杂
(8)地图集由于其集成化和系列化的特点，把不同的地域空间(如从世界——国家——地区——城市)与不同的要素(如自然、经济、人文、历史)，从整体与局部、空间与时间、数量与质量等诸方面，为用图者有效地建立了多维、深入的空间认知环境。
(三)地图集的分类
地图集的种类及成图方法多。地图科学的不断发展以及地图集显示的强大应用功能，使更多的领域及专业需要编制地图集，这就又增加了地图集的种类及成图方法。
按常用的几项指标：内容、用途、区域范围成图方法，地图集都可以分为不同的类型。
(1)按内容 地图集按内容可以分为普通地图集、专题地图集、综合性地图集。我国的《中华人民共和国国家地图集》就是由普通地图集、自然地图集、社会经济地图集和历史地图集四部分组成的特大型综合性地图集。
(2)控制图区域 地图集按制图区域可分为；世界地图集，包括大洲、大洋地图集；国家地图案；区域地图集。
(3)按比途 地图集按用途可分为教学地图集、旅游地图集、军事地图集、参考性地图集等。
(4)按成图方法 地图集按成图方法，可以分为传统编制工艺的地图集以及多媒体电子地图集两大类。
二.系列地图
(一)系列地图的定义
系列地图是指根据同一信息源，由统一设计和编制的反映同一制图区域多种要素或现象的一组（套）图。
(二)系列地图的种类
通常系列地图可按区域、比例尺和部门加以分类。
1．按区域划分的系列地图
(1)全国性的系列图
(2)地区性系列图
2．按比例足划分的系列地图
国家基本比例尺地形图
国家基本比例尺地质图
全国基本自然条件图
3．按部门划分的系列地图
该系列地图包括反映某专业部门的基本内容的系列地图。
(三)系列地图的意义
1．利于对制图区域整体性认识
2．利于认识各专题差别和联系
3．利于专题地图的规范化和自动化
(四)系列地图的编制特点
1．图幅尺寸的一致性。
2．比例尺的一致性
3．图型特征的一致性
4．整饰效果的一致性
(五)系列地图的特点
（1）自然轮廓图编绘。
（2）各专题图的编绘。
¢ 1.7 影像地图
影像地图的发展与航空摄影、航空测量技术、航天技术发展息息相关。核心技术得益于计算机技术、通讯技术、航空（天）遥感技术和数字图像理论技术的发展，由于“3S”（GPS、RS、GIS技术）高科技术的渗入，使得影像地图充满传奇般绚丽色彩。
一、影像地图的定义
　 影像地图（photographic map）是一种带有地面遥感影像的地图，是以航空和航天遥感影像为基础，经几何纠正，配合以线划和少量注记，将制图对象综合表示在图面上的地图，是利用航空像片或卫星遥感影像，通过几何纠正、投影变换和比例尺归化，运用一定的地图符号、注记，直接反映制图对象地理特征及空间分布的地图。
因此影像地图是具有影像内容、线划要素、数学基础、图廓整饰的地图。
二、影像地图的特点
影像地图的特点在于以地表影像直接显示自然地理要素和某些易于识别的地物，如地势、地貌、水系、森林、耕地、居民点、道路网等；影像无法显示或不易识别的地物，则用符号或注记表示，如等高线、高程点、特征地物、地名以及各种属性注记等具有形象、直观、富立体感、易读以及地物平面精度较高、相对关系明确、细部反映真实、成图周期短等优点。
除以上特点它还具有一下特点:
①它是既具有立体效应的丰富影像信息，又有一定地图精度的组合图型。
②地面信息丰富，内容层次分明，图面清晰易读。
③简化和革新了地图编制工艺，改善了制图条件，加快了成图速度，缩短制图周期，是现代地理制图自动化的一个新途径。
④遥感资料周期快、现势性强，是开展多时相遥感数据或多种信息源复合研究，建立地学编码影像数据库的重要基础。
三、影像地图类型　　
影像地图依据遥感资料的不同，分为航空影像地图和卫星影像地图；按地图的性质，分为专题影像地图和普通影像地图；按分幅的形式，分为单张影像地图、单幅区域影像地图和标准分幅影像地图；按出版的颜色分为黑白影像地图和彩色影像地图；按成图制印的方法，分成光学合成影像地图和制印合成影像地图等。
普通影像地图是综合了遥感影像和地形图的特点，在影像的基础上叠加了等高线、境界线、沟渠、道路、高程注记等内容，以需求的不同，可以制成黑白、彩色、单波段和多波段合成的影像地图。
按遥感资料的性质，又可分为航空影像地图和卫星影像地图两种。前者的比例尺较大，影像分辨率高，适用于工程设计、地籍管理、区域规划、城市建设以及区域地理调查研究和编制大比例尺专题地图.
后者是由陆地卫星多光谱扫描仪扫描获得的MSS4、MSS5、MSS6、MSS7等波段的影像经纠正后编制的，属于中小比例尺影像地图，区域总体概念清晰，有利于大范围的分析研究，适用于研究制图区域全貌、大地构造系统区域地貌、植被分布、制定工农业总体规划，进行资源调查与专题制图等。
专题影像地图是以影像地图作基础底图，通过解译并加绘有专题要素位置、轮廓界线和少量注记制成的一种影像地图。因像片上有丰富的影像细节，专题要素又以影像作背景，两者可以相互印证，又不需要编制地理底图，因而具有工效高、质量好等优点，是有发展前途的一种新型地图。
¢ 1.8 地图学的定义及学科体系
一、地图制图学的特点
六十年代世界开始探讨技术革命的趋势，把“信息”当作人类社会三大资源之一（与能源、材料一起），地图制图学家受到启发，将地图作为“信息产品”看待，明显地提高了地图学在科学中地位。
¢ 扩展了地图的功能，特别是信息的实时显示，对比和预测等方面有特别的收效；
¢ 改变传统的地图生产体制和作业人员结构；
¢ 为制图自动化准备了物资、技术和人力的保证。
二、地图学的定义
地图学的发展可以明显地区分为两个阶段，前一阶段是研究制作地图的，又称为“地图制图学”。20世纪70年代以后，明确提出了地图应用是地图学的组成部分，形成了完整的地图学概念。
要给地图学下一个准确的定义，就必须研究地图学的本质、概念、理论和方法，特别是地图学在现代技术条件下发生的新的变化。在数字地图的条件下，可视化(视觉化)是现代地图学的核心，空间认知和传输是可视化的重要内容，形式化则是可视化的工具和技术支持。
为此，可给出地图学的定义为“地图学研究地理信息的表达、处理和传输的理论和方法，以地理信息可视化为核心，探讨地图的制作技术和使用方法”。
三、以制图为中心的传统的地图（制图）学
传统的地图(制图)学以手工描绘地图图形为基础。这时，地图(制图)学研究制作地图的理论、技术和工艺。
传统的地图学有以下三个基本特征：
1.个人技术对地图质量有显著的影响；
2.实践经验积累是获取知识的主要渠道；
3.传统的师徒传授技艺起主导作用。
四、现代地图学的产生
在形成现代地图学的过程中，以下事实有着重大的影响：
以前苏联地图学家萨里谢夫和苏霍夫为首的一批学者在第二次世界大战中及以后，创造了一整套的制图综合理论，并在地图和地图集的设计方面取得了很大进展.

法国人贝尔廷1961年提出的一整套视觉变量理论，美国人莫里斯在哲学理论的基础上提出的形式语言学，共同形成了地图符号学的核心；
波兰地图学家拉多依斯基运用信息论的观点研究地图信息的传递特点后，提出了地图学的结构模式；

英国学者博德提出了地图模型论；
捷克人克拉斯尼根据信息论中信息传输的概念提出了信息传输模型；
德国学者在图形心理学方面的理论研究(格式塔理论)，在地图阅读规律的研究方面有指导意义。
五、地图学的学科体系
六、地图学与其他学科的联系
¢ 1.9 地图学的历史与发展
一、古代地图学的萌芽与发展
（1）地图的起源和萌芽
地图起源于上古代，它的产生和发展是人类活动的实际需要。埃及尼罗河的季节性泛滥和我国黄河流域堤防和灌溉工程的兴建，诞生了农田水利测量即原始地图的测绘。

在国外，已经发现的最古老的原始地图是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，见图1－12，迄今已有4500余年的历史；埃及东部沙漠地区的金矿山图，是古埃及人在公元前1330～前1317年间绘制的，见图1－13。
在中国，地图的传说可以追溯到4000年前的夏代或更早的时期。记载于《左传》中的《九鼎图》和后来在《山海经》中绘有山、水、动植物及矿物的原始地图等，见图1－14，是当时史料中众多关于地图的记述的代表。
我们的祖先就一直寻找描述和分析地球表面空间事物的工具，从交通运输、农田水利、市政建设管理、疆土区域的划分以及行军打仗，都离不开空间信息，长期以来最普通的工具就是地图。
（2）古代地图的发展
无论是在西方还是在东方，古代地图的发展都有光辉灿烂的一页。
在国外，公元前6世纪至公元前4世纪，古希腊在自然科学方面有很大发展，尤其在数学、天文学、地理学、大地测量学、地图制图学等领域，涌现出了一批卓越的学者，他们在许多方面都提出了新概念。
在中国，地图经过春秋战国时期的广泛应用，在内容选取和表示方法上都积累了不少经验。秦始皇统一中国后，对地图的需求量进一步加大。
（3）古代地图学的基石
古代希腊的托勒密(公元90～168年)和我国的裴秀(公元224～273年)好似两颗灿烂的明星，东西辉映。他们的著作(托勒密的《地理学指南》和裴秀的《禹贡地域图十八篇•序》)标志着上古时代地图学的总结性成就，反映了东方和西方研究地图的珍贵实物史料。
¢ 托勒密的《地理学指南》
¢ 裴秀的《禹贡地域图十八篇•序》
在我国地图学史上，魏晋时期裴秀的著作《禹贡地域图十八篇•序》，标志着我国古代地图学的辉煌成就，奠定了我国地图学的最初基石，裴秀因此被后人称为中国地图学之父。

裴秀总结了前人和自己的制图经验，创立了新的制图理论“制图六体”，即分率、准望道里、高下、方邪、迂直。“分率”，即比例尺；“准望”，即方位；“道里”，即距离；“高下”，即相对高程；“方邪”，即地面坡度起伏；“迂直”，即实地的高低起伏距离与平面图上距离的换算。
（4）中世纪西方地图学的倒退和我国唐、宋、元、明朝时期地图学的发展
中世纪是指从希腊、罗马古文化衰落至文艺复兴前这一段时期，这是地图学史上的一个漫长而黑暗的年代。
中世纪初期在西方世界叫做蒙昧时代，由于宗教占支配地位，地球是球形的概念遭到排斥，地图不再是反映地球的地理知识的表现形式，而成为神学著作中的插图。这类地图几乎千篇一律地把世界画成一个圆盘，既无经纬网格，又无比例尺，完全失去了科学和实用价值（如图1－18）。这个时代一直持续到公元1000年，启蒙思想才开始在地图学和地理学领域表现出来。
二、近代地图测绘与传统地图学的形成
近代地图学的发展是14世纪以后欧洲新兴资本主义时代的产物。这个时期地图学发展的主要历史事件是：15世纪末至17世纪中叶的地理大发现，奠定了世界地图的地理轮廓；16世纪地图集的盛行，总结了16世纪以前东方和西方地图学的历史性成就；
17世纪后的大规模三角测量和地形图测绘，奠定了近代地图测绘的基础；18世纪后专题地图的萌芽和发展，照相制版方法的出现和航空摄影测量技术的发明，导致了地图生产技术工艺的变革；19世纪末和20世纪初，形成了系统而完整的关于地图制作的技术、方法、工艺和理论。
（1）地理大发现奠定了世界地图的地理轮廓
地理大发现为地图制图学家提供的资料和数据，被迅速吸收和反映在地图集和地球仪上。从我国郑和揭开15世纪海上探险的序幕，到哥伦布、达·伽马和麦哲伦等的地理大发现，基本上奠定了世界地图的地理轮廓。
（2）16世纪地图集的兴起和盛行，总结了16世纪以前东方和西方地图学的历史性成就以荷兰墨卡托的《世界地图集》和中国罗洪先的《广舆图》为代表，总结了16世纪以前东方和西方地图学的历史性成就。
（3）17世纪后大规模三角测量与地形图测绘，奠定了近代地图测绘的基础
随着资本主义的发展，航海、贸易、军事及工程建设越来越需要精确、详细的更大比例尺地图。加之工业革命后，科学技术水平得到了提高，新的、高精度的测绘仪器相继发明，如平板仪及其它测量仪器，使测绘精度大为提高，三角测量成为大地测量的基本方法，很多国家进行了大规模全国性三角测量，为大比例尺地形测图奠定了基础。
（4）专题地图的兴起与发展
从19世纪开始，由于自然科学的进步与深化，普通地图已不能满足需要，于是产生了地质、气候、水文、地貌、土壤、植被等各种专题地图。 我国专题地图的编制主要表现在历史地图方面。杨守敬(公元1839～1915年)集前人之大成，经过15年的努力，编制了《历代舆地沿革险要图》70幅，是我国历史沿革地图史上旷世绝学的一部历史沿革地图集。
（5）新中国成立以来我国地图学的发展
新中国成立后，地图制图得到了迅速的发展。1950年组建军委测绘局(后改为总参测绘局)，1956年组建国家测绘局，领导全国的地图测绘和编绘工作。
 在完成覆盖全国的1:5万和1:10万地形图的基础上，1:5万地形图已更新三次，1:10万地形图也已更新两次。完成了全国1:5万、1:10万、1:20万、1:25万、1:50万和1:100万地形图的编绘工作，并已建成了1:5万、1:10万、1:25万、1:50万和1:100万数字地图数据库。
（6）传统地图学的形成
传统地图学的形成与建立在三角测量基础上的近代地图测绘是紧密联系的。经过两次世界大战以后，大约在20世纪50年代末和60年代初，地图学作为一门独立的科学已经形成。作为地图学分支学科的地图投影、地图编制、地图整饰和地图印刷等已趋于稳定。我们把这以前的地图学称为传统地图学。
三、地图学的现代革命
1．传统地图学“封闭体系”的扬弃
传统地图学是地图生产之本，长期以来它成功地指导着地图的生产，今后也还会发挥重要作用。然而，很明显，传统地图学存在三个主要缺陷：其一，以经验总结为主，忽视基本理论的建设与研究；其二，以联系对本学科有直接关系的学科为主，忽视同更高层次的学科之间的联系其三，以地图制作为主，忽视地图应用的研究，尤其忽视地图制图者自身认识活动和地图使用者认识活动规律的研究。
2．地图制图技术上的革命
当地图学走出传统的“封闭体系”后，伴随而来的是地图制图技术上的革命。这主要表现在：电子计算机技术和自动化技术为地图学的发展开辟了崭新的道路，遥感图像制图的兴起为地图信息的获取和处理提供了新的方法和手段，地图印刷新材料、新技术、新工艺为提高地图印刷质量创造了有利条件。
3．理论地图学的提出
理论地图学的提出，有思维变化背景（突破传统地图学的封闭体系）、社会背景（50年代信息论、系统论和控制论三大理论的出现）和技术背景（地图制图技术上的革命）。60年代中期，有的地图学者开始把地图学分为“理论地图学”和“实用地图学”两部分。尽管存在上述不同的观点和分歧，但有一点是公认的，即地图学家必须引进和应用横断科学中的一些理论和概念，与地图学嫁接，发展和建立理论地图学。
¢ 1.10 现代地图学理论
一、理论地图学
1.地图信息论
地图信息论研究环境地理信息的表达、变换、传递、存储和利用的理论问题。地图信息包括地图符号和地图图形所具有的地理含义，它们不仅仅是符号所代表的内容，还包含这些符号所构成的空间实体在时空中的演化规律。
2.地图信息传递论
地图信息传递论是研究地图信息传递过程和方法的理论。地图信息传递模型是从地图制图到用图过程的概括。

地图信息传递的过程是：客观事物(制图对象)通过制图者的认识，形成概念，使用地图符号 (地图语言)变成地图，地图的使用者通过对地图符号和图形的解译和分析，形成对客观事物认识的概念。这同通讯中的编码和译码的模式是相同的。根据这个模式，捷克地图学家柯拉斯尼提出了一个被广泛接受的地图信息传递结构模型(如图1-40)。
3.地图感受论
地图感受是应用生理学和心理学的理论来探讨读图过程。视觉感受的研究对于设计最佳的地图图形和色彩提供了科学依据。到目前为止，大部分地图信息是通过视觉传送的。读者通过视觉系统将图形信息传送到大脑，在一些心理因素的作用下对其作出判别。
4.地图模型论
用模型方法去研究系统，可大大减少认识系统所花费的代价。地图模型论就是将地图作为客观世界的空间模型，用模型方法研究地图，对深刻认识地图的功能及其在地理学科中的作用有重要意义。
5.地图空间认知理论
认知科学是由计算机科学、哲学、心理学、语言学、人类学、神经科学交叉于20世纪70年代末才形成的关于心智、智能、思维、知识的描述和应用的学科，研究智能和认知行为的原理和对认知的理解，探索心智的表达和计算能力及其在人脑中的结构、功能和表示。
6.地图信息可视化理